Прогонна балка

1. Прогонна балка, переважно для кранів мостового типу, яка містить верхній та нижній пояси, що з'єднані стінками, які послідовно встановлені вздовж повздовжньої осі балки з протилежним нахилом суміжних стінок під кутом до осі балки, яка відрізняється тим, що кут є параметром моменту опору поперечного перерізу балки і визначається в залежності від величини згинального моменту в відповідному поперечному перерізі балки та збільшується до центра балки. 2. Прогонна балка за п. 1, яка відрізняється тим, що кут визначають за формулою: 2 3 50059 ки, яке не враховує зростання напружень в напрямі до центру прогонної балки. Таке рішення не забезпечує просторову жорсткість балки, внаслідок нерівномірності розподілу напружень на елементи в поперечних перерізах уздовж повздовжньої осі балки. Задачею корисної моделі, що заявляється, є створення прогонної балки, у якої досягнуто підвищення просторової жорсткості балки за рахунок рівномірного розподілу напружень на елементи в поперечних перерізах уздовж повздовжньої осі балки та можливість виконання балки рівного опору. Для вирішення поставленої задачі, у відомій прогонній балці, переважно для кранів мостового типу, що містить верхній та нижній пояси, які з'єднані стінками, які послідовно встановлені вздовж повздовжньої осі балки з протилежним нахилом суміжних стінок під кутом до осі балки, згідно до корисної моделі, кут нахилу стінок до повздовжньої осі балки є параметром моменту опору поперечного перерізу балки і визначається в залежності від величини згинального моменту в відповідному поперечному перерізі балки та збільшується до центру балки. В окремому варіанті виконання кут визначається за формулою: arccos n 12... 1 4 , , Б , РЕАЛ n де РЕАЛ n n Wn - кут Mn 2 3HW n Ba 3 3Ba H a 2 H 2a 3 , у відповідному секторі балки; - величина моменту опору попереч ного перерізу у відповідному секторі балки, м3; Б - товщина стінки у базовому варіанті балки, м; H - висота балки, м; B - ширина балки, м; a - товщина поясу, м; M - величина згинального моменту в відповідному секторі, Н-м; - величина допустимої напруги, Па; n - номер сектору, починаючи з середини балки. На Фіг.1 відображена прогонна балка, що заявляється (вид зверху); на Фіг.2 - прогонна балка, що заявляється (вид збоку); на Фіг.3 - переріз А-А Фіг.2; на Фіг.4 - місцевий вигляд D Фіг.1; на Фіг.5 розрахункова схема прогонної балки, що заявляється; на Фіг.6 - епюра згинального моменту для розрахунку прогонної балки, що заявляється; на Фіг.7 - переріз прогонної балки [1], яка вибрана у якості базової. Прогонна балка містить верхній пояс 1, нижній пояс 2 та стінки 3, які примикають до внутрішніх поверхонь поясів 1 та 2. Стінки 3 послідовно встановлені під кутом вздовж повздовжньої осі балки з протилежним нахилом суміжних стінок 3. Кут 4 є параметром моменту опору поперечного перерізу балки і визначається в залежності від величини згинального моменту в відповідному поперечному перерізі балки, який розташований у відповідному секторі балки. Кут нахилу стінок до повздовжньої осі балки збільшується в напрямку до центру балки С. Кут в окремому варіанті виконання визначається за формулою: n arccos 12... 