Пролетное строение крана мостового типа

 

Использование: в качестве металлоконструкции крана мостового типа. Сущность изобретения: пролетное строение крана содержит несущую балку, выполненную из размещенных друг над другом труб, жестко закрепленных между собой и расположенных в вертикальной плоскости. Каждая труба имеет сквозные прямоугольные проемы, расположенные вдоль образующей с шагом, равным двум длинам каждого сквозного прямоугольного проема. Смежные трубы соединены между собой с заходом в проемы одной трубы участков другой смежной трубы. Отношение диаметров каждых двух смежных труб и количество труб связаны соотношением: где δ₁,δ₂,δ₃...δ_n -толщины труб, n - количество труб, - коэффициент пропорциональности, ϕ - коэффициент уменьшения сечения. 3 ил.

Изобретение относится к металлоконструкциям грузоподъемных кранов, а именно к металлоконструкциям пролетного строения кранов мостового типа.

Известная металлоконструкция мостового крана решетчатого типа, состоящая из прокатного материала различного профиля (Гохберг М.М. Металлические конструкции подъемно-транспортных машин. Л., 1976, с.299 рис. 9.1а и 9.1б).

Ее недостатки - большая трудоемкость изготовления, низкая надежность (более низкое сопротивление усталости, из-за чего решетчатые конструкции не рекомендуются для кранов мостового типа работающих в тяжелом режиме).

Известна металлоконструкция мостового крана коробчатого сечения (там же, рис. 9.1в, 9.1г, 9.1д, 9.1е, 9.1ж).

Недостатки - большой вес, высокая трудоемкость изготовления из-за наличия большого количества сварных швов большой и малой протяженности.

Наиболее близким техническим решением является мостовой кран, металлическая конструкция которого изготовлена из труб усиленных трубчатым шпренгелем. Такие металлоконструкции просты в сравнении с вышеприведенными, однако обладают большой трудоемкостью изготовления. Кроме того, наличие шпренгеля заметно увеличивает строительную высоту конструкции, что вызывает необходимость увеличения потолочных перекрытий.

Цель изобретения - повышение надежности и снижение трудоемкости изготовления металлической конструкции мостового крана.

Указанная цель достигается тем, что пролетное строение мостового крана, содержащее несущую балку, выполненную из размещенных друг над другом и соединенных между собой горизонтально расположенных труб неодинакового диаметра. Каждая труба выполнена со сквозными прямоугольными проемами, расположенными вдоль ее цилиндрической образующей с шагом равным двум длинам каждого проема. Смежные трубы соединены между собой с заходом в проемы одной участков другой, размещенных между проемами вдоль общих образующих этих труб. Количество труб и отношение диаметров двух смежных труб связано соотношением: K + K + K + ... -ϕ = 0, где n - 1 - количество труб; К - коэффициент пропорциональности (отношение диаметров двух смежных труб); δ_1,δ_2,δ_n- толщины труб; ϕ- коэффициент уменьшения сечения.

Существенные отличия предлагаемого пролетного строения состоят в следующем. Каждая труба имеет прямоугольные сквозные проемы, расположенные вдоль цилиндрической образующей с шагом, равным двум длинам каждого проема. Конструкция трубы общеизвестна, но ее использование с проемами, расположенными вдоль цилиндрической образующей, используется впервые. Смежные трубы соединены между собой с заходом в проемы одной участков другой, размещенных между проемами вдоль общих образующих этих труб, при этом количество труб и их толщины связаны аналитическим соотношением. Жесткое соединение труб известно, но в таком варианте встречается впервые.

На фиг.1 изображено пролетное строение крана мостового типа; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1; на фиг.3 - разрез Б-Б на фиг.2.

