RU2213041C2

RU2213041C2 - Rail unit and method of restoration of serviceability of crane track structure

Info

Publication number: RU2213041C2
Application number: RU2000119246A
Authority: RU
Inventors: К.К. Нежданов; В.А. Туманов; А.К. Нежданов; В.В. Мамонов
Original assignee: Пензенская государственная архитектурно-строительная академия
Priority date: 2000-07-19
Filing date: 2000-07-19
Publication date: 2003-09-27

Abstract

FIELD: crane track structures for heavy- duty cranes. SUBSTANCE: proposed rail unit is made of cross section and four rails, two of which are main ones and two other, brake ones. Cross section contains vertical member intersecting with chute-like member provided with horizontal sections at left-hand and right-hand sides. Foot of each main rail is undercut in one plane with corresponding side surface of rail head. Main rails, adjoining at two sides vertical member, are installed symmetrically relative to said member and are connected to the latter forming common head. Each brake rail, pointed by its head outwards the track, rests by its neck on horizontal section of chute-like member and is connected with the latter. Method of restoration of serviceability of crane track structure comes to the following: first defective crane beam, together with brake beam and rail is demounted. Then 1/5-1/6 part of wall adjoining upper chord is cut out and also brake sheet of brake beam. Coinciding holes are drilled in cut upper chord, in additionally used two channels and in rail unit described above. Brake beam is manufactured by connecting brake sheet at one side with web of one of said channels, and at other side, with outer chord of brake beam. Upper chord is welded again to beam wall and brake beam is connected with upper chord. Other channel is installed symmetrically to first said channel relative to axis on upper chord and is also secured on upper chord. Crane beam is mounted together with brake beam and said rail unit is installed by translationally moving it along channels from end of crane track structure. Holes in rail unit and in channels are aligned, and unit and channels are connected into common unit. EFFECT: improved operating capabilities of rail, restoration of serviceability of crane track structure. 3 cl, 7 dwg

Description

Изобретение относится к подкрановым транспортным конструкциям с тяжелым интенсивным режимом работы кранов (8К, 7К), например, конверторные и мартеновские цеха. The invention relates to crane transport structures with heavy heavy duty cranes (8K, 7K), for example, converter and open-hearth workshops.

Рельсовый блок предназначен для установки на подкрановых балках. The rail block is designed for installation on crane beams.

Известен трехглавый рельс [1], обладающий отличными характеристиками. Известен также обычный рельс [2, с. 60] . К сожалению, они не обладают амортизирующими способностями. Known three-headed rail [1], which has excellent characteristics. The usual rail is also known [2, p. 60]. Unfortunately, they do not have cushioning capabilities.

Наиболее близким аналогом заявленного изобретения по п.1 (по совокупности существенных признаков) является RU 2067075 С1, 27.09.1996, в котором описан рельсовый блок, состоящий из трех рельсов, соединенных в единое целое. The closest analogue of the claimed invention according to claim 1 (in combination of essential features) is RU 2067075 C1, 09/27/1996, which describes a rail block consisting of three rails connected in a single unit.

Наиболее близким аналогом по п. 2 является патент RU 2114045 С1, 27.06.1998, в котором описан способ восстановления подкрановой конструкции, содержащей основную двутавровую балку, потерявшую работоспособность из-за усталостных трещин в верхней подрельсовой зоне, тормозную балку и рельс. The closest analogue to claim 2 is patent RU 2114045 C1, 06/27/1998, which describes a method for restoring a crane structure containing a main I-beam, which has lost working capacity due to fatigue cracks in the upper rail area, a brake beam and a rail.

Технический результат изобретения - повышение функциональных возможностей рельса и восстановление работоспособности подкрановой балки. The technical result of the invention is to increase the functionality of the rail and restore the working capacity of the crane beam.

Технический результат реализован выполнением рельсового блока из крестообразного профиля и четырех рельсов, два из которых являются основными, а другие два - тормозными. Крестообразный профиль содержит вертикальный элемент, пересекающийся с лоткообразным элементом, снабженным расположенными слева и справа горизонтальными участками, подошва каждого из основных рельсов подрезана в одной плоскости с соответствующей боковой поверхностью главы рельса. Основные рельсы примыкают с двух сторон к вертикальному элементу, устанавливаются симметрично относительно этого элемента и соединены с ним полыми заклепками с внедренными сердечниками в единое целое, образуя единую главу и опираются подошвами на лоткообразный элемент. Каждый из тормозных рельсов ориентирован главой наружу пути, опирается шейкой на горизонтальный участок лоткообразного элемента и соединен с ним полыми заклепками с внедряемыми сердечниками. The technical result is implemented by the implementation of the rail block from a cross-shaped profile and four rails, two of which are main, and the other two are brake. The cross-shaped profile contains a vertical element intersecting with a tray-shaped element provided with horizontal sections located on the left and right, the sole of each of the main rails is cut in one plane with the corresponding side surface of the rail head. The main rails are adjacent on both sides to the vertical element, are installed symmetrically relative to this element and connected to it by hollow rivets with embedded cores in a single unit, forming a single chapter and rest on the tray-like element with the soles. Each of the brake rails is oriented outward by the head, rested by the neck on a horizontal section of the tray-like element and connected to it by hollow rivets with embedded cores.

