Исследование крановых металлоконструкций [1(74)]

Сборник содержит результаты научно-исследовательских работ, посвященных вопросам устойчивости стержней переменного сечен

158 54 7MB

Russian Pages 166 [174] Year 1967

Report DMCA / Copyright

DOWNLOAD PDF FILE

Table of contents :
Инж. Бененсон И. И. К расчету устойчивости металлических стержней переменного сечения и рам, составленных из таких стержней ......Page 4
Инж. Розеншейн Б. М. Способы усиления и методика расчета нижнего пояса балок монорельсовых путей ......Page 27
Инж. Бененсон И. И., Концевой Е. М. Повреждения металлоконструкций крановых мостов в эксплуатации и способы их устранения ......Page 37
Инж. Розеншейн Б. М. Исследование асимметрии циклов напряжений металлоконструкций металлургических кранов ......Page 90
Инж. Роговин Д. А. Исследование возможности применения точечной контактной сварки в крановых металлоконструкциях ......Page 119
Инж. Бененсон И. И., Концевой Е. М. Реализация расчета на кручение главных балок мостовых кранов конструкции ВНИИПТМАШ на ЭЦВМ (Урал 2) ......Page 158
Recommend Papers

Исследование крановых металлоконструкций [1(74)]

  • 0 0 0
  • Like this paper and download? You can publish your own PDF file online for free in a few minutes! Sign Up
File loading please wait...
Citation preview

ТРУДЬI ВСЕСОЮЗНОГО НА УЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКОГО И ПРОЕКТНО-КОНСТРУКТОРСКОГО ИНСТИТУТА ПОДЪЕМНО-ТРАНСПОРТНОГО МАШИНОСТРОЕНИЯ, ПОГРУЗОЧНО-РАЗГРУЗОЧНОГО И СКЛАДСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ И КОНТЕЙНЕРОВ ВНИИПТМАШ

ИССЛЕДОВАНИЕ КРАНОВЫХ МЕТАЛЛОКОНСТРУКUИЙ ВЫПУСК 1

(74)

Под редакцией к. т. н. БОГУСЛА ВСКОГО П. Е.

ОТДЕЛ ИЗУЧЕНИЯ И ОБОБЩЕНИЯ ОПЫТА ОТЕЧЕСТВЕННОЙ И ЗАРУБЕЖНОЙ ТЕХНИК:И Москва 1967

Сборни к содер ж ит результаты научно ­ исследовательски х р абот, посвященны х в о ­ просам устойчи вости стер ж ней переменног о сечения и р ам из та к;�х стер ж ней ; усиления ездо вы х полок • моно р ельсо вы х путей; а сим ­ метрии ци кло в н апря ж ений и точечной кон­ тактной свар ки в кр ановы х металло кон ­ ст р укц ия х, а та кже п р· и мен е ния ЭВЦМ для р асчета на кручени е главны х бало к мостов крано в констру кции ВНИИПТМАШ и ре­ монта пов р ежд ений в кр ановых моста х. Сборни к предназначается для ин женерно­ тех нически х работни ко в научно- исследова­ тельск их и прое ктно- конструкторс ких ин­ ститутов и заводов, проектирующи х , изго­ товляющих и э ксплуатирующих подъемно­ т р анспортное оборудование.

УДК 624.074:62 1.874 СИФ 41.71-027.

Инж. БЕНЕНСОН И. И.

К РАСЧ ЕТУ УСТОЙЧ И ВО С Т И М ЕТАЛЛ И Ч Е С К И Х. СТЕРЖН ЕЙ П Е Р ЕМ Е Н Н О ГО С ЕЧ Е Н ИЯ И РАМ, СОСТАВЛ Е Н Н Ы Х И З ТА К И Х СТЕРЖН ЕЙ 1. В В ЕДЕ Н И Е

Стержни переменног о сечения находят все более ш ирокое при менение в крановых металлокон струкциях . Обычно, это стержни с прямолиней ными образующи ми, имеющие двутавро­ вое или коробчатое сечение (фиг. 1 , 2 ) . L

t

--- -----------�-
и г. 1. Конфигурация стер ж ня с прямолинейными об ­ ра зующими (коробчатое сечение). Размеры в см

