ГНУТЫЙ ШВЕЛЛЕРНЫЙ ПРОФИЛЬ Российский патент 2024 года по МПК B21D5/00 

Заявляемое изобретение относится к контейнерам, предназначенным для перевозки грузов железнодорожным, морским, речным, автомобильным транспортом, касается конструктивных элементов контейнеров, в частности, несущих элементов конструкции контейнеров.

Известен швеллер 10П, указанный в ГОСТ 8240-97 «Швеллеры стальные горячекатаные. Сортамент». Ширина швеллера 100 мм, высота профиля 46 мм, толщина стенки швеллера 4,5 мм, толщина полок швеллера 7,6 мм.

Недостатками вышеописанного швеллера является размеры: ширины и высоты швеллера. Данный швеллер выполняет функцию обрамления дверного проема универсального контейнера, в стенку которого упирается резиновое уплотнение дверей, а также швеллер является внутренней частью вертикальной стойки контейнера. Таким образом, ширины 100 мм не достаточно для обрамления дверного проема, при этом высота швеллера не позволяет устанавливать однотипные двери со стандартными уплотнителями и крепительными петлями. Для обеспечения необходимого размера дверного проема высоту швеллера необходимо подрезать на размер 38-42 мм, что ведет к необоснованному увеличению трудозатрат на изготовление контейнера, при этом горячекатаный швеллер является дорогостоящим прокатом. Кроме того, прямой угол, образованный с внешней стороны швеллера стенкой и полкой, нестабильно воздействует на уплотнение двери, при приближении к углу, уплотнение прожимается до максимального значение, а в закрытом положении двери уплотнение приходит в исходное состояние, при таком воздействии на уплотнение происходит ее быстрое изнашивание.

Известен гнутый швеллер 110x50x5, указанный в ГОСТ 8278-83 «Швеллеры стальные гнутые равнополочные. Сортамент». Ширина швеллера 110 мм, высота профиля 50 мм, толщина стенки и полок швеллера 5 мм, радиус гиба 7 мм не более.

Недостатками вышеописанного швеллера является размер высоты швеллера. Для обеспечения необходимого размера дверного проема высоту швеллера необходимо подрезать на размер 38-42 мм, что ведет к необоснованному увеличению трудозатрат на изготовление контейнера. Также данный швеллер обладает пониженными прочностными качествами. Если произвести расчет момента сопротивления для профиля с необходимой высотой ((38…42), минимальный 38 мм), то W_x=24,44 см³, W_y=3,66 см³, что недостаточно для данного элемента конструкции контейнера, особенно по оси X. Например, если обрезать вышеописанный аналог, швеллер 10П по ГОСТ 8240-97, до высоты 38 мм, то моменты сопротивления по осям X и Y будут равны W_x=29,99 см³, W_y=5,25 см³, соответственно момент сопротивления по оси X выше 18,51%, а по оси Y выше 30,29%, чем швеллер 110x50x5, по ГОСТ 8278-83, обрезанный до минимальной высоты 38 мм.

Кроме того, известен гнутый швеллерный профиль [патент РФ на изобретение №2296640, опубликованная 10.04.2007 г. ]. Гнутый швеллерный профиль из низколегированной стальной полосовой заготовки преимущественно толщиной S=7…8 мм, имеющий заданные свойства и радиусы мест изгиба R, зависящие от толщины профиля. Профиль выполнен из марганцовистой стали, содержащей бор и ванадий, имеет временное сопротивление σ_в в пределах 600…610 МПа и соотношение величин предела текучести σ_т и σ_в, равное σ_т/σ_в=0,87…0,90, при этом R составляет не более 1,5 S.

Данная конструкция выбрана в качестве прототипа для заявляемого изобретения.

Недостатком данного изобретения является выполнение предлагаемого швеллера из полосы толщиной 7…8 мм, что необоснованно увеличивает массу контейнера при применении данного профиля. Также увеличенный предел текучести у металлопроката, используемого для изготовления швеллера, необоснованно увеличивает стоимость контейнера, при этом приварка данного гнутого швеллерного профиля к другим элементам контейнера затруднена из-за наличия ванадия, который приводит к появлению закалочной структуры в металле сварного шва и в зоне термического влияния, то есть свариваемость снижается. В целом прочность конструкции контейнера не увеличивается, а увеличивается прочность только одного элемента.

