專(zhuān)利名稱(chēng)：熱力管道支吊的恒力支吊架的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種用于電廠、石化廠、鋼鐵廠等熱力管道支吊的恒力支吊架，屬于管道支吊技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，對(duì)電力、石化產(chǎn)品、鋼鐵等的需求呈現(xiàn)高于經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)速度的態(tài)勢(shì)，在相當(dāng)一段時(shí)期內(nèi)，電力、石化及鋼鐵業(yè)的建設(shè)仍將保持較高的增長(zhǎng)速度；這些行業(yè)有一個(gè)共同的特點(diǎn)就是需要運(yùn)用大量的熱力管道，且在很多場(chǎng)合為了避免設(shè)備運(yùn)行中由于熱位移產(chǎn)生的反力作用，需要采用恒力設(shè)備對(duì)其懸吊或支撐，從而達(dá)到當(dāng)產(chǎn)生熱位移時(shí)，不管熱位移增大、減少或消失，都可以獲得恒定的作用力。隨著設(shè)備容量的不斷增大以及性能的不斷提高，對(duì)恒力支吊架精度的要求也越來(lái) 越高。目前，我國(guó)采用的恒力支吊架主要借鑒了美國(guó)ITT. G標(biāo)準(zhǔn)，采用力矩平衡原理，由于產(chǎn)品本身結(jié)構(gòu)的限制及加工工藝的制約，此類(lèi)產(chǎn)品的載荷一般不超過(guò)200KN且無(wú)法組合，恒定度一般大于6%，無(wú)法滿足這種場(chǎng)合的性能要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提出的是一種基于力平衡原理的恒力支吊架，旨在完全滿足火電廠、石化廠、鋼鐵廠等管道的高精度支吊要求。采用力平衡原理，結(jié)構(gòu)先進(jìn)、摩擦副少，精度高，恒定度小于4%，安裝簡(jiǎn)單。本發(fā)明的技術(shù)解決方案是其結(jié)構(gòu)是在負(fù)載管上安裝有主彈簧，該主彈簧通過(guò)主彈簧壓板固定，在恒力吊架的外框架兩內(nèi)側(cè)安裝補(bǔ)償彈簧，外框架上通過(guò)轉(zhuǎn)軸安裝2個(gè)刀形導(dǎo)軌，兩側(cè)的補(bǔ)償彈簧通過(guò)輔彈簧壓板與刀形導(dǎo)軌相連，負(fù)載管上方通過(guò)的兩組滾輪與刀形導(dǎo)軌相連，當(dāng)負(fù)載管受外力作用時(shí)，滾輪沿刀形導(dǎo)軌上下運(yùn)動(dòng)，壓迫主彈簧，在運(yùn)動(dòng)的不同位置，刀形導(dǎo)軌的擺動(dòng)使兩側(cè)輔彈簧也被壓縮或拉伸，它們?cè)诖怪狈较虻暮狭τ捎诘缎螌?dǎo)軌的特殊形狀而呈線性變化并表現(xiàn)為與主彈簧力相同或相反方向的特征，從而實(shí)現(xiàn)在整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中在負(fù)載管輸出的力L恒定不變。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)本恒力支吊架采用力平衡原理而設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)、工藝簡(jiǎn)單合理、摩擦副少，使用安裝維修方便，精度高，恒定度小于4%，恒力支吊架的載荷可大大超過(guò)200KN且可組合，恒力支吊架的精度完全滿足大容量、高性能設(shè)備的需求。


附圖I是恒力支吊架的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖。附圖2是工作原理圖。附圖3是刀形導(dǎo)軌曲線圖。附圖4是AF與t的關(guān)系曲線圖。附圖5是AF與t的關(guān)系曲線圖。
