ПОДКРАНОВАЯ КОНСТРУКЦИЯ НЕЖДАНОВЫХ Российский патент 2003 года по МПК B66C6/00 B66C7/08 

Изобретение относится к подкрановым конструкциям, преимущественно с интенсивным, непрерывным режимом работы кранов (7К, 8К).

Известны подкрановые конструкции, содержащие две нитки подкрановых путей, размещенные с двух сторон от ряда колонн и опирающиеся на подкрановые балки [1, с. 153, рис. 8.3] - аналог.

Недостатки аналога - низкая долговечность подкрановых конструкций [2] и их избыточная материалоемкость.

Технический результат изобретения - повышение долговечности подкрановых конструкций и снижение материалоемкости и трудоемкости изготовления.

Технический результат достигнут тем, что подкрановая конструкция промышленного здания выполнена единой трубчатой с диаметром трубы равным 1... 1,4 расстояния между рельсами. Подкрановая балка выполнена с продольными гребнями. Каждый рельс выполнен несимметричным арочным в сечении, арка рельса имеет две ветви плавно переходящие в соответствующие подошвы, копирующие поверхность трубы. Подошвы соединены с подкрановой конструкцией при помощи пустотелых заклепок с внедренным сердечником. Каждая из выше размещенных подошв параллельных рельсов соединены друг с другом регулировочными шпильками с шагом 2...3 м, а ниже размещенные подошвы снабжены боковыми главами, воспринимающими горизонтальные воздействия Т от направляющих роликов крана.

Сопоставление с аналогом разработанной подкрановой конструкции показывает ее существенные отличия.

В аналоге верхние пояса двух двутавровых балок соединены друг с другом тормозной балкой в незамкнутое сечение с резкими концентраторами напряжений достигающими четырех единиц [3, с. 141].

В нашем случае подкрановая конструкция выполнена единой трубчатой, то есть сечение ее замкнутое без концентраторов напряжений. Этим обеспечена работа подкрановой конструкции в зоне так называемой "неограниченной долговечности". Арочный рельс несимметричен, закреплен на балке при помощи пустотелых заклепок с внедренным сердечником и работает в составе сечения, обеспечивая значительное его усиление. В аналоге же рельс с подкрановой конструкцией соединен с возможностью проскальзывания вдоль и поэтому в составе сечения его учитывать нельзя.

Таким образом, разработанное устройство существенно отличается от аналога.

На фиг.1 показана подкрановая конструкция в разрезе; на фиг.2 - вид сбоку (опорные ребра не показаны); на фиг.3 - узел крепления арочный рельса.

Подкрановая конструкция содержит трубчатую подкрановую балку 1, на которой закреплены две нитки несимметричных арочных в сечении рельсов 2. Каждый из несимметричным арочных в сечении рельсов 2 [7] содержит главу а, предназначенную для восприятия вертикальных воздействий Р от основных колес 3 крана. Арка рельса 2 имеет ветви b и с, плавно переходящие в подошвы d, копирующие поверхность трубы подкрановой балки 1. Каждая из вышеуказанных подошв d снабжена отгибом e, предназначенным для соединения параллельных несимметричных арочных рельсов 2 друг с другом шпильками 5, регулирующими расстояние между ними.

Нижняя подошва d снабжена на конце боковой главой f, предназначенной для восприятия горизонтальных воздействий Т от направляющих роликов мостового крана.

Трубчатая подкрановая балка 1 прокатывается с непрерывными продольными гребнями 7 для опирания арочных рельсов 2. Соединение подошв d с трубчатой подкрановой балкой 1 выполнено пустотелыми заклепками 6 с внедренным в каждую сердечником [4], исключающими проскальзование рельса по трубчатой подкрановой балке.

Усиление конструкции достигнуто ее балансировкой металлом листа 8, уравновешивающим сечение.

Пример конкретного выполнения.

Выполним расчет трубчатой подкрановой балки, взяв за основу пример, выполненный в учебнике профессора К.К.Муханова [5, с. 254]. Исходные данные оставим без изменения, то есть грузоподъемность крана 50/10 т; режим работы 7К.

Максимальный изгибающий момент в прототипе M = 3839 кН•м = 3839000 гН•см. Поперечная сила Q = 153,4 кН = 15340 гН.

В нашем случае расчет ведем на четыре крана в смежных пролетах, т.е. в соответствии с нормами [6, с. 8] учтем коэффициент сочетаний ϕ=0,8. Тогда расчетные значения изгибающего момента и поперечной силы в нашем случае будут равны.

М=3839000•2•0,8=6142400 гН•см;
Q=15340•2•0,8=92040 гН,
где 2 - число пролетов (в каждом пролете по два крана).

Для сравнимости результатов примем расчетное сопротивление стали ВСт3 сп5, как в примере R_y=210 МПа (хотя в настоящее время R_y=230 МПа).

Требуемый момент сопротивления трубчатого сечения:

Примем толщину стенки трубы t_cт=1,2 см, тогда требуемый диаметр трубы


Примем трубу ⊘1950•12, т.е. Д=195 см; t_cт=1,2 см.

Момент инерции трубчатого сечения:

Момент сопротивления:

Площадь сечения:

Проверка прочности при изгибе:

Прочность обеспечена с избытком.

