Пролетная балка

Изобретение относится к отрасли подъемно-транспортных машин, а именно к пролетным балкам, преимущественно для кранов мостового типа. Балка содержит верхний и нижний пояса, которые соединены стенками, последовательно установленными вдоль продольной оси балки с противоположным наклоном смежных стенок под углом α к оси балки. Угол α является параметром момента сопротивления поперечного сечения балки и определяется в зависимости от величины изгибающего момента в соответствующем поперечном сечении балки и увеличивается к центру балки. Достигается увеличение угла α наклона стенок к продольной оси балки в направлении к центру балки, что увеличивает количество стенок в центре балки, чем обеспечивается повышение пространственной жесткости балки за счет равномерного распределения напряжений на элементы в поперечных сечениях вдоль продольной оси балки. 1 з.п. ф-лы, 7 ил.

 

Изобретение относится к отрасли подъемно-транспортных машин, а именно к пролетным балкам, преимущественно для кранов мостового типа.

Известна пролетная балка, преимущественно для кранов мостового типа, содержащая верхний и нижний пояса, которые соединены параллельными стенками, расположенными вдоль продольной оси балки [1]. Такая конструкция является базовой для пролетных балок указанного назначения и содержит одинаковые поперечные сечения вдоль продольной оси балки, а именно - в виде короба.

Недостатками известной пролетной балки являются ее высокая металлоемкость и недостаточная пространственная жесткость вследствие неравномерности распределения напряжений в поперечных сечениях вдоль продольной оси балки.

Известна пролетная балка, преимущественно для кранов мостового типа, содержащая верхний и нижний пояса, которые соединены стенками в виде симметричной волны, или синусоидальной с постоянным радиусом, или пилообразной с постоянным углом при вершине [2].

Эта пролетная балка имеет одинаковое конструктивное выполнение вдоль продольной оси балки, которое не учитывает увеличение напряжений к центру пролетной балки. Такое решение не обеспечивает пространственную жесткость балки вследствие неравномерности распределения напряжений на элементы в поперечных сечениях вдоль продольной оси балки.

Известна пролетная балка, преимущественно для кранов мостового типа, содержащая верхний и нижний пояса, которые соединены стенками, последовательно установленными вдоль продольной балки оси балки с противоположным наклоном смежных стенок под углом α, который лежит в диапазоне от 30° до 60° к продольной оси балки [3].

У этой пролетной балки стенки установлены с одинаковым наклоном, поэтому она имеет одинаковое конструктивное выполнение вдоль продольной оси балки, которое не учитывает увеличение напряжений в направлении к центру пролетной балки. Такое решение не обеспечивает пространственную жесткость балки вследствие неравномерности распределения напряжений на элементы в поперечных сечениях вдоль продольной оси балки.

Задачей заявляемого изобретения является создание пролетной балки, в которой достигнуто увеличение пространственной жесткости балки за счет равномерного распределения напряжений на элементы в поперечных сечениях вдоль продольной оси балки и возможность выполнения балки равного сопротивления.

Для решения поставленной задачи в известной пролетной балке, преимущественно для кранов мостового типа, содержащей верхний и нижний пояса, которые соединены стенками, последовательно установленными вдоль продольной оси балки с противоположным наклоном смежных стенок под углом α к оси балки, согласно изобретению угол α наклона стенок к продольной оси балки является параметром момента сопротивления поперечного сечения балки и определяется в зависимости от величины изгибающего момента в соответствующем поперечном сечении балки и увеличивается к центру балки.

В отдельном варианте выполнения угол α определяется по формуле:

,

где

,

αn - угол α в соответствующем секторе балки;

- величина момента сопротивления поперечного сечения в соответствующем секторе балки, м3;

δБ - толщина стенки в базовом варианте балки, м;

Н - высота балки, м;

В - ширина балки, м;

а - толщина пояса, м;

Mn - величина изгибающего момента в соответствующем секторе балки, Н·м;

[σ] - величина допустимого напряжения, Па;

n - номер сектора, начиная с середины балки.

