RU225438U1

RU225438U1 - SPRENGEL

Info

Publication number: RU225438U1
Application number: RU2023123183U
Authority: RU
Inventors: Николай Васильевич Лысов; Виктор Викторович Жидов; Сергей Анатольевич Копылов
Original assignee: Николай Васильевич Лысов; Виктор Викторович Жидов; Сергей Анатольевич Копылов
Filing date: 2023-09-05
Publication date: 2024-04-22

Abstract

Полезная модель относится к машиностроению и может использоваться в конструкции системы поддержки мачт, мостов, опор линий электропередач, а также в конструкции ферм, поддерживающих трубопровод, например, многоопорной подвижной дождевальной машины. Шпренгель 1 с цинковым покрытием толщиной 40-250 мкм содержит стальной стержень 2 и стальные концевые соединительные звенья 3, причем стержень 2 может быть выполнен цельным или составным, длиной от 4 м до 8 м, с продольным соединительным сварным швом 4 между частями, соединяемыми непосредственно друг с другом или через промежуточную деталь 5. Все элементы шпренгеля 1 сформированы из стали с содержанием кремния от 0,11% до 0,3% и с содержанием углерода от 0,01% до 0,4%. 13 ил.The utility model relates to mechanical engineering and can be used in the design of a support system for masts, bridges, power line supports, as well as in the design of trusses that support a pipeline, for example, a multi-support mobile sprinkler. Sprengel 1 with a zinc coating with a thickness of 40-250 microns contains a steel rod 2 and steel end connecting links 3, and the rod 2 can be made solid or composite, with a length from 4 m to 8 m, with a longitudinal connecting weld seam 4 between parts connected directly with each other or through an intermediate part 5. All elements of the truss 1 are formed from steel with a silicon content of 0.11% to 0.3% and a carbon content of 0.01% to 0.4%. 13 ill.

Description

Полезная модель относится к машиностроению и может использоваться в конструкции системы поддержки мачт, мостов, опор линий электропередач, а также в конструкции ферм, поддерживающих трубопровод, например, многоопорной подвижной дождевальной машины.The utility model relates to mechanical engineering and can be used in the design of a support system for masts, bridges, power line supports, as well as in the design of trusses that support a pipeline, for example, a multi-support mobile sprinkler.

Известен шпренгель, описанный в патенте Российской Федерации на изобретение №2613998 (публ. 22.03.2017 г.).The sprengel is known, described in the Russian Federation patent for invention No. 2613998 (published on March 22, 2017).

Шпренгель содержит несущий сплошной цилиндрический стержень из высокопрочного композиционного материала с узлами крепления на концах, выполненных в виде конических утолщений, закладной элемент в виде цилиндра с конусами на основаниях, выполненный из того же материала, что и материал ровинга прямых высокопрочных нитей (стеклянных, базальтовых, углеродных, арамидных); кольцевые нити, намотанные под углом к оси цилиндрического стержня, протяженную зону прямых нитей, расположенную между конусом закладного элемента и концом стержня, кольцевые нити защищены топкоутом от воздействия ультрафиолетового солнечного излучения, влаги и агрессивной среды.The sprengel contains a load-bearing solid cylindrical rod made of high-strength composite material with attachment points at the ends made in the form of conical thickenings, an embedded element in the form of a cylinder with cones on the bases, made of the same material as the roving material of straight high-strength threads (glass, basalt, carbon, aramid); ring threads wound at an angle to the axis of the cylindrical rod, an extended zone of straight threads located between the cone of the embedded element and the end of the rod; ring threads are protected by a topcoat from exposure to ultraviolet solar radiation, moisture and aggressive environments.

На конце цилиндрического стержня установлена втулка для крепления шпренгеля, например, в конструкции фермы дождевальной машины, включающая корпус с заплечиками втулки, сухари, пробку и крепежный элемент. Корпус с заплечиками втулки и сухари могут быть изготовлены из стали или пластика (стеклобазальтопластика, стеклонаполненного полиамида, полиуретана или стеклонаполненной фенолоформальдегидной смолы АГ4С).At the end of the cylindrical rod there is a bushing for fastening the truss, for example, in the structure of a sprinkler farm, which includes a body with bushing shoulders, crackers, a plug and a fastening element. The body with sleeve shoulders and blockers can be made of steel or plastic (fiberglass basalt plastic, glass-filled polyamide, polyurethane or glass-filled phenol-formaldehyde resin AG4S).

