Прогінна балка вантажопідйомного крана

Реферат: Прогінна балка, яка має верхній та нижній пояси, з'єднані з поздовжніми стінками з утворенням коробчастої конструкції і діафрагми, встановлені вздовж балки та з'єднані з вертикальними стінками та верхнім поясом. При цьому крок розміщення діафрагм зменшується від опор до середини балки, а кут їх нахилу до горизонтальної площини збільшується від 45° в опорах до 150° в середині балки. UA 104692 U (12) UA 104692 U UA 104692 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до галузі машинобудування, до вантажопідйомних переважно мостових та козлових кранів, а саме до конструкції і розміщення діафрагм у прогінних коробчастих балках вантажопідйомних кранів. Відома прогінна балка [А. с. 470471 СССР, МПК В66С6/00. Пролетная балка / Г.А.Воронцов, Л.В. Ряднова (СССР). №1902940/27-11; заявл. 05.04.1973; опубл.15.05.75, Бюл. № 18], переважно для мостових кранів, яка має несучі вертикальні стінки, з'єднані принаймні верхнім горизонтальним листом; діафрагми, послідовно встановлені по довжині стінок та жорстко з'єднані з вертикальними стінками і верхнім горизонтальним листом. Діафрагми встановлені під кутом у межах 30-60° до поздовжньої осі так, що суміжні діафрагми мають протилежно направлений нахил до горизонтальної або до вертикальної площини. Зазначене розташування діафрагм не попереджує виникнення місцевої втрати стійкості вертикальних стінок балки від дії поперечних сил та згинаючих моментів. Ознаками, спільними з рішенням, що заявляється, є наявність: несучих вертикальних стінок, з'єднаних принаймні верхнім горизонтальним листом; діафрагм, послідовно встановлених по довжині стінок під кутом до поздовжньої осі та жорстко з'єднаних з вертикальними стінками і верхнім горизонтальним листом. Відома прогінна балка [Пат. 94011 Україна, МПК В66С6/00. Прогонна балка / Вишневецький Г.В., Коваленко В.О., Сидоренко С.Ю., Коваленко О.В., Вишневецький С.Г., Маницький В.А.; заявник та патентовласник Національний технічний університет "Харківський політехнічний університет". -№ а200911761; заявл. 17.11.2009; опубл. 25.03.2011 Бюл. № 6], яка має верхній та нижній пояси, з'єднані стінками, послідовно встановленими вздовж осі балки з протилежним нахилом суміжних стінок під кутом α до осі балки, який є параметром моменту опору поперечного перерізу балки та який визначають залежно від обумовленої величини згинаючого моменту у відповідному поперечному перерізі балки і який збільшується до центру балки. Недоліком цієї конструкції є недостатня несуча здатність консольного листа металу верхнього поясу балки на згин перпендикулярно до його площини, що призводить до неможливості проходження навантаження в межах сектора балки, що обумовлено відсутністю поздовжніх стінок балки. Ознаками, спільними з рішенням, що заявляється, є наявність верхнього та нижнього поясу, з'єднаних стінками. Відома прогінна балка [Соколов С.А. Металлические конструкции подъемно-транспортных машин: Учебное пособие / С.А. Соколов. - СПб.: Политехника, 2005, с. 368, С. 102-114], переважно для кранів мостового типу, яка має несучі вертикальні стінки, з'єднані верхнім та нижнім горизонтальними листами-поясами з утворенням коробчастої конструкції балки; поперечні вертикальні діафрагми, послідовно встановлені вздовж балки з постійним кроком, які жорстко з'єднані з вертикальними стінками і верхнім поясом, та поздовжні ребра жорсткості, встановлені вздовж стінок від верхнього поясу на відстані 0,25  HC Така конструкція є базовою для прогінних балок вказаного призначення. Недоліком цього рішення є те, що встановлення поперечних вертикальних діафрагм не попереджує виникнення діагональних хвиль деформацій на стінках, що призводить до місцевої втрати стійкості стінок балки, а розміщення їх з рівномірним кроком є недоцільним, особливо, у відсіках балки, які розміщені ближче до середини, де на висоті 0,25  HC на стінках можуть виникати поздовжні хвилі місцевої втрати стійкості, які попереджують розміщенням повздовжніх ребер. Тому відома прогінна балка має високу металоємність та трудомісткість у виготовленні через необхідність приварювання поперечних діафрагм по периметру і поздовжніх ребер до стінок. Ознаками, спільними з рішенням, що заявляється, є наявність верхнього та нижнього поясів, які з'єднані з поздовжніми стінками з утворенням коробчастої конструкції і діафрагм, встановлених вздовж балки та з'єднаних з вертикальними стінками та верхнім поясом. В основу корисної моделі поставлено задачу розробити прогінну балку вантажопідйомного крана, яка шляхом використання змінного кроку та кута нахилу поперечних діафрагм дозволяє підвищити місцеву стійкість стінок важко завантаженої балки. Для вирішення поставленої задачі, у балці, що заявляється, переважно для мостових та козлових кранів, яка має верхній та нижній пояси, з'єднані поздовжніми стінками та утворюють коробчасту конструкцію, і поперечні діафрагми, встановлені вздовж балки, крок розміщення діафрагм рівномірно зменшується від опор до середини балки, а кут їх нахилу до горизонтальної площини рівномірно збільшується від 45° в опорних відсіках до 135-150° у середніх відсіках балки, відповідно до напряму можливого виникнення хвиль деформацій стінок, які призводять до місцевої втрати їх стійкості. 