Металлическая подкрановая конструкция Неждановых Советский патент 1993 года по МПК B66C6/00 E04C3/06 

И ции и

юбретение относится к реконструк- строительству подкрановых сооружеработ

ний п эеимущественного тяжёлого режима

ы (7К-8К).

Известна металлическая двутавровая

подкр

мовая балка, содержащая вертикальную стенку и горизинтальные пояса, причем между верхним поясом и стенкой расположены две симметричные относительно последней накладки ломаного сечения, образующие с листом верхнего пояса замкнутый треугольный в сечении контур. Опорные же ребра приварены к поясам, стенке и накладкам. Подкрановые балки должны быть н г только прочны, но и выносливы. На верхнюю зону балки передаются через рельс локальные сосредоточенные динамические воздействия:

Piojc. - вертикальное, с эксцентриситетом е; ;

Tioe. - горизонтальное, приложенное к головк© рельса с эксцентриситетом, равным высоте1 рельса hp;

MiocKp Pioc е + Tioc hp - крутящий момент, вызывающие усталостные разрушения и выводящие балку из эксплуатации.

Недостатки известного решения в следующем.

Мала выносливость сварйого соединения опорного ребра с ломаными в сечении накладками, так как у верхнего Кбнца сварного шва в зоне интенсивного воздействия Pioc, Tioc, MiocKp эффективные коэффициенты концентрации напряжений достигают четырех единиц (Кэф 4). Одновременное применение сварных и болтовых соединений недопустимо, так как в сварных соединениях эффективные коэффициенты концентрации напряжений выше, а податливость больше у болтовых. Мала выносливость и ломаных в сечении накладок, так как при малых радиусах кривизны в зонах гиба Кэф 2-2,5.

. Верхний пояс балки под рельсом при каждом проходе колеса работает на мест ч| О

00 4 О

ный изгиб и в этой зоне возможно появление усталостных трещин.

Цель изобретения - повышение выносливости и несущей способности подкрановой конструкции.

Цель достигается выполнением переходного участка накладки криволинейным S-образной формы, причем стенка заведена в замкнутый контур верхнего пояса до упора в последний с разделенном замкнутого контура на два отсека и подкреплена отогнутыми вверх концевыми участками накладок, а крепление последних к стенке и поясу выполнено высокопрочными фрикционными болтами.

Лист тормозной балки.расположен между рельсом и верхним поясом и соединен с последним этими же болтами.

Несущая способность и выносливость .подкранозой конструкции повышается так- же за счет выполнения амортизаторов, прикрепляющих рельс к балке, непрерывными по всей длине последней, с участком, примыкающим к шейке рельса и повторяющим ее формуги соединены между собой посред- ством болтов, проходящих через шейку рельса, и прикрепленными к горизонтальному листу верхнего пояса высокопрочными болтами,

Опорные же ребра балки выполнены из прокатных профилей (уголков или тавров), снабженных по концам фланцами, обеспечивающими соединение их с верхним и нижним поясом, причем ребра отогнуты в плоскости перпендикулярной к стенке, уста- новлены с зазором между накладками и верхней частью стенки, плотно примыкают и соединены с нижней ее частью посредством фрикционных высокопрочных болтов.

На фиг.1 показана металлическая под- крановая конструкция, общий вид; на фиг.2 - то же, разрез; на фиг.З - опорное ребро; на фиг.4 - линия регрессии Веллера.

Подкрановая конструкция состоит из рельса 1, тормозной балки 2 и подкрановой балки 3. Рельс 1 и подкрановая балка 3-сое- динены амортизаторами 4 между собой, а тормозная балка 2 зажата между ними, вер- хний пояс 5 подкрановой, балки состоит из двух гнутых деталей б и листа 7. Вертикаль- ная стенка 8 доведена до упора своим торцом в лист 7 и делит замкнутый контур на два отсека. Гнутая деталь 6 содержит вертикальный участок а и горизонтальный уча- сток в, соединенные между собой S-образным участком S. Симметричные участки а накладок 6 подкрепляют стенку с двух сторон и соединены с ней высокопрочными болтами или шпильками 9, а горизонтальные участки в плотно примыкают

к листу 7 снизу и соединены с ним высокопрочными болтами 9. Нижний пояс 10 соединяется со стенкой 8 как в обычной балке. Амортизатор 4 имеет участок с, копирующий форму шейки рельса, а участок d плотно примыкает к балке сверху. Амортизация обеспечивается за счет гофра.

Металлическая подкрановая конструкция работает следующим образом. При воздействии на рельс 1 сосредоточенной силы Pioc, передающейся от колеса крана,она воспринимается рельсом и распределяется на верхний пояс балки. Замкнутый контур 5 передает эти локальные воздействия двумя путями: на торец стенки и через болтовое соединение на верхнюю часть стенки 8. Рационально распределить передачу усилия по одному и другому пути поровну. В этом случае локальные напряжения в верхней части стенки, при центральном положении Pioc., снизятся в два раза. Регулирование передачи усилия Р|0с. по одному или другому пути осуществляется за счет гофрирования стенки балки, чем изменяется ее вертикальная податливость. Так как верхний поясной шов отсутствует, то эффективный коэффициент концентрации снижен до своего минимума, т.е. Кэф 1. В балке (прототипе) с непроваром в поясном шве Кэф 4, т.е. произошло снижение эффективного коэффициента концентрации в четыре раза. Таким образом, произошло снижение напряжений в восемь раз.

