RU2583495C2 - Method of guaranteeing sufficient technical resource of crane girders - Google Patents

Abstract

FIELD: metallurgy.

SUBSTANCE: invention relates to the field of metallurgy. In order to ensure service life and endurance under-rail areas with a heavy crane girders 8K, 7K mode of operation of overhead cranes during intensive operation produced continuously-cast billets in the portal section of steel 35GS, it is cooled to a temperature of 950÷1050 °C, for roller tables progressively transported it into the rolling mill, fully crimped its rolling mill rolls from four sides and plastically deform the cross section of the portal to the project size with a total reduction ratio of not less than 7.8 to form a mirrored pair of Z-profiles single, monolithic Portal profile with one head and a pair of heels, and the sectional area of the head and a pair of heels are equal to each other, cut finished steel to length and installation of portal rail to the upper belt crane girders couple toe rail and the upper belt crane girders mechanized combined into a single unit friction stud, with a guarantee of tightening the nuts wrench, form a single closed gantry rail with a longitudinal cavity inside, which has increased inertia in torsion $${\displaystyle \sum J_{cr}^{block}}$$

16.2÷10.6 times, and the moment of inertia in bending $$J_X^{block}$$

5.2÷6.4 times as compared with the standard rail according to GOST 4121-76.

EFFECT: ensuring guaranteed service life and endurance of under-rail areas with a heavy crane girders 8K, 7K mode of operation of overhead cranes during heavy use.

2 dwg, 4 tbl

Description

Изобретение относится к гарантированию высокого технического ресурса и выносливости подрельсовой зоны подкрановых балок с тяжелым 8К, 7К режимом работы мостовых кранов и интенсивной эксплуатацией.The invention relates to guaranteeing a high technical resource and endurance of the under-rail zone of crane beams with heavy 8K, 7K operating mode of bridge cranes and intensive operation.

Рельс является макрорегулятором технического ресурса и выносливости подрельсовой зоны балок [1]. Основными его характеристиками являются моменты инерции: кручения - $$J_{Кр}^{рел}$$

и изгиба - $$J_{Х}^{рел}$$

рельса [1], [2], [3], [4], [5], [6], которые гарантируют безопасный срок эксплуатации подкрановых балок.The rail is a macro-regulator of the technical resource and endurance of the under-rail zone of beams [1]. Its main characteristics are moments of inertia: torsion - $$J_{\mathrm{TO}R}^{Rel}$$

and bending - $$J_X^{Rel}$$

rail [1], [2], [3], [4], [5], [6], which guarantee a safe life of the crane beams.

Применяемые в настоящее время стандартные рельсы [7, с. 60] по ГОСТ 4121-62* с фигурным очертанием контура сечения имеет недостаточную величину моментов инерции рельса кручения - $$J_{Кр}^{рел}$$

и изгиба $$J_{Х}^{рел}$$

, что приводит к преждевременному появлению усталостных трещин в подрельсовой зоне балок. Кроме того, в действующем сортаменте используются завышенные значения моментов инерции рельсов при кручении $$J_{Кр}^{рел}$$

, рассчитанные Митюговым Е.А. [1]. Например, полученное им значение момента инерции при кручении $$J_{Кр}^{рел}=2130с{м}^4$$

для рельса КР-140 завышено в 2,8 раза [4].Currently used standard rails [7, p. 60] according to GOST 4121-62 * with a curved outline of the cross section has an insufficient value of the moments of inertia of the torsion rail - $$J_{\mathrm{TO}R}^{Rel}$$

and bending $$J_X^{Rel}$$

, which leads to the premature appearance of fatigue cracks in the under-rail zone of the beams. In addition, the current assortment uses inflated values of the moments of inertia of rails during torsion $$J_{\mathrm{TO}R}^{Rel}$$

calculated by Mityugov E.A. [one]. For example, the value of the moment of inertia obtained during torsion $$J_{\mathrm{TO}R}^{Rel}=2130\mathrm{from}{m}^{\mathrm{four}}$$

for the rail KR-140 is overestimated by 2.8 times [4].

Известны стандартные двутавровые толстостенные крановые рельсы равноценные стандартным (ГОСТ 4121-62*) [7, с. 60] по площади сечения А^рел и моменту инерции изгиба $$J_{Х}^{рел}$$

.Known standard double tee thick-walled crane rails equivalent to standard (GOST 4121-62 *) [7, p. 60] according to the cross-sectional area A ^rel and the moment of inertia of the bend $$J_X^{Rel}$$

.

В статьях [2…4] показано, что моменты инерции кручения стандартных рельсов $$J_{Кр}^{рел}$$

завышены и по формулам, приведенным в «Справочнике по сопротивлению материалов» [8, с. 29], получены точные значения кручения рельсов $$J_{Кр}^{рел}$$

.In articles [2 ... 4] it is shown that the torsion inertia moments of standard rails $$J_{\mathrm{TO}R}^{Rel}$$

are also overestimated by the formulas given in the "Guide to the resistance of materials" [8, p. 29], the exact values of the torsion of the rails are obtained $$J_{\mathrm{TO}R}^{Rel}$$

.

Момент инерции кручения рельса $$J_{Кр}^{рел}$$

определен с равноценной заменой стандартного рельса симметричным толстостенным двутавровым профилем, имеющим такую же площадь сечения А^рел и момент инерции изгиба $$J_X^{рел}$$

. Толщина каждой из полок и стенки одинакова (Фиг. 1). Моменты инерции $$J_{Кр}^{рел}$$

кручения стандартных рельсов опубликованы [9, с. 239] и приведены в табл. 1.Rail torsion moment of inertia $$J_{\mathrm{TO}R}^{Rel}$$

defined with an equivalent replacement of the standard rail with a symmetric thick-walled I-beam profile having the same cross-sectional area A ^rel and the moment of inertia of bending $$J_X^{Rel}$$

. The thickness of each of the shelves and walls is the same (Fig. 1). Moments of inertia $$J_{\mathrm{TO}R}^{Rel}$$

torsions of standard rails are published [9, p. 239] and are given in table. one.

В [4] показано, что момент инерции кручения $$J_{Кр}^{рел}$$

стандартного рельса (ГОСТ 4121-62*) экстремально увеличивается при увеличении толщины шейки рельса. Рост продолжается вплоть до превращения фигурного профиля рельса в равновеликий по площади квадрат. Для рельса КР 140 (А^рел=195,53 см²) экстремальное увеличение момента инерции при кручении $$J_{Кр}^{рел}$$

достигает 2,8 раза.In [4] it is shown that the moment of inertia of torsion $$J_{\mathrm{TO}R}^{Rel}$$

standard rail (GOST 4121-62 *) is extremely increased with increasing thickness of the neck of the rail. Growth continues until the figured rail profile turns into a square of equal area. For rail КР 140 (А ^rel = 195.53 cm ² ), an extreme increase in the moment of inertia during torsion $$J_{\mathrm{TO}R}^{Rel}$$

reaches 2.8 times.

Еще большее увеличение момента инерции кручения рельса $$J_{Кр}^{рел}$$

и при изгибе $$J_X^{рел}$$

будет достигнуто при прокате рельса портального профиля при неизменной материалоемкости его по отношению к стандартному рельсу (ГОСТ 4121-62*) и формировании рельсового блока, состоящего из портального рельса, соединенного в единое целое с верхним поясом прокатной подкрановой балки фрикционным соединением, исключающим сдвиги.Even greater increase in torsion moment of rail $$J_{\mathrm{TO}R}^{Rel}$$

and in bending $$J_X^{Rel}$$

it will be achieved during rolling of the rail of the portal profile with constant material consumption in relation to the standard rail (GOST 4121-62 *) and the formation of the rail block, consisting of a portal rail connected to the upper belt of the rolling crane beam with a friction joint that eliminates shifts.

Техническая задача изобретения - экстремальное увеличение момента инерции кручения рельсового блока $${\displaystyle \sum J_{Кр}^{Блок}}$$

в 16,2…10,42 раз с одновременным увеличением момента инерции изгиба рельсового блока $${\displaystyle \sum J_{Х}^{Блок}}$$

в (5,2…6,4 раза) по отношению к стандартному рельсу, при такой же материалоемкости всей рельсобалочной конструкции.The technical task of the invention is an extreme increase in the moment of inertia of torsion of the rail block $${\displaystyle \sum J_{\mathrm{TO}R}^{Bl\mathrm{about}\mathrm{to}}}$$

16.2 ... 10.42 times with a simultaneous increase in the moment of inertia of the bend of the rail block $${\displaystyle \sum J_X^{Bl\mathrm{about}\mathrm{to}}}$$

in (5.2 ... 6.4 times) in relation to a standard rail, with the same material consumption of the entire rail and beam structure.

