Главная страница  |  Описание сайта  |  Контакты
Патент на изобретение №2467945

(19)

RU

(11)

2467945

(13)

C2

(51) МПК B66C6/00 (2006.01)

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ Статус: по данным на 16.11.2012 - нет данных Пошлина:

(21), (22) Заявка: 2010142148/11, 13.10.2010

(24) Дата начала отсчета срока действия патента:

13.10.2010

Приоритет(ы):

(30) Конвенционный приоритет:

17.11.2009 UA A200911761

(43) Дата публикации заявки: 20.04.2012

(45) Опубликовано: 27.11.2012

(56) Список документов, цитированных в отчете о

поиске: SU 470471 А1, 13.08.1975. SU 783193 А1, 30.11.1980. DE 1169095 В, 30.04.1964.

Адрес для переписки:

61070, Украина, г. Харьков, а/я 10011, Е.С. Стогнию

(72) Автор(ы):

Вишневецкий Георгий Валентинович (UA),

Коваленко Валентин Александрович (UA),

Сидоренко Сергей Юрьевич (UA),

Коваленко Александр Валентинович (UA),

Вишневецкий Станислав Георгиевич (UA),

Маницкий Владимир Анатольевич (UA)

(73) Патентообладатель(и):

Национальный технический университет "Харьковский политехнический институт" (UA)

(54) ПРОЛЕТНАЯ БАЛКА

(57) Реферат:

Изобретение относится к отрасли подъемно-транспортных машин, а именно к пролетным балкам, преимущественно для кранов мостового типа. Балка содержит верхний и нижний пояса, которые соединены стенками, последовательно установленными вдоль продольной оси балки с противоположным наклоном смежных стенок под углом к оси балки. Угол является параметром момента сопротивления поперечного сечения балки и определяется в зависимости от величины изгибающего момента в соответствующем поперечном сечении балки и увеличивается к центру балки. Достигается увеличение угла наклона стенок к продольной оси балки в направлении к центру балки, что увеличивает количество стенок в центре балки, чем обеспечивается повышение пространственной жесткости балки за счет равномерного распределения напряжений на элементы в поперечных сечениях вдоль продольной оси балки. 1 з.п. ф-лы, 7 ил.

Изобретение относится к отрасли подъемно-транспортных машин, а именно к пролетным балкам, преимущественно для кранов мостового типа.

Известна пролетная балка, преимущественно для кранов мостового типа, содержащая верхний и нижний пояса, которые соединены параллельными стенками, расположенными вдоль продольной оси балки [1]. Такая конструкция является базовой для пролетных балок указанного назначения и содержит одинаковые поперечные сечения вдоль продольной оси балки, а именно - в виде короба.

Недостатками известной пролетной балки являются ее высокая металлоемкость и недостаточная пространственная жесткость вследствие неравномерности распределения напряжений в поперечных сечениях вдоль продольной оси балки.

Известна пролетная балка, преимущественно для кранов мостового типа, содержащая верхний и нижний пояса, которые соединены стенками в виде симметричной волны, или синусоидальной с постоянным радиусом, или пилообразной с постоянным углом при вершине [2].

Эта пролетная балка имеет одинаковое конструктивное выполнение вдоль продольной оси балки, которое не учитывает увеличение напряжений к центру пролетной балки. Такое решение не обеспечивает пространственную жесткость балки вследствие неравномерности распределения напряжений на элементы в поперечных сечениях вдоль продольной оси балки.

Известна пролетная балка, преимущественно для кранов мостового типа, содержащая верхний и нижний пояса, которые соединены стенками, последовательно установленными вдоль продольной балки оси балки с противоположным наклоном смежных стенок под углом , который лежит в диапазоне от 30° до 60° к продольной оси балки [3].

У этой пролетной балки стенки установлены с одинаковым наклоном, поэтому она имеет одинаковое конструктивное выполнение вдоль продольной оси балки, которое не учитывает увеличение напряжений в направлении к центру пролетной балки. Такое решение не обеспечивает пространственную жесткость балки вследствие неравномерности распределения напряжений на элементы в поперечных сечениях вдоль продольной оси балки.

Задачей заявляемого изобретения является создание пролетной балки, в которой достигнуто увеличение пространственной жесткости балки за счет равномерного распределения напряжений на элементы в поперечных сечениях вдоль продольной оси балки и возможность выполнения балки равного сопротивления.

Для решения поставленной задачи в известной пролетной балке, преимущественно для кранов мостового типа, содержащей верхний и нижний пояса, которые соединены стенками, последовательно установленными вдоль продольной оси балки с противоположным наклоном смежных стенок под углом к оси балки, согласно изобретению угол наклона стенок к продольной оси балки является параметром момента сопротивления поперечного сечения балки и определяется в зависимости от величины изгибающего момента в соответствующем поперечном сечении балки и увеличивается к центру балки.

В отдельном варианте выполнения угол определяется по формуле:

,

где

,

n - угол в соответствующем секторе балки;

- величина момента сопротивления поперечного сечения в соответствующем секторе балки, м 3 ;

Б - толщина стенки в базовом варианте балки, м;

Н - высота балки, м;

В - ширина балки, м;

а - толщина пояса, м;

M n - величина изгибающего момента в соответствующем секторе балки, Н·м;

[ ] - величина допустимого напряжения, Па;

n - номер сектора, начиная с середины балки.

