Изобретение относится к области прокатного производства и может быть использовано в строительных, машиностроительных и других видах металлоконструкций.
Аналогами к предлагаемому устройству можно считать:
1. Угловой горячекатаный профиль, а.с. СССР N 1355300, 30.11.87, МПК В 21 В 1/08, содержащий в поперечном сечении две полки, пересечение которых между собой образует угол.
Недостатком аналога является высокая стоимость изготовления профиля. Это определяется геометрическими особенностями аналога - часть сопряжения или другие части профиля выполнены частью окружности, характеристикой которой является радиус. Выполнение сопряжений или других частей профиля в виде части окружности не позволяет обеспечить большую плавность перехода на участках кривых и снизить стоимость изготовления профиля за счет повышения ресурса прокатных валков.
2. "Угловой горячекатаный профиль, патент РФ N 2067035, 27.9.96, МПК В 21 В 1/08, содержащий в поперечном сечении две полки, пересечение которых между собой образует угол.
Недостатком аналога является высокая стоимость изготовления профиля. Это определяется геометрическими особенностями аналога - часть сопряжения или другие части профиля выполнены частью окружности, характеристикой которой является радиус. Выполнение сопряжений или других частей профиля в виде части окружности не позволяет обеспечить большую плавность перехода на участках кривых и снизить стоимость изготовления профиля за счет повышения ресурса прокатных валков.
Под термином "сопряжение" следует понимать взаимную связь [1].
Радиус окружности - отрезок, соединяющий точку окружности с центром [2].
Наиболее близким по технической сущности прототипом к предлагаемому устройству является уголковый профиль, содержащий в поперечном сечении сопряжение полок (а.с. СССР N 1785445, 30.12.92, МПК В 21 В 1/08).
Недостатком прототипа является высокая стоимость изготовления профиля. Это определяется геометрическими особенностями прототипа - части сопряжения выполнены частями окружностей, характеристиками которых является радиус. Выполнение частей сопряжения в виде частей окружностей не позволяет обеспечить рациональную плавность перехода на участках кривых профиля по сравнению с фрагментами косого конического сечения прямого кругового конуса (фрагменты гиперболы, параболы, эллипса), которые вырождаются в процессе изготовления профиля друг в друга, и снизить стоимость изготовления профиля за счет повышения ресурса прокатных валков.
В процессе проката профиля происходит интенсивный унос металла прежде всего с угловых выступов калибра, как наиболее напряженных участков валка, в связи с чем выполнение сопряжений полок в виде части окружности становятся невозможным без частой смены калибров и перевалки валков, а также настройки клети и стана в целом. Это в свою очередь требует больших материальных и временных затрат.
В процессе исследований авторами была установлена закономерность перерождения при износе кривых, описанных фрагментами косого конического сечения прямого кругового конуса (парабола, гипербола, эллипс) друг в друга, что обеспечивает сохранение плавности перехода на участках кривых профиля (и валка) по мере износа при прокатке. ///2 С точки зрения сохранения плавности перехода на участках кривых по мере износа в процессе прокатки, целесообразно использование фрагментов гиперболы, параболы и эллипса: эти равноценные взаимозаменяемые и взаимосочетаемые варианты исключают образование в процессе износа таких наиболее подверженных вырождению (выкрашиванию) кривых, как, например, окружность.
Затраты могут быть сокращены путем профилирования валка, в частности его криволинейных участков, с учетом минимизации будущего уноса материала в процессе проката при использовании фрагментов косых конических сечений, вырождающихся друг в друга (фрагменты гиперболы, параболы, эллипса).
Кроме того, у прототипа и аналогов задача повышения несущей способности при неосесимметричном продольном сжатии, кручении или изгибе решается только путем увеличения толщины полок и стенки, что нерационально.
Так, для повышения несущей способности профиля при неосесимметричном продольном сжатии целесообразно увеличить массу металла в области сопряжения, ближайшей к точке приложения усилия, используя фрагменты косых конических сечений, вырождающихся друг в друга (фрагменты гиперболы, параболы, эллипса).
При поперечном изгибе в плоскости, параллельной продольным плоскостям сечения полок, целесообразно увеличить массу металла на краю полки, в плоскости которой происходит изгиб, а количество металла в области сопряжения и на другой полке целесообразно уменьшить, используя фрагменты косых конических сечений, вырождающихся друг в друга (фрагменты гиперболы, параболы, эллипса).