1 4 , , Б , РЕАЛ n де РЕАЛ n n Wn - кут Mn 2 3HW n Ba 3 3Ba H a 2 H 2a 3 , у відповідному секторі балки; - величина моменту опору попереч ного перерізу у відповідному секторі балки, м3; Б - товщина стінки у базовому варіанті балки [1], м (див. Фіг.7); H - висота балки, м; B - ширина балки, м; a - товщина поясу, м; Mn - величина згинального моменту в відповідному секторі балки, Н·м; - величина допустимої напруги, Па; n - номер відповідного сектора, починаючи з середини балки. Для реалізації вказаної корисної моделі необхідно визначити значення кута нахилу кожної стінки 3 до повздовжньої осі балки у відповідному секторі балки, які позначені як L1 L2, L3 та Ln (див. Фіг.5, Фіг.6). Приклад розрахунку кута наведений нижче. Для визначення кута розглянемо схему навантаження прогонної балки, яка наведена на Фіг.5. Для розрахунку були надані наступні параметри: - маса вантажу Q=16т; - прогін балки L=16,5м; - маса балки МБ=2600кг; - маса вантажного візка Мт=9000кг; - висота балки Н=0,9м; - ширина балки В=0,35м; - товщина поясу а=0,008м; - товщина стінки у базовому варіанті балки Б 0,006 м ; - допустима напруга 120МПа ; Розрахунок величини кута стінки 3 до повздовжньої осі балки відбувається наступним чином (див. Фіг.5): Визначається навантаження Р та q: Q Mт g 16000 9000 9,81 P 122625Н ; 2 2 Мб g 2600 * 9,81 q 1546 Н / м. L 16,5 Визначаємо реакцію опори R1: 5 50059 P R1 L 2 q L2 2 122625 L 6 16,5 16,52 1546 2 2 16,5 74067Н. Визначаємо максимальну величину згинального моменту в відповідному секторі L1 балки (згинальний момент М1 у першому перетині) 2 2 L 16,5 1546 L 16,5 2 2 M1 R1 74067 558440 Н м. 2 2 2 2 Будуємо епюру згинального моменту (див. Фіг.6). Розрахунок величини кута 1 стінки 3 до повздовжньої осі балки у секторі L1 визначається наступним чином: Визначається необхідний момент опору для 1-ї стінки: M1 558440 W1 0,00465 м3. 120000000 Визначаємо РЕАЛ1 для 1-ї стінки: q РЕАЛ1 2 3HW 1 Ba 3 3Ba H a H 2a 3 0,35 0,008 3 2 3 0,9 0,00465 2 0,9 2 0,008 Отримуємо кут 1 2 3 0,35 0,008 0,95 0,008 0,017 м. 3 нахилу 1-ї стінки: Для визначення кута 2 L1 12... 1 4 , , arccos 1 Б arccos РЕАЛ1 133 0,006 , 0,0117 62 нахилу наступної стінки визначаємо довжину 1-го сектору: B tg 90 РЕАЛ1 0,35 0,0117 tg 90 62 1 0,017 м За епюрою згинального моменту та довжиною 1-го сектору L1 визначаємо величину згинального моменту для 2-го сектора L2: M2 547591 Н м Потім визначаємо необхідний момент опору для 2-ї стінки: M2 5477591 W2 0,00456 м3. 120000000 РЕАЛ 2 визначаємо наступним чином: РЕАЛ 2 Ba 3 2 3HW 2 3Ba H a H 2a 2 3 0,9 0,00456 3 0,35 0,008 3 0,9 Отримуємо кут 2 2 3 0,35 0,008 0,95 2 0,008 0,008 2 0,0163 м. 3 нахилу 2-ї стінки: arccos 2 РЕАЛ 2 Для визначення кута нахилу L2 B 12... 1 4 , , 3 Б arccos 133 0,006 , 0,0163 61. наступної стінки визначаємо довжину 2-го сектору L2: РЕАЛ 2 tg 90 2 0,35 0,0163 tg 90 61 0,187 м . За епюрою згинального моменту та довжиною 2-го сектору L2 визначаємо величину згинального моменту для 3-го сектора L3: M3 536052 Н м Потім визначаємо необхідний момент опору для 3-ї стінки: 7 50059 536052 120000000 Визначаємо РЕАЛ 3 : W3 M3 РЕАЛ 3 0,00447 м3 2 3HW 2 Ba 3 3Ba H a H 2a 2 3 0,9 0,00447 2 3 0,35 0,008 3 3 0,35 0,008 0,95 0,008 0,9 2 0,008 Отримуємо кут 3 8 3 2 0,0156 м. нахилу 3-ї стінки: 3 arccos 12... 1 4 , , Б РЕАЛ 3 Далі послідовно визначаємо величини кутів вертикальних стінок до досягнення кінця прогону симетрично відносно центру балки С. За рахунок збільшення кута нахилу стінок 3 до повздовжньої осі балки в напрямку до центру балки С збільшується відносна кількість стінок 3 у центрі балки С, забезпечується підвищення просторової жорсткості балки за рахунок рівномірного розподілу напружень на елементи в поперечних перерізах уздовж повздовжньої осі балки. Таким arccos 133 0,006 , 0,0156 59  . чином, забезпечується можливість виконання балки рівного опору. Джерела інформації: 1. Соколов С.А. Металлические конструкции подъемно-транспортных машин: Учебное пособие. - СПб.: Политехника, 2005, с. 368. 2. Авторське свідоцтво СРСР № 1533988, М. кл. В 66 С 6/00, 07.01.1990; 3. Авторське свідоцтво СРСР № 470471, М. кл. В 66 С 6/00, 05.04.1973 (прототип). 9 Комп’ютерна верстка А. Крижанівський 50059 Підписне 10 Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601