Трехглавый арочный рельс

 

Изобретение относится к подкрановым конструкциям с тяжелым интенсивным режимом работы кранов. Трехглавый рельс содержит главную главу, воспринимающую вертикальные воздействия, и две боковые, размещенные на краях подошвы и воспринимающие горизонтальные воздействия. Подошва рельса очерчена по круговой арке. Рельс выполнен сбалансированным. Баланс сечения обеспечен равенством статических моментов верхней и нижней половин сечения относительно горизонтальной оси, проходящей через центр тяжести сечения и делящей сечение пополам. Технический результат изобретения - повышение функциональных возможностей рельса и придание ему амортизирующих свойств. 3 табл., 3 ил.

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

Рельс предназначен для установки на подкрановых балках с трубчатым верхним поясом.

Известен трехглавый рельс [1, патент 2081049], обладающий отличными характеристиками (прототип). Известен также обычный рельс [2, с. 60] (аналог). К сожалению, прототип и аналог невозможно установить на подкрановую балку с трубчатым верхним поясом, и они не обладают амортизирующими способностями.

Технический результат изобретения - повышение функциональных возможностей рельса и придание ему амортизирующих свойств.

Технический результат реализован выполнением рельса арочным в сечении, причем арка очерчена по дуге круга, а сечение выполнено сбалансированным. Баланс сечения обеспечен равенством статических моментов верхней половины и нижней S относительно главной оси X, делящей высоту сечения рельса пополам S=S, (1) где S и S - статические моменты относительно главной оси X.

Равенство статических моментов обеспечивает также равенство верхнего и нижнего моментов сопротивления W=W (2) и максимум главного момента инерции JX.

Сравнение разработанного рельса с прототипом показывает его существенное отличие - арочную основу, обеспечивающую рациональное распределение материала по сечению и к тому же придание рельсу амортизирующих свойств.

На фиг. 1 показано сечение разработанного рельса; на фиг.2 - вид сбоку; на фиг.3 - заготовка для рельса.

Рельс имеет главную главу 1, которая размещена в замке круговой арки 2, представляющей подошву рельса. На пятах арки 2 размещены боковые главы 3.

Обозначим площадь сечения круговой арки An, толщину арки (подошвы) - tn.

Тогда площадь сечения арки равна An=0.5(d+tn)tn (3) и расстояние yn от оси XH, проходящей по нижней грани рельса до центра тяжести арки, Обозначим ширину главной главы bг и толщину tг. Тогда площадь сечения главной главы AГ=bГxtГ (5)
Обозначим ширину боковой главы bБ, толщину - tБ. Тогда площадь сечения боковой главы
AБ=bБxtБ (6)
Обеспечим прохождение главной оси Х точно по середине высоты сечения


Площадь сечения рельса должна оставаться постоянной А-const. Следовательно, площадь сечения двух боковых глав равна
2AБ=А-AГ-An (8)
Подставив (8) в (7), получаем необходимую площадь сечения главной главы АГ при заданных
А - площади всего сечения (такой же, как у стандартного рельса);
d - внутреннем диаметре круговой арки;
tn - толщине круговой арки;
tг - толщине главной главы;
bБ=tГ- ширине каждой из боковых глав;
h=d/2+tn+tГ - высоте рельса

Имея площади всего сечения арки и главной главы, находим площадь сечения двух боковых глав 2AБ и толщину каждой из боковых глав
tБ=AБ/bБ (10)
Проверяем ширину главной главы
bГ=AГ/tГ (11)
Таким образом, сечение сбалансированного рельса, очерченного по круговой арке, получено.

Характеристики рельса вычисляются по известным формулам сопромата
,
а затем находят главный момент инерции рельса

Верхний и нижний моменты сопротивления будут одинаковы
WХВ=WХН=2JX/h (13)
Главный момент инерции относительно вертикальной оси Y будет равен

Тогда момент сопротивления

Все характеристики рельса найдены.

Реализуем полученные зависимости на конкретном рельсе. Выполним расчет арочного кругового рельса, имеющего такую же площадь сечения, как рельс КР 100 [2,с.60] - А-113,32 см2.

Разработаем рельс для подкрановой балки с верхним поясом, выполненным из трубы 402 мм, d=40,2 см, т.е. внутренний диаметр арки будет таким же d= 40,2 см.

Примем:
толщину стенки арки tn=0,8 см
толщину главной главы tГ=3,5 см
ширину боковой главы bБ=3,5 см
Тогда высота рельса

Расстояние от оси XH до центра тяжести арки

Площадь сечения арки
An=0.5 х 41 х 0,8=51,522 см
Площадь сечения главной балки

Площадь сечения двух боковых глав
2AБ=113,2-28,8-51,522=33 см2
Толщина боковой главы


Главный момент инерции
JX=25769,4-113,32 х 12,22=8902,9 см4 (310,8%),
было 2864,73 см4 (100%)
Момент сопротивления
WX=28902,9/24.4=729,7 см3 (193,6%),
было 376,94 см3 (100%)
Главный момент инерции

было 941 см4(100%)
Следовательно, эффективность разработанного рельса высока.