Втулку устанавливают на несущий сплошной цилиндрический стержень шпренгеля в следующей последовательности: сквозь центральное отверстие корпуса с заплечиками втулки пропускают утолщенный конец до выхода из отверстия стержня, затем внутрь отверстия вкладываются сухари и корпус с заплечиками втулки перемещают в сторону утолщенного конца до упора. Отверстие в корпусе с заплечиками закрывается пробкой. В поперечные отверстия в корпусе с заплечиками и отверстие в пробке вставляется крепежный болт. Затем шпренгель может монтироваться в конструкции фермы дождевальной машины.The bushing is installed on the supporting solid cylindrical rod of the truss in the following sequence: the thickened end is passed through the central hole of the body with the shoulders of the bushing until it exits the hole of the rod, then crackers are placed inside the hole and the body with the shoulders of the bushing is moved towards the thickened end until it stops. The hole in the body with shoulders is closed with a plug. A fastening bolt is inserted into the transverse holes in the body with shoulders and the hole in the plug. Then the sprengel can be mounted in the structure of the sprinkler truss.

Описанная конструкция шпренгеля сложна и значительно увеличивает стоимость фермы, в которой она используется.The described truss design is complex and significantly increases the cost of the farm in which it is used.

Из патента США на изобретение №3720347А (публ. 13.03.1973 г.) известен шпренгель фермы дождевальной машины, содержащий длинный стержень круглого сечения, по концам которого приварены выполненные в виде прямоугольных пластин проушины с монтажным отверстием, при этом стержень приварен с одной из сторон проушины.From the US patent for invention No. 3720347A (published on March 13, 1973), a sprinkler truss truss is known, containing a long rod of round cross-section, at the ends of which lugs made in the form of rectangular plates with a mounting hole are welded, while the rod is welded on one side lugs.

Недостаток рассмотренной конструкции заключается в том, что конец стержня приваривается с одной стороны проушины и для обеспечения прочности такого соединения требуется более длинный сварной шов, а это ведет к увеличению длины самой проушины, что в итоге приводит к увеличению металлоемкости шпренгеля.The disadvantage of the considered design is that the end of the rod is welded on one side of the eye and to ensure the strength of such a connection, a longer weld is required, and this leads to an increase in the length of the eye itself, which ultimately leads to an increase in the metal consumption of the sprengel.

Наиболее близким решением, взяты за прототип, является шпренгель фермы дождевальной машины, известный из патента Российской Федерации на изобретение №2716987 (публ. 17.03.2020 г.).The closest solution, taken as a prototype, is the sprengel of the sprinkler farm, known from the Russian Federation patent for invention No. 2716987 (published March 17, 2020).

Шпренгель, оцинкованный методом горячего цинкования, содержит стержень круглого сечения, по концам которого приварены выполненные в виде пластин проушины с монтажным отверстием. Концы стержня вварены в проушины, для чего в проушинах предварительно выполняются прямоугольные вырезы, в которых перед сваркой размещаются концы стержня. Концы стержня обвариваются с двух сторон проушин, чем обеспечивается более надежное сварное соединение, которое также позволяет уменьшить длину проушины и снизить затраты металла на ее изготовление. Также в целях снижения металлоемкости проушина выполнена с оптимальной шириной, при которой она имеет одинаковую со стержнем прочность и способна выдерживать такие же нагрузки, как и стержень шпренгеля. В предлагаемом шпренгеле стержень вварен в проушину на величину, составляющую не менее трех диаметров стержня, а толщина проушины равна не менее 60% от диаметра стержня, при этих условиях обеспечивается достаточная прочность сварного соединения стержня с проушиной. Для снижения металлоемкости стержня его изготавливают из легированной стали с высокими прочностными характеристиками, что позволяет уменьшить его поперечное сечение. Также для уменьшения металлоемкости та часть проушины, в которую вварен стержень, выполнена с переменной шириной, постепенно увеличивающейся до середины проушины.The sprengel, galvanized by hot-dip galvanizing, contains a round rod, at the ends of which plate-shaped eyes with a mounting hole are welded. The ends of the rod are welded into the lugs, for which purpose rectangular cutouts are first made in the lugs, in which the ends of the rod are placed before welding. The ends of the rod are welded on both sides of the lugs, which ensures a more reliable welded connection, which also makes it possible to reduce the length of the lugs and reduce the cost of metal for its manufacture. Also, in order to reduce metal consumption, the eye is made with an optimal width, at which it has the same strength as the rod and is able to withstand the same loads as the truss rod. In the proposed sprengel, the rod is welded into the eye by an amount equal to at least three diameters of the rod, and the thickness of the eye is equal to at least 60% of the diameter of the rod; under these conditions, sufficient strength of the welded connection between the rod and the eye is ensured. To reduce the metal consumption of the rod, it is made of alloy steel with high strength characteristics, which makes it possible to reduce its cross section. Also, to reduce metal consumption, the part of the eyelet into which the rod is welded is made with a variable width, gradually increasing to the middle of the eyelet.

