Подкрановая конструкция неждановых

 

Изобретение относится к подкрановым конструкциям преимущественно с интенсивным, непрерывным режимом работы кранов. Подкрановая конструкция содержит две нитки рельсовых путей, опирающихся на подкрановую балку. Подкрановая балка выполнена единой трубчатой с диаметром трубы, равным 1...1,4 расстояния между рельсовыми путями, а также выполнена с продольными гребнями. Каждый из рельсов выполнен несимметричным арочным в сечении. Арка рельса имеет две ветви, плавно переходящие в соответствующие подошвы, копирующие поверхность трубы. Подошвы рельса соединены с подкрановой балкой при помощи пустотелых заклепок с внедренным сердечником. При этом выше размещенные подошвы параллельных несимметричных арочных рельсов соединены друг с другом регулировочными шпильками, с шагом 2...3 м, а ниже размещенные подошвы снабжены боковыми главами. Боковые главы ниже размещенных подошв воспринимают горизонтальные воздействия от направляющих роликов крана, а вертикальные воздействия от основных колес крана воспринимают основные главы арочных рельсов. Усиление конструкции достигнуто ее балансировкой металлом листа, уравновешивающим сечение. Технический результат изобретения - повышение долговечности подкрановых конструкций и снижение ее материалоемкости. 3 ил.

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

Известны подкрановые конструкции, содержащие две нитки подкрановых путей, размещенные с двух сторон от ряда колонн и опирающиеся на подкрановые балки [1, с. 153, рис. 8.3] - аналог.

Недостатки аналога - низкая долговечность подкрановых конструкций [2] и их избыточная материалоемкость.

Технический результат изобретения - повышение долговечности подкрановых конструкций и снижение материалоемкости и трудоемкости изготовления.

Технический результат достигнут тем, что подкрановая конструкция промышленного здания выполнена единой трубчатой с диаметром трубы равным 1... 1,4 расстояния между рельсами. Подкрановая балка выполнена с продольными гребнями. Каждый рельс выполнен несимметричным арочным в сечении, арка рельса имеет две ветви плавно переходящие в соответствующие подошвы, копирующие поверхность трубы. Подошвы соединены с подкрановой конструкцией при помощи пустотелых заклепок с внедренным сердечником. Каждая из выше размещенных подошв параллельных рельсов соединены друг с другом регулировочными шпильками с шагом 2...3 м, а ниже размещенные подошвы снабжены боковыми главами, воспринимающими горизонтальные воздействия Т от направляющих роликов крана.

Сопоставление с аналогом разработанной подкрановой конструкции показывает ее существенные отличия.

В аналоге верхние пояса двух двутавровых балок соединены друг с другом тормозной балкой в незамкнутое сечение с резкими концентраторами напряжений достигающими четырех единиц [3, с. 141].

В нашем случае подкрановая конструкция выполнена единой трубчатой, то есть сечение ее замкнутое без концентраторов напряжений. Этим обеспечена работа подкрановой конструкции в зоне так называемой "неограниченной долговечности". Арочный рельс несимметричен, закреплен на балке при помощи пустотелых заклепок с внедренным сердечником и работает в составе сечения, обеспечивая значительное его усиление. В аналоге же рельс с подкрановой конструкцией соединен с возможностью проскальзывания вдоль и поэтому в составе сечения его учитывать нельзя.

Таким образом, разработанное устройство существенно отличается от аналога.

На фиг.1 показана подкрановая конструкция в разрезе; на фиг.2 - вид сбоку (опорные ребра не показаны); на фиг.3 - узел крепления арочный рельса.

Подкрановая конструкция содержит трубчатую подкрановую балку 1, на которой закреплены две нитки несимметричных арочных в сечении рельсов 2. Каждый из несимметричным арочных в сечении рельсов 2 [7] содержит главу а, предназначенную для восприятия вертикальных воздействий Р от основных колес 3 крана. Арка рельса 2 имеет ветви b и с, плавно переходящие в подошвы d, копирующие поверхность трубы подкрановой балки 1. Каждая из вышеуказанных подошв d снабжена отгибом e, предназначенным для соединения параллельных несимметричных арочных рельсов 2 друг с другом шпильками 5, регулирующими расстояние между ними.

Нижняя подошва d снабжена на конце боковой главой f, предназначенной для восприятия горизонтальных воздействий Т от направляющих роликов мостового крана.

Трубчатая подкрановая балка 1 прокатывается с непрерывными продольными гребнями 7 для опирания арочных рельсов 2. Соединение подошв d с трубчатой подкрановой балкой 1 выполнено пустотелыми заклепками 6 с внедренным в каждую сердечником [4], исключающими проскальзование рельса по трубчатой подкрановой балке.

Усиление конструкции достигнуто ее балансировкой металлом листа 8, уравновешивающим сечение.

Пример конкретного выполнения.

Выполним расчет трубчатой подкрановой балки, взяв за основу пример, выполненный в учебнике профессора К.К.Муханова [5, с. 254]. Исходные данные оставим без изменения, то есть грузоподъемность крана 50/10 т; режим работы 7К.

