RU2191154C2 - Рельсобалочная конструкция - Google Patents
Рельсобалочная конструкция Download PDFInfo
- Publication number
- RU2191154C2 RU2191154C2 RU2000119324/28A RU2000119324A RU2191154C2 RU 2191154 C2 RU2191154 C2 RU 2191154C2 RU 2000119324/28 A RU2000119324/28 A RU 2000119324/28A RU 2000119324 A RU2000119324 A RU 2000119324A RU 2191154 C2 RU2191154 C2 RU 2191154C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- rail
- upper belt
- belt
- triple
- section
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Control And Safety Of Cranes (AREA)
Abstract
Изобретение относится к рельсовым транспортным конструкциям, преимущественно с интенсивным тяжелым режимом эксплуатации. Рельсобалочная конструкция содержит подкрановую балку с трубчатым верхним поясом, трехглавый рельс, тормозную балку и две затяжки. Подкрановая балка состоит из верхнего пояса, выполненного из трубы эллиптического профиля и ориентированного большим диаметром вертикально, стенки и нижнего пояса. Трехглавый рельс состоит из основной главы, подошвы эллиптического или параболического профиля и двух боковых глав. Основная глава рельса воспринимает вертикальные воздействия от основных колес крана, а боковые главы воспринимают горизонтальные воздействия от направляющих роликов крана. Тормозная балка состоит из горизонтального листа и внешнего пояса. На подкрановой балке установлен трехглавый рельс, который копирует своей подошвой внешнюю поверхность верхнего пояса и охватывает верхний пояс снаружи. Трехглавый рельс соединен с верхним поясом в единое целое шпильками, пронизывающими трубчатое сечение насквозь и выполняющими роль затяжек. Сечение рельсобалочной конструкции сбалансировано относительно главной горизонтальной оси. Технический результат изобретения - повышение долговечности и снижение материалоемкости рельсобалочной конструкции. 3 ил., 1 табл.
Description
Изобретение относится к рельсовым транспортным конструкциям, преимущественно к подкрановым с интенсивным тяжелым режимом эксплуатации 8К, 7К, например, на комбинате черной и цветной металлургии.
Известна подкрановая балка [1, с. 257], содержащая верхний пояс, стенку и нижний пояс, выполненные из листовой стали. Принимаем известное решение за аналог. Недостатки аналога: низкая долговечность [2, с. 126] и значительная материалоемкость.
За прототип примем патент RU 981 12777, 10.04.2000, в котором описана подкрановая конструкция, содержащая подкрановую балку, с трубчатым верхним поясом и установленным на ней трехглавым рельсом, копирующим своей подошвой внешнюю поверхность верхнего пояса, охватывающим верхний пояс снаружи и соединенный с ним в единое целое шпильками, пронизывающими трубчатое сечение насквозь и выполняющими роль затяжки.
Технический результат изобретения - повышение долговечности и снижение материалоемкости рельсобалочной конструкции.
Технический результат достигнут тем, что рельсобалочная конструкция содержит подкрановую балку с трубчатым верхним поясом и установленным на ней трехглавым рельсом, копирующим своей подошвой внешнюю поверхность верхнего пояса, охватывающим верхний пояс снаружи и соединенный с ним в единое целое шпильками, пронизывающими трубчатое сечение насквозь и выполняющими роль затяжек. Верхний пояс подкрановой балки выполнен из трубы эллиптического профиля, ориентированной большим диаметром вертикально, причем сечение рельсобалочной конструкции сбалансировано относительно главной горизонтальной оси.
Верхний пояс подкрановой балки выполнен из трубы эллиптического профиля, ориентированной большим диаметром вертикально, причем сечение рельсобалочной конструкции сбалансировано относительно главной горизонтальной оси.
Балансировка рельсобалочной конструкции обеспечена равенством статических моментов верхней и нижней половин сечения относительно главной оси х
SXв = SXн (1)
где SХв, и SХн - статические моменты верхней и нижней половин сечения.
SXв = SXн (1)
где SХв, и SХн - статические моменты верхней и нижней половин сечения.
