Подкрановая балка



Подкрановая балка

 


Владельцы патента RU 2478557:

Закрытое акционерное общество "ЭРКОН" (RU)

Изобретение относится к области строительства, а точнее к подкрановым балкам, преимущественно для мостовых кранов. Подкрановая балка образована верхним и нижним поясом, вертикальной стенкой и вертикальными поперечными ребрами. Вертикальная стенка балки выполнена v-образной в верхней своей части от верхнего пояса до нейтральной оси. Стенка составлена из одного вертикального листа и двух симметрично и наклонно расположенных плоских листов, закрепленных по всей длине балки одной стороной к вертикальному листу, а другой стороной к верхнему поясу. Вертикальные поперечные ребра устанавливаются с определенным шагом и закрепляются к нижнему поясу балки, к вертикальному листу и к наклонным листам. Достигается возможность увеличения циклических нагрузок на подкрановые балки при тяжелых режимах работы. 1 ил.

 

Изобретение относится к области строительства, а точнее к подкрановым балкам, преимущественно для мостовых кранов с интенсивным тяжелым режимом работы в «горячих» цехах, например в мартеновских или конвекторных цехах.

Известна конструкция сварных балок, применяемых в настоящее время для подкрановых сооружений для тяжелых режимов работы в металлургических цехах (А.А.Васильев, Металлические конструкции, М., Стройиздат, 1979 г., стр.174, рис.VII.21а). Балки указанной конструкции достаточно хорошо изучены в процессе их эксплуатации, разработаны подробные нормативные требования по прочностным расчетам и конструированию балок такого типа.

Вместе с тем, как показывает опыт эксплуатации существующих в настоящее время подкрановых балок в условиях тяжелого и весьма тяжелого режима работы с крановыми нагрузками до 450 т, долговечность отдельных узлов и циклический ресурс не обеспечивается на достаточном уровне, что характеризуется усталостными трещинами, прежде всего, в верхней зоне стенки.

Как показывает анализ деформировано-напряженного состояния указанной конструкции, причиной образования усталостных трещин могут быть местные крутящие моменты и соответствующие «крутильные» деформации в зоне - «верхний пояс - вертикальная стенка». Местные крутящие моменты являются следствием инерционных нагрузок от перемещений крановой тележки и возможного эксцентриситета при передаче вертикальной нагрузки на верхний пояс балки относительно стенки.

Известна также конструкция подкрановой балки со сменной подрельсовой частью (Б.Н.Васюта, Основные результаты исследований и практический опыт проведения мероприятий по повышению долговечности подкрановых конструкций на предприятиях г.Новосибирска, Промышленная безопасность, специальный выпуск, сентябрь, 2004, Промышленная безопасность в металлургической промышленности, стр.20-23).

Предложенное конструктивное решение заключается в выделении из состава балки сменной подрельсовой части из прокатного профиля колонного или широкополочного профиля. Несущая часть выполняется из тонкостенного сварного двутавра. Соединение частей осуществляется на высокопрочных болтах, что обеспечивает разъемность и совместность работы.

Следует отметить, что крутящие моменты, которые возникают при перемещении крановой тележки и эксцентриситета от приложения вертикальной нагрузки на верхний пояс балки, создадут циклические нагрузки в сварных швах в зоне - «верхний пояс - верхняя часть стенки». Поскольку крутильная жесткость системы недостаточна и деформации верхнего пояса относительно стенки могут быть в значительных пределах.

Помимо этого, рассматриваемая конструкция балки сложна в изготовлении вследствие повышенной металлоемкости и большого количества деталей и соединений, надежность конструкций в целом понижена.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является подкрановая конструкция, образованная трехглавым рельсом, который состоит из центральной главы, боковых глав, шейки и подошвы; подкрановая балка содержит стенку, верхний пояс, состоящий из двух гнутых накладок лоткообразной формы; лоткообразные накладки соединены друг с другом высокопрочными болтами через стенку подкрановой балки (Нежданов К.К., Нежданов А.К., Патент RU 2067075 C1, дата публикации 27.09.1996 г.).

В рассматриваемой конструкции решены вопросы повышения долговечности конструкции за счет создания замкнутого контура, образованного верхним поясом балки и лоткообразными накладками, что значительно снижает циклические деформации балки от крутящих моментов, которые вызываются инерционными нагрузками при перемещении крановой тележки и эксцентриситетом от приложения вертикальной нагрузки. Помимо этого, возрастает общая устойчивость балки при изгибе, так как значительно увеличивается момент инерции (Jу) относительно вертикальной оси симметрии балки. В несколько раз возрастает момент инерции на кручение, что снижает касательные напряжения и, соответственно, деформации от крутящего момента (Мк) вокруг продольной оси балки.

Вместе с тем, включение в работу балки на изгиб подкранового рельса снижает надежность работы конструкции в целом, поскольку поверхность головки рельса при контакте с колесами тяжело нагруженного крана совместно с сжимающими напряжениями имеют место быть околопредельные контактные напряжения.

Помимо этого, подкрановый рельс, используемый в качестве верхнего пояса балки, осложняет корректировку колеи кранового пути в случае необходимости.

Как известно (Надежность технических систем, Справочник. Ю.К.Бегеев и др., М., Радио и связь, 1985 г.), относительно большое количество нестандартных элементов в конструкции снижает ее надежность и долговечность.