Техническая задача по способу повышения момента инерции кручения рельсового блока $${\displaystyle \sum J_{Кр}^{Блок}}$$

в 16,2…10,42 раз, а при изгибе $${\displaystyle \sum J_{Х}^{Блок}}$$

в (5,2…6,4 раза), при неизменной материалоемкости решена следующим образом.The technical problem on the method of increasing the moment of inertia of torsion of the rail block $${\displaystyle \sum J_{\mathrm{TO}R}^{Bl\mathrm{about}\mathrm{to}}}$$

16.2 ... 10.42 times, and when bent $${\displaystyle \sum J_X^{Bl\mathrm{about}\mathrm{to}}}$$

in (5.2 ... 6.4 times), with constant material consumption, it was solved as follows.

Способ формирования рельсового блока для мостового крана, состоящего из портального рельса, соединенного с подкрановой балкой, включает изготовление портального рельса.The method of forming a rail block for a bridge crane, consisting of a portal rail connected to a crane beam, includes the manufacture of a portal rail.

Портальный рельс изготавливают путем непрерывного литья портальной в сечении заготовки рельса из стали марки 35ГС. Затем заготовку рельса охлаждают до температуры в пределах 950…1050°С прокатки заготовки и по рольгангам подают в клеть прокатного стана.The gantry rail is made by continuous casting of a gantry in the section of a rail blank made of 35GS steel. Then the rail billet is cooled to a temperature within the range of 950 ... 1050 ° C of rolling the billet and is fed to the rolling mill stand by the rolling tables.

Заготовку пластически деформируют с суммарным коэффициентом вытяжки не менее 7,8, обжатием ее валками с четырех сторон и обеспечением портального сечения рельса, имеющего равные площади сечения главы и пары пят.The workpiece is plastically deformed with a total drawing ratio of at least 7.8, compression by rolls on four sides and providing a portal section of the rail having equal sectional areas of the head and pair of heels.

Портальный рельс монтируют на верхний пояс подкрановой балки. При монтаже пару пят рельса монтируют на верхний пояс подкрановой балки с помощью подрельсовых подкладок, выполненных из чугуна.The gantry rail is mounted on the upper belt of the crane beam. During installation, a pair of rail heels are mounted on the upper belt of a crane beam using rail rails made of cast iron.

При монтаже портальный рельс присоединяют фрикционными шпильками из легированной стали к подрельсовым подкладкам и к верхнему поясу подкрановых балок. Проводят затягивание гаек шпилек с исключением сдвига и образования единого замкнутого контура рельсового блока.During installation, the gantry rail is connected with alloy steel friction pins to the rail linings and to the upper belt of the crane beams. The nuts of the studs are tightened with the exception of shear and the formation of a single closed contour of the rail block.

Непрерывно-литую заготовку рельса отливают на машине непрерывного [10, с. 799] литья из легированной марганцовистой стали марки 35ГС [10, с. 632] портальной в сечении, имеющей следующий химический состав, мас.%: углерод 0,30…0,37; марганец 0,8…1,2; кремний 0,6…0,9; хром не более 0,30; никель не более 0,30; медь не более 0,30; вредные примеси серы не более 0,045; фосфор не более 0,040; азот не более 0,012; железо остальное.A continuously cast billet of a rail is cast on a continuous machine [10, p. 799] casting from alloyed manganese steel grade 35GS [10, p. 632] a portal in cross section having the following chemical composition, wt.%: Carbon 0.30 ... 0.37; manganese 0.8 ... 1.2; silicon 0.6 ... 0.9; chrome no more than 0.30; nickel not more than 0.30; copper no more than 0.30; harmful impurities of sulfur no more than 0,045; phosphorus no more than 0,040; nitrogen not more than 0.012; iron the rest.

Остужают непрерывно-литую портальную заготовку до температуры 950…1050°С пластического состояния и по рольгангу, поступательно, транспортируют ее в клеть прокатного стана.The continuously cast portal billet is cooled to a temperature of 950 ... 1050 ° C of a plastic state and, along the rolling table, is progressively transported to the cage of the rolling mill.

Всесторонне обжимают портальную заготовку валками прокатного стана с четырех сторон с суммарным коэффициентом вытяжки при прокате не менее 7,8 и пластически деформируют до проектных размеров сечения ее портала. Режут портальные в сечении рельсы на мерные длины, остужают их и калибруют по кондуктору отверстия в паре пят рельса.Comprehensively compress the portal billet rolls of the rolling mill on four sides with a total drawing coefficient during rolling of at least 7.8 and plastically deform to the design dimensions of its portal section. Portal rails in the section are cut into measured lengths, they are cooled and calibrated by the hole conductor in a pair of rail heels.

По кондуктору образуют в поясе прокатной подкрановой балки два ряда отверстий для соединения рельса с верхним поясом балки высокоресурсными шпильками [11], соединяют пару пят рельса с полкой подкрановой балки фрикционным соединением в единое целое.According to the conductor, two rows of holes are formed in the belt of the rolling crane beam for connecting the rail to the upper belt of the beam with high-life studs [11], a pair of rail heels is connected to the crane beam shelf with a friction joint into a single unit.

С гарантией затягивают гайковертом гайки шпилек и образуют единый замкнутый портальный рельс с продольной полостью внутри, и увеличивают моменты инерции кручения $${\displaystyle \sum J_{Кр}^{рел}}$$

в 16,2…10,42 раз, а при изгибе $${\displaystyle \sum J_{Х}^{Блок}}$$

в 5,2…6,4 раза по сравнению со стандартным по ГОСТ 4121-62* рельсом.With a guarantee, they tighten the nuts of the studs with a wrench and form a single closed portal rail with a longitudinal cavity inside, and increase the torsion moment of inertia $${\displaystyle \sum J_{\mathrm{TO}R}^{Rel}}$$

16.2 ... 10.42 times, and when bent $${\displaystyle \sum J_X^{Bl\mathrm{about}\mathrm{to}}}$$

5.2 ... 6.4 times in comparison with the standard rail according to GOST 4121-62 *.

Рельсы прокатывают на прокатном стане из стальных заготовок непрерывного литья, легированных хромом, никелем, молибденом, вольфрамом, ванадием (Cr, Ni, Mo, W, V).The rails are rolled on a rolling mill from steel billets of continuous casting alloyed with chromium, nickel, molybdenum, tungsten, vanadium (Cr, Ni, Mo, W, V).

На фиг. 1 показан портальный в сечении рельс, равноценный по площади сечения стандартному рельсу по ГОСТ 4121-62* КР140 [7, с. 60]. Высота сечения портального рельса 183,64 мм и ширина главы 153,71 мм. Площадь сечения 195,53 см²; на фиг. 2 - фрикционное неподвижное соединение рельса с верхним поясом подкрановой балки I100Б6 (ГОСТ 6183-52) с помощью высокоресурсных шпилек [11] с гайками и шайбами.In FIG. 1 shows a portal portal sectional rail, equivalent in cross-sectional area to a standard rail according to GOST 4121-62 * KR140 [7, p. 60]. The cross-sectional height of the portal rail is 183.64 mm and the width of the head is 153.71 mm. Sectional area 195.53 cm ² ; in FIG. 2 - fixed frictional connection of the rail with the upper belt of the crane beam I100B6 (GOST 6183-52) using high-life studs [11] with nuts and washers.

На фиг. 1 показан портальный в сечении рельс, который снабжен главой 1, парой симметричных шеек 2, а также парой симметричных, непрерывных по длине рельса пят 3, выступающих в бока наружу. Сечение портального рельса (стенки вертикальны) имеет вертикальную линию симметрии. Площадь сечения пары пят 3 портального рельса равна площади сечения главы 1 рельса. Портальные рельсы закаливают, режут на мерные длины и отправляют потребителю.In FIG. 1 shows a sectional portal rail, which is equipped with a head 1, a pair of symmetrical necks 2, as well as a pair of symmetrical, continuous along the rail length, heels 3, protruding outward into the sides. The cross section of the portal rail (the walls are vertical) has a vertical line of symmetry. The cross-sectional area of the pair of heels 3 of the portal rail is equal to the cross-sectional area of chapter 1 of the rail. Gantry rails are hardened, cut to measured lengths and sent to the consumer.

Пяты 3 портального рельса опираются на подрельсовую подкладку 4, имеющую углубление для пят 3. Подрельсовую подкладку 4 изготавливают из низкомодульного материала, например базальта или чугуна имеющих модуль упругости примерно в два раза более низкий, что позволяет гасить динамику воздействий на рельсы колес мостовых кранов. Портальный рельс неподвижно прикрепляют вместе с чугунной подрельсовой подкладкой к подкрановой балке с помощью уголковые профилей 5, непрерывных по длине рельса и балки.Heels 3 of the portal rail are supported by an under-rail liner 4 having a recess for the heels 3. The under-rail liner 4 is made of low-modulus material, for example, basalt or cast iron, having an elastic modulus of approximately two times lower, which makes it possible to dampen the dynamics of impacts on the rails of the wheels of bridge cranes. The gantry rail is fixedly fixed together with a cast-iron under-rail lining to the crane beam using angle profiles 5, continuous along the length of the rail and beam.