具體實(shí)施例方式對(duì)照附圖I，其結(jié)構(gòu)是在負(fù)載管A上安裝有主彈簧B，該主彈簧B通過(guò)主彈簧壓板固定，在恒力支吊架的外框架兩內(nèi)側(cè)安裝輔彈簧C，外框架上通過(guò)轉(zhuǎn)軸安裝2個(gè)刀形導(dǎo)軌D，兩側(cè)的輔彈簧C通過(guò)輔彈簧壓板與刀形導(dǎo)軌相連，負(fù)載管上方通過(guò)兩組滾輪E與刀形導(dǎo)軌相連，當(dāng)負(fù)載管受外力作用時(shí)，滾輪E沿刀形導(dǎo)軌上下運(yùn)動(dòng)，壓迫主彈簧，在運(yùn)動(dòng)的不同位置，刀形導(dǎo)軌的擺動(dòng)使兩側(cè)輔彈簧也被壓縮或拉伸，它們?cè)诖怪狈较虻暮狭τ捎诘缎螌?dǎo)軌的特殊形狀而呈線性變化并表現(xiàn)為與主彈簧力相同或相反方向的特征，從而實(shí)現(xiàn)在整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中在負(fù)載管輸出的力L恒定不變。確定在負(fù)載管上輸出的力L恒定不變
為滿足拉力絕對(duì)恒定，根據(jù)力的平行四邊形法則，兩個(gè)預(yù)壓縮輔彈簧水平方向的力方向是相反的，通過(guò)主彈簧的彈力和兩個(gè)輔彈簧的合成力的相互作用，使在負(fù)載管上豎直方向的力恒定不變。工作過(guò)程中，懸掛負(fù)載的力Z通過(guò)中央負(fù)載管A直接作用在主彈簧B上。兩個(gè)預(yù)壓縮的輔彈簧C的合成力通過(guò)刀形導(dǎo)軌D和滾輪E附加作用在負(fù)載管A上。主彈簧 力和合力隨負(fù)載在行程范圍內(nèi)移動(dòng)，隨彈簧系數(shù)以及刀形導(dǎo)軌的形狀和刀形導(dǎo)軌的安裝角度的變化而變化。從圖2中可以看到，主彈簧力與位移呈線性關(guān)系，合力始終保持不變。具體數(shù)學(xué)推導(dǎo)如下
建立該恒力裝置的數(shù)學(xué)模型，推導(dǎo)了刀形導(dǎo)軌輪廓曲線的微分方程。通過(guò)對(duì)負(fù)載管及刀形導(dǎo)軌的受力分析，有
F+2F2 Cosa = L
mI MM K ..........ggaaaagBBB S ■
.LmO y
F1J1 sin a-Flh-F1ecma = 0
聯(lián)立兩式得
只 tan —g
由于刀形導(dǎo)軌擺動(dòng)角度不宜過(guò)大，防止輔彈簧處產(chǎn)生過(guò)大的誤差，取P < 5。則
,另根據(jù)共原點(diǎn)坐標(biāo)變換定理Euler得，平面共原點(diǎn)
坐標(biāo)變換矩陣為=Ilvl,其中=
Ky J IfI J ^12 l^sin# COS^ (ΧΛ f X2 ο^β+Ι2%ιηβλ ( X2+J2 sm
即|:|&=根據(jù)以上式子，進(jìn)一步推導(dǎo)可得
g — I,
[yy O /i /l I — :2 + /2 -I I____
/2 J —彳”/-卩-恤勵(lì),^ ^
少％L — Τ| (I — J
/21χ Ik2 a-Ii-一~5- A = ^[1-^......土巧.......+---^--
I Λ J 2ki(a-k^1\k . .............................~Μ(——^
J2L^k1Q-(Xi 十乃- ^)/. )
由上式可以看出，當(dāng)I § β _的值確定時(shí)，合力與坐標(biāo)和n:有關(guān)，
15 ! 5 5 Ζ Λ
即初步確定了力Z的變化與接觸點(diǎn)移動(dòng)軌跡和副彈簧剛度之間的關(guān)系。利用Matlab對(duì)刀形導(dǎo)軌輪廓線方程進(jìn)行求解，并繪制輪廓曲線。設(shè)該產(chǎn)品的某系列中恒力裝置的載荷為5kN，行程為150mm，e=15mm，a=30，1=200，h=150，根據(jù)恒力裝置工作原理，如圖2所示，當(dāng)負(fù)載管A運(yùn)行到中間端時(shí)，F(xiàn)1=L=5KN，根據(jù)胡克定理，