В литературе, посвященной вопросу определ ения критиче­ ских (эйлеровых) сил для сжатых стержней переменного сече­ ния, чаще всего р ассматриваютс я сплошные ( м онолитные) сече­ ния или же составные двухветвевые конструкции с неподатливой решеткой, для которых зако н изменения изгибной жесткости * по длине может быть выражен в виде * Здесь и далее терыин «ж есткость» иногда для краткости будет приме­ няться вза мен выражения «момент инерции поперечного сечени я ». 3

(1)

где !о и k- константы, а показатель степени п является целым числом (от 1 до 4). Для мет аллических тонкостенных стержней с линейно изме­ няющейся высотой стенки п р и постоянной ширине поясов и по­ стоянной толщине всех элементов, закон изменения жесткости т а кже может быть п р едставлен в форме ('1 ) , однако величина п уже н е является целым числом и п р а ктически может принимать з н ачения в диапазоне 2, 1 -:-2,6. ь 6,

ь

ff, z .е;

.е;

� Q,J

б)

+ i



бс/2 -"'"

б)

.Р �Р, следует вычислить затем (27) и далее

П олученная величина Ркр, будет незначительно отличаться от точного знач·ения в м еньшую сторону. Эффективность метода демонстрируется вначале на послед­ нем примере, где было получено: ,

EJ 0 EJ 0 Ркр=-76,3-; Ркр=57, О [2 . [2

Тогда



-

а=

76,3 - 57,О =l ' 22' 57,0 76,3 6 2

и улучш енное приближение критической силы сост авит

ркр,

_

76,3 1 '22

1 +2



10

/2

= 47 ' 4 Elo [2

'

что отличается от точного з н а чения меньше чем на 2 % . Другой пример - определение критической силы для шар­ нирно-опертой стойки ( фиг. 8). Принято, что h* = Ф* = 4, и тогда, согласно т а блице 1 , точное з начение критической силы р авно Elo 9 :кр = 2 '0 р

[2

П о способу дополнительной нагрузки в первом прибл ижении форма прогиба з адается симметричной, с одним изломом ( ф и г . 8, 6). П оскольку поперечная сила на каждом участке должна быть равна 2Р � (с разными знака м и ) , то доп ол нительной н агрузкой l

о

будет сосредоточенная сила, равная 4Р - .Для определения п ере­ ! * Для призматических стер ж ней или в случаях слабого изменения ж естко­ сти оно м ожет получить ся и приумен ьшенным, но с той же тенденцией знач и­ тельного умен ьшения относител ьной погрешности.

22

мещения от этой силы в точке ее приложения строятся необхо­ дим ы е эпюры моментов ( фиг. 8, в, г ) . В ычисл ение интеграла Мора производится по двум участкам; за начало каждого из них п р инимается среднее сечение стержня, для которого J = 15,6 J о (см. п р едыдущий пример ) . Н етрудно подсчитать, что для верхнего участка h*в= Ф*в = 1,6; для этих .

....= ..



PJ

р 1 2Р§_ f-L

'

1 1

1 \ \

ё

\

'

зр21 t

\

ё1'

\ 4Рт_ J

Gz

6 t 2Pr

/

t:­

б)

б)

б2 'ЗР2.§.с.. L -

1

1 1 1 1 1

Фиг.

'

/

1

'JP� t ,

_

!.-зрО!. (

г)

р



д)

е)

з)

Ж)

8. К расчету ус1ойчивости шарнирно-опертой стойки

значений из (2] найдено µ0 = 0,23 1 6. Для нижнего участка hн* = Фн* =О,4, и тогда µо= О,631. Перемещение среднего сечения от дополнительной нагрузки равно

О= 0,5l Ро EJ0-15,6 .

отку д а

·1

4

( О ' 2316+0 ' 631)=0 ' 00691 EPl2 о J0

'

'

EJ0 Ркр=144 ' 7 2 ' [

что на 58 % превышает точное значение. Форма прогиба и дополнительная нагрузка второго прибли­ жения представлены на фиг. 8, д; на фиг. 8, е, ж, з изображены все необходимые эпюры моментов. После нахождения перемещений 61 и 62 путем вычисления интегралов Мор а по трем участкам и р ешения системы двух уравнений ( п ромежуточные выкладки опущены) получено: " EJ0 Ркр =11 1 ,5-, [2 что на 2 1 % больше точного значения . Тогда а= 1 44,7- 1 1 1 ,5 =l 05 ' 1 11,5 144,7 6 2 23

и

144,7 1+

1,05 --

.