Способ восстановления работоспособности подкрановой конструкции, содержащей основную двутавровую балку, потерявшую работоспособность из-за усталостных трещин в зоне верхнего пояса, тормозную балку и рельс, заключается в следующем: демонтируют подкрановую балку вместе с тормозной, вырезают 1/5... 1/6 часть стенки, примыкающую к верхнему поясу, а также тормозной лист тормозной балки. Сверлят в отрезанном верхнем поясе, в дополнительно используемых двух швеллерах и в изготовленном рельсовом блоке совпадающие отверстия, изготавливают тормозную балку, соединяя тормозной лист с одной стороны сваркой встык с полкой одного из упомянутых швеллеров, а с другой стороны - с внешним поясом тормозной балки с проплавлением на всю толщину. Приваривают верхний пояс вновь к стенке балки с проплавлением на всю толщину стенки и соединяют с ним тормозную балку. Симметрично первому упомянутому швеллеру относительно оси у на верхнем поясе устанавливают другой швеллер и также закрепляют его на верхнем поясе. Монтируют подкрановую балку вместе с тормозной в проектное положение и устанавливают упомянутый рельсовый блок, надвигая его с торца подкрановой конструкции по упомянутым швеллерам поступательно, перекрывая им стыки подкрановой балки, совмещают отверстия в рельсовом блоке и в швеллерах и соединяют их в единое целое. При этом все соединения выполнены с использованием полых заклепок с внедряемыми сердечниками. Сечение подкрановой балки (без тормозной) выполнено сбалансированным. Баланс сечения обеспечен равенством статических моментов верхнего S_XB и нижнего S_XH относительно главной оси X, делящей высоту сечения балки пополам.The method of restoring operability of a crane structure containing the main I-beam, which has lost operability due to fatigue cracks in the zone of the upper belt, the brake beam and rail, consists in the following: dismantle the crane beam together with the brake, cut out 1/5 ... 1/6 part walls adjacent to the upper belt, as well as the brake sheet of the brake beam. Drill matching holes in the cut upper belt, in the additionally used two channels and in the manufactured rail block, make a brake beam by connecting the brake sheet on one side with butt welding to the shelf of one of the mentioned channels, and on the other hand with the outer belt of the brake beam with penetration over the entire thickness. The upper belt is welded again to the wall of the beam with penetration to the entire thickness of the wall and the brake beam is connected to it. Symmetrically to the first mentioned channel with respect to the y-axis, another channel is installed in the upper zone and is also fixed on the upper belt. Mount the crane beam together with the brake to the design position and install the mentioned rail block, pushing it from the end of the crane structure along the mentioned channels progressively, overlapping the joints of the crane beam, combine the holes in the rail block and in the channels and connect them into a single whole. Moreover, all connections are made using hollow rivets with embedded cores. The cross-section of the crane beam (without brake) is balanced. The section balance is ensured by the equality of the static moments of the upper S _XB and lower S _XH relative to the main axis X, dividing the height of the beam section in half.

S_XB=S_XH.S _XB = S _XH .

Сравнение разработанного рельсового блока с аналогом показывает его существенное отличие - рельсовый блок выполнен составным из крестообразного профиля и четырех обычных рельсов: двух основных и двух тормозных. Comparison of the developed rail unit with the analogue shows its significant difference - the rail unit is made up of a cross-shaped profile and four ordinary rails: two main and two brake.