Каждый уголковый профиль 5 снабжен регулярным шагом отверстий для высокоресурсных винтовых шпилек 6 [11] с гайками и шайбами. Винтовые шпильки 6 проходят сквозь уголковые профили 5, чугунную подрельсовую подкладку 4 и сквозь верхний 7 пояс подкрановой балки. Соединение фрикционное - сдвиги исключены.Each corner profile 5 is equipped with a regular pitch of holes for high-resource screw studs 6 [11] with nuts and washers. Screw studs 6 pass through the corner profiles 5, the cast-iron rail lining 4 and through the upper 7 belt of the crane beam. Friction joint - shifts are excluded.

Подрельсовая подкладка 4 имеет два ряда отверстий, соосных двум рядам отверстий в верхнем 6 поясе подкрановой балки из стандартного прокатного двутаврового профиля, например I100Б6 (ГОСТ 6183-52) [8, с. 92], и соединена с подкрановой балкой с помощью высокоресурсных фрикционных шпилек 6 с гайками и шайбами 8. Портальный рельс и подрельсовую подкладку 4 монтируют на верхний 7 пояс прокатной подкрановой балки соосно, то есть рельс 1 установлен без эксцентриситета.The under-rail lining 4 has two rows of holes aligned with two rows of holes in the upper 6th belt of the crane beam from a standard rolled I-beam, for example, I100B6 (GOST 6183-52) [8, p. 92], and is connected to the crane beam using high-resource friction pins 6 with nuts and washers 8. The portal rail and the rail support 4 are mounted coaxially on the upper 7 belt of the rolling crane beam, that is, rail 1 is mounted without eccentricity.

Технологично портальный рельс и подрельсовую подкладку 4 монтировать на верхний 7 пояс подкрановой балки в заводских условиях на поточной линии. Возможен монтаж и на монтажной площадке с использованием фрикционного [11] высокопрочного неподвижного соединения, которое осуществляют высокоресурсными шпильками 6 [11, 13].Technologically, the portal rail and the under-rail lining 4 are mounted on the upper 7th belt of the crane beam in the factory on the production line. Installation is also possible on the assembly site using friction [11] high-strength fixed joint, which is carried out by high-resource studs 6 [11, 13].

Отверстия в подрельсовой подкладке 4 и в верхнем 7 поясе подкрановой балки соосны. Высокоресурсные шпильки 6 имеют шайбы 8 и гайки 9 из легированной стали. Тормозную балку 11 присоединяют к подкрановой 8 балке также фрикционным неподвижным соединением.The holes in the under-rail lining 4 and in the upper 7th belt of the crane beam are coaxial. High-life studs 6 have washers 8 and nuts 9 made of alloy steel. The brake beam 11 is attached to the crane 8 beam also friction fixed connection.

На фиг. 2 (вид сбоку) показано фрикционное неподвижное соединение портального рельса с верхним поясом 7 подкрановой балки I100Б6 (ГОСТ 6183-52) [8, с. 92] с помощью высокоресурсных шпилек 6 [11].In FIG. 2 (side view) shows the frictional fixed connection of the portal rail with the upper belt 7 of the crane beam I100B6 (GOST 6183-52) [8, p. 92] using high-life studs 6 [11].

Гайки 10 высокоресурсных шпилек 6 затягивают с гарантией гайковертом и образуют единый портальный рельс с замкнутой продольной полостью внутри рельса, а также двумя малыми полостями по бокам портального рельса. Замкнутые продольные полости внутри рельса обеспечивают увеличение момента инерции при кручении $${\displaystyle \sum J_{Кр}^{Блок}}$$

по сравнению со стандартным рельсом в 16,2…10,42 раз. Увеличение момента инерции изгиба $${\displaystyle \sum J_{Х}^{рел}}$$

также значительно, в 5,2…6,4 раза.The nuts 10 of the high-life studs 6 are tightened with a guarantee with a wrench and form a single portal rail with a closed longitudinal cavity inside the rail, as well as two small cavities on the sides of the portal rail. Closed longitudinal cavities inside the rail provide an increase in the moment of inertia during torsion $${\displaystyle \sum J_{\mathrm{TO}R}^{Bl\mathrm{about}\mathrm{to}}}$$

in comparison with the standard rail 16.2 ... 10.42 times. The increase in the moment of inertia of the bend $${\displaystyle \sum J_X^{Rel}}$$

also significantly, 5.2 ... 6.4 times.

Крепление портального рельса к прокатной подкрановой балке следует осуществлять с помощью высокоресурсных шпилек 6 [11], винтовые рифы на которых накатаны поперечной накаткой на прокатном стане. Гайки 9 высокоресурсных шпилек 6 затягивают гайковертом (сдвиги исключены).The fastening of the portal rail to the rolling crane beam should be carried out using high-resource studs 6 [11], screw reefs on which are rolled by transverse knurling on the rolling mill. The nuts 9 of the high-life studs 6 are tightened with a wrench (shifts are excluded).

Пример конкретной реализации. Кручение открытого контураAn example of a specific implementation. Open loop torsion

Выполним замену кранового рельса КР140 [12, с. 60] по ГОСТ 4121-62* портальным в сечении рельсом с такой же площадью сечения: А_Рел=195,5 см².Let's replace the crane rail KR140 [12, p. 60] according to GOST 4121-62 * with a portal sectional rail with the same sectional area: A _Rel = 195.5 cm ² .

Портальный рельс неподвижно соединен с верхним поясом прокатной подкрановой балки I100Б6 (ГОСТ 6183-52) толщиной стенки t_ст=2,1 см; полки t_П=3,95 см и образует единый рельсовый блок. Соединение фрикционное высокоресурсными шпильками [11]. Гайки шпилек затянуты расчетным крутящим моментом гайковертом. Сдвиги исключеныThe portal rail is motionlessly connected to the upper belt of the rolling crane beam I100B6 (GOST 6183-52) with a wall thickness t _article = 2.1 cm; shelves t _P = 3.95 cm and forms a single rail block. Friction joint with high-resource studs [11]. The stud nuts are tightened with the rated torque with a wrench. Shifts excluded

В сборке портальный рельс и верхний пояс подкрановой балки образуют единый замкнутый контур, работающий при кручении в 16,2…10,42 раза лучше, чем открытые не замкнутые профили портальных рельсов.In the assembly, the portal rail and the upper belt of the crane beam form a single closed contour that works during torsion 16.2 ... 10.42 times better than open non-closed profiles of portal rails.

Внешние габариты портального рельса h×b=18,63×25,74 см.The external dimensions of the portal rail h × b = 18.63 × 25.74 cm.

Площадь сечения портального рельса А=195,53 см², такая же, как у стандартного (ГОСТ 4121-62*). Площади сечения: главы портального рельса равна площади сечения пары пят t_Гл = t_Пят, А_Гл = 2А_Пят = 15,371×5 = 76,855 см²; пары стенок: 2А_Ст = А-(А_Гл+2А_Пят) ⇒ 2А_Ст = 195,53-76,855×2 = 41,82 см².The cross-sectional area of the portal rail A = 195.53 cm ² is the same as that of the standard (GOST 4121-62 *). Cross-sectional area: of the head of the portal rail is equal to the cross-sectional area of the pair of heels t _Gl = t _Pyat , A _Gl = 2A _Pyat = 15.371 × 5 = 76.855 cm ² ; pairs of walls: 2A _St = A- (A _Gl + 2A _Pyat ) ⇒ 2A _St = 195.53-76.855 × 2 = 41.82 cm ² .

П 18,364×25,74, А = 195,53 см².P 18.364 × 25.74, A = 195.53 cm ² .

Глава: А_Гл = 2А_Пят = 15,371×5 = 76,855, n = 15,371/5 = 3,074 ⇒ η = 0,7924 ⇒Chapter: A _Gl = 2A _Fif = 15.371 × 5 = 76.855, n = 15.371 / 5 = 3.074 ⇒ η = 0.7924 ⇒

Вычисляем собственные моменты инерции кручения элементов рельса [8, с. 30]. Главы: $$J_{Кр}^{рел}=\eta \times t^4=\mathrm{0,7924}\times 5^4=\mathrm{495,23}с{м}^4$$

.We calculate the intrinsic moments of inertia of torsion of the rail elements [8, p. thirty]. Chapters: $$J_{\mathrm{TO}R}^{Rel}=\eta \times t^{\mathrm{four}}=0.7924\times 5^{\mathrm{four}}=495.23\mathrm{from}{m}^{\mathrm{four}}$$

.

Пара шеек портального рельса: площадь шеек: 2А_Ш=2×8,364×2,5 = 41,82 см².A pair of necks of the portal rail: the area of the necks: 2A _Ш = 2 × 8.364 × 2.5 = 41.82 cm ² .

n = 8,364/2,5 = 3,3456 ⇒ η = 1,1355⇒J_Kp = η×t⁴ = 1,1355×2,5⁴ = 44,36⇒2J_Kp.Ш = 88,71 см⁴.n = 8.364 / 2.5 = 3.3456 ⇒ η = 1.1355⇒J _Kp = η × t ⁴ = 1.1355 × 2.5 ⁴ = 44.36⇒2J _Kp.W = 88.71 cm ⁴ .