В рассмотренной конструкции применение легированной стали для изготовления стержня повышает прочность шпренгеля, но при этом не учитывается содержание кремния в стали, что может привести к значительной толщине цинкового покрытия при горячем цинковании.In the considered design, the use of alloy steel for the manufacture of the rod increases the strength of the truss, but this does not take into account the silicon content in the steel, which can lead to a significant thickness of the zinc coating during hot-dip galvanizing.

Из интернет-ресурса https://konus.by/goryachee-czinkovanie/o-goryachem-czinkovanii.html (страница «Технический регламент», документ «Технический регламент горячего цинкования металлоконструкций») и https://ankorltd.ru/cinkovanie/goryachee-cinkovanie/zashchita-goriachim-tcinkovaniem/ (СП 53-101-98 «Изготовление и контроль качества стальных строительных конструкций» (одобрен и введен в действие постановлением Госстроя РФ от 17 мая 1999 г. N 37) известны оптимальные значения содержания кремния в низкоуглеродистых сталях с содержанием углерода менее 0,25% для последующего экономичного и гладкого нанесения покрытия методом горячего цинкования. Один из диапазонов оптимального значения составляет от 0,12% до 0,25% содержания кремния.From the Internet resource https://konus.by/goryachee-czinkovanii/o-goryachem-czinkovanii.html (page “Technical regulations”, document “Technical regulations for hot-dip galvanizing of metal structures”) and https://ankorltd.ru/cinkovanie/ goryachee-cinkovanie/zashchita-goriachim-tcinkovaniem/ (SP 53-101-98 “Manufacture and quality control of steel building structures” (approved and put into effect by Decree of the State Construction Committee of the Russian Federation dated May 17, 1999 N 37) the optimal values of silicon content in low carbon steels with a carbon content of less than 0.25% for subsequent economical and smooth coating by hot-dip galvanizing. One of the optimal ranges is from 0.12% to 0.25% silicon content.

Технической проблемой рассмотренных решений является недостаточная оптимизация цинкового покрытия шпренгеля.The technical problem of the considered solutions is the insufficient optimization of the zinc coating of the sprengel.

Указанная техническая проблема в шпренгеле, содержащем стержень и концевые соединительные звенья, с цинковым покрытием толщиной 40-250 мкм, решается тем, что стержень длиной от 4 м до 8 м с площадью поперечного сечения от 200 мм² до 400 мм² и концевые соединительные звенья выполнены из стали с содержанием кремния от 0,11% до 0,3% и с содержанием углерода от 0,01% до 0,4%.The specified technical problem in a truss containing a rod and end connecting links, with a zinc coating with a thickness of 40-250 microns, is solved by the fact that the rod is from 4 m to 8 m long with a cross-sectional area from 200 mm ² to 400 mm ² and end connecting links made of steel with a silicon content from 0.11% to 0.3% and a carbon content from 0.01% to 0.4%.

Техническим результатом полезной модели является расширение арсенала технических средств, а именно, шпренгелей на основе стальных стержней с оптимальной оцинковкой поверхности.The technical result of the utility model is the expansion of the arsenal of technical means, namely, trusses based on steel rods with optimal galvanized surface.

Приведенная совокупность признаков в сравнении с известным уровнем техники позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого технического решения условию "новизна". В то же время, заявляемое техническое решение применимо в конструкции крепления мачт, мостов, опор линий электропередач и в сельском хозяйстве в конструкции трубопровода подвижных многоопорных дождевальных машин при искусственном орошении полей, поэтому оно соответствует условию "промышленная применимость".The given set of features in comparison with the known level of technology allows us to draw a conclusion about the compliance of the proposed technical solution with the “novelty” condition. At the same time, the claimed technical solution is applicable in the design of fastening masts, bridges, power line supports and in agriculture in the design of pipelines for mobile multi-support sprinklers for artificial irrigation of fields, therefore it meets the condition of “industrial applicability”.