На фиг. 1 показана подкрановая конструкция, долговечность которой исчерпана в результате развития усталостных трещин в верхней зоне, вид сбоку; на фиг. 2 - вид на опорное ребро с торца, на котором пунктиром показаны отрезаемые участки подкрановой конструкции. Отрезан верхний пояс основной подкрановой балки; верхняя часть стенки на 1/5...1/6 от высоты стенки, отправляемая на переплавку; тормозной лист и внешний пояс тормозной балки. На фиг. 3 показано сечение подкрановой балки с вновь приваренным верхним поясом после его обработки и образования отверстий; на фиг.4 показана вновь собранная тормозная балка, причем в швеллере 3, примыкающем к основной балке, образованы отверстия и все швы выполнены стыковыми с проплавлением на всю толщину тормозного листа; на фиг.5 показана восстановленная подкрановая конструкция, состоящая из основной подкрановой балки 1, соединенной полыми заклепками с внедряемыми сердечниками [3] с тормозной балкой 2. In FIG. 1 shows a crane construction, the durability of which is exhausted as a result of the development of fatigue cracks in the upper zone, side view; in FIG. 2 is a view of the support rib from the end, on which the cut-off sections of the crane structure are shown with a dashed line. Cut off the upper belt of the main crane beam; the upper part of the wall 1/5 ... 1/6 of the height of the wall, sent for remelting; brake sheet and outer belt of the brake beam. In FIG. 3 shows a section of a crane beam with a newly welded upper belt after its processing and the formation of holes; figure 4 shows the newly assembled brake beam, and in the channel 3, adjacent to the main beam, holes are formed and all the seams are made butt with penetration through the entire thickness of the brake sheet; figure 5 shows the restored crane structure, consisting of the main crane beam 1 connected by hollow rivets with embedded cores [3] with the brake beam 2.

В зоне соединения тормозная балка 2 оснащена швеллером 3, полка которого соединена встык с тормозным листом. Симметрично относительно оси у на верхнем поясе основной балки 1 установлен такой же, как у тормозной балки швеллер 3. В полках швеллеров имеются отверстия. На фиг.6 показан вид сбоку; на фиг.7 - опорное ребро. In the connection zone, the brake beam 2 is equipped with a channel 3, the shelf of which is connected end-to-end with the brake sheet. Symmetrically with respect to the y axis, the upper beam 1 has the same channel as the brake beam 3 in the upper girdle. There are holes in the channel shelves. Figure 6 shows a side view; 7 is a supporting rib.

Подкрановая конструкция содержит подкрановую балку 1, восстановленную из демонтированной подкрановой балки 1 (фиг.1), тормозную балку 2, оснащенную швеллером 3. Симметрично последнему относительно оси у на верхнем поясе установлен еще такой же швеллер 3 с отверстиями в верхней полке. По направляющим швеллерам 3 на подкрановую конструкцию надвигают с торца поступательно известным способом [4] рельсовый блок 4, состоящий из прокатного крестообразного в сечении профиля 5, двух основных рельсов 6 и двух тормозных рельсов 7. Соединения 8 тормозной балки 2 с основной 1 и рельсового блока 4 с швеллерами 3 выполнены пустотелыми заклепками с внедренными сердечниками [3] . Крестообразный прокатный профиль 5 состоит, в свою очередь, из вертикального элемента а, пересекающегося с лоткообразным элементом b. Слева и справа последний заканчивается горизонтальными участками с, предназначенными для сопряжения рельсового блока 4 с направляющими швеллерами 3 и крепления тормозных рельсов 7. The crane structure contains a crane beam 1, restored from the dismantled crane beam 1 (Fig. 1), a brake beam 2, equipped with a channel 3. Symmetrically to the latter with respect to the y axis, the same channel 3 with holes in the upper shelf is installed. Along the guide channels 3, the rail block 4 is pushed from the end along the crane structure from the end [4], consisting of a rolling cross-section in profile 5, two main rails 6 and two brake rails 7. Connections 8 of the brake beam 2 with the main 1 and the rail block 4 with channels 3 are made with hollow rivets with embedded cores [3]. The cross-shaped rolling profile 5 consists, in turn, of a vertical element a intersecting with a chute-shaped element b. Left and right, the latter ends with horizontal sections with designed to interface the rail unit 4 with the guide channels 3 and fasten the brake rails 7.

Основные рельсы 6 могут быть выполнены, например, из железнодорожных, крановых [2] или специальных рельсов. При выполнении их из обычных прокатываемых в настоящее время рельсов мешающая часть подошвы срезается и фрезеруется, причем рельсы устанавливаются с двух сторон симметрично относительно элемента а профиля 5 и соединяются друг с другом через него пустотелыми заклепками с внедренными сердечниками [3], образуя единую главу d основного рельса. Подошва каждого из рельсов опирается на лоткообразный элемент b, а глава d поддерживается снизу, контактируя с верхним торцом элемента а. Нижний торец элемента а фрезерован и контактирует с верхним поясом подкрановой балки 1 над стенкой. The main rails 6 can be made, for example, from railway, crane [2] or special rails. When they are made from conventional currently rolled rails, the interfering part of the sole is cut off and milled, moreover, the rails are mounted on both sides symmetrically with respect to element a of profile 5 and connected to each other through it with hollow rivets with embedded cores [3], forming a single chapter d of the main rail. The sole of each of the rails rests on a tray-like element b, and the head d is supported from below, in contact with the upper end of the element a. The lower end of the element a is milled and is in contact with the upper belt of the crane beam 1 above the wall.

