транспортная рельсобалочная конструкция

Формула изобретения

Транспортная рельсобалочная конструкция, симметричная относительно вертикальной оси и содержащая арочный рельс, образующий полость под центральной главой, подкрановую балку, выполненную с желобом в верхнем поясе, и трубчатый амортизатор, поддерживающий снизу арочный рельс и опирающийся в желоб подкрановой балки, отличающаяся тем, что она снабжена тормозным двуглавым рельсом, расположенным симметрично относительно упомянутой вертикальной оси и выполненным с центральным гофром, копирующим профиль арочного рельса, выполненный параболической формы, и тормозной балкой, выполненной с продольным гофром, копирующим профиль тормозного двуглавого рельса и входящим в полость последнего, подкрановая балка выполнена составной прокатной, при этом ее желоб расположен симметрично желобу в тормозной балке, с образованием замкнутой полости, в которую плотно вложен упомянутый трубчатый амортизатор, выполненный эллиптической формы, при этом все элементы соединены в единое целое полыми заклепками с внедренными сердечниками.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к транспортным конструкциям с интенсивным (0,6....0,8 млн циклов в год) тяжелым 8К, 7К режимом работы кранов.

В первую очередь конструкция предназначена для цехов черной и цветной металлургии. Конструкция также предназначена для главных балок железнодорожных мостов.

Аналогом конструкции является патент RU 2126768 С1 27.02.1999 г. [8], а также двутавровая сварная подкрановая балка с тормозной балкой и рельсом [1].

Недостатки аналога следующие:

- низкая выносливость и ремонтопригодность [2];

- большая материалоемкость и трудоемкость изготовления [3].

Технический результат изобретения - повышение выносливости и ремонтопригодности конструкции и снижение ее материалоемкости и трудоемкости изготовления.

При разработке конструкции использованы следующие патенты и заявки на изобретение: подкрановая балка с желобчатым верхним поясом [4, патент №2095527]; соединение пакета элементов полыми заклепками с внедряемым сердечником [5, патент №2114328]; трехглавый арочный рельс [6, патент №2081049], [7, патент №2067646]; способ замены кранового рельса [8, патент №2126768]; [9, а.с. №358248].

Технический результат реализован тем, что транспортная рельсобалочная конструкция симметрична относительно вертикальной оси. Она содержит арочный рельс, образующий полость под центральной главой, подкрановую балку, выполненную с желобом в верхнем поясе, и трубчатый амортизатор, поддерживающий снизу арочный рельс и опирающийся в желоб подкрановой балки.

Тормозной двуглавый рельс расположен симметрично относительно упомянутой вертикальной оси Y. Он выполнен с центральным гофром, копирующим профиль арочного рельса.

Арочный рельс выполнен параболической формы. Тормозная балка выполнена с продольным гофром, копирующим профиль тормозного двуглавого рельса и входящим в полость последнего.

Подкрановая балка выполнена составной прокатной, при этом ее желоб расположен симметрично желобу в тормозной балке, с образованием замкнутой полости. В замкнутую полость плотно вложен упомянутый трубчатый амортизатор, выполненный эллиптической формы.

При этом все элементы соединены в единое целое полыми заклепками с внедренными сердечниками.

Сопоставление с аналогом показывает следующие существенные отличия:

- арочный рельс выполнен арочного профиля;

- прокатный двуглавый тормозной рельс имеет продольный арочный гофр, ориентированный вверх и западающий в полость основного рельса;

- применен трубчатый амортизатор, копирующий профиль полости в тормозном рельсе и профиль желоба в подкрановой балке;

- прокатная подкрановая балка симметрична с желобчатыми поясами из профильных листов (заявка готовится);

- все соединения выполнены полыми заклепками с внедренными сердечниками и являются сдвигоустойчивыми [5, патент №2114328].

На чертеже показано сечение разработанной транспортной рельсобалочной конструкции.

Транспортная рельсобалочная конструкция содержит: арочный рельс 1, тормозной двуглавый рельс 2, тормозную балку 3, симметричную относительно оси Y, трубчатый амортизатор 4, прокатную подкрановую балку 5. Транспортная рельсобалочная конструкция имеет вертикальную Y и горизонтальную Х оси симметрии, проходящие через центр тяжести сечения.

Арочный рельс 1 имеет параболическую полость под центральной главой, воспринимающей динамические вертикальные импульсы Р от безребордных колес крана.

Тормозной двуглавый рельс 2 выполнен симметричным относительно вертикальной оси Y с центральным гофром, западающим в полость арочного рельса и копирующим его профиль.

Тормозной двуглавый рельс 2 воспринимает горизонтальные динамические импульсы Т от направляющих роликов крана. Направляющие ролики снабжены гребнями снизу, исключающими сход крана с рельсов. Трубчатый амортизатор 4 имеет эллиптический профиль.

Тормозная балка 3 симметрична относительно вертикальной оси Y с продольным гофром, западающим в полость тормозного рельса и копирующим его профиль.

Подкрановая балка 5 выполнена составной, прокатной, симметричной относительно осей Х и Y. Она имеет желоб, симметричный желобу в тормозной балке, которые вместе образуют эллиптическую замкнутую полость под арочным рельсом. В эту замкнутую полость вложен эллиптический трубчатый амортизатор, поддерживающий снизу арочный рельс и опирающийся в желоб подкрановой балки.