Пара пят: 2А_Пят=2×7,6855×5=76,855 n=7,6855/5=1,8371 ⇒ η = 0,3046 ⇒Pair of heels: 2A _Ankle = 2 × 7.6855 × 5 = 76.855 n = 7.6855 / 5 = 1.8371 ⇒ η = 0.3046 ⇒

$$J_{Кр}^{Пят}=\eta \times t^4=\mathrm{0,3046}\times 5^4=\mathrm{190,39}$$

⇒ $$2J_{Кр}^{Пят}=\mathrm{380,79}с{м}^4$$

. $$J_{\mathrm{TO}R}^{P\mathrm{I\; am}t}=\eta \times t^{\mathrm{four}}=0.3046\times 5^{\mathrm{four}}=190.39$$

⇒ $$2J_{\mathrm{TO}R}^{P\mathrm{I\; am}t}=380.79\mathrm{from}{m}^{\mathrm{four}}$$

.

Пояс прокатной балки: 40,6×3,95 см; n=40,6/3,95=10,28>4 ⇒ η=1,1355 ⇒Rolling beam belt: 40.6 × 3.95 cm; n = 40.6 / 3.95 = 10.28> 4 ⇒ η = 1.1355 ⇒

$${\displaystyle \sum J_{Крпояс}^{Собств}=(n-\mathrm{0,63})\frac{t_{Пояс}^4}{3}=(\mathrm{10,28}-\mathrm{0,63})\frac{{\mathrm{3,95}}^4}{3}=\mathrm{782,5}с{м}^4}$$

. $${\displaystyle \sum J_{\mathrm{TO}RP\mathrm{about}\mathrm{I\; am}\mathrm{from}}^{\mathrm{FROM}\mathrm{about}b\mathrm{from}t\mathrm{at}}=(n-0.63)\frac{t_{P\mathrm{about}\mathrm{I\; am}\mathrm{from}}^{\mathrm{four}}}{3}=(10.28-0.63)\frac{{3.95}^{\mathrm{four}}}{3}=782.5\mathrm{from}{m}^{\mathrm{four}}}$$

.

Сумма собственных моментов инерции $${{\displaystyle \sum J}}_{Кр}^{Собст}$$

при кручении элементов портального рельса A=195,53 см² и верхнего пояса:The sum of own moments of inertia $${{\displaystyle \sum J}}_{\mathrm{TO}R}^{\mathrm{FROM}\mathrm{about}b\mathrm{from}t}$$

when torsion of the elements of the portal rail A = 195.53 cm ² and the upper belt:

$${\displaystyle \sum J_{Кр}^{Собст}=\mathrm{495,23}+\mathrm{88,71}+\mathrm{380,79}+\mathrm{782,5}=\mathrm{1747,7}с{м}^4}$$

. $${\displaystyle \sum J_{\mathrm{TO}R}^{\mathrm{FROM}\mathrm{about}b\mathrm{from}t}=495.23+88.71+380.79+782.5=1747.7\mathrm{from}{m}^{\mathrm{four}}}$$

.

Кручение замкнутого контураClosed loop torsion

Замыкаем портальный рельс П 18,364×25,74 (фиг. 1) снизу листом верхнего пояса прокатной подкрановой балки I100Б6 ГОСТ 6183-52 [8] с толщиной пояса: t_П=3,95 см; стенки t_ст=2,1 см. Сдвиги в соединении исключены. Вычисление момента инерции портального рельса при кручении производим по формуле, приведенной в «Справочнике по кранам» М.М Гохберга [14, с. 387]:We close the portal rail P 18.364 × 25.74 (Fig. 1) from below with a sheet of the upper belt of the rolling crane beam I100B6 GOST 6183-52 [8] with the belt thickness: t _P = 3.95 cm; walls t _article = 2.1 cm. Shifts in the connection are excluded. The calculation of the moment of inertia of the portal rail during torsion is carried out according to the formula given in the "Guide to cranes" M.M. Gokhberg [14, p. 387]:

$${\displaystyle \sum J_{Кр}^{Блок}=\gamma \frac{4{А}^2}{{\displaystyle \sum \frac{S}{t}}}=\gamma \frac{4{(h^{конт}\cdot b^{конт})}^2}{2\frac{h^{конт}}{t_h}+\frac{b^{конт}}{t_{1b}}+\frac{b^{конт}}{t_{2b}}}}=\frac{4\cdot {(\mathrm{17,874}\cdot \mathrm{12,87})}^2}{2\frac{\mathrm{17,874}}{\mathrm{2,5}}+\frac{\mathrm{12,87}}{5}+\frac{\mathrm{12,87}}{\mathrm{3,95}}}=\mathrm{10515,8}с{м}^4$$

, $${\displaystyle \sum J_{\mathrm{TO}R}^{Bl\mathrm{about}\mathrm{to}}=\gamma \frac{\mathrm{four}{\mathrm{BUT}}^2}{{\displaystyle \sum \frac{S}{t}}}=\gamma \frac{\mathrm{four}{(h^{\mathrm{to}\mathrm{about}nt}\cdot b^{\mathrm{to}\mathrm{about}nt})}^2}{2\frac{h^{\mathrm{to}\mathrm{about}nt}}{t_h}+\frac{b^{\mathrm{to}\mathrm{about}nt}}{t_{\mathrm{one}b}}+\frac{b^{\mathrm{to}\mathrm{about}nt}}{t_{2b}}}}=\frac{\mathrm{four}\cdot {(\mathrm{17,874}\cdot 12.87)}^2}{2\frac{\mathrm{17,874}}{\mathrm{2,5}}+\frac{12.87}{5}+\frac{12.87}{3.95}}=10515.8\mathrm{from}{m}^{\mathrm{four}}$$

,

где в числителе - квадрат площади А, заключенной внутри контура сечения, очерченного по замкнутой осевой линии контура, s - стороны периметра контура; $${\displaystyle \sum s/t}$$

берется по всей длине замкнутой осевой линии; γ - поправочный коэффициент, принимаемый равным 1,0 для сечений, исключающих сдвиги и 0,3 для клепаных соединений; h_конт=18,374-2,5+0,5·3,95=17,874 см; b_котн=12,87 см - высота и ширина контура сечения; t - толщины элементов.where in the numerator is the square of area A enclosed inside the contour of the section outlined along the closed axial line of the contour, s are the sides of the perimeter of the contour; $${\displaystyle \sum s/t}$$

taken along the entire length of the closed center line; γ — correction factor taken equal to 1.0 for cross sections excluding shear and 0.3 for riveted joints; h _pin 18,374-2,5 = + 0.5 x 3.95 = 17.874 cm; b _kotn = 12.87 cm - height and width of the section contour; t is the thickness of the elements.

Сумма собственных моментов инерции элементов сечения:The sum of the own moments of inertia of the section elements:

$${\displaystyle \sum J_{Кр}^{Собст}=\mathrm{495,23}+\mathrm{88,71}+\mathrm{380,79}+\mathrm{782,5}=\mathrm{1747,7}с{м}^4}$$

. $${\displaystyle \sum J_{\mathrm{TO}R}^{\mathrm{FROM}\mathrm{about}b\mathrm{from}t}=495.23+88.71+380.79+782.5=1747.7\mathrm{from}{m}^{\mathrm{four}}}$$

.

Увеличение момента инерции портального рельса при кручении $${\displaystyle \sum J_{Кр}^{Блок}}$$

по отношению к стандартному $$J_{Кр}^{Станд}$$

рельсу ГОСТ 4121-62*, с учетом собственных моментов инерции при кручении:The increase in moment of inertia of the portal rail during torsion $${\displaystyle \sum J_{\mathrm{TO}R}^{Bl\mathrm{about}\mathrm{to}}}$$

in relation to the standard $$J_{\mathrm{TO}R}^{\mathrm{FROM}t\mathrm{but}nd}$$

rail GOST 4121-62 *, taking into account own moments of inertia during torsion:

$$K=\frac{{\displaystyle \sum J_{Кр}^{Блок}}}{J_{Кр}^{Станд}}=\frac{\mathrm{10515,8}+\mathrm{1747,7}}{\mathrm{1176,5}}=\frac{\mathrm{12263,5}}{\mathrm{1176,5}}=\mathrm{10,42}$$

раза. Эффект высокий. $$K=\frac{{\displaystyle \sum J_{\mathrm{TO}R}^{Bl\mathrm{about}\mathrm{to}}}}{J_{\mathrm{TO}R}^{\mathrm{FROM}t\mathrm{but}nd}}=\frac{10515.8+1747.7}{1176.5}=\frac{12263.5}{1176.5}=10.42$$

times. The effect is high.

Примечание: положительное влияние низкомодульной подрельсовой подкладки не учтено.Note: The positive effects of the low modulus rail support have not been taken into account.

