Способ увеличения сопротивляемости подкрановой балки динамическим воздействиям колес мостовых кранов



Способ увеличения сопротивляемости подкрановой балки динамическим воздействиям колес мостовых кранов
Способ увеличения сопротивляемости подкрановой балки динамическим воздействиям колес мостовых кранов
Способ увеличения сопротивляемости подкрановой балки динамическим воздействиям колес мостовых кранов
Способ увеличения сопротивляемости подкрановой балки динамическим воздействиям колес мостовых кранов
Способ увеличения сопротивляемости подкрановой балки динамическим воздействиям колес мостовых кранов
Способ увеличения сопротивляемости подкрановой балки динамическим воздействиям колес мостовых кранов
Способ увеличения сопротивляемости подкрановой балки динамическим воздействиям колес мостовых кранов

 


Владельцы патента RU 2486127:

ГОУ ВПО Пензенский государственный университет архитектуры и строительства (RU)

Изобретение относится к рельсовым транспортным конструкциям. На роботизированной линии предварительно подготавливают соединительный элемент рельса - расширитель его подошвы и формируют его из полосы, управляя с пульта роботом. Фрезеруют торцы полосы, точно привязывают центры отверстий к фрезерованному торцу полосы и по кондуктору группой штемпелей продавливают первую группу отверстий в полосе. В автоматическом режиме групповым способом продавливают отверстия по всей ее длине, транспортируют полосу на пост гибки и групповой калибровки и роботом формируют сечение расширителя подошвы рельса двумя продольными перегибами полосы. В автоматическом режиме точно с проектным шагом калибруют отверстия трехперыми зенкерами, затем производят дробеструйную обработку и транспортируют готовый расширитель подошвы рельса на сборку с рельсом. Управляя с пульта роботом, продольно поступательно вдвигают подошву рельса в расширитель подошвы и отправляют готовое изделие на роботизированный технологический комплекс сборки, совмещают соосные отверстия в расширителе подошвы и в двух швеллерах. Точно фиксируют их, дополнительно калибруют совмещенные отверстия, автоматически управляя роботом, устанавливают в калиброванные отверстия высокопрочные легированные шпильки или болты и неподвижно соединяют высокоресурсными соединениями в монолитный рельсовый блок. Достигаются повышение выносливости подрельсовой зоны стенок подкрановых балок и упрощение неподвижного крепления рельсов. 5 ил.

 

Изобретение относится к рельсовым транспортным конструкциям, преимущественно к подкрановым конструкциям с интенсивным тяжелым 8К, 7К режимом работы кранов, например, на комбинатах черной и цветной металлургии.

Прокатываемый в настоящее время даже наиболее массивный рельс КР-140 имеет недостаточные моменты инерции при изгибе и кручении его, что способствует преждевременному появлению усталостных трещин в подрельсовой зоне стенок подкрановых балок [1, 2, 3]. Недостаточная величина моментов инерции при изгибе и кручении приводит к низкой долговечности и работоспособности подкрановых балок.

Наиболее близким прототипом заявленного изобретения является патент RU №2211181 [4].

Техническая задача изобретения - повышение выносливости подрельсовой зоны стенок подкрановых балок и упрощение неподвижного крепления рельсов к верхнему поясу амортизирующих подкрановых балок, выполненных из овальных трубчатых профилей с относительной высотой сечения равной трем. Подошва рельса отверстиями не ослабляется.

Техническая задача по способу увеличения сопротивляемости подкрановой балки динамическим воздействиям колес мостовых кранов и неподвижного соединения рельса с подкрановой балкой решена следующим образом.

Способ заключается в том, что на роботизированной линии предварительно подготавливают соединительный элемент рельса - расширитель его подошвы и формируют его из полосы.

Расширитель подошвы рельса [4] формируют из стальной полосы на роботизированной линии предварительной обработки деталей [5, с.387, рис.16.16].

Торцы заготовки из полосы фрезеруют с использованием роботов [6, с.94, рис.65] и этим фиксируют длину расширителя подошвы. Используя какой-либо робот [6, с.69, рис.13.44 … рис.13.47] по кондуктору, группой штемпелей и соответствующих матриц [6, с.81, рис.57] продавливают первую группу отверстий в заготовке, точно привязывая центры отверстий к фрезерованному торцу расширителя подошвы [5, с.86, рис.61].

Далее в автоматическом режиме точно с проектным регулярным шагом продольно продвигают заготовку [7, с.59, рис.13.36] и групповым способом продавливают отверстия по всей длине стальной полосы, предназначенной для расширителя подошвы рельса [4].

Автоматически управляя с пульта, транспортируют полосу рольгангом на пост гибки [6, с.78, рис.53] и роботом формируют сечение расширителя подошвы рельса двумя продольными перегибами полосы.