EJ0 [2

=

94 ' 9

EJ0

[2 •

2

Р асхождение с точнь1м значением 3 % . Сопоставление результатов приближенного и точного расчета производилось еще для ряда стоек при р азличном соотношении концевых жесткостей и р а зличных условиях опирания концов. Во всех случаях точность р езультатов был а не хуже 2-7-4 % . На основании этого, способ может быть рекомендован и для р асчета более ·сложных систем, например упруго-опертых стоек,

n'

о Р, ---

1 1 1 1 1 1

1

а)

р

1

1

·1

р �аР о Рз J1j_ г--. ----f_оt.д_

р

б)

1

1

1 1

бz

1 1

6)

1 'P , z

,,J#,

1

1 1 Р4

г)

Фиг. 9. К расчету устоичивости портальной рамы

всевозможных рам под действием как сосредоточенных, так и р а сп р еделенных сил. Коэффициенты, необходимые для вычисления интегралов Мора по стержня м переменного сечения (перемножение т рапе­ цевидных, т р еугольных и параболических - 2 и 3 степени эпюр моментов) , п р иведены в {2]; там же изложены соображения по расчету статически неопределимых систем. В качестве п римера рассматривается порядок определения эйлеровой силы для портальной рамы ( фиг. 9 ) . Если сжим а ющая сила р а сположена над одной из стоек, то формы упругой линии первого и второго п риближения принима­ ются п о фиг. 9, 6, в; для незагруженной стойки назначаемая фор­ ма, п о сути дела , безразлична . П р и сжатии обеих стоек неодинаковыми силами ( фиг. 9, г) форма упругой линии первого прибл ижения берется по фиг. 9, 6, а во втором при ближении количество неизвестных п а р аметров смещений становится р а вным трем ( фиг. 9, г). Если сжимающие силы одинаковы ( а= 1 ) , то б2=бз, и количество параметров уменьшится до двух. Дальнейшие этапы - составление допол­ нительной нагрузки, определ·ени е вызываемых ею перемещений, получение Р :Р , Р ,;Р и, наконец, Рнг1 - выполняются так же, как и для одиночной стойки. Усложнение будет закл ючаться лишь в том, что для опреде­ ления некоторых перемещений п ридется сначала раскрыть ста­ тическую неопределимость рамы. 24

В заключение следует отметить, что изложенный м етод п ри· годен, очевидно, для систем, составленных из стержней любого типа, если только для них и меется удобный м етод определения изгибных деформаций. ЛИТЕРАТУРА 1 . G е r е J., С а r t е r W. Критические силы для колонн переменного сече­ ния .. Journal of the Structural Division, Proc. of the ASCE, 1 962, 88, No 2. 2. Б е н е н с о н И. И. Металлические стержни переменного сечения в ста ­ тически неопределимых конструкциях. Труды ВНИИПТМАШ, вып. 1 (65) , 1 966. 3. С е г а л ь А. И. Высотные сооружения. Стройиздат, М., 1 949.

25

УДК 625.54. СИФ 41.9 71-027.

Инж. РОЗЕНШЕИН Б. М.

