Конструктивные формы подкрановых балок, встречающиеся в практике проектирования и эксплуатапии, отличаются общей тенденпией в разработке, направленной на снижение местных напряжений.
Часть известных предложений относится к увеличению крутильной жесткости верхней зоны подкрановых балок за счет усложнения конструктивного решения (рис.6.4 типы 2-5, 9-12). При этом создание подкрановых балок с коробчатым сечением верхнего пояса, вызванное необходимостью избежать передачи давления рельса непосредственно на сварной шов, соединяющий полку со стенкой, приводит к определенному перерасходу металла, увеличению трудоемкости и усложнению технологии изготовления.
¥
Т 1Г Г
jL jL jL
А А JL
Вариант исполнения нижнего пояса балок типов 14-19
Рис.6.4. Развитие конструктивной формы подкрановых балок
Опыт показывает, что применение такого сечения может быть пелесообразно для подкраново-подстропильных ферм при пролете 24 м и больше. В балках типов 1 -5 (рис.6.4) существенного увеличения выносливости не происходит. Долговеч-
ность подкрановой балки с опиранием рельса на ребра (рис.6.4, тип 6) в 4 раза выше, чем у балки типа 7. Установка наклонных ламелей (рис.6.4, типы 3, 5) несколько увеличивает долговечность балок, но разрушение происходит в опорном сечении, в местах приварки ламелей к опорным планкам. Использование конструктивного решения подкрановой балки с установкой вертикальных ребер с шагом меньшим, чем высота стенки, может быть реализовано в виде балки с вертикально гофрированной стенкой (рис.6.4, тип 20).
Исследования подтверждают возможность рассматривать гофрированную стенку как плоскую с утолщением в зоне примыкания к поясам. Наличие гофр действительно обеспечивает увеличение крутильной жесткости балки. Сдерживающим условием расширения области применения и объема выпуска таких балок является сложная конфигурация стенки, усложняющая выполнение шва прикрепления стенки к поясам, большая деформативность стенки и лимитированность толщины 5 < 8 мм.
Конструктивная форма подкрановых балок с исключением сварного шва из верхней зоны вследствие использования прокатного тавра, получаемого роспуском широкополочного двутавра (рис.6.4, тип 77,12) имеет несомненные преимущества перед балкой, составленной из трех листов. Из-за ограничений, связанных с имеющимися в производстве двутаврами, такая балка может быть рекомендована для кранов групп режима работы 4К-8К грузоподъемностью не более 50 т. Балка типа 13 (рис.6.4) разработана без сварного шва в месте передачи нагрузки от колеса крана. Однако из-за наличия строганого вкладыша со специально выполненным пазом и гнутых опорных ребер возникают значительные усложнения при изготовлении.
Конструктивные разработки, улучшающие напряженно-деформированное состояние верхней зоны балок, базирующиеся на изучении непосредственных контактов между верхним поясом балки и подошвой рельсов, привели к разработке конструкции гибкого крепления рельсов через стальные прокладки с выпуклой к низу цилиндрической поверхностью, которые устанавливаются по всей длине рельса. Опыт применения балок с такими креплениями рельсов показал их высокую эксплуатационную надежность. Местные суммарные напряжения в балках при использовании прокладок с цилиндрическим основанием уменьшаются в 4-5 раз (рис.6.4, тип 21). Нрепятствие к широкому использованию креплений рельсов с металлическими прокладками - отсутствие промышленного производства прокладок и гибких прижимов.
Установлено, что местные напряжения существенно зависят от состояния крепления кранового рельса. Снизить местные напряжения можно, используя для этой цели низкомодульные прокладки и пружинные крепления. Экспериментальные исследования таких подкрановых балок адъюстажного отделения обжимного цеха Магнитогорского металлургического комбината показали, что максимальные напряжения в верхней зоне подкрановой балки не превышают предела выносливости стали. Срок службы низко модульных прокладок составляет 4-5 лет.
Результаты исследований подкрановых рельсов на кручение подтвердили их значительно большую крутильную жесткость по сравнению с верхним поясом. Обеспечением совместной работы подкранового рельса и верхнего пояса можно увеличить несущую способность стенки в результате возрастания сопротивления верхнего пояса деформации кручения. Наибольший эффект достигается при жестком креплении рельсов в сечениях, расположенных над вертикальными ребрами. Для этого целесообразно использование высокопрочных болтов, затянутых на нормативные усилия.
Уместно отметить, что передача усилий от местного кручения в местах установки ребер, а также уменьшение расстояния между ребрами способствует снижению всех компонентов напряженного состояния стенки, однако повышенная склонность к разрушению участка шва вблизи ребер препятствует ожидаемому возрастанию долговечности балки.
Для подкрановых балок под краны групп режима работы 6К-8К эффективно соединение поясов со стенкой, выполненное на высокопрочных болтах. При такой конструкпии верхнего пояса увеличиваются параметры, положительно влияющие на величину местных напряжений. Важно также и то обстоятельство, что усталостная прочность соединений на высокопрочных болтах существенно возрастает по сравнению со сварными и заклепочными соединениями (рис.6.4, типы 14-19).
Конструкпия подкрановых балок с соединением элементов на высокопрочных болтах разработана в виде двутавров с верхним поясом, состоящим из парных уголков с листом или без листа, стенки, выполненной из листа, и нижнего пояса в виде парных уголков или сварного тавра. Такая компоновка сечения подкрановых балок решает следующие задачи:
- сосредотачивает значительную часть материала в наиболее нагруженной верхней зоне подкрановых балок;
- обеспечивает увеличение ресурса балки по выносливости за счет использования соединений на высокопрочных болтах;
- повышает технологичность балок, благодаря постановке высокопрочных болтов взамен заклепок;
- дает возможность сборки балки из отдельных легкоперевозимых элементов непосредственно на месте монтажа в отдаленных и труднодоступных районах, а также северных (снижение требований к материалу конструкпии);
- обеспечивает высокую ремонтопригодность подкрановых конструкпии.
По своему конструктивному решению, способу соединения элементов и расчетной схеме подкрановые балки подразделяются на следующие типы: • по расчетным схемам - разрезные (рис.б.За) и неразрезные (рис.6.56);
Монтажные стыки
U -л
[1111111
1111
1- с
Рис.6.5 а, б. Подкрановые балки а - разрезная подкрановая сплошностенчатая балка; б - неразрезная подкрановая сплошностенчатая балка