Тормозные рельсы 7 ориентированы главой е наружу, опираются своей шейкой на участок с лоткообразного профиля и соединены с ним полыми заклепками с внедренными сердечниками 8. The brake rails 7 are oriented outward by the head e, rest their neck on a section with a tray-shaped profile and are connected to it by hollow rivets with embedded cores 8.

Рельсовый блок, показанный на фиг.5, позволяет использовать рельсовые профили, прокатываемые в настоящее время. The rail block shown in FIG. 5 allows the use of rail profiles currently being rolled.

Способ восстановления работоспособности подкрановой конструкции заключается в следующем. The method of restoring the operability of the crane structure is as follows.

Демонтируют вышедшую из строя подкрановую конструкцию вместе с тормозной балкой и рельсом (фиг.1). Устраняют нахлесточные соединения тормозной балки с подкрановой, обладающие очень низкой выносливостью из-за высокой (до 4-х единиц) концентрации напряжений. Для этого отрезают (фиг.2) тормозную балку, а затем внешний пояс тормозной балки. Остатки швов зачищают шлифовальным кругом. Отрезают от основной подкрановой балки верхний пояс и 1/5...1/6 от высоты сечения верхнюю часть стенки. Производят разделку кромок у стенки балки, образуют в верхнем поясе и в швеллерах 3 соосные отверстия и вновь приваривают автоматической сваркой верхний пояс к стенке, восстанавливая основную (фиг.3) подкрановую балку 1. Dismantle the failed crane structure together with the brake beam and rail (Fig. 1). Eliminate lap joints of the brake beam with the crane, which have a very low endurance due to the high (up to 4 units) stress concentration. To do this, cut off (figure 2) the brake beam, and then the outer belt of the brake beam. The remains of the seams are cleaned with a grinding wheel. Cut off the upper belt from the main crane beam and the upper part of the wall 1/5 ... 1/6 of the section height. Cut edges near the wall of the beam, form coaxial holes in the upper zone and in the channels 3 and re-weld the upper zone to the wall by automatic welding, restoring the main (Fig. 3) crane beam 1.

Восстанавливают тормозную балку 2 (фиг.4), приваривая к тормозному листу внешний пояс из швеллера или листа и приваривая лист встык к полке швеллера с проплавлением на всю толщину. Соединяют тормозную балку 2 швеллером 3 с основной балкой 1, используя пустотелые заклепки с внедренными сердечниками, обладающие высокой выносливостью. Соединяют внешний пояс тормозной 2 и нижний пояс основной балки 1 связями. Закрепляют на верхнем поясе еще один направляющий швеллер 3. Изготавливают и устанавливают на балку 1 опорные ребра. Фрезеруют торцы у балок, устанавливают приспособления 9 для безвыверочного монтажа и монтируют балки в проектное положение безвыверочным способом. Restore the brake beam 2 (figure 4), welding the outer belt from the channel or sheet to the brake sheet and welding the butt end-to-end to the channel shelf with penetration to the entire thickness. Connect the brake beam 2 channel 3 with the main beam 1, using hollow rivets with embedded cores with high endurance. Connect the external brake belt 2 and the lower belt of the main beam 1 by bonds. Fix on the upper belt another guide channel 3. Make and install on the beam 1 supporting ribs. The ends are milled at the beams, the devices 9 are installed for non-alignment mounting, and the beams are mounted in the design position by the non-alignment method.