JCj - nSwsM—S^N11SwsfM—^ ΜΤΚΝImw假定力Z恒定為5KN，利用Matlab進(jìn)行編程求解，求出接觸點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡，即刀形導(dǎo)軌的輪廓曲線，如圖3所示，其中曲線I為1(2=2. 51=166. 67KN/mm,曲線2為1^=21^=133· 33KN/mm ο由圖3可以看出，刀形導(dǎo)軌的曲線形狀主要和主、輔彈簧的彈性系數(shù)比值有關(guān)，當(dāng)主、輔助彈簧的彈性系數(shù)比值較大時(shí)，刀形導(dǎo)軌的曲線越彎曲，反之則趨于平緩。在Adams中建立了恒力裝置仿真模型，并利用該仿真模型分析了該裝置的恒定度。按照編程軟件matlab中求出的曲線上的點(diǎn)，在PR0\E中建模，建立恒力吊的各組件并裝配成三維模型，再把三維模型導(dǎo)入ADMS — Views中進(jìn)行進(jìn)一步的完善，添加驅(qū)動(dòng)和約束，進(jìn)行仿真。在負(fù)載管上加一個(gè)沿y軸的勻速往復(fù)運(yùn)動(dòng)，測(cè)出負(fù)載管與機(jī)架間運(yùn)動(dòng)副的力的變化與時(shí)間t的關(guān)系如圖4。所以，
Fmax=5KN+121N=5124N,
Fmin=5000N+9. 6N=5009. 6N
所以，恒定度為
權(quán)利要求
1.熱力管道支吊的恒力支吊架，其特征是在負(fù)在負(fù)載管上安裝有主彈簧，該主彈簧通過(guò)主彈簧壓板固定，在恒力吊架的外框架兩內(nèi)側(cè)安裝輔彈簧，外框架上通過(guò)轉(zhuǎn)軸安裝2個(gè)刀形導(dǎo)軌，兩側(cè)的輔彈簧通過(guò)輔彈簧壓板與刀形導(dǎo)軌相連，負(fù)載管上方通過(guò)的兩組滾輪與刀形導(dǎo)軌相連，當(dāng)負(fù)載管受外力作用時(shí)，滾輪沿刀形導(dǎo)軌上下運(yùn)動(dòng)，壓迫主彈簧，在運(yùn)動(dòng)的不同位置，刀形導(dǎo)軌的擺動(dòng)使兩側(cè)輔彈簧也被壓縮或拉伸，它們?cè)诖怪狈较虻暮狭τ捎诘缎螌?dǎo)軌的特殊形狀而呈線性變化并表現(xiàn)為與主彈簧力相同或相反方向的特征，從而實(shí)現(xiàn)在整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中在負(fù)載管輸出的力恒定不變。
全文摘要
本發(fā)明是熱力管道支吊的恒力支吊架，在負(fù)載管上安裝有主彈簧，通過(guò)主彈簧壓板固定，外框架兩內(nèi)側(cè)安裝輔彈簧，外框架上通過(guò)轉(zhuǎn)軸安裝2個(gè)刀形導(dǎo)軌，兩側(cè)的輔彈簧通過(guò)輔彈簧壓板與刀形導(dǎo)軌相連，兩組滾輪與刀形導(dǎo)軌相連，當(dāng)負(fù)載管受外力作用時(shí)，滾輪沿刀形導(dǎo)軌上下運(yùn)動(dòng)，壓迫主彈簧，在運(yùn)動(dòng)的不同位置，刀形導(dǎo)軌的擺動(dòng)使兩側(cè)輔彈簧也被壓縮或拉伸，在垂直方向的合力呈線性變化并表現(xiàn)為與主彈簧力相同或相反方向的特征，實(shí)現(xiàn)在整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中在負(fù)載管輸出的力L恒定不變。優(yōu)點(diǎn)采用力平衡原理設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)工藝簡(jiǎn)單合理、摩擦副少，使用安裝維修方便，恒定度小于4%，載荷可大大超過(guò)200KN且可組合，精度完全滿足大容量、高性能設(shè)備的需求。
文檔編號(hào)F16L3/21GK102788197SQ20121025402
公開(kāi)日2012年11月21日 申請(qǐng)日期2012年7月23日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月23日
發(fā)明者高勇 申請(qǐng)人:高勇