Основным недостатком данного швеллера является уменьшение радиуса гиба не более 1,5 толщины полосы металлопроката, из которой изготавливается швеллер. В процессе эксплуатации в радиусах гиба быстрее всего возникнут усталостные трещин, вызванные заложенными напряжениями, при изготовлении профиля и приварки его к элементам конструкции контейнера.

Задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, заключается в создании гнутого швеллерного профиля, который позволят создать в комплекте с другими элементами конструкции равнозначную, прочную, сварную конструкцию универсального контейнера, обеспечивающую установку в дверном проеме однотипных по размерам дверей со стандартными уплотнителями и крепительными петлями, в сочетании с оптимальной металлоемкостью.

Поставленная задача решается за счет того, что гнутый швеллерный профиль, выполнен из стального листового проката толщиной в интервале от 5,5 мм до 6,5 мм, изготовленного из полосы, полученной прокаткой или из листа, нарезанного на полосы. Ширина гнутого швеллерного профиля выполнена в диапазоне от 111 мм до 115 мм. Высота гнутого швеллерного профиля выполнена в диапазоне от 38 мм до 42 мм. Внутренние радиусы гиба составляют диапазон от 8 мм до 12 мм, при этом, чем больше толщина листа, тем больше радиус гиба.

Сущность предлагаемого изобретения заключается в том, что гнутый швеллерный профиль, выполнен из стального листа толщиной от 5,5 мм до 6,5 мм, причем ширина профиля выполнена в диапазоне от 111 мм до 115 мм, высота профиля выполнена в диапазоне от 38 мм до 42 мм, а внутренние радиусы гиба составляют диапазон от 8 мм до 12 мм.

Вместе с этим, профиль обладает классом прочности не ниже 345, с гарантией свариваемости.

Кроме того, профиль выполнен из стали марки 09Г2С или 09Г2Д или 09Г2СД или 10ХСНД.

Сущность заявляемого изобретения поясняется чертежом:

Фиг. 1 - вид сбоку гнутого швеллерного профиля.

Гнутый швеллерный профиль, выполнен из стального листа толщиной (S) от 5,5 мм до 6,5 мм. Ширина (Н) профиля выполнена в диапазоне от 111 мм до 115 мм. Высота (В) профиля выполнена в диапазоне от 38 мм до 42 мм. Внутренние радиусы (R) гиба составляют диапазон от 8 мм до 12 мм.

Также профиль обладает классом прочности не ниже 345, с гарантией свариваемости, при этом профиль выполнен из стали марки 09Г2С или 09Г2Д, или 09Г2СД, или 10ХСНД.

Технический результат от заявляемого изобретения заключается в том, что выполнение гнутого швеллерного профиля шириной в диапазоне от 111 мм до 115 мм, при этом выполнение высоты профиля в диапазоне от 38 мм до 42 мм, а внутренних радиусов гиба в диапазоне от 8 мм до 12 мм, позволяет создать прочную сварную конструкцию контейнера и при этом обеспечивает установку в дверном проеме однотипных по размерам дверей со стандартными уплотнениями и крепительными петлями. Также обеспечивается оптимальные показатели металлоемкости конструкции, что в свою очередь увеличивает полезную грузоподъемность контейнера. При этом прочностные характеристики предложенного гнутого швеллерного профиля позволяют выдерживать нагрузки, возникающие в процессе эксплуатации, а выполнение радиусов гиба в диапазоне от 8 мм до 12 мм позволяет исключить возникновение усталостных трещин в местах гиба.

Данные показатели были получены следующим образом.

Параметры предлагаемой конструкции гнутого швеллерного профиля:

- ширина от 111 мм до 115 мм, высота от 38 мм до 42 мм, толщина от 5,5 мм до 6,5 мм.

Далее проведем расчет на определение момента сопротивления при указанных параметрах.

При минимальных значениях гнутого швеллерного профиля (111x38x5,5 мм, при радиусе гиба 8 мм):

Площадь сечения составляет 917,25 мм²;

Момент инерции I_x по оси X составляет 1470437,11 мм⁴;

Момент инерции I_y по оси Y составляет 110333,82 мм⁴.