С ПО С О Б Ы УС И Л Е Н ИЯ И М ЕТОДИ КА РАСЧ ЕТА Н ИЖ Н Е ГО ПОЯ СА БАЛ О К М О Н О Р ЕЛ Ь СО В ЫХ ПУТЕЙ В В ЕДЕ Н И Е

П р и п роектировании монорельсового транспорта значитель­ ную трудность в н а стоящее время п редставляет выбор ездовой балки. Особенно затруднителен выбор б алки для т алей грузо­ подъемностью свыше 2-х тонн и п ролетах б алки п ревышающих 6 м. Указанное положение возникло в связи с заменой р анее проектировавшихся стр оительных двутавров по ОСТ 1 00 1 6-39 двутаврами по ГОСТ 8239-56. У последних толщина полки меньше и поэтому они не выдерживают большие местные напря­ жения, создаваемые давлением катков талей. Для использова­ ния в качестве монорельсовых путей п р едложено два типа про­ филей: а ) составные, у которых ездовая ч асть с небольшим� утол­ щениями краев полок, изготовленная из качественной стали, приварива ется к несущей ч асти из обычной строительной стали. Эта конструкция, предложенная ЦНИИпр омзданий, включает 5 типоразмеров ездовых полок; б) монолитные н а основе двутавров по ГОСТ 5 1 57-53 с утолщенным и пол·к ами. П оследни е предложены В Н И ИПТМАШ и включают 5 типоразмеров б алок. Каждой из этих конструкций п рисущи достоинства и недо­ статки. Так как до настоящего времени не налажен серийный выпуск ни одного из упомянутых п рофилей, п р едприятия, изго­ товляющие и эксплуат ирующие м онорельсовые пути, зачастую вынуждены прибегать к усилению обычных стр оительных дву­ тавров. Наиболее ч а сто т акое усиление достигается наваркой полосы на ездовой пояс балки. Во ВНИИПТМАШ б ыло проведено исследование п р очности дву­ тавров по ГОСТ 8239-56 на местную нагрузку и р азра ботана, н а основе упомянутых и сследований, мет одика р асчет а этих про­ филей, усиленных н а ва риваемой полосой. Попытки усилить ездовые полки начались вскоре после введе­ ния ГОСТ 8239-56 на облегченные двутавры. В большинстве 26

случаев этим занимались организации, эксплуатирующие моно­ рельсовые пути. Некоторые эксплуатационники п р оводили усиление с по­ мощью п ривар ки поперечных полос под ездовые полки. Тако й метод усиления давал меньшее коробление двутавра после под­ варки полос. Однако ввиду м алой зоны, на которую р аспростра­ няются напряжения от местного давления катка, кромки усилен­ ной балки очень быстр о ( в течение 2-;-3-х м есяцев) отгибались, причем ездовая полка становилась волнообразной в п р одольном направл ении. Большую долговечность балок обеспечил м етод усиления подвар кой под ездовую полку сплошной полосы или местных кромочных усилений. Второй способ применим лишь для больших номеров двутавров. Е го неудобством является силь­ ное коробление двутавра от четырех п р одольных сварочных швов на ездовой полке. Опыт п редприятий, производивших усиление ездовых полок, показал, что наиболее рациональным методом (с точки зрения тех•нологии) является подварка сплошной усиливающей ПОЛО1СЫ.

Из исследований, посвященных влиянию усиления на несу­ щую способность полки монорельса, нам известн а только сов­ местная р абот а ЦНИИС К и ЦНИИпромзданий, выполненная в 1 965 г. [l]. В указанной р аботе было обращено внимание н а исследова­ ние специ альных двутавров по ЧМТУ 23-65, для составных м о­ норельсовых балок. Одновременно п роводились также исследо­ вания коротких образцов п р офилей, длиной 300 мм с подварен­ ными полосами, по центру которых ставились элект розаклепки. На основании этого исследования нами был выбран шаг элек­ трозаклепок - 1 20 мм, являющийся по нашему мнению опти­ мальным как с точки зрения п рочностных, так и технологических соображений. 1 . ЭКС ПЕ Р И М Е НТАЛ Ь Н Ы Е И ССЛ ЕДО В А Н И Я УСИЛ Е Н Н ЫХ П О Л О К М О Н О Р ЕЛ ЬСОВЫХ ПУТЕИ

Для изготовления о б разцов п р именялся обычный рядовой прокат. П р и выборе балок о б ращалось внимание лишь на по­ стоянство геометрических размеров на длине о б р азца L = = 4000 мм. Н а каждый образец наваривалось по три полосы раз­ личной толщины. У образца подварка была выполнена н а поло­ вине длины двутавра, половина одной полки двутавра оставалась без подварки и служила для контроля при определении влияния усиления. Как указывалось, каждая полоса приваривалась по длине сплошными фланговым и швами с катетом 7-;-6 м м (только для одного случая - подварки полосы >, фиг. 1 ) опреде­ с лялось значение � = -, затем п о графикам фиг. 3 и фиг. 4 зна­ а

чение k1 и kз и п о формула м:

� .. ;

iтх =-. V

(5)

, - О ,ООБМ.