Сопоставление с аналогом показывает существенные отличия разработанной конструкции:
Верхний пояс подкрановой балки выполнен из трубы эллиптического профиля, ориентированной большим диаметром вертикально. Благодаря этому выше нейтральной оси балки плоская стенка заменена на замкнутый полый профиль, отлично работающий в сжатой части рельсобалочной конструкции. Устойчивость поверхности обеспечена без каких-либо ребер.
Верхний пояс подкрановой балки выполнен из трубы эллиптического профиля, ориентированной большим диаметром вертикально. Благодаря этому выше нейтральной оси балки плоская стенка заменена на замкнутый полый профиль, отлично работающий в сжатой части рельсобалочной конструкции. Устойчивость поверхности обеспечена без каких-либо ребер.
Верхний пояс подкрановой балки может быть выполнен из трубы параболического профиля, образованной из двух параболических арок, соединенных друг с другом пятами.
Подошва трехглавого рельса копирует внешнюю поверхность эллиптической или параболической трубы, охватывает ее снаружи и соединена с ней в единое целое шпильками, пронизывающими трубчатое сечение насквозь и выполняющими функции затяжки эллиптической или параболистической арки, причем затяжки самонапрягающиеся. При прохождении колеса крана над затяжкой усилие растяжения в ней возрастает и следовательно, фрикционные усилия между рельсом и трубой также возрастают и пpепятствуют проскальзыванию рельса.
Все сечение сбалансировано, то есть статические моменты верхней и нижней частей сечения равны.
Равенство статических моментов приводит к равенству моментов сопротивления верхней и нижней частей сечения
WXв = WXн,
что приводит к снижению материалоемкости на 24,5 %.
WXв = WXн,
что приводит к снижению материалоемкости на 24,5 %.
На фиг. 1 показано сечение рельсобалочной конструкции; на фиг.2 - вид сбоку, в зоне стыка, торцы балок фрезерованы и плотно подогнаны друг к другу. Рельс перекрывает стык балок, превращая конструкцию в неразрезную (колонна условно не показана). На фиг.3 показано опорное ребро.
Рельсобалочная конструкция содержит трехглавый рельс 1 эллиптического профиля, подкрановую балку 2, тормозную балку 3, две затяжки 4, заклепки с внедряемым сердечником 5 и опорное ребро из двух уголков 6.
Трехглавый рельс 1 в свою очередь состоит из основной главы а, воспринимающей вертикальные воздействия Р от основных колес крана, подошвы в эллиптического профиля, двух боковых глав с, воспринимающих горизонтальные тормозные силы Т от направляющих роликов крана (Т приложена к одном из боковых глав).
Подкрановая балка 2 состоит из верхнего трубчатого пояса d эллиптического профиля, ориентированного большим диаметром вертикально, стенки i и нижнего пояса f балки.
Тормозная балка 3 состоит из горизонтального листа m и внешнего пояса к.
Трехглавый рельс 1 и подкрановая балка 2 объединены в единое целое посредством фрикционных само напрягающихся шпилек 4, пропущенных сквозь трубчатый профиль d верхнего пояса балки 2.
Рельсобалочная конструкция компонуется следующим образом:
назначаем диаметр Ducx и толщину стенки to исходной трубы;
назначаем толщину стенки tcm рельсобалочной конструкции из условия прочности на срез и учитывая гибкость конструкции;
назначаем толщину свесов нижнего пояса tсв, равную 18... 30 мм;
назначаем крановый арочный рельс в зависимости от сосредоточенного воздействия Р колеса крана, то есть Арел, hрел Jpeл.;
Находим требуемый момент сопротивления из условия прочности на изгиб:
где М - изгибающий момент в рельсобалочной конструкции;
γ - коэффициент условий работы;
Ry - расчетное сопротивление стали на изгиб.
