рельсобалочная конструкция

Формула изобретения

Рельсобалочная конструкция, содержащая подкрановую балку, трехглавый рельс и тормозную балку, снабженную в зоне соединения с подкрановой балкой швеллерным профилем, отличающаяся тем, что верхняя часть подкрановой балки выполнена из прокатного крестообразного профиля, содержащего вертикальный элемент, пересекающийся под прямым углом с горизонтальным лоткообразным элементом, снабженным слева и справа горизонтальными участками, соединенными с трехглавым рельсом полыми заклепками с внедряемыми сердечниками в единое целое, верхний торец вертикального элемента контактирует с подошвой трехглавого рельса, нижний торец соединен со стенкой балки, имеющей отбортованный вдоль нее верхний край, образующий продольное ребро, при этом швеллерный профиль размещен между соответствующим горизонтальным участком лоткообразного элемента и продольным ребром, которые соединены с тормозной балкой в единое целое полыми заклепками с внедряемыми сердечниками.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к реконструкции и строительству подкрановых транспортных сооружений преимущественно тяжелого, интенсивного режима работы (8К, 7К), например конверторные и мартеновские металлургические цеха.

Известна металлическая подкрановая конструкция, содержащая подкрановую балку и рельс, закрепленный на ней посредством двухсторонних гнутых амортизаторов. Верхний пояс выполнен замкнутым контуром в виде горизонтального листа и двух гнутых накладок лоткообразной формы с взаимно перпендикулярными концевыми участками, прикрепленными фрикционными шпильками соответственно к поясу и стенке балки, причем последняя разделяет замкнутый контур на два отсека и контактирует торцом с верхним поясом балки снизу [1]. Это решение примем за прототип. Недостатки прототипа - большая трудоемкость выполнения подкрановой конструкции и передача горизонтальных сил Т от колес кранов с эксцентриситетом, равным высоте рельса h_p, в результате чего возникает сосредоточенный локальный крутящий момент

М_кр=Th_p,

снижающий долговечность подкрановой конструкции.

За аналог примем патент RU 2141547 C1, 20.11.99.

Технический результат изобретения - повышение долговечности и ремонтопригодности подкрановой конструкции и снижение трудоемкости ее изготовления и обслуживания.

Он достигнут тем, что верхняя часть подкрановой балки выполнена из прокатного крестообразного профиля, содержащего вертикальный элемент, пересекающийся под прямым углом с горизонтальным лоткообразным элементом, снабженным слева и справа горизонтальными участками, соединенными с трехглавым рельсом полыми заклепками с внедряемыми сердечниками в единое целое. Верхний торец вертикального элемента контактирует с подошвой трехглавого рельса, нижний торец соединен со стенкой балки, имеющей отбортованный вдоль нее верхний край, образующий продольное ребро. При этом швеллерный профиль размещен между соответствующими горизонтальным участком лоткообразного элемента и продольным ребром, которые соединены с тормозной балкой в единое целое полыми заклепками с внедряемыми сердечниками.

Сопоставление с прототипом показывает, что заявленное устройство отличается тем, что верхняя часть подкрановой балки выполнена из прокатного крестообразного профиля, содержащего вертикальный и лоткообразный элементы, крепление рельса упрощено, материалоемкость снижена.

Таким образом, заявленное устройство существенно отличается от прототипа.

На фиг. 1 показана рельсобалочная конструкция в разрезе; на фиг.2 - вид сбоку.

Рельсобалочная конструкция содержит трехглавый рельс 1, прокатный крестообразный профиль 2, выполняющий функции верхнего пояса основной подкрановой балки 3, и тормозную балку 4, соединенные фрикционными соединениями 5, например, полыми заклепками с внедряемыми сердечниками [2].

Прокатный крестообразный профиль содержит вертикальный элемент а, пересекающийся под прямым углом с горизонтальным лоткообразным элементом b, симметричным относительно вертикальной оси у и снабженным горизонтальными участками с, контактирующими с подошвой трехглавого рельса.