6-1 1 56

81

6. Вес м ассы одного гасительного у стройства р авен

где

g

G г= �g - 0,7Gy ,

ускорение силы тяжест и ; в е с упругого элемента гасителя. 7 . Упругий элемент гасителя р екомендуется изготовлять из .nиста высокопрочной стали с конфигура цией согл асно фиг. 2 1 , 6 П отребная жесткость элемента р а вна

Gy

-

-

(в) Действительная жесткость элемента р авна k

у

=

8E bh3

(г)

зz з

при ш а р нирном опирании концов и наличии свободы у одной из опор в горизонт альном направлении . Эти формулы стр оги при небольшой величине площадки кон­ такта м ассы гасителя с упругим элементом. Если же масса зажимает элемент на значительной длине, а т а кж е если обе опоры шарнир но-неподвижны, жесткость эле­ мента окажется больше. Однако уточненного р а счета делать не следует, лроще предусмотрет ь регули р овку п р олета упругого элемент а . Н о р м альное напряжение в к райних фибрах п оперечных се­ чений упругого элемента от веса м ассы гасителя р а вно mg l

З

l

mg cr = - . -- = -. 2 4W 4 bh2

Допуская наибольшую динамическую амплитуду колебаний массы р а вной пятикратному статическому п рогибу ( см : ниже) и принимая при этом 20 % запас наибольшего напряжения по отно­ шению к пределу текучести > толщина стенки поршня должна быть м енее диамет р а отверстий; в конструкциях типа «б» внешние каналы большого диамет р а снабжаются тонкими диафрагмами с отверстиями малого диамет р а или регулируемы­ м и дроссельными вставками. Расчет сопротивления такого демп­ фера может быть выполнен с помощью любого руководства по гидравлике. Следует только иметь в виду, что демпфер описан­ ного типа будет иметь квадратичную зависимость силы сопро­ тивления от скорост и поршня; при р а счете можно принять, что характеристика его ( п а рабола) должна пересечься с характери­ стикой линейного демпфера на р а сстоянии 0,75 длины р а бочего участка скоростей от начала координат ; однако п роще найти оптимальную степень з атухания опытным путем. Ход поршня демпфера любой конструкции должен быть ра­ вен десятикратному статическому п р огибу упругого элемента, то есть mg . Л = 10 2ky

В положении статического р авновесия м ассы г асителя пор­ шень должен находиться в среднем положении. Для у меньшения потер ь жидкости цилиндр демпфера пред­ почтительно выполнять с глухи м дном. 4. Н астройка динамического гасител я

1 . Производится предва р ительны й монтаж г асителя без демп­ фера в наземных условиях, П утем - регулировки п р олет а упругого элемента ( можно и в со­ четании с небольшим изменением м ассы) производится подгон­ ка ч а стоты до р асчетной величины. Р аскачка м ассы выполняется в ручную. В едется з апись колебаний любым самопишущим при­ бором с отметкой времени.

84

2. П одсоединяется демпфер. Вносимое и м з атухание в сред­ нем регулировочном положении должно обеспечивать величину логарифмического декремента порядка а--

-

О л:

(с) -

т

·опт



Контроль осуществляется п о виброгр а м м а м . ,3 _ Гаситель устанавливается на кране. П роизводится нагру­ жение крана в р а счетном режиме ; ;nри этом ведется запись вер­ тикальных колебаний мост а . Путем р егулир овки демпферов (обоих одновременно) нахо­ дится оптимальная степень з атухания. V l l. УКАЗАН И Я П О П Р О В ЕД ЕН И Ю Р ЕМО Н Т Н Ы Х РАБОТ