назначаем диаметр Ducx и толщину стенки to исходной трубы;
назначаем толщину стенки tcm рельсобалочной конструкции из условия прочности на срез и учитывая гибкость конструкции;
назначаем толщину свесов нижнего пояса tсв, равную 18... 30 мм;
назначаем крановый арочный рельс в зависимости от сосредоточенного воздействия Р колеса крана, то есть Арел, hрел Jpeл.;
Находим требуемый момент сопротивления из условия прочности на изгиб:
где М - изгибающий момент в рельсобалочной конструкции;
γ - коэффициент условий работы;
Ry - расчетное сопротивление стали на изгиб.
- Площадь параболической трубы:
Ширина параболической трубы:
где hрел - высота рельса;
bo - размер полости рельса;
tг - высота главной главы рельса.
Ширина параболической трубы:
где hрел - высота рельса;
bo - размер полости рельса;
tг - высота главной главы рельса.
Высота параболической трубы:
Балансировка рельсобалочной конструкции реализована следующим образом. Равенство статических моментов может быть выполнено только при определенной высоте Н сечения рельсобалочной конструкции и площади сечения Асв нижнего пояса балки.
Балансировка рельсобалочной конструкции реализована следующим образом. Равенство статических моментов может быть выполнено только при определенной высоте Н сечения рельсобалочной конструкции и площади сечения Асв нижнего пояса балки.
Из условия (1) находим необходимую площадь сечения свесов:
где Ав = Арел + Ао - площадь сечения верхней части балки, состоящая из площадей сечений рельса Арел и параболической трубы Ао;
hв - высота сечения верхней части балки, равная:
hв = D + tг, (7)
где D - внешний диаметр параболической трубы верхнего пояса;
Св - расстояние от верхнего края сечения до центра тяжести верхней части балки, равное:
Cв = D/2 + tг - C, (8)
где С - расстояние от центра тяжести параболической трубы до центра тяжести верхней части подкрановой балки:
Собственный момент инерции параболической трубы:
где h = D/2, ho = D/2-t0.
где Ав = Арел + Ао - площадь сечения верхней части балки, состоящая из площадей сечений рельса Арел и параболической трубы Ао;
hв - высота сечения верхней части балки, равная:
hв = D + tг, (7)
где D - внешний диаметр параболической трубы верхнего пояса;
Св - расстояние от верхнего края сечения до центра тяжести верхней части балки, равное:
Cв = D/2 + tг - C, (8)
где С - расстояние от центра тяжести параболической трубы до центра тяжести верхней части подкрановой балки:
Собственный момент инерции параболической трубы:
где h = D/2, ho = D/2-t0.
Момент инерции верхней части балки относительно центра тяжести параболической трубы:
Главный момент инерции верхней части рельсобалочной конструкции:
Jхвг = Jхв - C2 (Aрел + Aо), (12)
Получив по (6) площадь сечения свесов Асв, легко определить главный момент инерции сбалансированной рельсобалочной конструкции по общеизвестным формулам сопротивления материалов:
где Ссв - расстояние от нижнего края сечения до центра тяжести свесов нижнего пояса.
Главный момент инерции верхней части рельсобалочной конструкции:
Jхвг = Jхв - C2 (Aрел + Aо), (12)
Получив по (6) площадь сечения свесов Асв, легко определить главный момент инерции сбалансированной рельсобалочной конструкции по общеизвестным формулам сопротивления материалов:
где Ссв - расстояние от нижнего края сечения до центра тяжести свесов нижнего пояса.
Подставив в (13) Асв (6), получим кубическое уравнение:
Собственным моментом инерции свесов Jcв пренебрегаем.
Собственным моментом инерции свесов Jcв пренебрегаем.
Решив уравнение (14), находим высоту сечения Н сбалансированной рельсобалочной конструкции, находим высоту стенки:
hст = H - hв (15)
По формуле (6) находим площадь свесов:
b(св) = Aсв/t(св) (16)
Таким образом, все размеры рельсобалочной конструкции определены.
hст = H - hв (15)
По формуле (6) находим площадь свесов:
b(св) = Aсв/t(св) (16)
Таким образом, все размеры рельсобалочной конструкции определены.
Далее как обычно проверяем подобранное сечение.
