Кутовий гарячекатаний профіль

Изобретение относится к прокатному производству, в частности к изготовлению на сортопрокатных станах горячей прокатки стального углового профиля, используемого в качестве несущего конструкционного материала в различных отраслях машиностроения и строительства. Целью изобретения является уменьшение металлоемкости углового горячекатаного профиля и повышение его несущей способности в условиях продольного сжатия. Профиль состоит из двух полок, сопряженных между собой под прямым углом. Особенностью конструкции является выполнение внутреннего сопряжения между полками выпуклой частью дуги окружности, вписанной в угловой участок профиля. Полки могут выполняться как равнотолщинными, так и с уклоном в сторону концов полок, а также с подгибом концов полок внутрь профиля. Это позволяет значительно увеличить жесткость угловой зоны профиля, повысить сопротивление сжатого стержня скручиванию вокруг его продольной оси, что придает высокую устойчивость конструкциям, выполненным из этих профилей, 2 з.п. ф-лы, 3 ил. с ел со о РЛФ-К 1 1355300 в опасном сечении (посредине длины Изобретение относится к прокатному стержня) рабочие напряжения распредепроизводству, в частности к изготовляются неравномерно: максимальных лению на сортопрокатных станах горязначений они достигают в наиболее чей прокатки стального углового жестком месте профиля - на участке профиля, используемого в качестве взаимного сочленения полок, заметно несущего конструкционного материала уменьшаясь по направлению к их свов различных отраслях машиностроения бодным концам. и строительства. Кроме того, экспериментально подЦелью изобретения является уменьтверждено известное мнение о том, что шение металлоемкости горячекатаного общей потере устойчивости сжатого углового профиля и повышение его неуголка поедшествуют вначале упругая, сущей способности в условиях продольа затем упругопластическая изгибноного сжатия. На фиг.* 1 показана первая модифи- 15 крутильная деформации стержня. В свою очередь, сопротивление продольному кация предлагаемой формы поперечноскручиванию сжатого углового стержго сечения горячекатаного углового ня в значительной степени характе-. профиля І на фиг.*2 - то же, вторая ризуется размером диаметра окружносмодификация предлагаемой формы углового профиля; на фиг. 3 - то же, 2о ти, вписываемой в угловую часть поперечного сечения профиля, в четвертретья модификация. той степени. Условные обозначения: b - ширина Установлено, что, с точки зрения полок угловых профилей (фиг.1 и 2 ) ; обеспечения устойчивости сжатого уг-І t - толщина полки равнотолщинного углового профиля (фиг. 1 ) ; t , « t 2 - 25 лового стержня, его сечение функциои нально может быть разделено на две соответственно толщина полки с уклочасти: первую - наиболее жесткую зоном в начале и в конце (по фиг. 2 ну, включающую участок взаимного сочи 3)} Ь, - основная часть ширины ленения полок (угловая часть) и полки с уклоном (фиг. 3 ) ; Ъ - подогнутая часть ширины полки с уклоном 30 прилегающие к нему близлежащие участ(фиг. 3 ) ; D( и D 2 - диаметры впики полок, и вторую - значительно сываемых окружностей в угловую зоменее жесткую зону, включающую конну профиля; г - радиус сопряжения цевые участки полок. внутреннего выпуклого участка с полками профиля. Первая зона воспринимает подав35 ляющую часть общей сжимающей нагруз• Профиль содержит полки 1 и участок ки и практически полностью обеспечи2 сопряжения внутренних граней полок. вает сопротивление углового профиля В связи с отсутствием достовернопродольному скручиванию, а вторая го метода теоретического расчета на зона (концевые участки полок) выпол40 устойчивость длинных сжатых угловых няет преимущественно функцию ребер стержней, изготавливаемых из реальжесткости в двух взаимно перпендику-' ных упругих материалов, единственно лярных плоскостях, обеспечивая до надежным критерием эффективности наступления критической нагрузки (экономичности) той или иной формы устойчивость (прямолинейность) перпоперечного сечения углового профиля 45 вой зоны. Собственная устойчивость могут служить результаты натурных второй зоны при работе на продольэкспериментов. С их помощью может ное сжатие относительно невелика и быть установлено отношение действиприближается к устойчивости сжатой тельной несущей способности уголка с торцов длинной пластины. 