Моменты инерции увеличились
JX в 3,1 раза, JY в 29,8 раза.

Моменты сопротивления увеличились
WX в 1,94 раза, WY в 8,74 раза.

По приведенному примеру расчета составлен сортамент трехглавых арочных рельсов (см. табл. 1 и 2).

В табл. 3 приведены сравнительные характеристики предлагаемых и известных рельсов.

Арочное сечение рельса амортизирует, сглаживая динамические воздействия и тем самым повышая выносливость.

Рельс закрепляется на подкрановой балке с трубчатым верхним поясом, составляя с ней единое целое и тем самым увеличивая несущую способность подкрановой конструкции около 2 раз.

Рельс легко прокатывается. Сначала прокатывается плоская заготовка (фиг. 3) и затем из нее формируется арочное сечение рельса.

Производство рельсов может быть легко налажено модернизацией действующих станов.

Список литературы
1. Нежданов К.К., Нежданов А.К. Патент России 2081049, В 66 С 7/08, Бюл. 16, 10.06.1997.

2. Сахновский М.Н. Справочник конструктора строительных сварных конструкций. "Промiнь", Днепропетровск 1975, с.237.


Формула изобретения

Трехглавый несимметричный относительно главной горизонтальной оси Х рельс, содержащий главную главу, воспринимающую вертикальные воздействия Р, и две боковые, размещенные на краях подошвы и воспринимающие горизонтальные воздействия Т, отличающийся тем, что подошва рельса очерчена по круговой арке, причем рельс выполнен сбалансированным:
S=S,
где Sв и Sн - статические моменты инерции соответственно верхней и нижней половин сечения относительно главной горизонтальной оси X, делящей сечение пополам,
а площадь сечения главной главы рельса находится по формуле

где А - площадь всего сечения рельса (такая же, как у стандартного рельса);
h - высота сечения рельса;
tГ - толщина главной главы рельса;
bБ - ширина каждой из боковых глав;
АП=0,5(d+tП)tП - площадь сечения подошвы;
yП - расстояние от оси ХН до центра тяжести подошвы, очерченной по круговой арке;
d - внутренний диаметр подошвы;
tП - толщина подошвы,
а площадь сечения каждой из боковых глав находится по формуле
Б=А-АГП.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к подкрановым конструкциям, преимущественно с интенсивным тяжелым режимом работы мостовых кранов, например, в мартеновских и конверторных цехах

Изобретение относится к металлическим конструкциям черной и цветной металлургии и связано преимущественно с тяжелым режимом работы кранов

Изобретение относится к металлическим конструкциям, преимущественно к подкрановым с тяжелым режимом работы кранов

Изобретение относится к подкрановым конструкциям преимущественно с интенсивным, непрерывным режимом работы кранов

Изобретение относится к металлическим конструкциям, преимущественно подкрановым, с тяжелым режимом работы кранов (7К-8К)

Изобретение относится к металлическим подкрановым конструкциям преимущественно черной и цветной металлургии с тяжелым интенсивным режимом работы кранов

Изобретение относится к подкрановым транспортным конструкциям с интенсивным тяжелым режимом работы кранов

Изобретение относится к реконструкции и строительству подкрановых транспортных сооружений преимущественно с интенсивным тяжелым режимом работы

Изобретение относится к транспортным конструкциям преимущественно с интенсивным тяжелым режимом эксплуатации, например к подкрановым балкам мостовых кранов

Изобретение относится к реконструкции подкрановых конструкций преимущественно с интенсивным непрерывным режимом эксплуатации, а также к железнодорожным конструкциям

Изобретение относится к подкрановым конструкциям, преимущественно с интенсивным тяжелым режимом работы мостовых кранов, например, в мартеновских и конверторных цехах

Изобретение относится к металлическим конструкциям черной и цветной металлургии и связано преимущественно с тяжелым режимом работы кранов

Изобретение относится к металлическим конструкциям, преимущественно к подкрановым с тяжелым режимом работы кранов

Изобретение относится к подкрановым конструкциям преимущественно с интенсивным, непрерывным режимом работы кранов

Изобретение относится к металлическим конструкциям, преимущественно подкрановым, с тяжелым режимом работы кранов (7К-8К)

Изобретение относится к металлическим подкрановым конструкциям преимущественно черной и цветной металлургии с тяжелым интенсивным режимом работы кранов

Изобретение относится к подкрановым транспортным конструкциям с интенсивным тяжелым режимом работы кранов

Изобретение относится к реконструкции и строительству подкрановых транспортных сооружений преимущественно с интенсивным тяжелым режимом работы

Изобретение относится к транспортным конструкциям преимущественно с интенсивным тяжелым режимом эксплуатации, например к подкрановым балкам мостовых кранов

Изобретение относится к реконструкции подкрановых конструкций преимущественно с интенсивным непрерывным режимом эксплуатации, а также к железнодорожным конструкциям

Изобретение относится к железнодорожному транспорту и к подкрановым конструкциям преимущественно при скоростном движении и интенсивной эксплуатации

Изобретение относится к подкрановым конструкциям с тяжелым интенсивным режимом работы кранов

Наверх