Другие портальные рельсы:Other portal rails:

$${\displaystyle \sum J_{Кр}^{Блок}=\gamma \frac{4{А}^2}{{\displaystyle \sum \frac{S}{t}}}=\gamma \frac{4{(h^{конт}\cdot b^{конт})}^2}{2\frac{h^{конт}}{t_h}+\frac{b^{конт}}{t_{1b}}+\frac{b^{конт}}{t_{2b}}}}=\frac{4\cdot {(\mathrm{13,275}\cdot \mathrm{7,82})}^2}{2\frac{\mathrm{13,275}}{\mathrm{1,6}}+\frac{\mathrm{7,82}}{\mathrm{3,2}}+\frac{\mathrm{7,82}}{\mathrm{3,85}}}=2046с{м}^4$$

. $${\displaystyle \sum J_{\mathrm{TO}R}^{Bl\mathrm{about}\mathrm{to}}=\gamma \frac{\mathrm{four}{\mathrm{BUT}}^2}{{\displaystyle \sum \frac{S}{t}}}=\gamma \frac{\mathrm{four}{(h^{\mathrm{to}\mathrm{about}nt}\cdot b^{\mathrm{to}\mathrm{about}nt})}^2}{2\frac{h^{\mathrm{to}\mathrm{about}nt}}{t_h}+\frac{b^{\mathrm{to}\mathrm{about}nt}}{t_{\mathrm{one}b}}+\frac{b^{\mathrm{to}\mathrm{about}nt}}{t_{2b}}}}=\frac{\mathrm{four}\cdot {(\mathrm{13,275}\cdot 7.82)}^2}{2\frac{\mathrm{13,275}}{\mathrm{1,6}}+\frac{7.82}{3.2}+\frac{7.82}{3.85}}=2046\mathrm{from}{m}^{\mathrm{four}}$$

.

A=67,3 см².A = 67.3 cm ² .

$${\displaystyle \sum J_{Кр}^{Блок}=\gamma \frac{4{А}^2}{{\displaystyle \sum \frac{S}{t}}}=\gamma \frac{4{(h^{конт}\cdot b^{конт})}^2}{2\frac{h^{конт}}{t_h}+\frac{b^{конт}}{t_{1b}}+\frac{b^{конт}}{t_{2b}}}}=\frac{4\cdot {(\mathrm{17,874}\cdot \mathrm{12,25})}^2}{2\frac{\mathrm{17,874}}{\mathrm{2,25}}+\frac{\mathrm{12,25}}{5}+\frac{\mathrm{12,25}}{\mathrm{3,95}}}=\mathrm{8922,65}с{м}^4$$

. $${\displaystyle \sum J_{\mathrm{TO}R}^{Bl\mathrm{about}\mathrm{to}}=\gamma \frac{\mathrm{four}{\mathrm{BUT}}^2}{{\displaystyle \sum \frac{S}{t}}}=\gamma \frac{\mathrm{four}{(h^{\mathrm{to}\mathrm{about}nt}\cdot b^{\mathrm{to}\mathrm{about}nt})}^2}{2\frac{h^{\mathrm{to}\mathrm{about}nt}}{t_h}+\frac{b^{\mathrm{to}\mathrm{about}nt}}{t_{\mathrm{one}b}}+\frac{b^{\mathrm{to}\mathrm{about}nt}}{t_{2b}}}}=\frac{\mathrm{four}\cdot {(\mathrm{17,874}\cdot 12.25)}^2}{2\frac{\mathrm{17,874}}{2.25}+\frac{12.25}{5}+\frac{12.25}{3.95}}=8922.65\mathrm{from}{m}^{\mathrm{four}}$$

.

В табл. 1 приведен сортамент толстостенных двутавровых рельсов, равноценных стандартным рельсам [12, с. 60] с такой же площадью сечения, как в ГОСТ 4121-62*.In the table. 1 shows the assortment of thick-walled I-rails, equivalent to standard rails [12, p. 60] with the same cross-sectional area as in GOST 4121-62 *.

В табл. 2 приведен сортамент прямоугольных рельсов, равноценных по площади А и моменту инерции J_X толстостенным двутавровым рельсам.In the table. Figure 2 shows the assortment of rectangular rails, equivalent in area A and moment of inertia J _{X to} thick-walled I-beams.

Площадь сечения главы портального рельса равна площади сечения пары пят t_Гл = t_Пят, А_Гл = 2А_Пят = 15,371×5 = 76,855 см².The cross-sectional area of the head of the portal rail is equal to the cross-sectional area of the pair of heels t _Gl = t _Pyat , A _Gl = 2A _Pyat = 15.371 × 5 = 76.855 cm ² .

Площади сечения А и моменты инерции $$J_{Х}^{рел}$$

изгиба портальных рельсов совпадают со стандартными рельсами (ГОСТ 4121-62*) [12, с. 60]. Моменты инерции кручения $${\displaystyle \sum J_{Кр}^{рел}}$$

при замыкании контура экстремально возрастают. Рельсы с площадью сечения меньше 81,13 см не рекомендуем к использованию.Section A areas and moments of inertia $$J_X^{Rel}$$

bending of portal rails coincide with standard rails (GOST 4121-62 *) [12, p. 60]. Torsion moment of inertia $${\displaystyle \sum J_{\mathrm{TO}R}^{Rel}}$$

when the circuit is closed, they increase extremely. Rails with a cross-sectional area of less than 81.13 cm are not recommended for use.

В табл. 3 приведен сортамент портальных в сечении рельсов с такой же площадью сечения, как в ГОСТ 4121-62*[12, с. 60]. В табл. 4 приведен сортамент замкнутых блоков портальных рельсов.In the table. Figure 3 shows the assortment of portal rails in the section of rails with the same cross-sectional area as in GOST 4121-62 * [12, p. 60]. In the table. 4 shows an assortment of closed blocks of portal rails.

Сравнение табл. 1 и табл. 4 показывает, что неподвижное фрикционное соединение портального в сечении рельса с верхним поясом двутавровой прокатной подкрановой балки по ГОСТ 6183-52 [8, с. 94] в единый рельсовый блок вызывает экстремальное возрастание моментов инерции кручения $${\displaystyle \sum J_{Кр}^{Блок}}$$

в 16,2…10,42 раза при одинаковой материалоемкости. Эффект высокий. Моменты инерции при изгибе рельсового блока $${\displaystyle \sum J_{Х}^{Блок}}$$

также увеличиваются в 5,2…6,4 раза. Моменты инерции изгиба $$J_Y^{рел}$$

, увеличиваются значительно. Дополнительно введен портальный в сечении рельс «Порт max» с max характеристиками кручения и изгиба.Comparison of the table. 1 and table 4 shows that the stationary frictional connection of the gantry in the rail section with the upper belt of the I-beam rolling crane beam according to GOST 6183-52 [8, p. 94] into a single rail block causes an extreme increase in torsion inertia $${\displaystyle \sum J_{\mathrm{TO}R}^{Bl\mathrm{about}\mathrm{to}}}$$

16.2 ... 10.42 times with the same material consumption. The effect is high. Moments of inertia when bending a rail block $${\displaystyle \sum J_X^{Bl\mathrm{about}\mathrm{to}}}$$

also increase by 5.2 ... 6.4 times. Moments of inertia of bending $$J_Y^{Rel}$$

increase significantly. In addition, a Port max rail with a sectional rail with max torsion and bending characteristics was introduced.

Экстремальное возрастание моментов инерции кручения $${\displaystyle \sum J_{Кр}^{Блок}}$$

позволило пропорционально в 16,2…10,42 раза снизить локальные циклически действующие напряжения в подрельсовой зоне стенки подкрановых балок, что обеспечило такое значительное снижение локальных циклически действующих напряжений, что преждевременное появление усталостных трещин в подрельсовой зоне стенки стало невозможным.Extreme increase in torsion moment of inertia $${\displaystyle \sum J_{\mathrm{TO}R}^{Bl\mathrm{about}\mathrm{to}}}$$

made it possible to proportionally reduce 16.2 ... 10.42 times the local cyclically acting stresses in the under-rail zone of the wall of the crane beams, which ensured such a significant reduction in the local cyclically acting stresses that premature fatigue cracks in the under-rail zone of the wall became impossible.

Изгиб замкнутого контураClosed loop bending

Замыкание портального рельс снизу листом верхнего пояса прокатной подкрановой балки ГОСТ 6183-52 I100Б6 [8] благоприятно влияет на характеристики замкнутого контура.The closure of the portal rail from below by a sheet of the upper belt of the rolling crane beam GOST 6183-52 I100B6 [8] favorably affects the characteristics of the closed loop.