Проверяем балансировку сечения:
(Aв - hвtст)(0,5H - Cв) = Aсв(0,5H - Cсв). (17)
Убедившись, что сечение сбалансировано, по (10) находим главный момент инерции Jx, а затем и моменты сопротивления:
Wхв=Wхн=2Jх/H.
(Aв - hвtст)(0,5H - Cв) = Aсв(0,5H - Cсв). (17)
Убедившись, что сечение сбалансировано, по (10) находим главный момент инерции Jx, а затем и моменты сопротивления:
Wхв=Wхн=2Jх/H.
Проверяем прочность сечения при изгибе в вертикальной плоскоcти:
Расчет тормозной балки выполняем как обычно.
Расчет тормозной балки выполняем как обычно.
Следует отметить, что точки с максимальными по модулю напряжениями при изгибе сечения в вертикальной и горизонтальной плоскостях не совпадают. Проверку на косой изгиб сечения выполняем по формуле
где Мт - тормозной момент от изгиба рельсобалочной конструкции в горизонтальной плоскости;
Jy - главный момент инерции тормозной балки;
Xmin - расстояние от центра тяжести тормозной балки до внешней грани боковой главы рельса.
где Мт - тормозной момент от изгиба рельсобалочной конструкции в горизонтальной плоскости;
Jy - главный момент инерции тормозной балки;
Xmin - расстояние от центра тяжести тормозной балки до внешней грани боковой главы рельса.
Покажем эффективность разработанной конструкции на числовом примере. Сравнение произведем с подкрановой балкой, рассчитанной в учебнике профессора К.К.Муханова [1, с. 254].
Для сравнения результатов исходные данные оставляем без изменения и принимаем такими же.
Расчетные значения:
Момент в середине пролета М = 3839 кН•м = 3839000 гНсм.
Момент в середине пролета М = 3839 кН•м = 3839000 гНсм.
Поперечная сила на опоре Q = 435 кН = 4350 гН.
Сталь ВСт3сп5 ГОСТ 27772-88.
Расчетное сопротивление по действующим нормам Ry=230 МПа, но для сравнения результатов оставим как у К.К.Муханова, то есть Ry = 210 МПа; γ = 0,9.
Вычисляем:
Требуемый момент сопротивления
Примем верхний пояс подкрановой балки из трубы диаметром D = 32,5 см с толщиной стенки t = 0,8 см [2, с.71]: Ao = 79,67 cм2,
Рельс параболический трехглавый арочный ПКР 80 (сбалансированный) [3]
Арел = 81,08 см2, hpeл = 20 см, Jpeл = 5042,7 см4.
Требуемый момент сопротивления
Примем верхний пояс подкрановой балки из трубы диаметром D = 32,5 см с толщиной стенки t = 0,8 см [2, с.71]: Ao = 79,67 cм2,
Рельс параболический трехглавый арочный ПКР 80 (сбалансированный) [3]
Арел = 81,08 см2, hpeл = 20 см, Jpeл = 5042,7 см4.
Высота параболической трубы:
D = (3π/4)(32,5-0,8)-(13,16-2•0,8) = 63,127 см.
D = (3π/4)(32,5-0,8)-(13,16-2•0,8) = 63,127 см.
Собственный момент инерции параболической трубы:
Момент инерции верхней части рельсобалочной конструкции относительно центра тяжести параболической трубы:
Расстояние от центра тяжести параболической трубы до центра тяжести верхней части подкрановой балки:
Главный момент инерции верхней части рельсобалочной конструкции:
Jхвг = 40462,068 - 6,12 (81,08 + 79,67) = 34474,574 см4.
Момент инерции верхней части рельсобалочной конструкции относительно центра тяжести параболической трубы:
Расстояние от центра тяжести параболической трубы до центра тяжести верхней части подкрановой балки:
Главный момент инерции верхней части рельсобалочной конструкции:
Jхвг = 40462,068 - 6,12 (81,08 + 79,67) = 34474,574 см4.