На фиг.1 изображена заявляемая пролетная балка (вид сверху); на фиг.2 - заявляемая пролетная балка (вид сбоку); на фиг.3 - сечение А-А фиг.2; на фиг.4 - вид D фиг.1; на фиг.5 - расчетная схема заявляемой пролетной балки; на фиг.6 - эпюра изгибающего момента для расчета заявляемой пролетной балки; на фиг.7 - сечение пролетной балки [1], которая выбрана в качестве базовой.

Пролетная балка содержит верхний пояс 1, нижний пояс 2 и стенки 3, которые примыкают к внутренним поверхностям поясов 1 и 2. Стенки 3 последовательно установлены под углом α вдоль продольной оси балки с противоположным наклоном смежных стенок 3. Угол α является параметром момента сопротивления поперечного сечения балки и определяется в зависимости от величины изгибающего момента в соответствующем поперечном сечении балки, которое расположено в определенном секторе балки. Угол α наклона стенок к продольной оси балки увеличивается в направлении к центру балки С.

Угол α в отдельном варианте выполнения определяется по формуле:

,

где

,

αn - угол α в соответствующем секторе балки;

- величина момента сопротивления поперечного сечения в соответствующем секторе балки, м3;

δБ - толщина стенки в базовом варианте балки [1], м (см. фиг.7);

Н - высота балки, м;

В - ширина балки, м;

а - толщина пояса, м;

Mn - величина изгибающего момента в соответствующем секторе балки, Н·м;

[σ] - величина допустимого напряжения, Па;

n - номер соответствующего сектора, начиная с середины балки.

Для реализации указанного изобретения необходимо определить значение угла α наклона каждой стенки 3 к продольной оси балки в соответствующем секторе балки, которые обозначены как L1, L2, L3 и Ln (см. фиг.5, фиг.6).

Пример расчета угла α приведен ниже.

Для определения угла α рассмотрим схему нагрузки пролетной балки, которая приведена на фиг.5.

Для расчета были предоставлены следующие параметры:

- масса груза Q=16 т;

- пролет балки L=16,5 м;

- масса балки МБ=2600 кг;

- масса грузовой тележки Мт=9000 кг;

- высота балки Н=0,9 м;

- ширина балки В=0,35 м;

- толщина пояса а=0,008 м;

- толщина стенки в базовом варианте балки δБ=0,006 м;

- допустимое напряжение [σ]=120 МПа.

Расчет величины угла α стенки 3 к продольной оси балки осуществляется следующим образом (см. фиг.5).

Определяем нагрузку Р и q:

;

Определяем реакцию опоры R1:

Определяем максимальную величину изгибающего момента в определенном секторе L1 балки (изгибающий момент М1 в первом сечении):

Строим эпюру изгибающего момента (см. фиг.6).

Расчет величины угла α1 стенки 3 к продольной оси балки в секторе L1 определяется следующим образом.

Определяем необходимый момент сопротивления для 1-й стенки:

.

Определяем δРЕАЛ1 для 1-й стенки:

.

Получаем угол α1 наклона 1-й стенки:

.

Для определения угла α2 наклона следующей стенки 3 определяем длину 1-го сектора:

.

По эпюре изгибающего момента и длине 1-го сектора L1 определяется величина изгибающего момента для 2-го сектора L2:

Затем определяем необходимый момент сопротивления для 2-й стенки:

.

δРЕАЛ2 вычисляем следующим образом:

.

Получаем угол α2 наклона 2-й стенки:

.

Для определения угла α3 наклона следующей стенки 3 вычисляем длину 2-го сектора L2:

.

По эпюре изгибающего момента и длине 2-го сектора L2 определяется величина изгибающего момента для 3-го сектора L3.

Затем определяем необходимый момент сопротивления для 3-й стенки:

.

Вычисляем δРЕАЛ3:

Получаем угол α3 наклона 3-й стенки:

.

Далее последовательно определяем величины углов вертикальных стенок до достижения конца пролета - симметрично относительно центра балки С.

За счет увеличения угла α наклона стенок 3 к продольной оси балки в направлении к центру балки С возрастает относительное количество стенок 3 в центре балки С, обеспечивается повышение пространственной жесткости балки за счет равномерного распределения напряжений на элементы в поперечных сечениях вдоль продольной оси балки. Таким образом, обеспечивается возможность выполнения балки равного сопротивления.