Максимальный изгибающий момент в прототипе M = 3839 кНм = 3839000 гНсм. Поперечная сила Q = 153,4 кН = 15340 гН.

В нашем случае расчет ведем на четыре крана в смежных пролетах, т.е. в соответствии с нормами [6, с. 8] учтем коэффициент сочетаний =0,8. Тогда расчетные значения изгибающего момента и поперечной силы в нашем случае будут равны.

М=383900020,8=6142400 гНсм; Q=1534020,8=92040 гН, где 2 - число пролетов (в каждом пролете по два крана).

Для сравнимости результатов примем расчетное сопротивление стали ВСт3 сп5, как в примере R_y=210 МПа (хотя в настоящее время R_y=230 МПа).

Требуемый момент сопротивления трубчатого сечения: Примем толщину стенки трубы t_cт=1,2 см, тогда требуемый диаметр трубы Примем трубу 195012, т.е. Д=195 см; t_cт=1,2 см.

Момент инерции трубчатого сечения: Момент сопротивления:

Площадь сечения:

Проверка прочности при изгибе:

Прочность обеспечена с избытком.

Момент инерции при кручении:
I_кр=2I₀=6860394 см⁴.

Был , увеличился в 42877 раз!!!
Сравним материалоемкость.

В прототипе необходимо поставить две подкрановые балки, соединенные тормозным листом, то есть

В нашем случае А=730,6 см². То есть снижение материалоемкости на 32,6%
Экономический эффект значительно возрастет при включении рельсов в состав сечения, а это сделать необходимо, так как рельсы соединены с трубчатым сечением сдвигоустойчивым соединением.

Пусть площадь сечения каждого из предлагаемых рельсов такая же, как в прототипе (КР80, А_р=81,13 см), то есть двух рельсов 2А_р=81,132=162,26 см².

В запас прочности пренебрежем собственными моментами инерции рельсов. Будем считать, что расстояние от центра трубы до центра тяжести рельса составит 0,85 (Д/2)=82,9 см. Тогда центр тяжести всего сечения сместится вверх по отношению к центру трубы

Тогда главный момент инерции всего сечения
I_x=А₀У² _с+I₀+А_р(а_р-У_с)²;
I_x=730,615,06²+3430197+162,26(82,9-15,06)²=4342663,4 см².

Момент инерции увеличился в 4342663,4/3430197=1,266 раза.

Моменты сопротивления:
верхний
увеличился в
нижний
увеличился в
Сечение может быть легко усилено за счет балансировки его, то есть уравновесив рельсы дополнительным металлом в листе 5, получим дополнительное увеличение прочности. В этом случае центр тяжести всего сечения совпадает с центром трубы и при затрате дополнительного металла А_доп=2А_р=162,26 см² получим главный момент инерции
I_x=I₀+2A_pa_p ²;
I_x=3430197+2162,2682,9²=5660431,4 см².

Моменты сопротивления верхний и нижний равны

Произошло увеличение несущей способности в
Таким образом, разработанная конструкция обеспечивает снижение материалоемкости на 30...35%. При учете рельсов в составе сечения снижение материалоемкости может достигнуть 40...45%.

Кроме этого имеется резерв повышения несущей способности за счет балансировки сечения.

Источники информации
1. Металлические конструкции. /Под редакцией Н. П.Мельникова. - М.: Стройиздат, 1980. - 776 с. (Справочник проектировщика).

2. Кикин А. И. и др. Повышение долговечности металлических конструкций промышленных зданий. - М.: Стройиздат, 1969. - 415 с.

3. Справочник по кранам.: В 2 т. Т1 /В.И.Брауде, М.М.Гохберг и др. Под общей ред. М.М.Гохберга. - М.: Машиностроение, 1988. - 536 с.

4. Нежданов К.К., Васильев и др. Патент России 2114328. Способ и устройство для неподвижного соединения металлических элементов. Бюл. 18, 27.06.1998.

5. Муханов К. К. Металлические конструкции. Учебник для вузов. - М.: Стройиздат, 1978.

6. СНиП 2.01.07-85. Нагрузки и воздействия. /Госстрой СССР. - М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1987. - 36 с.

7. Нежданов К.К., Нежданов А.К., Попченков И.В. Патент России 2151731. Крановый рельс для трубчатых подкрановых путей.

Формула изобретения

Подкрановая конструкция, содержащая две нитки рельсовых путей, опирающихся на подкрановую балку, отличающаяся тем, что подкрановая балка выполнена единой трубчатой с диаметром трубы, равным 1. . . 1,4 расстояния между рельсовыми путями, а также выполнена с продольными гребнями, причем каждый из рельсов выполнен несимметричным арочным в сечении, арка рельса имеет две ветви плавно переходящие в соответствующие подошвы, копирующие поверхность трубы, которые соединены с ней при помощи пустотелых заклепок с внедренным сердечником, при этом выше размещенные подошвы параллельных рельсов соединены друг с другом регулировочными шпильками, с шагом 2. . . 3 м, а ниже размещенные подошвы снабжены боковыми главами, воспринимающими горизонтальные воздействия направляющих роликов крана.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3