Момент инерции при кручении:
I_кр=2•I₀=6860394 см⁴.

Был , увеличился в 42877 раз!!!
Сравним материалоемкость.

В прототипе необходимо поставить две подкрановые балки, соединенные тормозным листом, то есть

В нашем случае ∑А=730,6 см². То есть снижение материалоемкости на 32,6%
Экономический эффект значительно возрастет при включении рельсов в состав сечения, а это сделать необходимо, так как рельсы соединены с трубчатым сечением сдвигоустойчивым соединением.

Пусть площадь сечения каждого из предлагаемых рельсов такая же, как в прототипе (КР80, А_р=81,13 см), то есть двух рельсов 2•А_р=81,13•2=162,26 см².

В запас прочности пренебрежем собственными моментами инерции рельсов. Будем считать, что расстояние от центра трубы до центра тяжести рельса составит 0,85 •(Д/2)=82,9 см. Тогда центр тяжести всего сечения сместится вверх по отношению к центру трубы

Тогда главный момент инерции всего сечения
I_x=А₀•У² _с+I₀+А_р•(а_р-У_с)²;
I_x=730,6•15,06²+3430197+162,26•(82,9-15,06)²=4342663,4 см².

Момент инерции увеличился в 4342663,4/3430197=1,266 раза.

Моменты сопротивления:
верхний
увеличился в
нижний
увеличился в
Сечение может быть легко усилено за счет балансировки его, то есть уравновесив рельсы дополнительным металлом в листе 5, получим дополнительное увеличение прочности. В этом случае центр тяжести всего сечения совпадает с центром трубы и при затрате дополнительного металла А_доп=2•А_р=162,26 см² получим главный момент инерции
I_x=I₀+2•A_p•a_p ²;
I_x=3430197+2•162,26•82,9²=5660431,4 см².

Моменты сопротивления верхний и нижний равны

Произошло увеличение несущей способности в
Таким образом, разработанная конструкция обеспечивает снижение материалоемкости на 30...35%. При учете рельсов в составе сечения снижение материалоемкости может достигнуть 40...45%.

Кроме этого имеется резерв повышения несущей способности за счет балансировки сечения.

Источники информации
1. Металлические конструкции. /Под редакцией Н. П.Мельникова. - М.: Стройиздат, 1980. - 776 с. (Справочник проектировщика).

2. Кикин А. И. и др. Повышение долговечности металлических конструкций промышленных зданий. - М.: Стройиздат, 1969. - 415 с.

3. Справочник по кранам.: В 2 т. Т1 /В.И.Брауде, М.М.Гохберг и др. Под общей ред. М.М.Гохберга. - М.: Машиностроение, 1988. - 536 с.

4. Нежданов К.К., Васильев и др. Патент России 2114328. Способ и устройство для неподвижного соединения металлических элементов. Бюл. 18, 27.06.1998.

5. Муханов К. К. Металлические конструкции. Учебник для вузов. - М.: Стройиздат, 1978.

6. СНиП 2.01.07-85. Нагрузки и воздействия. /Госстрой СССР. - М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1987. - 36 с.

7. Нежданов К.К., Нежданов А.К., Попченков И.В. Патент России 2151731. Крановый рельс для трубчатых подкрановых путей.

Изобретение относится к подкрановым конструкциям преимущественно с интенсивным, непрерывным режимом работы кранов. Подкрановая конструкция содержит две нитки рельсовых путей, опирающихся на подкрановую балку. Подкрановая балка выполнена единой трубчатой с диаметром трубы, равным 1...1,4 расстояния между рельсовыми путями, а также выполнена с продольными гребнями. Каждый из рельсов выполнен несимметричным арочным в сечении. Арка рельса имеет две ветви, плавно переходящие в соответствующие подошвы, копирующие поверхность трубы. Подошвы рельса соединены с подкрановой балкой при помощи пустотелых заклепок с внедренным сердечником. При этом выше размещенные подошвы параллельных несимметричных арочных рельсов соединены друг с другом регулировочными шпильками, с шагом 2...3 м, а ниже размещенные подошвы снабжены боковыми главами. Боковые главы ниже размещенных подошв воспринимают горизонтальные воздействия от направляющих роликов крана, а вертикальные воздействия от основных колес крана воспринимают основные главы арочных рельсов. Усиление конструкции достигнуто ее балансировкой металлом листа, уравновешивающим сечение. Технический результат изобретения - повышение долговечности подкрановых конструкций и снижение ее материалоемкости. 3 ил.

Подкрановая конструкция, содержащая две нитки рельсовых путей, опирающихся на подкрановую балку, отличающаяся тем, что подкрановая балка выполнена единой трубчатой с диаметром трубы, равным 1. . . 1,4 расстояния между рельсовыми путями, а также выполнена с продольными гребнями, причем каждый из рельсов выполнен несимметричным арочным в сечении, арка рельса имеет две ветви плавно переходящие в соответствующие подошвы, копирующие поверхность трубы, которые соединены с ней при помощи пустотелых заклепок с внедренным сердечником, при этом выше размещенные подошвы параллельных рельсов соединены друг с другом регулировочными шпильками, с шагом 2. . . 3 м, а ниже размещенные подошвы снабжены боковыми главами, воспринимающими горизонтальные воздействия направляющих роликов крана.