50 к площади его поперечного сечения Эксперименты "показали целесооб(массе одного метра) для конкретных разность концентрации увеличенного условий закрепления концов сжимаемого количества металла в угловой зоне стержня заданной длины. Чем выше этот профиля, где сжимающие рабочие напряудельный показатель, тем выгоднее жения достигают наибольших значений конструктивная форма поперечного се- 55 в опасном сечении сжатого стержня. чения углового профиля. Кроме того, целесообразно выполнят^ внутреннее сопряжение полок выпукПроведенные исследования показалой формы, ограниченной частью дуги ли, что при сжатии углового профиля 1355300 стандартному угловому профилю 1ООх окружности увеличенного диаметра D хЮ0х1О мм предлагаемый профиль имеДля повышения местной устойчивости ж ет размеры сечения: Ъ, 78 мм, Ъг = концы полок могут быть подогнуты ; • 12 мм, t, 10 мм, t 2 • 7.2 мм, внутрь профиля таким образом, чтобы радиус выпуклой дуги .сопряжения продолжения наружных и внутренних вписанной окружности Я Л = 12 мм и граней подогнутых концов полок сог = 3 мм. ответственно друг с другом составляли острый угол с расположением их Металлоемкость этого равнопрочновершин с внешней стороны профиля. 10 го углового профиля меньше, чем у В качестве примеров конкретного стандартного на 16,2%, Сопротивление выполнения предлагаемого углового продольному скручиванию больше, чем профиля, эквивалентного по несущей у стандартного уголка, в 5 раза. способности стандартному профилю с Наиболее вероятные объекты применоминальными размерами 100x100x10 мм 15 нения усовершенствованных профилей и радиусом дуги внутреннего сопряжеугловой стали: опоры линий электрония R = 12 мм, выпуклость которой передач,р контактных сетей электрофиобращена внутрь профиля, могут слуцированного железнодорожного трансжить усиленные угловые профили предпорта, стрелы автокранов, башенные лагаемых модификаций. ?о краны и т.п. Первая модификация (фиг. 1): b = 100 мм, t = *9, 1 мм, внутреннее сопТаким образом, применение предларяжение полок выполнено выпуклой дугой гаемых профилей проката позволит окружности радиуса R^ = 10 мм, г=3 мм. 25 уменьшить металлоемкость конструкции Уменьшение металлоемкости этого на 5-16% без снижения ее несущей профиля из угловой стали по сравнеспособности. нию со стандартным профилем состав^ ляет 5,6%. При этом площадь сечения Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я наиболее нагруженной угловой зоны увеличивается с 371 до 423 мм 1 , т.е. 30 1. Угловой горячекатаный профиль, на 14% а диаметр вписываемой в содержащий в поперечном сечении две угловую зону профиля окружности возполки, наружные поверхности которых растает с 15,8 до 20 мм. При этом при пересечении между собой составсопротивление углового стержня проляют прямой угол, и внутренний учасдольному скручиванию повышается в з ток их взаимного сопряжения, о т л и ь (20:15,в)4 = 2,56 раза. ч а ю щ и й с я тем, что, с целью Вторая модификация (фиг. 2 ) : равуменьшения металлоемкости профиля и ный по несущей способности сжатому повышения его несущей способности, стандартному угловому профилю Ю О х сопряжение обеих полок с внутренней х100x10 мм предлагаемый профиль име40 стороны профиля выполнено выпуклым ет размеры сечения b = 90 мм, t< = участком дуги окружности, вписанной = 10,3 мм, t 2 = 7.5 мм с радиусом в угловой участок профиля, выпуклой дуги сопряжения вписанной 2. Профиль по п. 1, о т л и ч а окружности R j = 12 мм и г = 3 мм. ю щ и й с я тем, что каждая полка с Металлоемкость этого равнопрочно45 внутренней стороны профиля имеет укго профиля меньше стандартного на лон в сторону концов полок. 13,6%. Сопротивление продольному 3. Профиль по пп. 1 и 2, о т л искручиванию больше, чем у стандартч а ю щ и й с я тем, что концы поного уголка, в 5,2 раза. лок выполнены с подгибом внутрь про-' Третья модификация (фиг. 3 ) : рав50 филя. ный по несущей способности сжатому 1355300 Фиш. 2 Шие.З Редактор А.Маковская Заказ 5737/8 Составитель И.Зуев Техред А.Кравчук Корректор Л.Пилкпенко Тираж 481 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений я открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4