Способ повышения ресурса подкрановой балки

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.

 

Предлагаемое изобретение относится к подкрановым конструкциям с интенсивной эксплуатацией в цехах черной и цветной металлургии с режимом работы кранов 8К, 7К.

Подкрановые балки в таких цехах теряют ресурс и работоспособность из-за усталостных трещин, возникающих от дефектов сварных швов в подрельсовой зоне стенки [1], [2].

На выносливость подрельсовой зоны стенки в высокой степени влияет ресурс соединения, и эффективные коэффициенты концентрации напряжений [3, с.136]. Эти коэффициенты показывают, во сколько раз снижается выносливость соединения по отношению к стальному прокатному листу, не имеющего какой-либо обработки, (то есть с прокатной коркой).

В 30-х годах прошлого века [4, с.51] была изменена технология изготовления стальных конструкций. Соединения заклепками стали интенсивно заменять сварными соединениями. К сожалению, в конструкциях, подверженных динамическим воздействиям, клепаные соединения были заменены сварными соединениями. Была допущена техническая ошибка - клепаные соединения в подкрановых балках, обладающие высоким ресурсом, были заменены сварными соединениями, обладающими в несколько раз более низким ресурсом [3, с.136]. Это породило проблему низкой работоспособности подрельсовой зоны подкрановых балок.

Следует отметить, что при сооружении железнодорожных мостов, также подверженных динамическим воздействиям от железнодорожных составов, такой технической ошибки не было допущено! В конструкциях железнодорожных мостов до настоящего времени применяют соединения с высоким ресурсом эксплуатации, а именно клепаные соединения и соединения высокоресурсными легироваными болтами (сталь 40Х «Селект») [5, с.40].

За прототип примем техническое решение, разработанное Неждановым К.К. и Неждановым С.К. [6, патент №1594118]. Подкрановая балка содержит верхний и нижний пояса, связанные друг с другом вертикальной стенкой, на которой закреплены продольное ребро жесткости и опорные ребра. Опорные ребра размещены наклонно и выполнены из уголкового профиля с горизонтальными фланцами, которые посредством высокопрочных болтов соединены с соответствующими поясами. Соединения элементов выполнены посредством высокопрочных болтов.

Техническая задача изобретения - повышение ресурса подкрановых конструкций в 2,5…3 раза с интенсивной эксплуатацией и режимом работы мостовых кранов 8К, 7К, а также автоматизация и снижение трудоемкости изготовления конструкций на поточной линии.

Техническая задача по способу повышения ресурса подкрановой балки, содержащей верхний и нижний пояса из тавров, связанные друг с другом вертикальной стенкой, на которой закреплены продольное ребро жесткости и опорные ребра из пары уголковых профилей, решена следующим образом.

Подготавливают элементы конструкции подкрановой балки [7, с.28], производят K-образную обработку кромок стенки тавров, пиротехническим способом [9] по шаблону прошивают в полке тавра верхнего пояса и по этому же шаблону 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.

Пиротехническим способом [9] по шаблону прошивают в проектных точках сквозные отверстия с регулярным шагом в стенке подкрановой балки, ответные отверстиям в тормозной балке и в тавре нижнего пояса, калибруют все отверстия на проектный диаметр.

По рольгангам [8, с.387] транспортируют готовые детали на поточную линию. На посту автоматической сварки 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 [7, с.180] из корня одного и другого шва. По рольгангу транспортируют соединенные элементы к следующему посту автоматической сварки и в нижнем положении «в лодочку», окончательно соединяют стенку тавра верхнего пояса и стенку тавра нижнего пояса со стенкой подкрановой балки. По рольгангу транспортируют соединенные элементы к следующему посту сборки и соединяют подкрановую балку с Z-образной тормозной балкой.

Совмещают их калиброванные отверстия, устанавливают легированные шпильки и механизировано, гарантировано 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.

На фиг.1 показано осуществление способа повышения ресурса подкрановой балки. Подкрановая балка содержит верхний пояс 1 из тавра, стенку 2, снабженную продольным ребром 3, и нижний пояс 4 из тавра. Все детали обработаны дробеструйным способом [8, с.387].

Кромки стенки верхнего 1 и нижнего 4 поясов из тавров обработаны и имеют K-образный разделку [7, с.173], [8, с.117]. Такая обработка стенок тавров выполнена для качественной автоматической сварки на поточной линии [10, с.387] с проплавлением на всю толщину.

Тормозную балку 5 формируют из листа на листогибочном станке. В листе пиротехническим способом [9] по шаблону на поточной линии в проектных точках прошивают сквозные отверстия с регулярным шагом в полках тавров 6 и тавров 1, ответные отверстиям в тормозной балке 5. Пиротехническим способом [9] по шаблону прошивают отверстия и в тавре 4 нижнего пояса для крепления подкрановых балок к колоннам, а затем развертывают на проектный диаметр разверткой.

По рольгангам транспортируют готовые детали на поточную линию [10, с.387]. На посту автоматической сварки в нижнем положении «в лодочку» соединяют стенку тавра 1 верхнего пояса непрерывным автоматическим швом со стенкой 2 подкрановой балки, к которой приварено автоматической сваркой продольное ребро 3. Аналогичным образом состыковывают стенку 2 со стенкой тавра 4 нижнего пояса.