При кручении целесообразно увеличить массу металла в области сопряжения, ближайшей к точке приложения усилия, используя фрагменты косых конических сечений, вырождающихся друг в друга (фрагменты гиперболы, параболы, эллипса).
Задачей изобретения является снижение себестоимости изготовления уголкового профиля за счет продления срока службы валков посредством сохранения плавности перехода на участках кривых профиля (валка) путем использования сочетания фрагментов косых конических сечений прямого кругового конуса, вырождающихся друг в друга (фрагменты гиперболы, параболы, эллипса), повышение технологичности изготовления за счет использования сочетания фрагментов косых конических сечений прямого кругового конуса, вырождающихся друг в друга и не выходящих из прогнозируемых перед прокаткой параметров, снижение материалоемкости при сохранении несущей способности в условиях продольного неосесимметричного сжатия, кручения или изгиба за счет использования сочетания фрагментов косых конических сечений прямого кругового конуса, вырождающихся друг в друга и обеспечивающих рациональную конфигурацию профиля для прогнозируемых схем нагружения.
В процессе прокатки профилей фрагменты косых конических сечений прямого кругового конуса за счет уноса материала с рабочей поверхности валка, вырождаются друг в друга (фрагменты гиперболы, параболы, эллипса), однако процесс уноса материала с рабочей поверхности валка заранее спрогнозирован и учтен при проектировании и расчете конфигурации профиля и не выходит за определение косого конического сечения прямого кругового конуса.
Указанный технический результат изобретения достигается тем, что уголковый профиль содержит в поперечном сечении сопряжение полок и по крайней мере часть внутренней линии сопряжения полок, образующих пересечением осей угол, и/или по крайней мере часть внутренней линии по крайней мере одной полки, и/или по крайней мере часть наружной линии по крайней мере одной полки, и/или край по крайней мере одной полки, и/или вершина профиля выполнены в виде фрагмента косого конического сечения прямого кругового конуса. При этом обеспечивается большая плавность перехода от фрагмента к фрагменту границы поперечного сечения профиля, состоящего из фрагментов косых конических сечений, вырождающихся друг в друга (фрагменты гиперболы, параболы, эллипса) в процессе прокатки, снижающая себестоимость изготовления профиля за счет уменьшения работы формоизменения профиля при прокатке и повышения износостойкости прокатных валков.
Кроме того, форма профиля в большей степени отвечает требованиям критерия: обеспечение заданной прочности при минимальной массе профиля.
Под термином "ось полки" следует понимать проходящую через сечение полки воображаемую прямую линию, характерную для данного сечения полки, например, наименьшего осевого момента инерции.
Под термином "наружная часть сечения профиля" следует понимать линию границы сечения профиля, находящуюся относительно средней линии сечения профиля со стороны вершины профиля.
Под термином "внутренняя часть сечения профиля" следует понимать линию границы сечения профиля, находящуюся относительно средней линии сечения профиля со стороны, противоположной стороне вершины профиля.
Под термином "средняя линия сечения профиля" следует понимать линию, образованную центрами наименьших по длине хорд границы сечения профиля.
Под термином "край полки" следует понимать область, близлежащую к точке соединения наружной и внутренней части сечения профиля.
Под термином "вершина" следует понимать часть сечения профиля в месте сопряжения полок, близлежащую к линии наружной части сечения профиля.
Под термином "косое коническое сечение" следует понимать линию, которую образует поверхность прямого кругового конуса и секущая плоскость, не проходящая через его вершину при условии, что угол между секущей плоскостью и осью прямого кругового конуса отличен от прямого угла [2].
Современные средства измерений позволяют производить достаточно точные отображения измеряемых поверхностей. Применение методов аппроксимации, например, наименьших квадратов или нелинейной регрессии, позволяет идентифицировать поверхностьобразующие кривые.