Заявляемая полезная модель представлена на следующих рисунках.The claimed utility model is presented in the following figures.

На фиг. 1 показан шпренгель, содержащий цельный стержень, концевые соединительные звенья которого выполнены в виде пластин с крепежным отверстием и вырезом для установки конца стержня.In fig. 1 shows a truss containing a solid rod, the end connecting links of which are made in the form of plates with a mounting hole and a cutout for installing the end of the rod.

На фиг. 2 изображен шпренгель, содержащий составной стержень, части которого соединены промежуточной деталью Н-образной формы, а концевые соединительные звенья которого выполнены в виде пластин с крепежным отверстием и вырезом для установки конца стержня.In fig. 2 shows a truss containing a composite rod, the parts of which are connected by an H-shaped intermediate part, and the end connecting links of which are made in the form of plates with a mounting hole and a cutout for installing the end of the rod.

На фиг. 3 представлен разрез А-А на фиг. 1 и фиг. 2.In fig. 3 shows section A-A in FIG. 1 and fig. 2.

На фиг. 4 приведен разрез Б-Б на фиг. 2.In fig. 4 shows a section B-B in Fig. 2.

На фиг. 5 изображен шпренгель, содержащий составной стержень, части которого соединены промежуточной деталью, выполненной в виде пластины без вырезов.In fig. 5 shows a truss containing a composite rod, the parts of which are connected by an intermediate part made in the form of a plate without cutouts.

На фиг. 6 представлено сечение В-В на фиг. 5.In fig. 6 shows cross section B-B in FIG. 5.

На фиг. 7 приведен шпренгель, содержащий составной стержень, части которого соединены непосредственно между собой.In fig. Figure 7 shows a truss containing a composite rod, the parts of which are connected directly to each other.

На фиг. 8 показано сечение Г-Г на фиг. 7.In fig. 8 shows the cross-section GG in FIG. 7.

На фиг. 9 представлен шпренгель, концевые соединительные звенья которого выполнены в виде утолщений, сформированных из материала стержня.In fig. Figure 9 shows a truss rod, the end connecting links of which are made in the form of thickenings formed from the material of the rod.

На фиг. 10 приведен вид Д на фиг. 9.In fig. 10 shows view D in FIG. 9.

На фиг. 11 показан шпренгель, концевые соединительные звенья которого выполнены в виде шайб с центральным отверстием для установки стержня.In fig. 11 shows a truss, the end connecting links of which are made in the form of washers with a central hole for installing the rod.

На фиг. 12 приведен вид Е на фиг. 11.In fig. 12 is a view E of FIG. eleven.

На фиг. 13 изображена конструкции многоопорной подвижной дождевальной машины с шпренгельными фермами, поддерживающими трубопровод.In fig. 13 shows the design of a multi-support movable sprinkler with truss trusses supporting the pipeline.