Удаляют грат и шлак [7, с.180] из корня одного и другого швов. По рольгангу транспортируют соединенные элементы к следующему посту, перекантовывают балку и окончательно соединяют автоматической сваркой стенку тавра 1 верхнего пояса и стенку тавра 4 нижнего пояса со стенкой 2 подкрановой балки.

Тормозную балку 5 формируют продольными перегибами на листогибочном станке [7, с.73…80] из листа и придают ей Z-образный профиль сечения, причем слева и справа сечения формируют пару швеллерных профилей. Затем по рольгангу транспортируют Z-образную тормозную балку 5 на поточную линию и на посту сборки совмещают отверстия в соединяемых элементах, калибруют отверстия на проектный диаметр. Устанавливают легированные шпильки 7, механизировано, гарантировано затягивают гайки гайковертом на расчетную величину и соединяют подкрановую и тормозную балки 5 легированными шпильками 7 (сталь 40Х «Селект») друг с другом в единую монолитную, высороресурсную конструкцию. Затем устанавливают верхний съемный тавр 6 в проектное место и аналогичным способом соединяют его с тормозной балкой 5 с одной стороны и прокатным швеллером 8 с другой стороны. Верхний съемный тавр 6 имеет фрезерованный торец стенки для плотного контактирования с поверхностью полки тавра 1, являющийся верхним поясом двутавровой подкрановой балки. Готовую высокоресурсную подкрановую балку отправляют на склад готовой продукции.

Экономический эффект возник из-за следующего:

1. Ресурс подкрановой балки повышен в 4…6 раз по сравнению с двутавровой сварной балкой, так как применены соединения с высоким ресурсом - легированные шпильки или болты с гарантированным натягом. Такой эффект достигнут благодаря соблюдению принципа равной выносливости при конструировании. Вертикальные опорные ребра присоединены к стенке также высокоресурсными болтовыми соединениями, что позволило снизить до минимума концентрацию напряжений в подкрановой балке [3, Т 1, с.140]. Под рельсом в зоне перехода стенки в пояс не нарушена сплошность металла и сопряжения у тавров выполнены по радиусу.

2. Автоматизирована технология сборки подкрановой балки на поточной линии, так как применены высокотехнологичные болтовые соединения.

3. Продольный поясной шов удален от зоны динамических, циклических воздействий колес кранов.

4. Концентраторы напряжений у опорного ребра ликвидированы, так как применено соединение с высоким ресурсом [3, T.I, c.138].

5. Продольное ребро приварено к стенке и находится в малонапряженной зоне, соответственно появление усталостных трещин в этой зоне невозможно.

6. Предлагаемая конструкция высокоресурсной подкрановой балки позволяет полностью решить проблему по повышению выносливости подкрановой зоны стенки. Данная конструкция будет работать в зоне так называемой «неограниченной выносливости».

Список литературы

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

2. Нежданов К.К. Совершенствование подкрановых конструкций и методов их расчета [Текст]; монография / К.К.Нежданов. - Пенза: ПТУ АС, 2008-288 с.

3. Справочник по кранам: В 2 т. T.I. Характеристики материалов и нагрузок. Основы расчета кранов, их приводов и металлических конструкций // В.И.Брауде, М.М.Гохберг, И.Е.Звягин и др.: Ред. М.М.Гохберг - М.: Машиностроение, 1988 - 536 с.

Т.2. Характеристики и конструктивные схемы кранов. Крановые механизмы, их детали и узлы. Техническая эксплуатация кранов // М.П.Александров, М.М.Гохберг, А.А.Ковин и др.: Ред. М.М.Гохберг - Л.: Машиностроение, 1988. - 559 с.

4. Хомутинников Н.И., Морозов К.Д. Металлические конструкции промышленных зданий. - Ленинград-Москва: Госстройиздат, 1933-536 с.

5. СНиП II - 23-81*. Стальные конструкции. - М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1990-96 с.

6. Нежданов К.К., Нежданов С.К. Подкрановая балка: а.с. №1594118, СССР. М. Кл. В66С 6/00 // Бюл. №35-1990.

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

8. Сахновский М.М. Справочник конструктора строительных сварных конструкций. - Днепропетровск: Промiнь, 1975. - 273 с.

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

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

11. Металлические конструкции: учебник для студ. высш. учебн. заведений / [Ю.И.Кудишин, Е.И.Беленя, B.C.Игнатьева и др.]; под ред. Ю.И.Кудишина. - 9-е изд. стер. М.: Издательский центр «Академия», 2007. - 688 с.

Способ 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, отличающийся тем, что подготавливают элементы конструкции подкрановой балки, производят K-образную обработку кромок стенки тавров, пиротехническим способом по шаблону прошивают в полке тавра верхнего пояса и по этому же шаблону 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, пиротехническим способом по шаблону прошивают в проектных точках сквозные отверстия с регулярным шагом в стенке подкрановой балки, ответные отверстиям в тормозной балке и в тавре нижнего пояса, калибруют все отверстия на проектный диаметр, по рольгангам транспортируют готовые детали на поточную линию, на посту автоматической сварки 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, по рольгангу 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, по рольгангу транспортируют соединенные элементы к следующему посту сборки и соединяют подкрановую балку с Z-образной тормозной балкой, совмещают их калиброванные отверстия, устанавливают легированные шпильки и механизировано, гарантировано 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.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к рельсовым транспортным конструкциям. .

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 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