Источники информации

1. Соколов С.А. Металлические конструкции подъемно-транспортных машин: Учебное пособие. - СПб.: Политехника, 2005, с.368.

2. Авторское свидетельство СССР №1533980, м. кл. В66С 6/00, 07.01.1990.

3. Авторское свидетельство СССР №470471, м. кл. В66С 6/00, 05.04.1973 (прототип).

1. Пролетная балка преимущественно для кранов мостового типа, содержащая верхний и нижний пояса, которые соединены стенками, последовательно установленными вдоль продольной оси балки с противоположным наклоном смежных стенок под углом α к оси балки, отличающаяся тем, что угол α является параметром момента сопротивления поперечного сечения балки и определяется в зависимости от величины изгибающего момента в соответствующем поперечном сечении балки и увеличивается к центру балки.

2. Пролетная балка по п.1, отличающаяся тем, что угол α определяется по формуле

где
αn - угол α в соответствующем секторе балки;
- величина момента сопротивления поперечного сечения в соответствующем секторе балки, м3;
δБ - толщина стенки в базовом варианте балки, м;
Н - высота балки, м;
В - ширина балки, м;
а - толщина пояса, м;
Mn - величина изгибающего момента в соответствующем секторе балки, Н·м;
[σ] - величина допустимого напряжения, Па;
n - номер соответствующего сектора, начиная с середины балки.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к областям машиностроения и строительства. .

Изобретение относится к модернизации сварных подкрановых балок, поврежденных усталостными трещинами при интенсивном тяжелом режиме эксплуатации мостовых кранов.

Изобретение относится к области строительства, в частности к конструкциям оснований подкрановых рельсовых путей, преимущественно к конструкциям оснований перекрещивающихся рельсовых подкрановых путей.

Изобретение относится к транспортным конструкциям железнодорожного и промышленного транспорта и предназначено преимущественно для скоростного движения при скорости движения 450...500 км/час и интенсивной непрерывной эксплуатации.

Изобретение относится к железнодорожным и подкрановым конструкциям с интенсивным движением транспортных средств. .

Изобретение относится к подъемно-транспортному машиностроению и касается конструкции пролетной балки для мостовых и козловых кранов, использующих грузоподъемную тележку или тельфер.

Изобретение относится к подкрановым конструкциям. .

Изобретение относится к конструкциям внутрицехового транспорта преимущественно с тяжелым интенсивным режимом работы кранов при числе циклов нагружений более 20 миллионов за весь срок эксплуатации.

Изобретение относится к транспортным конструкциям, а именно к вертикальной и поперечной рихтовке рельсовых путей в цехах, оснащенных мостовыми кранами. .

Изобретение относится к технологичному способу восстановления работоспособности железобетонных конструкций каркаса промышленных и гражданских зданий

Изобретение относится к области строительства, а точнее к подкрановым балкам, преимущественно для мостовых кранов

Изобретение относится к подкрановым конструкциям. Для повышения ресурса подкрановой балки, содержащей верхний и нижний пояса из тавров, связанные друг с другом вертикальной стенкой, на которой закреплены продольное ребро жесткости и наклонные опорные ребра из пары уголковых профилей с горизонтальными фланцами, подготавливают элементы конструкции подкрановой балки, производят К-образную обработку кромок стенки тавров, прошивают в полке тавра верхнего пояса и в листе тормозной балки сквозные отверстия с регулярным шагом, на листогибочном станке обрабатывают лист и формируют продольными гибами пару швеллерных сечений, образующих Z-образный профиль сечения тормозной балки. Прошивают и калибруют в проектных точках сквозные отверстия с регулярным шагом в стенке подкрановой балки, ответные отверстиям в тормозной балке и в тавре нижнего пояса. По рольгангам транспортируют готовые детали на поточную линию. В нижнем положении соединяют стенку тавра верхнего пояса и стенку тавра нижнего пояса непрерывным швом со стенкой подкрановой балки, перекантовывают соединенные элементы, удаляют грат и шлак из корня одного и другого шва. Транспортируют соединенные элементы к следующему посту автоматической сварки и в нижнем положении окончательно соединяют стенку тавра верхнего пояса и стенку тавра нижнего пояса со стенкой подкрановой балки. Соединяют подкрановую балку с Z-образной тормозной балкой, совмещают их калиброванные отверстия, устанавливают легированные шпильки и механизировано затягивают гайки гайковертом на расчетную величину, устанавливают опорные ребра из уголков или тавров, используя высокоресурсные соединения, и отправляют готовую подкрановую балку на склад готовой продукции. Достигается увеличение ресурса подкрановой балки. 1 ил.