Уголковый профиль может содержать в поперечном сечении часть внутренней линии сопряжения полок, образующих пересечением осей угол, выполненную в виде фрагмента косого конического сечения прямого кругового конуса (фрагмента гиперболы, параболы, эллипса), причем фрагменты косого конического сечения прямого кругового конуса могут вырождаться друг в друга в процессе производства профиля. При этом обеспечивается большая плавность сопряжения полок, состоящих из фрагментов косых конических сечений, вырождающихся друг в друга в процессе прокатки, снижающая себестоимость изготовления профиля за счет уменьшения работы формоизменения профиля при прокатке и повышения износостойкости прокатных валков.
Уголковый профиль может содержать в поперечном сечении часть внутренней линии полки, выполненную в виде фрагмента косого конического сечения прямого кругового конуса (фрагмента гиперболы, параболы, эллипса), причем фрагменты косого конического сечения прямого кругового конуса могут вырождаться друг в друга в процессе производства профиля. При этом обеспечивается большая плавность сопряжения полки, состоящей из фрагментов косых конических сечений, с местом сопряжения полки со стенкой уголковой части профиля, причем фрагменты косого конического сечения прямого кругового конуса могут вырождаться друг в друга в процессе прокатки, снижая себестоимость изготовления профиля за счет уменьшения работы формоизменения профиля при прокатке и повышения износостойкости прокатных валков.
Уголковый профиль может содержать в поперечном сечении часть наружной линии полки, выполненную в виде фрагмента косого конического сечения прямого кругового конуса (фрагмента гиперболы, параболы, эллипса), причем фрагменты косого конического сечения прямого кругового конуса могут вырождаться друг в друга в процессе производства профиля. При этом обеспечивается большая плавность сопряжения полки, состоящей из фрагментов косых конических сечений, с местом сопряжения полки со стенкой уголковой части профиля, причем фрагменты косого конического сечения прямого кругового конуса могут вырождаться друг в друга в процессе прокатки, снижая себестоимость изготовления профиля за счет уменьшения работы формоизменения профиля при прокатке и повышения износостойкости прокатных валков.
Уголковый профиль может содержать в поперечном сечении край полки, выполненный в виде фрагмента косого конического сечения прямого кругового конуса (фрагмента гиперболы, параболы, эллипса), причем фрагменты косого конического сечения прямого кругового конуса могут вырождаться друг в друга в процессе производства профиля. При этом обеспечивается рациональная форма края полки, состоящей из фрагментов косых конических сечений, причем фрагменты косого конического сечения прямого кругового конуса могут вырождаться друг в друга в процессе прокатки, снижая себестоимость изготовления профиля за счет уменьшения работы формоизменения профиля при прокатке и повышения износостойкости прокатных валков.
Уголковый профиль может содержать в поперечном сечении вершину профиля, выполненную в виде фрагмента косого конического сечения прямого кругового конуса (фрагмента гиперболы, параболы, эллипса), причем фрагменты косого конического сечения прямого кругового конуса могут вырождаться друг в друга в процессе производства профиля. При этом обеспечивается рациональная форма с вершины профиля, состоящей из фрагментов косых конических сечений, причем фрагменты косого конического сечения прямого кругового конуса могут вырождаться друг в друга в процессе прокатки, снижая себестоимость изготовления профиля за счет уменьшения работы формоизменения профиля при прокатке и повышения износостойкости прокатных валков.
Сочетание выполнения элементов поперечного сечения профиля в виде фрагментов косых конических сечений прямого кругового конуса (фрагментов гиперболы, параболы, эллипса), которые могут вырождаться друг в друга в процессе производства профиля обеспечивает достижение рациональной формы профиля. При этом снижается себестоимость изготовления профиля за счет уменьшения работы формоизменения профиля при прокатке и повышается износостойкость прокатных валков.
Уголковый профиль может быть выполнен с образованием осями полок угла от 15 до 165o, что позволит увеличить или уменьшить его сопротивление изгибу.
Уголковый профиль может быть выполнен с длиной полок, отличной одна от другой, что позволит увеличить его сопротивление изгибу в плоскости продольного сечения большей по длине полки уголка.
Уголковый профиль может быть выполнен с полками различной толщины, что позволит увеличить его сопротивление изгибу в плоскости продольного сечения большей по толщине полки уголка.
Уголковый профиль может быть выполнен с переменной толщиной по крайней мере одной из полок, что позволит перераспределить напряжения в поперечном сечении профиля при кручении.