Пролетное строение крана мостового типа содержит несущую балку 1, выполненную из размещенных друг над другом труб 2, 3 и 4, жестко закрепленных между собой и расположенных в вертикальной плоскости 5. Каждая из труб 2, 3 и 4 имеет сквозные прямоугольные проемы 6, расположенные вдоль цилиндрической образующей 7 с шагом 8, равным двум длинам каждого сквозного прямоугольного проема 6. Смежные трубы 2, 3 и 4 соединены между собой с заходом в проемы 6 одной, например трубы 2, участков 9 другой смежной трубы 3, размещенных между проемами 6 вдоль общих образующих 10 смежных труб 1, 2 и 3. Соединение труб осуществляется двумя прямолинейными сварными швами, расположенными в зоне с минимальной величиной нормальных напряжений. Благодаря такому выполнению уменьшается количество сварных швов и повышается надежность конструкции в целом.

Отношение диаметров двух смежных труб принято постоянным, а количество труб и отношение диаметров каждых двух смежных труб связаны соотношением: K + K + K + ... -ϕ = 0, где n - количество труб; К - отношение диаметров двух смежных труб; ϕ- коэффициент уменьшения сечения.

Благодаря такому выполнению конструкции при изгибе пролетного строения верхняя труба 1 окажется работающей на сжатие, а трубы 2 и 3 - на растяжение. Так как сварочные швы находятся ниже нейтральной оси изгиба пролетного строения, то вследствие действия сварочных напряжений, пролетное строение изогнется выпуклостью кверху, т.е. создастся строительный подъем. Благодаря этому повысится надежность металлоконструкции. Так как уменьшается резко количество свариваемых элементов (отсутствие диафрагм, нижней и верхней полок, боковых вертикальных стенок), то соответственно уменьшается трудоемкость изготовления металлоконструкции.

Рассмотрим вывод предложенной формулы. При нагружении пролетного строения мостового крана его элементы в верхней части испытывают сжатие, а в нижней - растяжение. Из условия равновесия внутренних усилий при изгибе пролетного строения мостового крана можно записать, что N_сж - N_p= 0, где N_сж - продольное усилие сжатия в верхней части сечения, N_p - продольное усилие растяжения в нижней части.

Учитывая, что N_сж = [σ_β]˙ϕ˙F_в ; N_p = [ σ_β]˙F_н, где [σ_β ] - допускаемое значение напряжения материала трубы, МПа;
ϕ- коэффициент уменьшения сечения, учитывающий потерю устойчивости элементов металлоконструкции при сжатии;
F_в = πD₁δ₁ - площадь сечения верхней трубы;
δ₁D₁ - толщина и диаметр верхней трубы;
F_н = πD₂δ₂+πD₃δ₃+πD₄δ₄ + ...πD_nδ_n- площадь сечения других труб;
n - количество труб;
D₂,D₃...D_n - диаметры нижерасположенных труб;
δ₂,δ₃...δ_n- толщина нижерасположенных труб, получим:
[σ_β]˙ϕ˙πD₁δ₁=[σ_β](πD₂δ₂+
+πD₃δ₃+πD₄δ₄+...πD_nδ_n)
или
ϕ = + + +
Учитывая, что
= = = K получим:
K + K + K - ϕ = 0

Формула изобретения

ПРОЛЕТНОЕ СТРОЕНИЕ КРАНА МОСТОВОГО ТИПА, содержащее несущую балку, выполненную из размещенных одна над другой и соединенных между собой горизонтально расположенных труб неодинакового диаметра, отличающееся тем, что каждая труба выполнена со сквозными прямоугольными проемами, расположенными вдоль ее цилиндрической образующей с шагом, равным двум длинам каждого проема, при этом смежные трубы соединены между собой с заходом в проемы одной из них участков другой, размещенных между проемами вдоль общих образующих этих труб, при этом количество труб и отношение диаметров двух смежных труб связаны соотношением

где δ₁, δ₂, δ₃, δ_n - толщины труб;
n - количество труб;
к = D₂ / D₁ = D₃ / D₂ - коэффициент пропорциональности;
ϕ - коэффициент уменьшения сечения.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3