Изготавливают рельсовые блоки 4 длиной, например, 24 м, в два раза больше, чем шаг колонн (12 м). Соединяют рельсовые блоки по длине, образуя плети длиной 120 м и более (торцы блоков фрезерованы и плотно прилегают друг к другу, шаг отверстий в горизонтальных участках с, блоков 4 и в полках направляющих швеллеров 3 одинаков). Готовую плеть блоков предпочтительно изготавливать на температурный отсек цеха. Ее надвигают с одного из торцов цеха продольно-поступательно на подкрановые балки по направляющим швеллерам 3 [4] , причем стыки рельсовых блоков размещают по середине пролета подкрановых балок 1. Монтируют один из мостовых кранов цеха. Навешивают на него специальное оборудование [4], совмещают и развертывают, при необходимости, имеющиеся отверстия в блоках 4 и швеллерах 3 и, используя специальные приспособления, устанавливают пустотелые заклепки, фиксируя их в проектном положении твердым сердечником, выстреливаемым из специальной технологической пушки [3]. Rail blocks 4 are made, for example, 24 m long, twice as long as the column pitch (12 m). Rail blocks are connected in length, forming whips 120 m or more in length (the ends of the blocks are milled and fit snugly together, the pitch of the holes in the horizontal sections c, blocks 4 and in the shelves of the guide channels 3 is the same). It is preferable to make ready to whip blocks to the temperature compartment of the workshop. It is pushed from one of the ends of the shop longitudinally and progressively onto the crane beams along the guide channels 3 [4], and the joints of the rail blocks are placed in the middle of the span of the crane beams 1. One of the bridge cranes of the workshop is mounted. Special equipment is hung on it [4], the existing holes in blocks 4 and channels 3 are combined and deployed, if necessary, and using special devices, hollow rivets are installed, fixing them in the design position with a solid core fired from a special technological gun [3] .

Экономический эффект возникает из-за полного восстановления работоспособности вышедших из строя подкрановых балок и обеспечения их дальнейшей работы в так называемой зоне "неограниченной долговечности". Восстановительные работы механизированы, проводятся без применения стреловых кранов с наименьшими помехами основному непрерывному технологическому процессу в цехе, например, выплавке стали. The economic effect arises due to the complete restoration of the operability of failed crane beams and ensuring their further operation in the so-called "unlimited durability" zone. Restoration work is mechanized, carried out without the use of jib cranes with the least interference to the main continuous technological process in the workshop, for example, steel smelting.

Источники информации
1. Нежданов К. К. , Нежданов А. К. Подкрановый рельс: Патент России 2081049, приоритет от 12.10.93. Зарегистрирован 10 июня 1997 г.Sources of information
1. Nezhdanov K. K., Nezhdanov A. K. Crane rail: Patent of Russia 2081049, priority from 12.10.93. Registered June 10, 1997

2. Сахновский М.М. Справочник конструктора строительных сварных конструкций. - Днепропетровск: Промiнь, 1975. - 273 с. 2. Sakhnovsky M.M. Handbook of constructor of welded constructions. - Dnepropetrovsk: Promin, 1975 .-- 273 p.

3. Нежданов К. К. , Васильев А.В., Калмыков В.А., Нежданов А.К. Патент России 2038979, кл. F 16 В 19/10, Бюл.¹ 18, 1998.3. Nezhdanov K. K., Vasiliev A. V., Kalmykov V. A., Nezhdanov A. K. Patent of Russia 2038979, cl. F 16 B 19/10, Bull. ¹ 18, 1998.

4. Нежданов К.К. и др. Способ замены рельсового пути. Авт. св. 1146353, Б.И. 11, 1985. 4. Nezhdanov K.K. et al. A method for replacing a rail track. Auth. St. 1146353, B.I. 11, 1985.

Claims

1. A rail block containing rails, characterized in that it is made of a cross-shaped profile and four rails, two of which are main and the other two are brake, and the cross-shaped profile contains a vertical element intersecting with a tray-shaped element provided with left and right in horizontal sections, the sole of each of the main rails is cut in one plane with the corresponding lateral surface of the rail head, with the main rails adjoining the vertical element from two sides, are installed symmetrically with respect to this element and connected to it by hollow rivets with embedded cores in a single unit, forming a single head, and rest on the tray-shaped element with the soles, each of the brake rails oriented outward by the head, rested by the neck on a horizontal section of the tray-shaped element and connected to hollow rivets with embedded cores.

2. A method of restoring the operability of a crane structure containing an I-beam that has lost operability due to fatigue cracks in the upper zone, a brake beam having a brake sheet, and a rail, characterized in that the crane beam is dismantled together with the brake and rail, cut 1 / 5-1 / 6 the part of the wall adjacent to the upper belt, as well as the brake sheet of the brake beam, is drilled in a cut upper belt, in two additional channels and in the rail block made according to item 1, matching holes They make a brake beam by connecting the brake sheet on one side with butt welding to the shelf of one of the mentioned channels, and on the other hand with the outer belt of the brake beam with full thickness penetration, weld the upper belt again to the wall of the beam with penetration over the entire wall thickness and connect the brake beam with it, symmetrically to the first mentioned channel with respect to the y axis on the upper belt, install another channel and also fix it on the upper belt, mount the crane beam together with the brake beam in the design position and install the said rail block, pushing it from the end of the crane structure along the mentioned channels progressively, overlapping the joints of the crane beam, combine the holes in the rail block and in the channels and connect them as a whole, while all connections are made using hollow rivets with cores.