Рассматривая поперечный разрез подкрановой балки на Фиг.1 (Патент RU 2067075 C1), следует отметить, что контур, образованный трехглавым рельсом, гнутыми лоткообразными накладками и верхней частью стенки, представляет собой геометрически изменяемую систему, что при больших вертикальных нагрузках в сочетании с крутящими моментами приведет к повышенной изгибной деформативности и может обуславливать «раскачивание» верхней грани стенки, и, как следствие, к трещинообразованию, при работе крана.

Наличие нестандартных деталей (трехглавый рельс, гнутые накладки лоткообразной формы) может затруднить изготовление балок предложенной конструкции.

Таким образом, рассмотрев наиболее удачные конструктивные решения по подкрановым балкам, следует заключить, что необходимо продолжить работу по созданию рациональных конструкций, рассчитанных на весьма тяжелые режимы работы со сверхтяжелыми нагрузками с длительными безаварийными сроками эксплуатации, при этом комплектация при изготовлении должна осуществляться из стандартных деталей и применяемого для таких целей сортамента.

Поставленная цель достигается тем, что вертикальная стенка выполнена V-образной в верхней своей части по всей длине балки от верхнего пояса до нейтральной оси, при этом стенка составлена из одного вертикального листа и двух симметрично наклонно расположенных плоских листов, закрепленных одной стороной по всей длине к вертикальному листу, а другой стороной к верхнему поясу балки, при этом по всей длине балки с определенным шагом установлены вертикальные поперечные ребра, которые закреплены только к нижнему поясу, вертикальной стенке и наклонному листу.

Сопоставление с прототипом показывает, что заявленное устройство отличается тем, что вертикальная стенка балки выполнена V-образной и верхней своей частью представляет собой замкнутую геометрически неизменяемую систему, образованную верхним поясом, вертикальным листом и двух симметрично наклонно расположенных плоских листов, закрепленных одной стороной к вертикальному листу, а другой к верхнему поясу балки.

Таким образом, заявленная конструкция подкрановой балки соответствует критерию - «новизна». Сущность изобретения поясняется чертежом, где на Фиг.1 показано сечение подкрановой балки, состоящей из верхнего пояса 1, вертикального листа 2, двух симметрично и наклонно расположенных плоских листов 3, которые закреплены по всей длине балки к вертикальному листу 2 у нейтральной оси балки и к верхнему поясу 1, крепление деталей может производиться как на высокопрочных болтах 4, так и на сварке, поперечные ребра 6 закреплены только к нижнему поясу 5, вертикальному листу 2 и наклонным листам 3.

Возможен также аналогичный вариант конструкций подкрановой балки на сварных соединениях, при этом сварные швы могут быть с уменьшенным катетом, так как действующие нагрузки распределены по большему количеству сварных швов.

Разработка предложенной конструкции балки обусловлена необходимостью предотвратить циклические деформации конструкции балки от крутящих моментов, возникающих при движениях крановой тележки, и эксцентриситета от приложения вертикального усилия. Следует отметить, что «живучесть» конструкции определяет не только уровень касательных напряжений, но и уровень деформаций при кручении.

Угол закручивания конструкции может быть проверен по формуле:

;

(Н.М.Беляев, Сопротивление материалов, Гос. Изд. научно-технической литературы, 1951 г., стр.213, формула 11, 35),

где φ - угол закручивания

l - длина конструкции

Мк - крутящий момент

G - модуль упругости на кручение

Jк - момент инерции кручения.

Следует отметить, что модуль упругости G для стали равен 5·105 кг/см2, тогда как модуль упругости при растяжении или сжатии равен 2,1·106 кг/см2, иными словами, деформации от кручения при относительно небольших крутящих моментах могут достигать значительных величин, которые при циклических нагрузках могут находиться за пределами допустимого.

Помимо отмеченного, угол закручивания конструкции будет уменьшен при использовании геометрически неизменяемого замкнутого сечения (Н.М.Беляев, Сопротивление материалов, Гос. Изд. научно-технической литературы, 1951 г., стр.213, формула 216-217).

Следует также отметить, что принятое конструктивное решение может повысить общую устойчивость балки при изгибе, т.к. значительно увеличен момент инерции сечения Jу относительно вертикальной оси. Одновременно будет повышена и местная устойчивость сжатого пояса балки (А.А.Васильев, Металлические конструкции, М., Стройиздат, 1979 г., стр.167-168).

Предложенная конструкция балки может быть также использована при усилении и ремонте существующих балок, вследствие того, что установка дополнительных элементов конструкции не представляет собой повышенной сложности.

Подкрановая балка, образованная верхним и нижним поясами, вертикальной стенкой и вертикальными поперечными ребрами, отличающаяся тем, что вертикальная стенка по всей длине балки выполнена v-образной в верхней своей части от верхнего пояса до нейтральной оси балки и представляет собой замкнутую геометрически неизменяемую систему, образованную вертикальным листом и двумя симметрично и наклонно расположенными плоскими листами, которые закреплены одной стороной к верхнему поясу и другой - к вертикальному листу по всей длине балки, при этом поперечные вертикальные ребра закреплены только к нижнему поясу и вертикальной стенке балки.



 

Похожие патенты:

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

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

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 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