На фиг.1 изображена заявляемая пролетная балка (вид сверху); на фиг.2 - заявляемая пролетная балка (вид сбоку); на фиг.3 - сечение А-А фиг.2; на фиг.4 - вид D фиг.1; на фиг.5 - расчетная схема заявляемой пролетной балки; на фиг.6 - эпюра изгибающего момента для расчета заявляемой пролетной балки; на фиг.7 - сечение пролетной балки [1], которая выбрана в качестве базовой.

Пролетная балка содержит верхний пояс 1, нижний пояс 2 и стенки 3, которые примыкают к внутренним поверхностям поясов 1 и 2. Стенки 3 последовательно установлены под углом вдоль продольной оси балки с противоположным наклоном смежных стенок 3. Угол является параметром момента сопротивления поперечного сечения балки и определяется в зависимости от величины изгибающего момента в соответствующем поперечном сечении балки, которое расположено в определенном секторе балки. Угол наклона стенок к продольной оси балки увеличивается в направлении к центру балки С.

Угол в отдельном варианте выполнения определяется по формуле:

,

где

,

n - угол в соответствующем секторе балки;

- величина момента сопротивления поперечного сечения в соответствующем секторе балки, м 3 ;

Б - толщина стенки в базовом варианте балки [1], м (см. фиг.7);

Н - высота балки, м;

В - ширина балки, м;

а - толщина пояса, м;

M n - величина изгибающего момента в соответствующем секторе балки, Н·м;

[ ] - величина допустимого напряжения, Па;

n - номер соответствующего сектора, начиная с середины балки.

Для реализации указанного изобретения необходимо определить значение угла наклона каждой стенки 3 к продольной оси балки в соответствующем секторе балки, которые обозначены как L 1 , L 2 , L 3 и L n (см. фиг.5, фиг.6).

Пример расчета угла приведен ниже.

Для определения угла рассмотрим схему нагрузки пролетной балки, которая приведена на фиг.5.

Для расчета были предоставлены следующие параметры:

- масса груза Q=16 т;

- пролет балки L=16,5 м;

- масса балки М Б =2600 кг;

- масса грузовой тележки М т =9000 кг;

- высота балки Н=0,9 м;

- ширина балки В=0,35 м;

- толщина пояса а=0,008 м;

- толщина стенки в базовом варианте балки Б =0,006 м;

- допустимое напряжение [ ]=120 МПа.

Расчет величины угла стенки 3 к продольной оси балки осуществляется следующим образом (см. фиг.5).

Определяем нагрузку Р и q:

;

Определяем реакцию опоры R 1 :

Определяем максимальную величину изгибающего момента в определенном секторе L 1 балки (изгибающий момент М 1 в первом сечении):

Строим эпюру изгибающего момента (см. фиг.6).

Расчет величины угла 1 стенки 3 к продольной оси балки в секторе L 1 определяется следующим образом.

Определяем необходимый момент сопротивления для 1-й стенки:

.

Определяем РЕАЛ1 для 1-й стенки:

.

Получаем угол 1 наклона 1-й стенки:

.

Для определения угла 2 наклона следующей стенки 3 определяем длину 1-го сектора:

.

По эпюре изгибающего момента и длине 1-го сектора L 1 определяется величина изгибающего момента для 2-го сектора L 2 :

Затем определяем необходимый момент сопротивления для 2-й стенки:

.

РЕАЛ2 вычисляем следующим образом:

.

Получаем угол 2 наклона 2-й стенки:

.

Для определения угла 3 наклона следующей стенки 3 вычисляем длину 2-го сектора L 2 :

.

По эпюре изгибающего момента и длине 2-го сектора L 2 определяется величина изгибающего момента для 3-го сектора L 3 .

Затем определяем необходимый момент сопротивления для 3-й стенки:

.

Вычисляем РЕАЛ3 :

Получаем угол 3 наклона 3-й стенки:

.

Далее последовательно определяем величины углов вертикальных стенок до достижения конца пролета - симметрично относительно центра балки С.

За счет увеличения угла наклона стенок 3 к продольной оси балки в направлении к центру балки С возрастает относительное количество стенок 3 в центре балки С, обеспечивается повышение пространственной жесткости балки за счет равномерного распределения напряжений на элементы в поперечных сечениях вдоль продольной оси балки. Таким образом, обеспечивается возможность выполнения балки равного сопротивления.

Источники информации

1. Соколов С.А. Металлические конструкции подъемно-транспортных машин: Учебное пособие. - СПб.: Политехника, 2005, с.368.

2. Авторское свидетельство СССР 1533980, м. кл. В66С 6/00, 07.01.1990.

3. Авторское свидетельство СССР 470471, м. кл. В66С 6/00, 05.04.1973 (прототип).

Формула изобретения

1. Пролетная балка преимущественно для кранов мостового типа, содержащая верхний и нижний пояса, которые соединены стенками, последовательно установленными вдоль продольной оси балки с противоположным наклоном смежных стенок под углом к оси балки, отличающаяся тем, что угол является параметром момента сопротивления поперечного сечения балки и определяется в зависимости от величины изгибающего момента в соответствующем поперечном сечении балки и увеличивается к центру балки.

2. Пролетная балка по п.1, отличающаяся тем, что угол определяется по формуле

где

n - угол в соответствующем секторе балки;

- величина момента сопротивления поперечного сечения в соответствующем секторе балки, м 3 ;

Б - толщина стенки в базовом варианте балки, м;

Н - высота балки, м;

В - ширина балки, м;

а - толщина пояса, м;

M n - величина изгибающего момента в соответствующем секторе балки, Н·м;

[ ] - величина допустимого напряжения, Па;

n - номер соответствующего сектора, начиная с середины балки.

РИСУНКИ