Далее транспортируют полосу рольгангом на пост групповой калибровки отверстий, и развертывают их на проектный диаметр трехперыми зенкерами [6, с.139, рис.104]. Затем в автоматическом режиме производят дробеструйную обработку расширителя подошвы рельса и транспортируют готовое изделие на роботизированный технологический комплекс сборки высокоресурсной подкрановой балки.

Автоматически управляя с пульта, вдвигают подошву рельса с торца в расширитель подошвы. Затем совмещают отверстиями в расширителе подошвы с соосными отверстиями в верхнем поясе высокоресурсной подкрановой балки и автоматизировано взаимно фиксируют их сборочными болтами.

Используя робот, развертывают отверстия на проектный диаметр трехперыми зенкерами и монтируют высокоресурсные легированные шпильки (сталь 40 X «Селект») [8, 9, Том 1, с.136].

Робот, используя гайковерт, гарантированно затягивает гайки, демонтирует сборочные болты и аналогично монтирует в освободившиеся отверстия упомянутые легированные шпильки.

Плотно охватывают и зажимают расширителем подошвы, подошву рельса снизу, с обоих боков и сверху по всей длине рельса и неподвижно объединяют рельс, расширитель подошвы, тавр и два швеллера в единую монолитную высокоресурсную подкрановую конструкцию.

На фиг.1 показан план заготовки для разработанного расширителя подошвы рельса подкрановой конструкции; на фиг.2 - сечение расширителя подошвы после его гибки; на фиг.3 - рельс вдвинут с торца в расширитель подошвы; на фиг.4 - рельс, соединенный с расширителем подошвы, смонтирован на высокоресурсной амортизирующей подкрановой балке, выполненной из овального трубчатого профиля с относительной высотой сечения равной трем; на фиг.5 - рельсобалочная система для примера конкретной реализации.

Стальную полосу расширителя 1 подошвы предварительно обрабатывают: фрезеруют торцы 2 [6, с.94, рис.65] и этим фиксируют длину. По кондуктору, группой штемпелей и соответствующих матриц продавливают первую группу отверстий 3 в заготовке, точно привязывая центры отверстий к фрезерованному торцу расширителя 1 подошвы. В автоматическом режиме точно с проектным регулярным шагом продольно продвигают заготовку и групповым способом продавливают отверстия по всей длине стальной полосы.

Управляя с пульта, транспортируют полосу рольгангом на пост гибки, двумя продольными перегибами отгибают края 4 полосы и формируют сечение расширителя 1 подошвы рельса.

Транспортируют расширитель 1 подошвы на пост групповой калибровки отверстий и развертывают отверстия 3 на проектный диаметр трехперыми зенкерами.

В автоматическом режиме производят дробеструйную обработку расширителя 1 подошвы рельса и транспортируют готовое изделие на роботизированный технологический комплекс сборки высокоресурсной подкрановой балки.

Автоматически управляя с пульта, вдвигают подошву рельса 5 с торца в расширитель 1 подошвы. Затем совмещают оси отверстий 3 в расширителе 1 подошвы с осями отверстий 3 в полке 6 швеллера.

Два швеллера 6 предназначены для соединения рельсового блока с овальной, в сечении, подкрановой 7 балкой высокоресурсными соединениями.

Подкрановая балка 7 с боков усилена ребрами жесткости 8 уголкового профиля.

Соединяемые элементы рельсового блока фиксируют, например, монтажными болтами (не показано). Калибруют отверстия трехперыми зенкерами на проектный диаметр, монтируют высокоресурсные легированные 9 шпильки (сталь 40 X «Селект») [8].

Автоматизировано гайковертом гарантированно затягивают гайки на высокоресурсных 9 шпильках, демонтируют сборочные болты и аналогично монтируют в освободившиеся отверстия упомянутые шпильки 9.

Плотно охватывают и зажимают расширителем 1 подошвы подошву рельса 5 снизу, с обоих боков и сверху по всей длине рельса и неподвижно объединяют рельс 5, расширитель 1 подошвы и два швеллера 6 в единую высокоресурсную конструкцию - рельсовый блок.

Рельсовый блок монтируют на высокоресурсную подкрановую конструкцию, например овальную 7 в сечении подкрановую балку, обладающую амортизирующими свойствами [12, 13, 17]. Тормозная балка (не показана) может быть присоединена к полке 6 швеллера.

Сварные швы отсутствуют, поэтому эффективные коэффициенты концентрации [9, Том 1, с.136, табл.1.5.1, п.25] снижены до минимума.