Изобретение относится к подъемному крану, в частности к мостовому или козловому крану. Подъемный кран содержит не менее чем одну горизонтальную крановую балку решетчатой конструкции, содержащей множество элементов жесткости, связывающих верхний и нижний пояса крановой балки, на которой установлена с возможностью перемещения крановая тележка, несущая грузоподъемный механизм. Наклонные элементы жесткости выполнены в виде плоских пластин. Каждый из плоских наклонных элементов жесткости имеет основную плоскую поверхность, направленную поперек продольного направления крановой балки, имеет удлиненную форму и по крайней мере на части своей длины имеет не менее одной боковой полки. Ширина наклонных элементов превышает половину ширины крановой балки. Достигается усовершенствование конструкции крановой балки крана. 37 з.п. ф-лы, 7 ил.

Изобретение относится к модернизации аварийных сварных подкрановых балок в цехах черной и цветной металлургии, поврежденных усталостными трещинами. Для восстановления технического ресурса балки на поточной линии изготавливают пару симметричных тормозных балок. По шаблону в стальных листах пробивают ряды продольных отверстий с регулярным шагом. Аналогично пробивают соосные отверстиям в полках пары швеллеров, в верхних полках швеллеров - отверстия, соосные отверстиям в верхнем поясе аварийной балки. На поточной линии роботом с манипулятором развертывают отверстия на проектный диаметр и собирают балки в единое целое. Монтируют оцинкованные, фрикционные шпильки с винтовыми рифами, с гарантией затягивают гайки шпилек гайковертом. Подвешивают к мостовому крану монтажные подмости, монтируют на тележку крана робот, манипулятором демонтируют старую тормозную балку и часть рельсовых креплений. Совмещают соосные отверстия в верхней полке швеллера левой тормозной балки с отверстиями в поясе балки. Подвешивают на фрикционных шпильках левую тормозную балку к верхнему поясу, развертывают свободные отверстия на проектный диаметр, последовательно демонтируют болты рельсовых креплений. Развертывают отверстия, манипулятором монтируют шпильки и с гарантией затягивают гайки гайковертом, по отверстиям в отбортованном краю тормозного листа пробивают отверстия в стенке балки и временно фиксируют левый тормозной лист болтами к стенке балки. Развертывают отверстия, аналогично монтируют тормозную балку справа, затягивают гайки гайковертом и объединяют левую и правую тормозные балки в единую подкрановую балку. Восстанавливают ее проектное положение, прикрепляют ее к колоннам рихтуемым креплением. Достигается полное восстановление технического ресурса аварийной подкрановой балки. 1 ил.

Изобретение относится к подъемным кранам. Кран имеет не менее одной горизонтальной решетчатой пролетной балки, содержащей множество подкосов в виде пластин, связывающих верхний горизонтальный пояс с нижним горизонтальным поясом. Пролетная балка несет на себе грузовую тележку с грузоподъемными средствами с возможностью перемещения этой тележки вдоль указанной пролетной балки. Верхний и нижний пояса пролетной балки связаны между собой множеством подкосов и стоек, выполненных в виде пластин, имеющих основную поверхность, расположенную поперек длины пролетной балки. На верхнем и нижнем конце каждого подкоса стойки выполнено не менее одной выемки на основной поверхности, через которую проходит нижний пояс или верхний пояс пролетной балки с примыканием к кромкам основной поверхности, к которым эти подкосы и стойки приварены. Достигается упрощение пролетной балки в изготовлении при одновременном увеличении ее прочности на продольный изгиб. 69 з.п. ф-лы, 6 ил.
Наверх