Уголковый профиль может быть выполнен с полками, толщина одной из которых возрастает в направлении от вершины к краю, а толщина другой - убывает, что позволит увеличить его сопротивление изгибу в плоскости продольного сечения полки, толщина которой возрастает в направлении от вершины к краю.
Уголковый профиль может быть выполнен со ступенчатой по крайней мере одной из полок, что позволит улучшить технологичность при сборке конструкций из профилей.
Уголковый профиль может быть выполнен со ступенями полок, которые могут иметь увеличение или уменьшение толщины полки при переходе от одной ступени к другой, что позволит расширить технологические возможности при сборке конструкций из профилей.
Уголковый профиль может быть выполнен с подгибом по крайней мере края одной из полок, что позволит расширить технологические возможности при сборке конструкций из профилей.
Уголковый профиль может быть выполнен с подгибом края полки вовнутрь или наружу, причем на обеих полках с различной величиной и/или направлением подгиба и/или расстоянием от края полки, что позволит расширить технологические возможности при сборке конструкций из профилей.
Уголковый профиль может быть выполнен с многократным подгибом полки, в том числе с изменением вогнутости "внутрь-наружу" на противоположную, что позволит расширить технологические возможности при сборке конструкций из профилей.
Уголковый профиль может быть выполнен по крайней мере с частью внутренней линии сопряжения полок выпуклой относительно вершины профиля, что позволит увеличить его сопротивление кручению.
Уголковый профиль может быть выполнен по крайней мере с одним разрывом толщины по крайней мере одной полки. Причем разрывы толщины могут выполняться многократно и периодически, что позволит расширить технологические возможности при сборке конструкций из профилей.
Уголковый профиль может быть выполнен по крайней мере на части участка сопряжения с выемкой, что позволит предотвратить трещинообразование при разгибе полок.
Уголковый профиль может быть выполнен с выступом на вершине профиля, что позволит расширить технологические возможности при сборке конструкций из профилей.
Уголковый профиль может быть выполнен с выемкой на вершине профиля, что позволит расширить технологические возможности при сборке конструкций из профилей.
Уголковый профиль может быть выполнен по крайней мере с одной выемкой на части длины поверхности полки, что позволит расширить технологические возможности при сборке конструкций из профилей.
Уголковый профиль может быть выполнен по крайней мере с одним выступом на части длины поверхности полки, что позволит расширить технологические возможности при сборке конструкций из профилей.
Уголковый профиль может быть выполнен по крайней мере с одной выемкой на краю по крайней мере одной из полок, что позволит расширить технологические возможности при сборке конструкций из профилей.
Уголковый профиль может быть выполнен по крайней мере с одним выступом по крайней мере на краю одной из полок, что позволит расширить технологические возможности при сборке конструкций из профилей.
Уголковый профиль может быть выполнен с вершиной профиля и/или частью внутренней линии сопряжения полок, и/или частью участка длины поверхности полки, и/или частью участка края полки, содержащей фрагменты и/или комбинации фрагментов: многоугольник, коническое сечение прямого кругового конуса, что позволит повысить точность при сборке конструкций из профилей путем соединения выступа и выемки.
Уголковый профиль может быть выполнен по крайней мере с частью вершины профиля в виде фрагмента косого конического сечения прямого кругового конуса, что позволит расширить возможности крепления уголкового профиля вершиной с криволинейной поверхностью.
Проведенный анализ уровня техники показал, что заявленная совокупность существенных признаков, изложенных в формуле изобретения, неизвестна. Это позволяет сделать вывод о ее соответствии критерию "новизна".
Для проверки соответствия заявленного изобретения критерию "изобретательский уровень" проведен дополнительный поиск известных технических решений с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными от прототипа признаками заявленного технического решения. Установлено, что заявленное техническое решение не следует явным образом из известного уровня техники. Следовательно, заявленное изобретение соответствует критерию "изобретательский уровень".
Сущность изобретения и возможность его практической реализации поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображено поперечное сечение уголкового профиля, на фиг. 2-13 изображены примеры конструктивного выполнения поперечного сечения уголкового профиля, на фиг. 14-20 изображены примеры конструктивного выполнения частей поперечного сечения уголкового профиля.