Оценим это благоприятное влияние для портального рельса П 18,364×15,37 (A=195,53 см²). Толщина верхнего пояса прокатной балки I100Б6 [8] t_Bп=3,95 см, ширина пояса 40,6 см, толщина стенки t_ст=2,1 см, площадь сечения пояса А_Вп = 40,6×3,95 = 160,37 см².Let us evaluate this favorable effect for the portal rail P 18.364 × 15.37 (A = 195.53 cm ² ). The thickness of the upper belt of the rolling beam I100B6 [8] t _Bp = 3.95 cm, the width of the belt 40.6 cm, the wall thickness t _article = 2.1 cm, the cross-sectional area of the belt A _Bp = 40.6 × 3.95 = 160, 37 cm ² .

$$J_{xВп}={А}_{Вп}\cdot t_{Вп}^2/12=\mathrm{160,37}\times {\mathrm{3,95}}^2/12=\mathrm{208,51}с{м}^4$$

. $$J_{x\mathrm{AT}P}={\mathrm{BUT}}_{\mathrm{AT}P}\cdot t_{\mathrm{AT}\mathrm{<figure-callout\; id="2"\; label="P"\; filenames="00000065.png,00000066.png"\; state="\{\{state\}\}">P</figure-callout>}}^2/12=160.37\times {3.95}^2/12=208.51\mathrm{from}{m}^{\mathrm{four}}$$

.

Соединение рельса с верхним поясом подкрановой балки фрикционное неподвижное с помощью высокоресурсных шпилек. Затяжка гаек исключает сдвиги и создает единый рельсовый блок.The connection of the rail with the upper belt of the crane beam is frictional motionless with the help of high-life studs. Tightening the nuts eliminates shifts and creates a single rail block.

Вычисление момента инерции рельсового блока, состоящего из портального рельса и верхнего пояса прокатной балки, производим [5] по следующему алгоритму. Определяем:The calculation of the moment of inertia of the rail block, consisting of a portal rail and the upper belt of the rolling beam, is carried out [5] according to the following algorithm. We determine:

Смещение «C_Блок» главной оси рельсового блока вниз по отношению к оси портального рельса

;The offset "C _Block " of the main axis of the rail block down relative to the axis of the portal rail

;

Второстепенный момент инерции рельсового блока относительно оси х рельса

;Minor moment of inertia of the rail block relative to the x axis of the rail

;

Главный момент инерции $$J_{Х}^{Блок}=J_{х}^{втор}-{\displaystyle \sum А\cdot {С}_{Блок}^2}$$

.The main moment of inertia $$J_X^{Bl\mathrm{about}\mathrm{to}}=J_x^{\mathrm{at}t\mathrm{about}R}-{\displaystyle \sum \mathrm{BUT}\cdot {\mathrm{FROM}}_{Bl\mathrm{about}\mathrm{to}}^2}$$

.

1) Для П_max 22×16,5, A=246,14 см².1) For P _max 22 × 16.5, A = 246.14 cm ² .

$${С}_{Блок}=\frac{-{А}_{Вп}\cdot \mathrm{0,5}(t_{Вп}+h_{рел})}{{А}_{Вп}+{А}_{рел}}=\frac{-\mathrm{160,37}\cdot \mathrm{0,5}(\mathrm{3,95}+22)}{\mathrm{160,37}+\mathrm{246,14}}=-\mathrm{5,11787}см$$

; $${\mathrm{FROM}}_{Bl\mathrm{about}\mathrm{to}}=\frac{-{\mathrm{BUT}}_{\mathrm{AT}P}\cdot 0.5(t_{\mathrm{AT}P}+h_{Rel})}{{\mathrm{BUT}}_{\mathrm{AT}P}+{\mathrm{BUT}}_{Rel}}=\frac{-160.37\cdot 0.5(3.95+22)}{160.37+246.14}=-\mathrm{5,11787}\mathrm{from}m$$

;

$$J_{х}^{втор}={А}_{Вп}\cdot {\left\{\mathrm{0,5}(t_{Вп}+h_{рел})\right\}}^2+J_{xВп}+J_{х}^{Порт}$$

; $$J_x^{\mathrm{at}t\mathrm{about}R}={\mathrm{BUT}}_{\mathrm{AT}P}\cdot {\left\{0.5(t_{\mathrm{AT}P}+h_{Rel})\right\}}^2+J_{x\mathrm{AT}P}+J_x^{P\mathrm{about}Rt}$$

;

$$J_{х}^{втор}=\mathrm{160,37}\cdot {\left\{\mathrm{0,5}(\mathrm{3,95}+22)\right\}}^2+\mathrm{208,51}+\mathrm{13463,31}=\mathrm{40570,21}с{м}^4$$

; $$J_x^{\mathrm{at}t\mathrm{about}R}=160.37\cdot {\left\{0.5(3.95+22)\right\}}^2+208.51+13463.31=40570.21\mathrm{from}{m}^{\mathrm{four}}$$

;

$$J_{Х}^{Блок}=J_{х}^{втор}-{\displaystyle \sum А\cdot {С}^2}{J}_{Х}^{Блок}=\mathrm{40570,21}-(\mathrm{160,37}+\mathrm{246,14})\cdot {\mathrm{5,11787}}^2=\mathrm{30022,66}с{м}^4$$

. $$J_X^{Bl\mathrm{about}\mathrm{to}}=J_x^{\mathrm{at}t\mathrm{about}R}-{\displaystyle \sum \mathrm{BUT}\cdot {\mathrm{FROM}}^2}{J}_X^{Bl\mathrm{about}\mathrm{to}}=40570.21-(160.37+246.14)\cdot {\mathrm{5,11787}}^2=30022.66\mathrm{from}{m}^{\mathrm{four}}$$

.

2) Для П 18,364×15,371, А=195,53 см².2) For P 18.364 × 15.371, A = 195.53 cm ² .

$${С}_{Блок}=-\frac{{А}_{Вп}\cdot \mathrm{0,5}(t_{Вп}+h_{рел})}{{А}_{Вп}+{А}_{рел}}=\frac{\mathrm{160,37}\cdot \mathrm{0,5}(\mathrm{3,95}+\mathrm{18,364})}{\mathrm{160,37}+\mathrm{195,53}}=-\mathrm{5,0274}с{м}^4$$

; $${\mathrm{FROM}}_{Bl\mathrm{about}\mathrm{to}}=-\frac{{\mathrm{BUT}}_{\mathrm{AT}P}\cdot 0.5(t_{\mathrm{AT}P}+h_{Rel})}{{\mathrm{BUT}}_{\mathrm{AT}P}+{\mathrm{BUT}}_{Rel}}=\frac{160.37\cdot 0.5(3.95+\mathrm{18,364})}{160.37+195.53}=-\mathrm{5,0274}\mathrm{from}{m}^{\mathrm{four}}$$

;

$$J_{х}^{втор}={А}_{Вп}\cdot \mathrm{0,5}(t_{Вп}+h_{рел})+J_{xВп}+J_{х}^{Порт}$$

; $$J_x^{\mathrm{at}t\mathrm{about}R}={\mathrm{BUT}}_{\mathrm{AT}P}\cdot 0.5(t_{\mathrm{AT}P}+h_{Rel})+J_{x\mathrm{AT}P}+J_x^{P\mathrm{about}Rt}$$

;

$$J_{х}^{втор}=\mathrm{160,37}\cdot \mathrm{0,5}{(\mathrm{3,95}+\mathrm{18,364})}^2+\mathrm{208,51}+\mathrm{7427,23}=47561с{м}^4$$

; $$J_x^{\mathrm{at}t\mathrm{about}R}=160.37\cdot 0.5{(3.95+\mathrm{18,364})}^2+208.51+7427.23=47561\mathrm{from}{m}^{\mathrm{four}}$$

;

$$J_{Х}^{Гл}=47561-(\mathrm{160,37}+\mathrm{195,53})\cdot {\mathrm{5,0274}}^2=\mathrm{38565,75}с{м}^4$$

. $$J_X^{Rl}=47561-(160.37+195.53)\cdot {\mathrm{5,0274}}^2=38565.75\mathrm{from}{m}^{\mathrm{four}}$$

.