При воздействии на верхний пояс предлагаемой подкрановой балки сосредоточенного локального момента

MiocKp Pioc e + Tioc .hp, где е - эксцентриситет вертикальной силы, а

hp - высота рельса.

Верхний пояс закручивается и в стенке балки возникают локальные напряжения ±0у1оскр, которые суммируются с напряжениями Oyioc при центральном приложении

СИЛЫ Р|ос.

20yloc 0yloc ±OylocKp.

Величина напряжений Оу|0скр в первую очередь зависит от момента инерции верхнего пояса балки на кручение 1Поясакр.

В предлагаемой конструкции верхний пояс замкнутый, состоящих из двух отсеков. Момент инерции на кручение такого пояса в несколько десятков раз больше, чем у плоского листа, поэтому происходит пропорци- ональное снижение напряжений .и повышение выносливости.

Следовательно, произойдет качественное изменение работы подкрановой балки.

На фиг.4 показана линия регрессии Веллера, которая делит всю область динамической работы на три зоны: I 1. Усталос тных разрушений.

2. Ограниченной выносливости, в кото- рой работают современные подкрановые конструкции (прототип).

3. Неограниченной выносливости, в которой работают железнодорожные конструкции и в которой по аналогии должны работать подкрановые конструкции.

В результате предлагаемой конструк- - ции подкранового пути возникает сверхсуммарный эффект, так как обычная подкрановая балка (прототип) работает в sohe ограниченной выносливости, а предлагаемая в зоне неограниченной выносливоCTJI. . .

Балка изготавливается на традиционной оборудовании заводов металлических конструкций. Заготовки из листового металла режутся гильотиной. В заготовках деталей верхнего пояса предварительно пуЬнсоном продавливаются отверстия, в сбЬрке производится рэссверловка отвер- стий на необходимый диаметр, затем производится гибка на листогибочном станке,

Первоначально производится сварка нижнего пояса со стенкой балки, затем в специальном стане производится соедине- нив деталей верхнего пояса со стенкой балки с тормозной балкой.

При затяжке болтов верхнего болтового соединения лист плотно поджимают к тор- цу стенки 8.

Рельс 1 первоначально соединяют высокопрочными болтами 9 с амортизаторами 4, а затем совмещают продольные оси рельса и балки и соединяют их между собой высокопрочными фрикционными болтами 9.

Таким образом, рельс 1 и амортизаторы 4 объединены с балкой 3 в единое целое. Возрастает момент инерции всего сечения

балки 1Х и момент сопротивления Wx и соответственно снижаются напряжения при изгибе балки.

Одновременно возрастают моменты инерции и моменты сопротивления верхнего пояса при локальном изгибе и кручении. Локальные напряжения снижаются ниже предела выносливости и балка переходит из зоны ограниченной в зону неограниченной выносливости, что обеспечивает надежную работу в течение не менее 50 лет интейсив- ной эксплуатации.

Формула изобретения

1. Металлическая подкрановая конструкция, содержащая стенку, опорные ребра жесткости, пояса, верхний из которых выполнен замкнутого контура в виде горизонтального листа и двух гнутых накладок, с взаимно перпендикулярными кольцевыми участками для крепления соответственно к стенке и поягом балки и переходным участ-. ком, соединяющим концевые, рельс, прикрепленный к верхнему поясу посредством двухсторонних гнутых амортизаторов, о т- личающаяся тем, что, с целью повышения несущей способности и выносливости, переходной участок накладки выполнен криволинейным S-образной формы, стенка заведена в замкнутый контур верхнего пояса до упора в последний с разделением замкнутого контура на два отсека, а крепление концевых участков к поясу и стенке выполнено высокопрочными болтами.

2. Конструкция по п.1, о т л и ч а ю щ а- я с я тем, что амортизаторы выполнены непрерывными по всей длине балки с участком, примыкающим к шейке рельса и повторяющим ее форму, и соединены между собой посредством болтов, проходящих через шейку рельса, и прикрепленными к горизонтальному листу верхнего пояса высокопрочными болтами.

Зона

ограниченной оынослиоости

Зона разрушений

Использование: для реконструкции и строительства подкрановых сооружений преимущественно тяжелого режима работы. С щность изобретения: металлическая подкрановая конструкция, содержащая стенку, опорные ребра жесткости и пояса, и рельс Верхний пояс выполнен замкнутого контура в виде горизонтального листа и двух гнутых накладок с взаимоперпендикулярными концевыми участками для крепления соответственно к стенке и поясам балки и переходным участком, соединяющим концевые. Рельс прикреплен к верхнему поясу посредством двусторонних гнутых амортизаторов. Переходный участок накладки выполнен криволинейным S-образной формы, а стенка заведена в замкнутый контур верхнего пояса до упора в последний с разделением замкнутого контура на два отсека. Крепление концевых участков к поясу и стенке выполнено высокопрочными болтами. 1 з.п. ф-лы, 4 ил..