Уголковый профиль (фиг. 1-3) содержит в поперечном сечении сопряжение, в том числе по части внутренней линии 1, полок 2 и 3, образующих пересечением осей 4 и 5 соответственно полок 2 и 3 угол 6, причем часть внутренней линии 1 сопряжения полок и/или вершина 7 профиля, и/или край 8 (9) по крайней мере одной полки 2 (3), и/или часть внутренней линии 10 полки 2 (3), и/или часть наружной линии 11 полки 2 (3) выполнены в виде фрагмента косого конического сечения 12 прямого кругового конуса.
В примерах конструктивного выполнения уголкового профиля, изображенного на фиг. 1-3, образуемый полками угол 6 может составлять от 15 до 165o.
В примере конструктивного выполнения уголкового профиля, изображенного на фиг. 4, длина полок 2 и 3 отличается друг от друга, полки 2 и 3 выполнены переменной толщины.
В примере конструктивного выполнения уголкового профиля, изображенного на фиг. 5, полки 2 и 3 выполнены различной толщины.
В примере конструктивного выполнения уголкового профиля, изображенного на фиг. 6, толщина полки 3 возрастает в направлении к краю 9, а толщина полки 2 убывает в направлении к краю 8. Толщины полок могут изменяться в различных направлениях: увеличиваться и/или уменьшаться к краю полки.
В примере конструктивного выполнения уголкового профиля, изображенного на фиг. 7, полка 2 выполнена со ступенями 13. Ступени могут быть выполнены как с увеличением толщины полки 2 (3) при переходе от одной ступени к другой, так и с уменьшением. В примере конструктивного выполнения уголкового профиля, изображенного на фиг. 8, полка 2 выполнена с подгибом 14.
В примере конструктивного выполнения уголкового профиля, изображенного на фиг. 9, подгиб 14 полки 2 (3) может быть выполнен вовнутрь или наружу, причем на обеих полках с различной величиной и/или направлением подгиба и/или расстоянием от края полки.
В примере конструктивного выполнения уголкового профиля, изображенного на фиг. 10, подгиб 14 полки 2 (3) может быть выполнен многократным, в том числе с изменением вогнутости "вовнутрь-наружу" на противоположную.
В примере конструктивного выполнения уголкового профиля, изображенного на фиг. 11, часть сопряжения полок выполнена с выпуклостью 15.
В примере конструктивного выполнения уголкового профиля, изображенного на фиг. 12, часть сопряжения полок выполнена с выемкой 16, а на фиг. 13 часть внутренней линии сопряжения 1 полок выполнена с выемкой 16.
В примере конструктивного выполнения уголкового профиля, изображенного на фиг. 14, вершина 7 профиля выполнена с выступом 17.
В примере конструктивного выполнения уголкового профиля, изображенного на фиг. 15, вершина 5 профиля выполнена с выемкой 18.
В примере конструктивного выполнения уголкового профиля, изображенного на фиг. 16, часть длины поверхности полки 2 (3) выполнена с выемками 19 и выступами 20. Кроме того, толщина сечения полки имеет разрыв 30.
В примере конструктивного выполнения уголкового профиля, изображенного на фиг. 17, край 8 (9) полки 2 (3) выполнен с выемками 21 и выступом 22.
В примере конструктивного выполнения уголкового профиля, изображенного на фиг. 18, край полки 8 (9) содержит окружность 28. Край полки или часть участка края полки, и/или вершина профиля, и/или часть внутренней линии сопряжения полок, и/или часть участка длины поверхности полки могут содержать фрагменты и/или комбинации фрагментов: многоугольник (квадрат 23, прямоугольник 24, трапеция 25, ромб 26, треугольник 27 и т.д. и т.п.), коническое сечение прямого кругового конуса (окружность 28, эллипс 29 и т.д. и т.п.).
В примере конструктивного выполнения уголкового профиля, изображенного на фиг. 19, часть вершины 7 профиля выполнена в виде фрагмента косого конического сечения 12 прямого кругового конуса.
В примере конструктивного выполнения уголкового профиля, изображенного, на фиг. 20, вершина 7 профиля выполнена в виде фрагмента косого конического сечения 12 прямого кругового конуса.
Таким образом, применение данной конструкции уголкового профиля позволит достичь задачи изобретения.