Соединения 6 [5, патент №2114328] выполнены полыми заклепками с внедренными сердечниками и являются сдвигоустойчивыми. Тормозная балка 3 симметрична относительно вертикальной оси Y (она ставится при больших пролетах).

На чертеже хорошо видно, что верхняя и нижняя части транспортной рельсобалочной конструкции выполнены многослойными по принципу “матрешки”, подобно пластинчатой рессоре.

По обе стороны от центральной главы арочного рельса 1 имеется четыре слоя, а именно: шейка арочного рельса 1, шейка тормозного двуглавого рельса 2, стенка тормозной балки 3, стенка трубчатого амортизатора 4, опирающегося на прокатную подкрановую балку 5. Кривизны всех элементов соответствуют параболе или эллипсу и друг другу. Трубчатый амортизатор 4 плотно западает в продольный желоб подкрановой балки 5 и четко фиксируется по вертикальной оси Y.

Тормозную балку 3 плотно надвигают продольным гофром с торца или надевают на амортизатор 4 и четко фиксируют по вертикальной оси Y. Тормозной рельс 2 плотно надвигают с торца или надевают на продольный гофр тормозной балки и также четко фиксируют. Арочный рельс 1 плотно надвигают с торца или надевают на продольный гофр тормозного рельса 2 и также четко фиксируют по оси Y.

Многослойность позволяет увеличить выносливость и прочность, так как тонкий прокат имеет более высокие прочностные характеристики, и повысить ремонтопригодность.

Многослойность позволяет выполнить арочный рельс 1 и тормозной рельс 2 одинаковым для кранов разной грузоподъемности, а изгибные и крутильные характеристики верхней части конструкции регулировать посредством толщины тормозной балки 3 и толщины стенки трубчатого амортизатора 4. На чертеже гофр тормозной балки ориентирован вверх. Ориентация гофра может быть изменена вниз.

При конструировании по принципу “матрешки” расход высокопрочной рельсовой стали уменьшен. Рельсовая сталь работает в самых напряженных зонах, причем ремонтопригодность значительно повышена. В первую очередь изнашивается арочный рельс 1, и его легко заменяют известным способом [9]. Даже при полном снятии креплений арочного рельса 1 работоспособность рельсового пути не нарушается. Работу кранов при замене рельсов не останавливают и основной производственный процесс в цехе не нарушают.

Все элементы транспортной рельсобалочной конструкции выполнены на прокатном стане. Концентрация напряжений в каждом из элементов сведена к минимуму, то есть к единице. Сопряжение элементов друг с другом также осуществлены с минимальной концентрацией напряжений, близкой к единице, так как применены соединения полыми заклепками с внедренными сердечниками [5].

Изготовление транспортной рельсобалочной конструкции выполняется на автоматизированной прокатной линии (разрабатывается). Экономический эффект возник из-за следующего:

- повышена выносливость транспортной рельсобалочной конструкции вплоть до “неограниченной”, так как динамическая амплитуда, составляющая локальных напряжений снижена столь значительно и эффективные коэффициенты концентрации напряжений [10, с.136...141] сведены к минимуму (единице), что возникновение усталостных трещин в конструкции невозможно;

- повышена ремонтопригодность, так как изнашиваемая часть конструкции, арочный и тормозной рельсы, легко заменяют известным способом [9];

- снижена материалоемкость;

- трудоемкость изготовления транспортной рельсобалочной конструкции снижена.

Литература

1. Муханов К.К. Металлические конструкции. - М.: Стройиздат, 1978, 512 с.

2. Кикин А.И. и др. Повышение долговечности металлических конструкций промышленных зданий / Под ред. А.И. Кикина. - М., 1984, 301 с.

3. Нежданов К.К. Совершенствование подкрановых конструкций и методов их расчета. Дисс. докт. техн. наук. - Пенза, 1992.

4. №2095527. Патент России. Нежданов К.К., Нежданов А.К. Металлическая подкрановая конструкция: Бюл. №31 - 10.11.1997.

5. №2114328. Патент России. Нежданов К.К., Васильев А.В., Калмыков B.A., Нежданов А.К. Способ и устройство для неподвижного соединения: Бюл. №18 - 27.06.1998.

6. №2081049. Патент России. Нежданов К.К., Нежданов А.К. Подкрановый рельс: Бюл. №16 - 10.06.1997.

7. №2067646. Патент России. Нежданов К.К., Нежданов А.К. Устройство Неждановых для усиления подкрановой конструкции: Бюл. №28-10.10.1996.

8. №2126768. Патент России. Нежданов К.К., Нежданов А.К., Тамбовцев Е.Н. Способ и устройство для усиления подкрановой балки: Бюл. №6-27.02.1999. [15].

9. Нежданов К.К., Мишанин И.Н., Иллюстров Г.Б. Способ замены кранового рельса: а.с. 358248, СССР, М. Кл. В 66 С 7/08//Бюл. №33-1972.

10. Справочник по кранам: В 2 т. T.1. Характеристики материалов и нагрузок. Основы расчета кранов, их приводов и металлических конструкций/ В.И. Брауде, М.М. Гохберг, И.Е. Звягин и др.; Под общ. ред. М.М. Гохберга. - М.: Машиностроение, 1988, 536 с.