3) Для П 17×13,0; А=150,44 см².3) For P 17 × 13.0; A = 150.44 cm ² .

$${С}_{Блок}=\frac{-{А}_{Вп}\cdot \mathrm{0,5}(t_{Вп}+h_{рел})}{{А}_{Вп}+{А}_{рел}}\Rightarrow C_{Блок}=\frac{-\mathrm{160,37}\cdot \mathrm{0,5}(\mathrm{3,95}+17)}{\mathrm{160,37}+\mathrm{150,44}}=-\mathrm{5,405}см$$

; $${\mathrm{FROM}}_{Bl\mathrm{about}\mathrm{to}}=\frac{-{\mathrm{BUT}}_{\mathrm{AT}P}\cdot 0.5(t_{\mathrm{AT}P}+h_{Rel})}{{\mathrm{BUT}}_{\mathrm{AT}P}+{\mathrm{BUT}}_{Rel}}\Rightarrow C_{Bl\mathrm{about}\mathrm{to}}=\frac{-160.37\cdot 0.5(3.95+17)}{160.37+150.44}=-\mathrm{5,405}\mathrm{from}m$$

;

$$J_{х}^{втор}={А}_{Вп}\cdot {\left\{\mathrm{0,5}(t_{Вп}+h_{рел})\right\}}^2+J_{xВп}+J_{х}^{Порт}$$

; $$J_x^{\mathrm{at}t\mathrm{about}R}={\mathrm{BUT}}_{\mathrm{AT}P}\cdot {\left\{0.5(t_{\mathrm{AT}P}+h_{Rel})\right\}}^2+J_{x\mathrm{AT}P}+J_x^{P\mathrm{about}Rt}$$

;

$$J_{х}^{втор}=\mathrm{160,37}\cdot {\left\{\mathrm{0,5}(\mathrm{3,95}+17)\right\}}^2+\mathrm{208,51}+\mathrm{4923,79}=22729с{м}^4$$

; $$J_x^{\mathrm{at}t\mathrm{about}R}=160.37\cdot {\left\{0.5(3.95+17)\right\}}^2+208.51+4923.79=22729\mathrm{from}{m}^{\mathrm{four}}$$

;

$$J_{Х}^{Блок}=22729-(\mathrm{160,37}+\mathrm{150,44})\cdot {\mathrm{5,405}}^2=13649с{м}^4$$

. $$J_X^{Bl\mathrm{about}\mathrm{to}}=22729-(160.37+150.44)\cdot {\mathrm{5,405}}^2=13649\mathrm{from}{m}^{\mathrm{four}}$$

.

4) Для П 14,906×13,45 А=113,32 см².4) For P 14.906 × 13.45 A = 113.32 cm ² .

$$С=-\frac{\mathrm{160,37}}{\mathrm{160,37}+\mathrm{113,32}}\mathrm{0,5}(\mathrm{3,95}+\mathrm{14,906})=-\mathrm{5,5244}см$$

; $$\mathrm{FROM}=-\frac{160.37}{160.37+113.32}0.5(3.95+\mathrm{14,906})=-5.5244\mathrm{from}m$$

;

$$J_{х}^{втор}={А}_{Вп}\cdot {(\mathrm{0,5}(t_{Вп}+h_{рел}))}^2+J_{xВп}+J_{х}^{Порт}$$

; $$J_x^{\mathrm{at}t\mathrm{about}R}={\mathrm{BUT}}_{\mathrm{AT}P}\cdot {(0.5(t_{\mathrm{AT}P}+h_{Rel}))}^2+J_{x\mathrm{AT}P}+J_x^{P\mathrm{about}Rt}$$

;

$$J_{х}^{втор}=\mathrm{113,32}\cdot {(\mathrm{0,5}(\mathrm{3,95}+\mathrm{14,906}))}^2+\mathrm{208,51}+\mathrm{2864,73}=\mathrm{17328,08}с{м}^4$$

; $$J_x^{\mathrm{at}t\mathrm{about}R}=113.32\cdot {(0.5(3.95+\mathrm{14,906}))}^2+208.51+2864.73=17328.08\mathrm{from}{m}^{\mathrm{four}}$$

;

$$J_{Х}^{Гл}=J_{х}^{втор}-{\displaystyle \sum А\cdot {С}^2}{J}_{Х}^{Гл}=\mathrm{17328,08}-(\mathrm{113,32}+\mathrm{160,37})\cdot {\mathrm{5,5244}}^2=\mathrm{8975,4}с{м}^4$$

; $$J_X^{Rl}=J_x^{\mathrm{at}t\mathrm{about}R}-{\displaystyle \sum \mathrm{BUT}\cdot {\mathrm{FROM}}^2}{J}_X^{Rl}=17328.08-(113.32+160.37)\cdot {5.5244}^2=8975.4\mathrm{from}{m}^{\mathrm{four}}$$

;

5) Для П 12,914×9,419 А=81,13 см².5) For P, 12.914 × 9.419 A = 81.13 cm ² .

- $${С}_{Блок}=-\frac{{А}_{Вп}\cdot \mathrm{0,5}(t_{Вп}+h_{рел})}{{А}_{Вп}+{А}_{рел}}{C}_{Блок}=\frac{-\mathrm{160,37}\cdot \mathrm{0,5}(\mathrm{3,95}+\mathrm{12,914})}{\mathrm{160,37}+\mathrm{81,13}}=-\mathrm{5,599}см$$

;- $${\mathrm{FROM}}_{Bl\mathrm{about}\mathrm{to}}=-\frac{{\mathrm{BUT}}_{\mathrm{AT}P}\cdot 0.5(t_{\mathrm{AT}P}+h_{Rel})}{{\mathrm{BUT}}_{\mathrm{AT}P}+{\mathrm{BUT}}_{Rel}}{C}_{Bl\mathrm{about}\mathrm{to}}=\frac{-160.37\cdot 0.5(3.95+\mathrm{12,914})}{160.37+81.13}=-\mathrm{5,599}\mathrm{from}m$$

;

- $$J_{х}^{втор}=\mathrm{160,37}\cdot {(\mathrm{0,5}(\mathrm{3,95}+\mathrm{14,906}))}^2+\mathrm{208,51}+\mathrm{2864,73}=\mathrm{17396,2}с{м}^4$$

;- $$J_x^{\mathrm{at}t\mathrm{about}R}=160.37\cdot {(0.5(3.95+\mathrm{14,906}))}^2+208.51+2864.73=17396.2\mathrm{from}{m}^{\mathrm{four}}$$

;

- $$J_{Х}^{Блок}=\mathrm{17396,2}-(\mathrm{160,37}+\mathrm{81,13})\cdot {\mathrm{5,599}}^2=\mathrm{9825,47}с{м}^4$$

.- $$J_X^{Bl\mathrm{about}\mathrm{to}}=17396.2-(160.37+81.13)\cdot {\mathrm{5,599}}^2=9825.47\mathrm{from}{m}^{\mathrm{four}}$$

.

Рельсы с площадью сечения меньше 81,13 см² не рекомендуем к использованию. Моменты инерции при изгибе рельсового блока $${\displaystyle \sum J_{Х}^{Блок}}$$

увеличиваются в 5,2…6,4 раза. Эффект высокий.Rails with a cross-sectional area of less than 81.13 cm ^{2 are} not recommended for use. Moments of inertia when bending a rail block $${\displaystyle \sum J_X^{Bl\mathrm{about}\mathrm{to}}}$$

increase by 5.2 ... 6.4 times. The effect is high.

Проблема преждевременного появления усталостных трещин в подрельсовой зоне стенки [5], [6], [9], [15] решена с помощью портальных рельсов, соединенных с подкрановой балкой фрикционным неподвижным соединением с помощью высокоресурсных шпилек с гайками и шайбами. Сдвиги исключены, что и создает единый рельсовый блок.The problem of the premature appearance of fatigue cracks in the under-rail zone of the wall [5], [6], [9], [15] was solved with the help of portal rails connected to the crane beam by a frictional fixed joint using high-life studs with nuts and washers. Shifts are excluded, which creates a single rail block.

Следовательно, замена стандартных крановых рельсов на равноценные рельсы портального профиля сечения приводит к высокому экономическому эффекту. Технологический процесс проката портальных в сечении рельсов также упрощается.Therefore, the replacement of standard crane rails with equivalent rails of the portal sectional profile leads to a high economic effect. The technological process of rolling gantries in the section of rails is also simplified.

В шестидесятых годах XX века на железнодорожном транспорте происходила массовая замена рельсов Р38 на Р65. Такая замена позволила значительно до 40% уменьшить износ рельсов и за счет этого уменьшить расход стали на замену изношенных рельсов ежегодно до 40% [15, с. 20]. Позднее, в семидесятых годах, рельсы Р65 были заменены рельсами Р75, в результате был получен значительный экономический эффект.In the sixties of the XX century, a massive replacement of P38 rails with P65 took place in railway transport. Such a replacement made it possible to significantly reduce rail wear by up to 40% and thereby reduce the steel consumption for replacing worn rails up to 40% annually [15, p. twenty]. Later, in the seventies, P65 rails were replaced by P75 rails, as a result of which a significant economic effect was obtained.

При замене стандартных крановых рельсов ГОСТ 4121-76 на рельсы портального сечения такой же материалоемкости будет получен экономический эффект не менее чем на железнодорожном транспорте.When replacing standard GOST 4121-76 crane rails with portal section rails of the same material consumption, an economic effect will be obtained no less than in railway transport.