Верхний торец элемента а также контактирует с подошвой трехглавого рельса по оси у. Верхний продольный край стенки подкрановой балки 3 отбортован на листогибочном станке по всей длине и образует продольное ребро d.

Тормозная балка 4 снабжена в зоне соединения с основной балкой 3 швеллерным участком i и внешним поясом k.

Трехглавый рельс 1, крестообразный профиль 2, подкрановая балка 3 и тормозная балка 4 соединены в единое целое фрикционными соединениями 5 и в результате этого возникают три замкнутые трубчатые полости: две между трехглавым рельсом 1 и крестообразным профилем 2 и одна между продольным ребром d и швеллером i тормозной балки 4. Таким образом, все концентраторы напряжений из верхней зоны устранены и сведены к минимуму, то есть к единице. Замкнутые же полости обеспечивают повышение момента инерции на кручение в сотни раз по сравнению с поясом из листа у традиционной двутавровой балки.

Стыки трехглавого рельса смещены вдоль по отношению к стенкам подкрановых балок на половину пролета (1/2), торцы рельсов и торцы балок фрезерованы, чем обеспечена передача сжимающих усилий при плотном контакте, и разрезной подкрановый путь превращен при монтаже в неразрезной.

При сборке металлической подкрановой конструкции рационально трехглавый рельс 1 надвигать на подкрановую балку 3 продольно с торца до совмещения овальных отверстий (овал ориентирован вдоль) в подошве рельса и в лоткообразных накладках.

После совмещения отверстий устанавливают фрикционные соединения 5 [2]. Опорные ребра выполнены так же, как у прототипа.

Трехглавый рельс охватывает верхний пояс подкрановой балки выступающими вниз боковыми главами и четко фиксируется на подкрановой балке без эксцентриситета.

Подкрановая конструкция работает следующим образом.

Вертикальная сила от колеса крана Р воздействует на центральную главу рельса 1 без эксцентриситета и далее на верхний торец элемента а крестообразного профиля.

В этом элементе возникают напряжения только при центральном сжатии. Длина распределения локальных напряжений зависит от момента инерции рельса и крестообразного профиля на изгиб. Величина напряжений мала, так как момент инерции на кручение верхней части балки вместе с рельсом велик, а концентрация напряжений отсутствует.

Горизонтальное воздействие колеса крана Т передается на правую или левую главу рельса без эксцентриситета. Крутящий момент (М_кр=Тh_p=0) отсутствует.

Изгиб в горизонтальной плоскости воспринимает подошва рельса 1 с главами по краям, работающая совместно с крестообразным профилем балки. Дополнительно установленная тормозная балка 4 воспринимает горизонтальные воздействия Т. Локальное кручение верхнего пояса отсутствует (М_кр = 0).

Разработанную конструкцию следует использовать при реконструкции подкрановых путей.

Замена обычного подкранового рельса трехглавым и верхней части балки крестообразным профилем обеспечивает резкое снижение локальных напряжений и соответствующее повышение долговечности, а также повышение несущей способности восстанавливаемой подкрановой балки в два и более раз, так как металл трехглавого рельса и крестообразного профиля работает в составе сечения подкрановой балки и поэтому изгибные напряжения резко снижаются.

Наиболее эффективен метод монтажа трехглавого рельса на подкрановую балку надвижкой с торца балки поступательным перемещением вдоль подкрановых путей способом, описанным в а.с. 358248, а.с. 1146353 [3, 4].

Литература

1. Нежданов К. К., Нежданов А.К. Металлическая подкрановая конструкция Неждановых. Патент России 1791340. М.кл. В 66 С 6/00. Действует с 11.08.1993.

2. 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.

3. Нежданов К.К. и др. Способ замены кранового рельса. А.с. 358248, М. кл. В 66 С 7/08. Бюл. 33 - 1972.

4. Нежданов К.К. и др. Способ замены рельсового пути. А.с. 1146353, М. кл. Е 01 В 29/16, Бюл. 11 - 1985.