Шпренгель 1 представляет собой составную часть системы поддержки мачт, мостов, опор линий электропередач, а также в конструкции ферм, поддерживающих трубопровод, например, водопроводящий трубопровод многоопорной подвижной дождевальной машины (фиг. 13). Шпренгель 1 содержит стальной стержень 2 и стальные концевые соединительные звенья 3, причем стержень 2 может быть выполнен цельным (фиг. 1, фиг. 9, фиг. 11) или составным, длиной от 4 м до 8 м, с продольным соединительным сварным швом 4 между частями, соединяемыми непосредственно друг с другом (фиг. 7, фиг. 8) или через промежуточную деталь 5. Все элементы шпренгеля 1 сформированы из стали с содержанием кремния от 0,11% до 0,3% и с содержанием углерода от 0,01% до 0,4%. Промежуточная деталь 5 может быть выполнена в виде пластины без вырезов, с одной стороной которой (фиг. 5, фиг. 6) или с ее противоположных сторон (не показано) соединены части стержня 2, преимущественно сваркой. В то же время, промежуточная деталь 5 может иметь Н-образную (фиг. 2, фиг. 4) или иную форму. Минимальная площадь поперечного сечения стержня 2 составляет 200 мм² для сталей с более высоким пределом текучести, а максимальная 400 мм² для сталей с более низким пределом текучести. Также в выборе площади сечения играет роль длина стержня 2, с увеличением которой площадь поперечного сечения стержня 2 также увеличивается для сохранения прочностных свойств.Sprengel 1 is an integral part of the support system for masts, bridges, power line supports, as well as in the design of trusses that support a pipeline, for example, a water supply pipeline for a multi-support mobile sprinkler (Fig. 13). Sprengel 1 contains a steel rod 2 and steel end connecting links 3, and the rod 2 can be made solid (Fig. 1, Fig. 9, Fig. 11) or composite, from 4 m to 8 m long, with a longitudinal connecting weld seam 4 between parts connected directly to each other (Fig. 7, Fig. 8) or through an intermediate part 5. All elements of the sprengel 1 are formed from steel with a silicon content of 0.11% to 0.3% and a carbon content of 0. 01% to 0.4%. The intermediate part 5 can be made in the form of a plate without cutouts, to one side of which (Fig. 5, Fig. 6) or to its opposite sides (not shown) parts of the rod 2 are connected, mainly by welding. At the same time, the intermediate part 5 may have an H-shaped (Fig. 2, Fig. 4) or other shape. The minimum cross-sectional area of rod 2 is 200 mm ² for steels with a higher yield strength, and the maximum is 400 mm ² for steels with a lower yield strength. Also in the choice of cross-sectional area, the length of rod 2 plays a role, with an increase in which the cross-sectional area of rod 2 also increases to maintain strength properties.

Форма поперечного сечения стержня 2 шпренгеля может быть разнообразной, например, в виде круга, треугольника, квадрата или другого многоугольника.The cross-sectional shape of the truss rod 2 can be varied, for example, in the form of a circle, triangle, square or other polygon.

Концевые соединительные звенья 3 шпренгеля выполнены предпочтительно в виде пластин 6 с крепежным отверстием 7 и вырезом 8 для установки конца стержня 2 с последующей сваркой (фиг. 1, фиг. 2, фиг. 5, фиг. 7). В другом варианте концевые соединительные звенья 3 выполняются в виде утолщений 9, сформированных из материала стержня 2 (фиг. 9, фиг. 10). Кроме того, концевые соединительные звенья 3 могут быть выполнены в виде шайб 10 с центральным отверстием для установки стержня 2 с последующей сваркой (фиг. 11, фиг. 12).The end connecting links 3 of the truss are preferably made in the form of plates 6 with a mounting hole 7 and a cutout 8 for installing the end of the rod 2 with subsequent welding (Fig. 1, Fig. 2, Fig. 5, Fig. 7). In another embodiment, the end connecting links 3 are made in the form of thickenings 9, formed from the material of the rod 2 (Fig. 9, Fig. 10). In addition, the end connecting links 3 can be made in the form of washers 10 with a central hole for installing the rod 2 with subsequent welding (Fig. 11, Fig. 12).

Шпренгель 1 содержит цинковое покрытие толщиной 40-250 мкм, сформированное, как правило, методом горячего цинкования путем окунания в ванну с расплавом цинка. Указанное покрытие является оптимальным сочетанием толщины защитного слоя и внешнего вида изделия для стали с содержанием кремния от 0,11% до 0,3% и с содержанием углерода от 0,01% до 0,4%.Sprengel 1 contains a zinc coating with a thickness of 40-250 microns, formed, as a rule, by hot-dip galvanizing by dipping into a bath of molten zinc. The specified coating is the optimal combination of the thickness of the protective layer and the appearance of the product for steel with a silicon content from 0.11% to 0.3% and a carbon content from 0.01% to 0.4%.

При сборке ферменной конструкции система шпренгелей, соединенная с кронштейнами, раскосами и поперечинами, связанными с трубопроводом, является опорой, удерживающей трубопровод от недопустимых деформаций.When assembling a truss structure, a system of trusses connected to brackets, braces and cross members connected to the pipeline is a support that holds the pipeline from unacceptable deformations.

Claims

A sprengel containing a rod and end connecting links, with a zinc coating 40-250 microns thick, characterized in that the rod is from 4 m to 8 m long with a cross-sectional area from 200 mm ² to 400 mm ² and the end connecting links are made of steel with silicon content from 0.11% to 0.3% and carbon content from 0.01% to 0.4%.