Список литературыBibliography

1. Митюгов Е.А. К определению моментов инерции крановых рельсов, - М. Строительная механика и расчет сооружений, №5, 1968 г. 1. Mityugov EA To the determination of the moments of inertia of crane rails, - M. Structural Mechanics and Structural Analysis, No. 5, 1968

2. Нежданов К.К., Мамонов В.В., Карев М.А. О завышении моментов инерции рельсов при кручении, - // Сб. Материалы XXXI Всероссийской научно-технической конференции «Актуальные проблемы современного строительства» Ч. 2, ПГАСА, г. Пенза, 1999 г.2. Nezhdanov K.K., Mamonov V.V., Karev M.A. On the overestimation of the moments of inertia of rails during torsion, - // Sat. Materials of the XXXI All-Russian Scientific and Technical Conference "Actual Problems of Modern Construction" Part 2, PGASA, Penza, 1999

3. Нежданов К.К., Нежданов А.К. Вычисление моментов инерции рельсов при кручении, - М. Строительная механика и расчет сооружений, №3. 2008 г.3. Nezhdanov K.K., Nezhdanov A.K. Calculation of moments of inertia of rails during torsion, - M. Structural Mechanics and Structural Analysis, No. 3. 2008 year

4. Нежданов К.К., Нежданов А.К. Гарькин И.Н. Экстремальное повышение моментов инерции рельсов при кручении. - М.: Строительная механика и расчет сооружений, №6, 2011 г. 4. Nezhdanov K.K., Nezhdanov A.K. Garkin I.N. Extreme increase in moments of inertia of rails during torsion. - M .: Structural mechanics and calculation of structures, No. 6, 2011

5. Нежданов К.К. Совершенствование подкрановых конструкций и методов их расчета. Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук. Пенза, 1992.5. Nezhdanov K.K. Improvement of crane structures and methods for their calculation. The dissertation for the degree of Doctor of Technical Sciences. Penza, 1992.

6. Нежданов К.К. Совершенствование подкрановых конструкций и методов их расчета [Текст]: моногр. / К.К. Нежданов. - Пенза: ПГУАС, 2008. - 288 с. (Лауреат конкурса на медали и дипломы РААСН строительных наук 2011 г., 16.02.2012 г.).6. Nezhdanov K.K. Improvement of crane structures and methods for their calculation [Text]: monograph. / K.K. Nezhdanov. - Penza: PGUAS, 2008 .-- 288 p. (Laureate of the competition for medals and diplomas of the RAASN of building sciences 2011, 02.16.2012).

7. Сахновский М.М. Справочник конструктора строительных сварных конструкций. - Днепропетровск: Проминь, 1975 - 238 с.7. Sakhnovsky M.M. Handbook of constructor of welded constructions. - Dnepropetrovsk: Promin, 1975 - 238 p.

8. Писаренко Г.С., Яковлев А.П., Матвеев В.В. Справочник по сопротивлению материалов. - Киев: «НАУКОВА ДУМКА» - 1975 - 304 с.8. Pisarenko G.S., Yakovlev A.P., Matveev V.V. Handbook of resistance to materials. - Kiev: “SCIENCE OF THE DUMA” - 1975 - 304 p.

9. Нежданов, К.К. Новые принципы конструирования П-образной рамы здания [Текст]: моногр. / К.К. Нежданов, А.А. Кузьмишкин, А.К. Нежданов, П.В. Куничкин - Пенза: ПГУАС, 2013. - с. 255. ISBN 978-5-9282.9. Nezhdanov, K.K. New principles for the construction of the U-shaped frame of the building [Text]: monograph. / K.K. Nezhdanov, A.A. Kuzmishkin, A.K. Nezhdanov, P.V. Kunichkin - Penza: PGUAS, 2013 .-- p. 255. ISBN 978-5-9282.

10. Большой энциклопедический словарь. (БЭС). Главный редактор A.M. Прохоров. НАУЧНОЕ ИЗДАТЕЛЬСТВО «БОЛЬШАЯ РОССИЙСКАЯ ЭНЦИКЛОПЕДИЯ» М., 1998. С. 1456.10. Great Encyclopedic Dictionary. (BES). Editor-in-chief A.M. Prokhorov. SCIENTIFIC PUBLISHING HOUSE “BIG RUSSIAN ENCYCLOPEDIA” M., 1998. S. 1456.

11. RU 2467075 С2 Нежданов К.К., Нежданов А.К., Артюшин Д.В. Способ проката горячекатаной арматуры периодического профиля. МПК C21D 8/08 (2006.01). В21Н 1/18 (2006.01), Е04С 5/03 (2006.01). Список документов, цитированных в отчете о поиске: RU 2306989 С2. 27.02.2007. RU 67140 U1, 10.10.2007, RU 2201818 С1. 10.04.2003. Опубликовано: 20.11.2012. Бюл. №32.11. RU 2467075 C2 Nezhdanov K.K., Nezhdanov A.K., Artyushin D.V. Method for rolling hot rolled reinforcement of a periodic profile. IPC C21D 8/08 (2006.01). B21H 1/18 (2006.01), E04C 5/03 (2006.01). List of documents cited in the search report: RU 2306989 C2. 02/27/2007. RU 67140 U1, 10.10.2007, RU 2201818 C1. 04/10/2003. Published: November 20, 2012. Bull. Number 32.

12. М.М. Сахновский Справочник конструктора строительных сварных конструкций [Текст] - Днепропетровск: Промiнь, 1975. - 273 с.12. M.M. Sakhnovsky Guide to the constructor of building welded structures [Text] - Dnepropetrovsk: Promin, 1975. - 273 p.

13. СНиП II-23-81* Стальные конструкции. - М., 1990.13. SNiP II-23-81 * Steel structures. - M., 1990.

14. Справочник по кранам: В 2 т. Т. 1. Характеристики материалов и нагрузок. Основы расчета кранов, их приводов и металлических конструкций / В.И. Брауде, М.М. Гохберг, И.Е. Звягин и др. Под общ. ред. М.М. Гохберга. - М.: Машиностроение, 1988 - 536 с.14. Handbook of cranes: In 2 t. T. 1. Characteristics of materials and loads. Fundamentals of calculation of cranes, their drives and metal structures / V.I. Braude, M.M. Gokhberg, I.E. Zvyagin and others. Under the general. ed. M.M. Hochberg. - M.: Mechanical Engineering, 1988 - 536 p.

15. Лехно И.Б. Новые конструкции рельсов и креплений. - М.: Государственное транспортное железнодорожное издательство, 1959, 60 с.15. Lehno I.B. New rail and mount designs. - M.: State Transport Railway Publishing House, 1959, 60 p.

16. Сабуров В.Ф. Закономерности усталостных повреждений и разработка метода расчетной оценки долговечности подкрановых путей производственных зданий: Дисс. докт. техн. наук. - ЮУрГУ, Челябинск.: 2002. - 388 с.16. Saburov V.F. Patterns of fatigue injuries and the development of a method for calculating the durability of crane tracks of industrial buildings: Diss. Doct. tech. sciences. - SUSU, Chelyabinsk .: 2002 .-- 388 p.

17. Васильченко В.Т., Рутман А.Н., Лукьяненко Е.П. Справочник конструктора металлических конструкций. - Киев: «БУДШЕЛЬНИК» - 1980 - 286 с.17. Vasilchenko V.T., Rutman A.N., Lukyanenko E.P. Reference constructor of metal structures. - Kiev: “WONDER” - 1980 - 286 p.

18. Нежданов К.К., Нежданов А.К., Кузьмишкин А.А. «Способ гарантирования заданной выносливости К-образного сварного шва в подрельсовой зоне стенки двутавровой подкрановой балки». - М.: Строительная механика и расчет сооружений, №1, 2008 г.18. Nezhdanov K.K., Nezhdanov A.K., Kuzmishkin A.A. "A method of guaranteeing the specified endurance of a K-shaped weld in the under-rail zone of the wall of an I-beam crane". - M .: Structural mechanics and calculation of structures, No. 1, 2008

Claims (1)

Способ формирования рельсового блока для мостового крана, состоящего из портального рельса, соединенного с подкрановой балкой, включающий изготовление портального рельса путем непрерывного литья портальной в сечении заготовки рельса из стали марки 35ГС, охлаждения заготовки до температуры в пределах 950-1050°С, прокатки заготовки в клети прокатного стана с пластической деформацией с суммарным коэффициентом вытяжки не менее 7,8, обжатием ее валками с четырех сторон с обеспечением портального сечения рельса, имеющего равные площади сечения главы и пары пят, и монтаж портального рельса на верхний пояс подкрановой балки, при котором пару пят рельса и верхний пояс подкрановой балки с помощью подрельсовых подкладок, выполненных из чугуна, соединяют фрикционными шпильками из легированной стали, проводят затягивание гаек шпилек с исключением сдвига и с образованием единого замкнутого контура рельсового блока. A method of forming a rail block for a bridge crane, consisting of a portal rail connected to a crane beam, comprising manufacturing a portal rail by continuously casting a portal section of a rail blank of 35GS steel, cooling the blank to a temperature of 950-1050 ° C, rolling the blank into stands of a rolling mill with plastic deformation with a total drawing ratio of at least 7.8, compression by rolls from four sides, providing a portal section of a rail having equal sectional areas heads and pairs of heels, and the installation of the portal rail on the upper belt of the crane beam, in which a pair of rail heels and the upper belt of the crane beam are connected by means of cast-iron linings made of alloy steel, the nuts of the studs are tightened with the exception of shear and the formation of a single closed loop rail block.

Images