Площадь сечения верхней части:
АВ = 81,08 + 79,67 = 160,75 см2.
АВ = 81,08 + 79,67 = 160,75 см2.
Расстояние от верха рельсобалочной конструкции до центра тяжести параболической трубы и рельса:
СВ = 63,127/2 + 2,1 - 6,103 = 27,56 см.
СВ = 63,127/2 + 2,1 - 6,103 = 27,56 см.
Высота верхней части:
hВ = 63,127 + 2,1 = 65,227 см.
hВ = 63,127 + 2,1 = 65,227 см.
Примем толщины: стенки tcm = 1,2 см, свесов tcв = 1,8 cм.
Определяем коэффициенты кубического уравнения (5):
H3 + 412,3902H2 - 132074,0216H + 536057,3419 = 0.
H3 + 412,3902H2 - 132074,0216H + 536057,3419 = 0.
Н = 208,558 см.
По (2) находим Асв:
Проверяем балансировку сечения:
(160,75-65,227•1,2)(0,5•208,558-27,561) = 61,2076(0,5•208,558-0,9)
6327,59 ≈ 6327,58.
Проверяем балансировку сечения:
(160,75-65,227•1,2)(0,5•208,558-27,561) = 61,2076(0,5•208,558-0,9)
6327,59 ≈ 6327,58.
По (13) вычисляем главный момент инерции:
где Jсв = 61,208-1,82/12 = 16,53 см4,
hcm = 208,558-65,227= 143,33 см.
где Jсв = 61,208-1,82/12 = 16,53 см4,
hcm = 208,558-65,227= 143,33 см.
Тогда Wх = 2Jx/H = 2•2118149,2/208,558 = 20312,33 см3 > 20312,2 см3.
Момент сопротивления рельсобалочной конструкции чуть больше требуемого!
Выполняем проверку прочности рельсобалочной конструкции на изгиб в вертикальной плоскости:
Прочность достаточна.
Выполняем проверку прочности рельсобалочной конструкции на изгиб в вертикальной плоскости:
Прочность достаточна.
У аналога верхний пояс - лист 60 х 2, момент инерции при кручении:
В нашем случае верхний пояс - параболическая труба В0 = 13,16 см, D = 63,13 cм, момент инерции при кручении рассчитываем как у полого эллипса:
Произошло увеличение момента инерции пояса при кручении в
2644/156,6 =16,9 раза.
В нашем случае верхний пояс - параболическая труба В0 = 13,16 см, D = 63,13 cм, момент инерции при кручении рассчитываем как у полого эллипса:
Произошло увеличение момента инерции пояса при кручении в
2644/156,6 =16,9 раза.
Выполняем проверку на косой изгиб сечения:
Для определения материалоемкости определяем площадь сечения в см2 (см. таблицу в конце описания).
Для определения материалоемкости определяем площадь сечения в см2 (см. таблицу в конце описания).
Таким образом произошло снижение материалоемкости на 24,5% !
Экономический эффект достигнут снижением материалоемкости на 24,5%. В рельсобалочной конструкции возникновение усталостных трещин невозможно. Локальные напряжения в ней столь малы, что она работает в зоне неограниченной долговечности. Повышение долговечности достигнуто рациональной формой конструкции, в которой эффективные коэффициенты концентрации напряжений близки к 1.
Экономический эффект достигнут снижением материалоемкости на 24,5%. В рельсобалочной конструкции возникновение усталостных трещин невозможно. Локальные напряжения в ней столь малы, что она работает в зоне неограниченной долговечности. Повышение долговечности достигнуто рациональной формой конструкции, в которой эффективные коэффициенты концентрации напряжений близки к 1.
Литература
1. Муханов К.К. Металлические конструкции. Учебник для вузов. М.: Стройиздат, 1978, 572 с.
1. Муханов К.К. Металлические конструкции. Учебник для вузов. М.: Стройиздат, 1978, 572 с.
2. Сахновский М. М. Справочник конструктора строительных конструкций. Днепропетровск, "Промiнь", 1975-327 с.
