устройство для усиления двутавровой подкрановой балки

Формула изобретения

Устройство для усиления подкрановой балки, содержащее швеллеры, симметрично установленные относительно рельса на верхнем поясе подкрановой балки с ориентацией их полок наружу и соединенные с этой балкой шпильками, отличающееся тем, что рельс выполнен четырехглавым крестообразным в сечении и соединен горизонтальными стенками с полками упомянутых швеллеров с контактированием его нижней главы с верхним поясом усиляемой балки над ее стенкой, при этом вертикальную нагрузку от основных колес крана воспринимает верхняя глава рельса, а горизонтальную от направляющих роликов крана - боковые главы.

Описание изобретения к патенту

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

Усиление, приведенное в учебнике [1, с.374], примем за прототип. Прототип обладает существенными недостатками. Применяются трудновыполнимые потолочные сварные швы. При этом концентрация напряжений достигает четырех единиц. Не устраняется возможность появления усталостных трещин в местах крепления поперечных ребер жесткости. У верхних концов сварных швов эффективный коэффициент концентрации напряжений также достигает четырех единиц.

За прототип примем соединение рельса с подкрановой балкой посредством швеллеров [2]. Известно выполнение рельса четырехглавым крестообразным в сечении [3]. Установим этот рельс на подкрановую балку.

Технический результат изобретения - повышение долговечности и несущей способности подкрановой балки.

Он достигнут тем, что подкрановая балка содержит швеллеры, симметрично установленные относительно рельса на верхнем поясе подкрановой балки с ориентацией их полок наружу. Швеллеры соединены с этой балкой шпильками с гарантированным натягом.

Рельс выполнен четырехглавым крестообразным в сечении и соединен горизонтальными стенками с полками упомянутых швеллеров с контактированием его нижней главы с верхним поясом усиляемой балки над ее стенкой. При этом вертикальную нагрузку от основных колес крана воспринимает верхняя глава рельса, а горизонтальную от направляющих роликов крана - боковые главы.

При усилении старый крановый рельс и его крепления демонтируют. Затем в полках усиливающих швеллеров сверлят отверстия, ответные отверстиям в верхнем поясе балки. Устанавливают швеллеры на верхний пояс симметрично относительно вертикальной плоскости стенки балки полками наружу и соединяют их с поясом шпильками с гарантированным натягом. Шпильки аналогичны фрикционным болтам и обеспечивают соединение без проскальзывания. Далее с торца балки поступательно надвигают четырехглавый крестообразный в сечении рельс до совмещения отверстий в его горизонтальных стенках и полках швеллеров. При этом стыки рельсов размещают в 1/3...1/4 пролета балки. Соединяют рельс со швеллерами шпильками в единое целое и эксплуатируют рельс до износа верхней главы. При этом вертикальную нагрузку Р от основных колес крана воспринимает верхняя глава рельса, а горизонтальную Т от направляющих роликов крана - боковые главы. Нижняя глава рельса контактирует с поясом усиляемой балки над ее стенкой. При износе верхней главы рельс поворачивают на 180^o и продолжают эксплуатацию до полного износа рельса.

Сравнение разработанного устройства с прототипом показывает его существенное отличие, а именно: четырехглавый крестообразный в сечении рельс соединен горизонтальными стенками с полками швеллеров шпильками с гарантированным натягом и образует с балкой единое целое. Четырехглавый крестообразный в сечении рельс и соединенные с ним без проскальзывания швеллеры являются усиляющими элементами, работающими в составе сечения всей конструкции.

Таким образом, заявленное устройство существенно отличается от прототипа.

На фиг.1 показано устройство для усиления подкрановой балки; на фиг.2 - фрагменты усиленных подкрановых балок и их сопряжение друг с другом (колонна не показана); на фиг. 3 показано усиление подкрановой балки четырехглавым рельсом и швеллерами.

Подкрановая балка 1 усилена швеллерами 2 и четырехглавым рельсом 3. Эти элементы соединены друг с другом и с усиляемой балкой посредством фрикционных шпилек 4. Усиляемая подкрановая балка 1 содержит верхний пояс 5, стенку 6 и нижний пояс 7. Эти элементы соединены друг с другом сварными швами. Она снабжена также опорными 8 и промежуточными 9 ребрами жесткости.

Усиление осуществляют следующим образом. В соответствии с отверстиями в поясе 5 сверлят отверстия в полках швеллеров 2. Демонтируют крепления старого рельса и монтируют швеллеры 2 на верхнем поясе 5 симметрично относительно рельса, ориентируя полками наружу. На одном из концов цеха соединяют со старым рельсом новый четырехглавый крестообразный рельс 3 и известным способом поступательно перемещают [4, 5] соединенные рельсы вдоль цеха, надвигая новый рельс на место старого. Стыки рельсов размещают в 1/3...1/4 пролета балки.

Перемещение производят до совпадения отверстий в полках швеллеров 2 и в шейках четырехглавого крестообразного рельса 3 и соединяют его со швеллерами 2 фрикционными шпильками. Рельсы также стыкуют между собой (не показано). Четырехглавые крестообразные рельсы перекрывают стыки разрезных подкрановых усиляемых балок. В нижней части балок 1 между опорными ребрами 8 устанавливают распорные прокладки 10, обеспечивающие неразрывность пути. Подкрановый путь превращен из разрезного в неразрезной и поэтому значительно повышена его несущая способность. Еще большее увеличение несущей способности произошло из-за увеличения высоты сечения.

Экономический эффект возник из-за повышения долговечности подкрановой балки.

В усиленной подкрановой балке возникновение усталостных трещин исключено, так как усиляющие швеллеры 2 и четырехглавый рельс 3 увеличили моменты инерции верхнего пояса при изгибе в 7...8 раз, а при кручении в 1,5...2 раза и этим обеспечили работу конструкции в зоне неограниченной долговечности [6] . Срок службы рельса до полного его износа увеличился в два раза. Одновременно на 20...30% повысилась несущая способность всей конструкции.

ЛИТЕРАТУРА

1. Беленя Е.И. Металлические конструкции. М.: Стройиздат, 1986.

2. Нежданов К. К. , Нежданов А.К. Устройство Неждановых для усиления подкрановой конструкции. Патент России 2067646. Действует с 10.10.1996.

3. Нежданов К. К. , Нежданов А. К. Подкрановый рельс. Патент России 2089698. Приоритет изобретения от 5.12.1994.//Бюл. 25, 1997.

4. Нежданов К.К. и др. Способ замены кранового рельса: а.с. 358248, М. Кл. В 66 С 7/08 //Б.И. 33, 1972.

5. Нежданов К.К. и др. Способ замены рельсового пути: а.с. 1146353, М. Кл. В 66 С 7/08//Б.И. 11, 1985.

6. Нежданов К.К. Совершенствование подкрановых конструкций и методов их расчета: Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук, Пенза, 1992.