Основные безребордные колеса 10 мостового крана передают вертикальные силы Р на рельс 5 сверху. Направляющие ролики 11 мостового крана передают горизонтальные силы Т на главу рельса с одной или с другой стороны.

Соединение подкрановой и тормозной балок следует выполнять высокоресурсными соединениями, обжимающими соединяемые элементы и обеспечивающие их совместную работу [8, 9, Том 1, с.136, 15, 16, 17].

Сравнение разработанной подкрановой конструкции с аналогом показывает существенные ее отличия.

Рельсовый блок изготавливают автоматизированно на роботизированной поточной линии. Рельсовый блок имеет значительные моменты инерции при изгибе и кручении, поэтому распределяет локальные воздействия от колес кранов на значительную длину амортизирующей овальной в сечении подкрановой балки.

Подкрановая конструкция работает в наиболее благоприятных условиях при действии на нее вертикальных сил Р, передаваемых от колес крана через рельс.

Концентрация напряжений в узловых соединениях минимальна, чем обеспечен высокий ресурс подкрановой конструкции.

Экономический эффект от разработанной конструкции возникает в результате:

1. Повышения выносливости в подрельсовой зоне в три и более раз, так как концентрация напряжений в рельсовом блоке сведена до минимума. Динамика воздействий колес кранов снижена амортизацией подкрановой балки.

2. Материалоемкость снижена на 15…20% по сравнению с аналогом.

Пример конкретной реализации

Используем для сравнения данные расчета подкрановой балки, приведенные в учебнике проф. Муханова К.К. [1, с.254]. Кран тяжелого режима работы 7К грузоподъемностью Q=50/10 т. Пролет подкрановой балки 1=12 м.

Максимальный изгибающий момент М=3839000 гНсм = 3839 кНм.

Требуемый момент сопротивления при Ry=210 МПа.

(как у Муханова К.К.): W = т р 3839000 0,9 210 = 20312,2 с м 3 .

Толщину стенки балки оставим без изменения (рис.1), tст=1,4 см.

Необходимая площадь сечения подкрановой балки:

А=434,4 (как у профессора Муханова К.К.).

Рельс КР-80 (ГОСТ 4121-76)

Jx.рел=1504,27 см4 - момент инерции рельса

Арел=76,19 см2 - площадь сечения рельса

Расширитель подошвы:

Jx.расш.=77,81 см4 - момент инерции расширителя подошвы

Арасш.=64,8 см2 - площадь сечения расширителя подошвы

У профессора Муханова К.К. ∑A(без рельса) = 434,4 см2 - примем это как 100%

В нашем случае: ∑A (c рельсом) = 449,6 см2

∑A (без рельса) = 373,4 см2 -86%

Тормозная балка, в нашем случае, предназначена для осмотра состояния рельсовых путей. Поэтому ее габариты уменьшаем в два раза.

Таким образом, при выполнении тормозной балки, симметричной относительно оси «у», достигнуто снижение материалоемкости по сравнению с аналогом на 14%.

Номера элементов

1 - расширитель 1 подошвы

2 - торцы 2

3 - оси отверстий 3

4 - отогнутые края 4

5 - подошва рельса 5

6 - два швеллера 6

7 - овальная подкрановая 7 балка

8 - ребро жесткости из уголкового профиля

9 - высокоресурсные 8 шпильки с гайками и шайбами

10 - безребордные колеса 9

11 - направляющие ролики 10

Литература

1. Нежданов К.К., Нежданов А.К., Кузьмишкин А.А Способ гарантирования заданной выносливости в подрельсовой зоне стенки двутавровой подкрановой балки. «Строительная механика и расчет сооружений». - 2008. №1 - С. 52…57.

2. Нежданов К.К. Совершенствование подкрановых конструкций и методов их расчета / дисс … д-ра техн. наук. - Пенза, 1992 г., с.349.

3. Нежданов К.К. Совершенствование подкрановых конструкций и методов их расчета [Текст]: моногр./ К.К.Нежданов. - Пенза: ПГУАС, 2008 г. - 288 с.

4. Нежданов К.К., Туманов В.А., Нежданов А.К., Мамонов В.В. Подкрановая конструкция. Патент России №2211181. М., Кл. В66С 6/00, 7/08. Бюл №.24. Зарег. 27.08 2003. (Прототип).

5. Николаев Г.А., Куркин С.А., Винокуров В.А. Расчет, проектирование и изготовление сварных конструкций: Учебное пособие для машиностроительных вузов. - М.: Высшая школа, 1971 г. - 760 с.

6. Абаринов А.А. и др. Технология изготовления стальных конструкций. Госстройиздат, 1963 г. - 307 с.