3. Попченков И. В. Новые профили крановых рельсов. Прочность рельсобалочных конструкций. Канд. дис. Пенза, ПГАСА, 2000.
Claims (1)
- Рельсобалочная конструкция, содержащая подкрановую балку с трубчатым верхним поясом и установленным на ней трехглавым рельсом, копирующим своей подошвой внешнюю поверхность верхнего пояса, охватывающим верхний пояс снаружи и соединенный с ним в единое целое шпильками, пронизывающими трубчатое сечение насквозь и выполняющими роль затяжек, отличающаяся тем, что верхний пояс подкрановой балки выполнен из трубы эллиптического профиля, ориентированной большим диаметром вертикально, причем сечение рельсобалочной конструкции сбалансировано относительно главной горизонтальной оси.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2000119324/28A RU2191154C2 (ru) | 2000-07-19 | 2000-07-19 | Рельсобалочная конструкция |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2000119324/28A RU2191154C2 (ru) | 2000-07-19 | 2000-07-19 | Рельсобалочная конструкция |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2000119324A RU2000119324A (ru) | 2002-07-27 |
RU2191154C2 true RU2191154C2 (ru) | 2002-10-20 |
Family
ID=20238139
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2000119324/28A RU2191154C2 (ru) | 2000-07-19 | 2000-07-19 | Рельсобалочная конструкция |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2191154C2 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN111137784A (zh) * | 2019-12-26 | 2020-05-12 | 浙江大唐起重机械股份有限公司 | 一种桥式起重机椭圆形主梁结构装置 |
-
2000
- 2000-07-19 RU RU2000119324/28A patent/RU2191154C2/ru not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN111137784A (zh) * | 2019-12-26 | 2020-05-12 | 浙江大唐起重机械股份有限公司 | 一种桥式起重机椭圆形主梁结构装置 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN101538896B (zh) | 高层建筑之高空悬挑结构的施工工法 | |
KR101304262B1 (ko) | 변단면 ⅰ형 거더를 이용한 아치형 하로교의 트러스 복합교량 구조 | |
CN113389134B (zh) | 一种钢板带悬桥及其施工方法 | |
RU2191154C2 (ru) | Рельсобалочная конструкция | |
US2062686A (en) | Rolled section for framing in mines and supporting structure for utilizing same | |
KR100777565B1 (ko) | 콘크리트를 부분 타설한 tsc 보의 강선보강공법(이하 부분타설 tsc 보) | |
CN111155412A (zh) | 大摆角钢管砼拱桥吊索体系 | |
CN107092709B (zh) | Frp布加固更换榫头梁榫头区承载力计算方法 | |
CN105648915B (zh) | 不对称弧形变截面薄翼板箱梁的挂篮施工装置 | |
RU2192381C2 (ru) | Рельсобалочная конструкция | |
CN107460833A (zh) | 用于提高连续梁桥梁承载能力的系统及含有该系统的桥梁 | |
CN210104575U (zh) | 大跨度前支点牵索挂篮抗弯结构 | |
CN209686214U (zh) | 一种新型底部斜拉索桥梁 | |
CN107201796A (zh) | 一种桁架板 | |
RU2240275C2 (ru) | Рельсобалочная конструкция | |
CN217870006U (zh) | 城市高架方形立柱无支撑抱箍结构及其螺栓面构造 | |
RU2208570C2 (ru) | Арочный рельс | |
CN104652267B (zh) | 带翼缘槽型frp板材-混凝土组合桥面板 | |
CN214941063U (zh) | 一种基于钢结构连廊的自滑动支座装置 | |
CN214613612U (zh) | 扁担式钢梁施工平台 | |
RU2151731C1 (ru) | Крановый рельс для трубчатых подкрановых путей | |
CN214660331U (zh) | 预制uhpc隧道疏散平台 | |
CN204282687U (zh) | 超轻密肋预制楼梯 | |
CN212052269U (zh) | 大摆角钢管砼拱桥吊索体系 | |
CN213837685U (zh) | 可拆卸装配的上下边坡重型马道 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20020720 |