Находим момент сопротивления по оси X:

W_x=I_x/у₀=1470437,11/55,5=26494,36 мм³=26,5 см⁴.

W_y=I_y/х₀=110333,82/27,73=3978,86 мм³=3,98 см³.

При максимальных значениях гнутого швеллерного профиля (115x42x6,5 мм, при радиусе гиба 12 мм):

Площадь сечения составляет 1123,91 мм²;

Момент инерции I_x по оси X составляет 1908129,71 мм⁴;

Момент инерции I_y по оси Y составляет 167519,14 мм⁴.

Находим момент сопротивления по оси X:

W_x=I_x/у₀=1908129,71/57,5=33184,86 мм³=33,18 см⁴.

W_y=I_y/х₀=167519,14/29,96=5591,426 мм³=5,59 см³.

Таким образом, момент сопротивления W_x (по оси X) при указанных параметрах предлагаемого технического решения составляет:

- при минимальных размерах - 26,5 см³;

- при максимальных размерах - 33,18 см³.

Момент сопротивления W_y (по оси Y) составляет:

- при минимальных размерах - 3,98 см³;

- при максимальных размерах - 5,59 см³.

При этом, учитывая прочностные характеристики аналога (прототипа) (W_x=24,44 см³, W_y=3,66 см³), получаем увеличение осевого момента сопротивления.

При минимальных значениях момента сопротивления предлагаемого технического решения, увеличение составляет:

- по оси X - 7,74%;

- по оси Y - 8,04%.

При максимальном значении момента сопротивления предлагаемого технического решения:

- по оси X - 26,34%;

- по оси Y - 34,53%.

В свою очередь, увеличение момента сопротивления приводит к увеличению запаса прочности конструкции гнутого швеллерного профиля, что обеспечивает прочную сварную конструкцию дверного проема универсального контейнера.

Выполнение профиля классом прочности не ниже 345, с гарантией свариваемости, а также выполнение профиля из стали марки 09Г2С или 09Г2Д, или 09Г2СД, или 10ХСНД обеспечивает прочность и хорошую свариваемость, а также устойчивость к образованию усталостных трещин.

В настоящее время на заявляемое изобретение разработана конструкторская документация и проведены всесторонние испытания опытных образцов.

Изобретение относится к гнутым швеллерным профилям, которые используются в конструкциях контейнеров, предназначенных для перевозки грузов железнодорожным, морским, речным, автомобильным транспортом. Профиль выполнен из стального листа толщиной (S) от 5,5 до 6,5 мм. Ширина (Н) профиля выбрана из диапазона от 111 до 115 мм. Высота (В) профиля выполнена в диапазоне от 38 до 42 мм. Внутренние радиусы (R) гиба составляют от 8 до 12 мм. В результате обеспечивается возможность получить прочную сварную конструкцию универсального контейнера, обеспечивающую установку в дверном проеме однотипных по размерам дверей со стандартными уплотнителями и крепительными петлями, в сочетании с оптимальной металлоемкостью. 5 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Гнутый швеллерный профиль, выполненный из стального листа толщиной от 5,5 до 6,5 мм, отличающийся тем, что ширина профиля выполнена в диапазоне от 111 до 115 мм, при этом высота профиля выполнена в диапазоне от 38 до 42 мм, а внутренние радиусы гиба составляют диапазон от 8 до 12 мм.

2. Гнутый швеллерный профиль по п. 1, отличающийся тем, что профиль обладает классом прочности не ниже 345, с гарантией свариваемости.

3. Гнутый швеллерный профиль по п. 1, отличающийся тем, что профиль выполнен из стали марки 09Г2С.

4. Гнутый швеллерный профиль по п. 1, отличающийся тем, что профиль выполнен из стали марки 09Г2Д.

5. Гнутый швеллерный профиль по п. 1, отличающийся тем, что профиль выполнен из стали марки 09Г2СД.

6. Гнутый швеллерный профиль по п. 1, отличающийся тем, что профиль выполнен из стали марки 10ХСНД.