Литература:
1. Толковый словарь русского языка. - М.: Азъ, 1993 г., 960 с.
2. Математический энциклопедический словарь. - М.: Советская энциклопедия, 1978 г., 847 с.
название | год | авторы | номер документа |
---|---|---|---|
ШВЕЛЛЕР | 1998 |
|
RU2136403C1 |
ЗЕТОВЫЙ ПРОФИЛЬ | 1998 |
|
RU2135308C1 |
МНОГОЛУЧЕВОЙ ПРОФИЛЬ | 1998 |
|
RU2136404C1 |
ДВУТАВРОВЫЙ ПРОФИЛЬ | 1998 |
|
RU2136405C1 |
ТАВРОВЫЙ ПРОФИЛЬ | 1998 |
|
RU2135307C1 |
СПЕЦИАЛЬНЫЙ ВЗАИМОЗАМЕНЯЕМЫЙ ПРОФИЛЬ | 1998 |
|
RU2136406C1 |
РЕЛЬС | 1998 |
|
RU2136408C1 |
ТАВРОВЫЙ РЕЛЬС | 1998 |
|
RU2135309C1 |
РЕЛЬС ДВУХГОЛОВЫЙ | 1998 |
|
RU2135310C1 |
ЛОНЖЕРОН СУДНА | 1999 |
|
RU2143379C1 |
Изобретение относится к области прокатного производства и может быть использовано в строительных, машиностроительных и других видах металлоконструкций. Задачей изобретения является создание уголкового профиля, обладающего низкой себестоимостью, повышенной технологичностью изготовления, уменьшенной материалоемкостью при сохранении несущей способности в условиях продольного сжатия, кручения или изгиба за счет рационального распределения металла по поперечному сечению профиля. Указанный технический результат изобретения достигается тем, что уголковый профиль содержит в поперечном сечении сопряжение полок и по крайней мере часть внутренней линии сопряжения полок, образующих пересечением осей угол, и/или по крайней мере часть внутренней линии по крайней мере одной полки, и/или по крайней мере часть наружной линии по крайней мере одной полки, и/или край по крайней мере одной полки, и/или вершина профиля выполнены в виде фрагмента косого конического сечения прямого кругового конуса. При этом обеспечивается большая плавность перехода на участках кривых, при сохранении плавности по мере износа валков, снижающая себестоимость изготовления профиля за счет уменьшения работы формоизменения профиля при прокатке и повышения износостойкости прокатных валков. 24 з.п.ф-лы, 20 ил.
Печь для непрерывного получения сернистого натрия | 1921 |
|
SU1A1 |
Угловой горячекатаный профиль | 1986 |
|
SU1355300A1 |
Аппарат для очищения воды при помощи химических реактивов | 1917 |
|
SU2A1 |
УГЛОВОЙ ГОРЯЧЕКАТАНЫЙ ПРОФИЛЬ | 1992 |
|
RU2067035C1 |
Переносная печь для варки пищи и отопления в окопах, походных помещениях и т.п. | 1921 |
|
SU3A1 |
Угловой горячекатаный профиль | 1990 |
|
SU1785445A3 |
Очаг для массовой варки пищи, выпечки хлеба и кипячения воды | 1921 |
|
SU4A1 |
Горячекатанный фланцевый профиль | 1978 |
|
SU778828A1 |
Кипятильник для воды | 1921 |
|
SU5A1 |
Горячекатаный уголковый профиль для ободов канатных блоков | 1989 |
|
SU1673227A1 |
Приспособление для точного наложения листов бумаги при снятии оттисков | 1922 |
|
SU6A1 |
Приспособление в пере для письма с целью увеличения на нем запаса чернил и уменьшения скорости их высыхания | 1917 |
|
SU96A1 |
Способ восстановления хромовой кислоты, в частности для получения хромовых квасцов | 1921 |
|
SU7A1 |
0 |
|
SU156405A1 | |
Топка с несколькими решетками для твердого топлива | 1918 |
|
SU8A1 |
Корн Г | |||
Справочник по математике | |||
- М.: Наука, 1984, с | |||
Разборное приспособление для накатки на рельсы сошедших с них колес подвижного состава | 1920 |
|
SU65A1 |
Авторы
Даты
1999-09-10—Публикация
1998-12-25—Подача