7. Николаев Г.А., Куркин С.А., Винокуров В.А. Технология изготовления. Автоматизация производства и проектирования сварных конструкций: Учебное пособие для машиностроительных вузов. - М.: Высшая школа, 1983 г. - 344 с.

8. СНиП II-23-81* Стальные конструкции. - М., 1990 г. - 96 с.

9. Справочник по кранам: В 2 т. T.1. Характеристики материалов и нагрузок. Основы расчета кранов, их приводов и металлических конструкций // В.И.Брауде, М.М.Гохберг, И.Е.Звягин и др. / Под общ. ред. М.М.Гохберга. - М.: Машиностроение, 1988 г. - С.536.

Том 2. Характеристики и конструктивные схемы кранов. Крановые механизмы, их детали и узлы. Техническая эксплуатация кранов. / Под общ. ред. М.М.Гохберга. - Ленинград: «Машиностроение» Ленинградское отделение, 1988 г. - С.559.

10. Нежданов К.К., Васильев А.В, Калмыков В.А., Нежданов А.К. Способ и устройство для неподвижного соединения. Патент России №2114328. Бюл. №18, зарег. 27.06.1998.

11. Нежданов. К.К., Карев М.А., Кузьмишкин А.А., Рубликов С.Г., Нежданов А.К. Многоколесный мостовой кран. Патент России №2296098. Бюл. №9. Опубл. 27.03.2007.

12. Нежданов К.К., Нежданов А.К., Туманов В.А., Карев М.А. Рельсобалочная конструкция. Патент России №2192381. М., Кл. В66С 6/00, 7/08. Бюл №.31. Зарег. 10.11.2002. Овал. (Прототип).

13. Нежданов К.К., Туманов В.А., Рубликов С.Г., Нежданов А.К. Способ повышения несущей способности цилиндрической трубы на изгиб. Патент России №2304479. Бюл. №23. Опубл. 20.08.2007. (Прототип).

14. Нежданов К.К., Туманов В.А., Нежданов А.К., Мамонов В.В. Рельсобалочная конструкция. Патент России №2192382. М., Кл. В66С 6/00, 7/08. Бюл №.31. Зарег. 10.11.2002.

15. Нежданов К.К., Васильев А.В, Калмыков В.А., Нежданов А.К. Способ и устройство для неподвижного соединения. Патент России №2114328. Бюл. №18, зарег. 27.06.1998.

16. Васильев А.В., Нежданов К.К., Никулин В.В., Нежданов А.К. Устройство для соединения рельсов в непрерывную плеть. Патент России №2285079. Бюл. №28. Опубл. 27.01.2004.

17. Нежданов К.К., Туманов В.А., Кузьмишкин А.А., Нежданов А.К. Рельсобалочный блок конструкций для параллельных рельсовых путей. Патент России №2288886. Бюл. №34. Опубл. 10.12.2006.

18. Металлические конструкции [Текст]: учеб. / Е.И.Беленя, B.C.Игнатьева, Ю.И.Кудишин [и др.]; под ред. Ю.И.Кудишина. - 9-е изд., стер. - М.: Академия, 2007 г. - 688 с.

19. Муханов К.К. Металлические конструкции. - М.: Стройиздат, 1978, 565 с.

Способ увеличения сопротивляемости подкрановой балки динамическим воздействиям колес мостовых кранов и неподвижного соединения рельса с подкрановой балкой, заключающийся в том, что на роботизированной линии предварительно подготавливают соединительный элемент рельса - расширитель его подошвы и формируют его из полосы, управляя с пульта роботом, фрезеруют торцы полосы, точно привязывают центры отверстий к фрезерованному торцу полосы, и по кондуктору группой штемпелей, продавливают первую группу отверстий в полосе, далее в автоматическом режиме, групповым способом, продавливают отверстия по всей длине ее, управляя с пульта, транспортируют полосу, на пост гибки и групповой калибровки, и роботом формируют сечение расширителя подошвы рельса двумя продольными перегибами полосы, в автоматическом режиме точно с проектным шагом продольно продвигают полосу и калибруют отверстия трехперыми зенкерами, затем производят дробеструйную обработку и транспортируют готовый расширитель подошвы рельса на сборку с рельсом, управляя с пульта роботом, продольно поступательно вдвигают подошву рельса в расширитель подошвы и отправляют готовое изделие на роботизированный технологический комплекс сборки, совмещают соосные отверстия, в расширителе подошвы и в двух швеллерах, точно фиксируют их, дополнительно калибруют совмещенные отверстия, автоматически управляя с пульта роботом, устанавливают в калиброванные отверстия высокоресурсные легированные шпильки или болты и неподвижно соединяют высокоресурсными соединениями в монолитный рельсовый блок.



 

Похожие патенты:

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

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. 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