гнутый швеллерный профиль

Формула изобретения

ГНУТЫЙ ШВЕЛЛЕРНЫЙ ПРОФИЛЬ, выполненный с закругленными участками сопряжений отдельных его элементов и содержащий на стенке выпуклый наружу гофр, отличающийся тем, что профиль выполнен из хромисто-кремниево-никелевых сталей, например, 1ОХСНД, и с одинаковой величиной R всех радиусов закруглений, равной 3,0 4,2 толщинам S профиля, при этом глубина гофра равна (1,4 2,4) S, а расстояние по горизонтали между центрами закруглений участков сопряжений полок и стенки и участков у основания гофра равно (1,2 2,3) R.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к производству холодногнутых профилей проката специального назначения, например для стрел автомобильных кранов.

Гнутые профили специального назначения могут иметь самую разнообразную форму поперечного сечения и изготавливаются из различных марок сталей, в том числе из низколегированных. Иногда в отдельную группу выделяют швеллеры специальные [1] отличающиеся от традиционных швеллеров (по ГОСТам 8278 и 8281) конфигурацией стенки или полок.

Известен гнутый профиль с закрытым контуром в виде полого ромба с углами, соответствующими углам нормального тетраэдра, что облегчает его стыковку с несколькими аналогичными профилями [2] Известен также гнутый профиль швеллерного типа с вертикальными полками и выпуклым наружу средним горизонтальным элементом со стрелой выпуклости заданной величины [3] Описанные гнутые профили непригодны для изготовления телескопических стрел автокранов.

Наиболее близким аналогом к изобретению является специальный швеллерный профиль (для комбайна) 224 х 45 х 3 мм [3] Этот профиль выполнен с закругленными участками сопряжений отдельных его элементов и характеризуется наличием на стенке выпуклого наружу гофра. Недостатком такого профиля является его относительно небольшая поперечная жесткость, что ограничивает возможности использования проката.

Технической задачей изобретения является расширение технологических возможностей гнутого швеллерного профиля за счет повышения жесткости его поперечного сечения.

Для решения этой задачи профиль, содержащий на стенке выпуклый наружу гофр, выполнен из хромистокремниевоникелевых сталей, например, 10ХСНД, и с одинаковой величиной R всех радиусов закруглений, равной 3,0-4,2 толщины S профиля, при этом глубина гофра (1,4-2,4)S, а расстояние по горизонтали между центрами закруглений участков сопряжений полок и стенки и участков у основания гофра равно (1,2-2,3)R.

Сущность изобретения состоит в оптимизации некоторых геометрических параметров поперечного сечения гнутого швеллера с гофрированной стенкой, что делает возможным использование достаточно прочной (но относительно малопластичной) стали с толщиной до 8 мм (включительно), обеспечивающей высокую жесткость профиля, при этом указанные соотношения параметров гарантируют необходимую точность размеров профиля и отсутствие трещинообразования при его формовке.

Важнейшими характеристиками холодногнутых профилей являются величины радиусов участков закруглений (мест изгиба), а также расстояния между центрами этих закруглений для отдельных элементов, которые обычно выражаются через толщину профиля. Увеличение значений этих характеристик уменьшает момент сопротивления (и жесткость) сечения профиля, а их уменьшение приводит к трещинообразованию при профилировании.

Известные рекомендации по допустимым минимальным величинам радиусов изгиба не относятся к профилям из хромистокремниевоникелевых сталей. Предлагаемые соотношения некоторых параметров гнутого швеллерного профиля получены в результате обработки опытных данных и являются эмпирическими.

Рекомендуемая глубина гофра предлагаемого профиля является максимально допустимой, исходя из условий трещинообразования при формовке.

На чертеже показано поперечное сечение профиля.

Гнутый швеллерный профиль толщиной S содержит вертикальные полки 1 и горизонтальную стенку 2 с выполненным на ней симметричным (относительно вертикали yy) гофром с глубиной h (1,4-2,4)S, направленным наружу (на чертеже вниз). Все участки изгиба 4 и 5 сформированы радиусами закруглений одинаковой величины R₁ R₂ R₃R(3,0.4,2)S. Расстояние по горизонтали от т.О₁ (центра закругления с радиусом R₁ участка сопряжения полки 1 и стенки 2) до т.О₂ (центра закругления с радиусом R₂ участка у основания гофра 3) равно l (1,2. 2,3)R.

С целью опытной проверки предлагаемого гнутого профиля на стане 2-8х100-6000 АО Магнитогорского меткомбината были изготовлены швеллеры различных размеров с гофрированной стенкой из стали 10ХСНД толщиной 6 и 8 мм, предназначенные для телескопических подъемников автокранов. В опытах определялась несущая способность (сопротивление поперечному изгибу) разных профилеразмеров швеллеров.

Наибольшей жесткостью обладали профили с оптимальными (см. выше) соотношениями их основных параметров. Уменьшение R до (2,8-2,5)S (величины радиусов изменяли через 1 мм), а также увеличение глубины гофра до (2,5-3,0)S и уменьшение величины l до (1,1-0,8)R приводило к появлению трещин (т. е. к браку) в местах изгиба.

Увеличение R до (4,3-4,8)S и l до (0,8-1,1)R, как и уменьшение h до (1,3-1,1)S снижало сопротивление поперечному изгибу на 5-30% Также уменьшалось сопротивление изгибу при оптимальных величинах R₁, но при увеличении радиусов закруглений R₂ у оснований гофра (как у профиля, выбранного в качестве ближайшего аналога).

Выполнение швеллера с заявляемой геометрией сечения, но из ст. 3 уменьшило его несущую способность на 23%

Таким образом, опыты подтвердили приемлемость предлагаемого гнутого швеллерного профиля для решения поставленной технической задачи и его преимущества перед известным объектом (ближайшим аналогом).

П р и м е р. Швеллерный профиль с Н 380 мм, В 90 мм и S 8 мм выполнен из стали 10ХСНД с симметричным гофром на стенке глубиной h 1,5, S 12 мм.

Величины R₁ R₂ R₃ 3,1S 25 мм; расстояние l составляет 1,8 R 1,8.25 45 мм.