ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫЕ ДЕТАЛИ МАШИН

ШАБОТ 10-Т0НН0Г0 ШТАМПОВОЧНОГО МОЛОТА

Конструкция предварительно напряженного железобетонного шабота 10-тонного штамповочного молота (рис. 68) разработана НИИПТМАШем. В верхней части его имеется стальная плита, которая по форме и размерам не отличается от верха стального ша­бота. Она предохраняет бетон от непосредственного восприятия контактных динамических напряжений при эксплуатации.

Усилия, возникающие при работе молота, передаются на же­лезобетонный шабот посредством этой же стальной плиты. Желе - 110
зобетонный массив шабота и верхняя стальная плита связаны 22 пучками предварительно напряженной арматуры и четырьмя анкерными болтами диаметром 76 лл. Для восприятия напряже­ний от изгиба шабот армирован в продольном направлении 25 пучками высокопрочной проволоки.

Скалывающие напряжения, возникающие в верхней части бетонного массива шабота от усилий штамповки, воспринимают 6 пучков продольной и 8 пуч­ков поперечной арматуры.

Араматурные сетки на торцах предназначены для восприятия скалывающих напряжений в бетоне, воз­никающих от предвари­тельного напряжения и на­пряжений смятия под анке­рами. На торцах шабота предусмотрены арматур­ные сетки из проволоки диаметром 5 мм.

В местах опирання ан­керов напрягаемой арма­туры устанавливаются ме­таллические листы толщи­ной Юлшдля равномерного распределения напряже­ний от сил обжатия бетона и восприятия напряжений сжатия.

Для армирования ша­бота служат пучки напря­гаемой арматуры из холод­нотянутой высокопрочной проволоки диаметром 5 мм. Пучок состоит из семи прядей по семь проволок в каждой и по одной проволоке уложено между прядями. После натяжения пучки закрепляют при помощи анкерных колодок. Для закрепления пуч­ков вертикальной напрягаемой арматуры в бетоне применены глухие анкеры.

Вертикальные анкерные болты предназначены для установки и закрепления верхней стальной плиты перед подливанием цемент­ного раствора.

Каналы для пропуска пучков арматуры образованы металли­ческими трубами, которые после натяжения арматуры заполняются цементным раствором. Это предохраняет арматуру от коррозии и улучшает работу шабота, так как]создается монолитное соеди­нение пучков с телом шабота. Все выступающие части шабота
(анкерные колодки и т. д.) закрываются металлическими кожу­хами.

В условиях эксплуатации шабот находится в сложном напря­женном состоянии, претерпевая ударные нагрузки, повторяю­щиеся за время срока его службы несколько десятков миллио­нов раз.

Ударная нагрузка определяется из условий работы деформа­ции металла при штамповке.

При расчете железобетонный шабот рассматривается как балка на упругом основании, нагруженная сосредоточенной силой Р = 8000 т, эквивалентной силе удара и приложенной посредине пролета. Для расчета принято сечение шабота по вертикали от точки приложения силы. Так как сечение шабота состоит из двух разнородных материалов (бетона и стальной арматуры), то определяют геометрические характеристики приведенного се­чения.

Расчет на прочность заключается в определении несущей способности сечения железобетонного шабота и сравнении ее с максимальным усилием, возникающим в сечении от действия внешней нагрузки.

Момент от внешней нагрузки Р = 8000 т. в сечении под силой равен 4133 тм, а перерезывающая сила Q = 4000 т.

После определения внутренних усилий, возникающих в сече­нии от внешней нагрузки, определяют потери предварительного напряжения. Суммарные потери после обжатия бетона составили 972 кГ/см2. Напряжения в арматуре с учетом всех потерь равны 9450 кГ/см2. Величина момента внутренних сил, соответствующая расчетному предельному состоянию по несущей способности, в данном случае равна 7200 тм, а величина максимального мо­мента, вызванного внешней нагрузкой, — 4133 тм. Следовательно, несущая способность рассчитываемого сечения железобетонного шабота почти в 2 раза выше момента внешних сил.

Кроме расчета на прочность, производится также проверка шабота на трещиностойкость. Для этого определяют величину момента внутренних сил, которую может воспринять сечение в его расчетном предельном состоянии до начала образования трещин. Сечение железобетонного шабота до появления трещин выдерживает момент, равный 3640 тм, а величина действующего момента, за вычетом момента сил обжатия, бетона относительно ядровой точки составляет 1567 тм. Следовательно, появление трещин исключено даже при двухкратной перегрузке.

Шабот проверяют на выносливость, исходя из напряжений в арматуре, с учетом потерь от обжатия и нарастающих деформаций бетона в результате многократного приложения ударной нагрузки. Расчет на выносливость сводится к определению напряжений в сечении шабота и сравнению их с расчетным сопротивлением бетона на сжатие при изгибе. Растягивающие напряжения в еече - 112 нии шабота отсутствуют, а сжимающие напряжения невелики. Однако расчетом на выносливость необходимо также учитывать контактную прочность бетона при действии ударной силы, повто­ряющейся много раз. В результате испытаний моделей железо­бетонного шабота было установлено следующее.

Величина максимальной динамической силы, прикладываемой к модели, равна 320 т. Модель, выполненная в масштабе 1 : 5 (рис. 69) по отношению к натурному образцу, изготовлена из

Бетона марки 500. В качестве предварительно напряженной арма­туры взята горячекатаная сталь периодического профиля марки 30ХГ2С, которую натягивали электротермическим способом. Испы­тания производились с целью проверки работоспособности модели железобетонного шабота 10-тонного штамповочного молота при приложении расчетной ударной нагрузки 2-10® циклов. Модель была установлена на бетонный фундамент и испытывалась на удар­ной установке со свободным падением ударника. Скорость падения ударника к моменту соприкосновения с плитой модели У0 = = 3,5 м/сек.

Модель выдержала 2-Ю® циклов приложения ударной на­грузки, при этом никаких нарушений целостности модели не наблю­далось. Эпюра распределения напряжений по высоте сечения при изгибе под силой в горизонтальных плоскостях показана на рис. 70, а.

Одновременно определены напряжения сжатия по высоте се­чения под силой. Эпюра распределения напряжений сжатия по­казана на рис. 70, б.

При приложении 2 • 10е циклов ударной нагрузки сцепление металлической плиты с бетоном не нарушилось.

Одновременно с испытанием предварительно напряженной модели шабота испытывали модель с ненапрягаемой арматурой. При приложении 700 тыс. циклов ударной нагрузки такой же

Величины (Р = 8000 т) металлическая плита, по которой произво­дились удары, начала отслаиваться и в месте контакта ее с мас­сивом бетона появилось напыление. Следовательно, для данной

Величины силы удара анкеровка плиты ненапряженной арма­турой является недостаточно жесткой и анкеровку металлических закладных частей, по которым непосредственно производится удар, необходимо выполнять с помощью предварительно напряжен­ной арматуры.

На модели получено распределение напряжений по сечению под силой, при изгибе, величины которых приведены на рис. 71, а.

На рис. 71, 6 представлена расчетная эпюра распределения на­пряжений в том же сечении модели, из которой следует, что на­пряжения в бетоне, полученные экспериментально, близки к рас­четным.

Испытаниями модели железобетонного шабота 10-тонного штамповочного молота установлена работоспособность ее при приложении 2-106 циклов расчетной ударной нагрузки.