1 UA 104692 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 Суттєвими ознаками корисної моделі є наявність: - верхнього та нижнього поясів, з'єднаних поздовжніми стінками з утворенням коробчастої конструкції балки; - діафрагм, що встановлені вздовж балки та мають крок розміщення, який зменшується від опор до середини балки, а кут їх нахилу до горизонтальної площини збільшується від 45° в опорах до 150° в середині балки. Відмінними від прототипу ознаками є те, що крок розміщення діафрагм зменшується від опор до середини балки, а кут їх нахилу до горизонтальної площини збільшується від 45° в опорах до 150° в середині балки. Прогінні балки кранів мостового типу під час експлуатації навантажені зовнішніми стаціонарними та рухомими силами, що призводить до виникнення в балках внутрішніх силових факторів, якими є поперечні сили Q та згинаючі моменти М. Поперечні сили мають найбільші значення в опорних відсіках і далі зменшуються до мінімуму в середині прогону балки. Ці сили викликають місцеву втрату стійкості стінок балки, що проявляється у виникненні діагональних хвиль деформацій стінок балки. Згинаючий момент, навпаки, збільшується від мінімуму на опорах до максимального значення в середині прогону балки. Згинаючий момент викликає місцеву втрату стійкості в стиснутих верхніх частинах стінок балки, що проявляється у виникненні поздовжніх хвиль деформацій стінок балки. В існуючих прогінних балках коробчастої конструкції, особливо важко навантажених, у середині встановлено з рівномірним кроком поперечні вертикальні діафрагми. На відстані 0,25Hcm від верхнього пояса приварюють до кожної стінки хоча б одне поздовжнє ребро. Для виготовлення таких балок необхідно здійснити велику кількість різнотипних зварювальних операцій, при цьому існує різновид ребер та діафрагм, напрями розміщення яких не співпадають з напрямами можливого виникнення хвиль місцевої втрати стійкості стінок балок. На фіг. 1 - зображена прогінна балка (вигляд збоку). На фіг. 2 - поздовжній переріз А-А фіг. 1. На фіг. 3 - поперечний переріз Б-Б фіг. 1. Прогінна балка містить верхній 1 та нижній 2 пояси, з'єднані поздовжніми стінками 3, 4 з утворенням коробчастої конструкції, і поперечні діафрагми 5, встановлені вздовж балки з кроком l i , який зменшується від опор до середини балки, а кут  i нахилу їх до горизонтальної площини збільшується до середини балки. Запропоновано для найбільш ефективного попередження виникнення хвиль місцевої втрати стійкості стінок у балках важко навантажених кранів розміщувати діафрагми вздовж можливого напряму виникнення хвиль деформації, для чого заявлена прогінна балка оснащена тільки поперечними діафрагмами, крок розміщення яких зменшується від опор до середини балки, а кут нахилу діафрагми відповідає напряму можливого виникнення хвиль місцевої втрати стійкості стінок у різних перетинах та збільшуються до середини балки. Крім того, у запропонованому рішенні момент опору поперечного перерізу балки Wi збільшується при просуванні перерізу від опор до середини балки, що відповідає закону збільшення згинаючого моменту M i . Це відбувається за рахунок розміщення діафрагм та збільшення площі діафрагм, які знаходяться в поперечних перерізах балки, по мірі наближення перерізів до середини балки що, у свою чергу, підвищує несучу здатність та жорсткість балки. У використанні поздовжніх ребер жорсткості відпадає необхідність, що обумовлено співвідношенням вільної висоти стінки в середніх відсіках балки до товщини стінки, яке не перевищує рекомендованого значення, за відомою формулою hi  200 210 / R , (1) c де 50 R - розрахунковий опір сталі, мПа; h i - вільна висота стінки, м;  c - товщина стінки, м. [Справочник по кранам / под. ред. М. М. Гохберга - Л.: Машиностроение, 1988.-536 с.-С. 393]. Приклад конкретного виконання. 2 UA 104692 U При виконанні прогінної балки вантажопідйомного крана, що заявляється, поздовжні стінки 3, 4 приєднані до верхнього пояса 1 зварюванням. Поперечні діафрагми 5 прикріплені до верхнього пояса 1 і до стінок 3, 4. При цьому, починаючи з опорних кінців балки, крок розміщення діафрагм 5 був рівномірно зменшений від li  HC в опорних частинах до 5 0,25…0,4НС у середині балки, де l i поточний крок діафрагм, H c - висота стінки балки; кут нахилу їх до горизонтальної площини був рівномірно збільшений від  i  45  в опорних 10 15 20 відсіках до  i  150  у середині балки, а співвідношення вільної висоти стінки між діафрагмами до товщини стінки балки у середній частині балки було розраховано за формулою 1. Нижній пояс 2 був приєднаний до стінок 3, 4 балки. Отже, за рахунок застосування лише поперечних діафрагм, крок розміщення яких рівномірно зменшується від опорних відсіків до середини балки та зміни кута їх нахилу до горизонтальної площині забезпечується стійкість стінки, а відповідно і всієї конструкції та підвищується несуча здатність прогінних балок. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ Прогінна балка, яка має верхній та нижній пояси, з'єднані з поздовжніми стінками з утворенням коробчастої конструкції і діафрагми, встановлені вздовж балки та з'єднані з вертикальними стінками та верхнім поясом, яка відрізняється тим, що крок розміщення діафрагм зменшується від опор до середини балки, а кут їх нахилу до горизонтальної площини збільшується від 45° в опорах до 150° в середині балки. 3 UA 104692 U Комп’ютерна верстка Г. Паяльніков Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4