И П РО Е КТ И РО В А Н И Ю П ОДКР ЕП Л Е Н И Я

В результате восстановительно-рем онтных р абот конструкция должна отвечать всем требованиям современных «Технических условий» на проектирование и изготовление крановых м еталло­ конструкций, а также «Правилам» Котлонадзор а . П р и выполнении ремонтных р абот необходимо руководство­ ваться следующим и основными положения ми: 1. Трещины, возникающие ,в основном м ет алле, должны быть обработаны следующим обр азом. Устанавливаются границы р асположения трещины ( ее начало и конец ) . Концы ее з а сверли­ ваются сверлом диа метром 20-25 мм. Кр·ОМКJИ т рещины, тем или иным способом, р а зделываются п од У-образный шов. Произво­ дится заварка трещины. Рассверленные отверстия оставляют незаваренными. 2. Толщина накл адки, используемой для перекрытия трещи­ ны, не долшна превышать толщины усиливаемого листа. Размер накладки определяется видом трещины и п р ини­ мается из условия отстояния кромки накладки о т конца трещи­ ны не менее, чем на 25-30 мм. Форма накладки не должна иметь острых кромок. Все они должны быть скруглены под р адиус, величина которого должна быть не менее чем 0,2 Ь ( где Ь наименьший размер накладки : длина или ширин а ) . 3. Усиливаемая накладкой поверхность должна б ыть очищена от остатков наплавленного металла . Имеющиеся сварные швы зачищены заподлицо с поверхностью. Обварка накладки п р оизводится по контуру. 4. П р и обнаружении трещины в сварном шве, последний должен б ыть вырублен или выплавлен. П оверхность з ачищена. После этого толыю накладывается новый шов. 5. При ремонте соединения вертикальной стенк·и с нижним поясом (трещина по шву) в р айоне р адиуса скругления, после

-

85

вырубки шва необходимо кромку стенки р а зделать под сварку. 6. Если накл адка вплотную подходит к поясным швам, то последние должны быть вырублены, места з ачи щены, кромки накладки р азделены под У-образный шов. П осле этого произво­ дится сварка. 7. Перед сваркой проплавляемы е поверхности и прилегающие к ним зоны металла шириной не менее 20 мм должны быть очи­ щены от краски, ржавчины, окалины, м асла, влаги, грязи и пр. 8. Сварка конструкции усиления должна производиться по заранее разработанному технологическому п роцессу, устанавли­ вающему последовательность сборочно-сварочных р абот, поря­ док наложения швов. 9 . Сварка производится электросварщиком, прошедшим испытания и и меющим удостоверение, устанавлива ющее квали­ фикацию и характер р абот, к которым он допущен. 10. Все сварочные р аботы должны п роизводиться электро­ дом м арки 342, в наиболее ответственных соединениях Э42А. 1 1 . З а прещается п р и п роведении сва рочных р а бот произво­ дить з а жигание дуги на основном металле вне границы шва. 1 2. Начало и конец стыкового шва должны выводиться за пределы свариваемых элементов на выводные планки, удаляе­ мые п осле окончания сварки. Удаление выводных планок произ­ водится кислородной резкой. Места установки планок тщательно зачищаются. 1 3 . Кромки элементов толщиной 10 мм и более должны б ыть р азделаны под У-образный шов. 1 4. С оединительные швы должны быть непрерывными по всей длине соединяемых элементов. 1 5. Стыки поясных листов следует устраивать прямыми при соблюдении условия зачистки их заподлицо с поверхностям и стыкуемых листов. 1 6. Угловым швам в р айоне радиуса скругления, в узле со­ пряжения б алок, должна быть придана вогнутая форма, осуще­ ствляющая плавный переход от шва к основному металлу. 1 7. Соединение нижнего пояса с вертикальной стенкой по р адиусу скругления, ·В р а йонах резкого изменения высоты сече­ ния балки, должно осуществляться двухсторонним швом. , 1 8. Имеющиеся подрезы в швах концевой б алки (независимо от наличия трещин) по р адиусу скругления должны б ыть зава­ рены и з ачищены. 19. Кром.к и элементов, фор м а которых получена в результате огневой резки, должны б ыть зачищены от шлака, б рызг, наплы­ ва металла и не и меть неровностей и шероховатостей, превы­ ш а ющих 1 мм. Кромки вы резов не должны иметь неровности после газовой резки, п ревышающие 0,3 мм. 20. Все кромки узловых фасонок после газовой резки под­ лежат механичес�юй обработке. ·

86

2 1 . В углах .в ырезов, а также в зонах большой концентрации напряжений не допускается р а сположени е стыков, прил егающих к отверстию в л истах стенки или пояса. 22. Прямоугольные вырезы независимо от их р а змеров дол­ жны иметь з акругленные угл ы . Р адиус закругления принимается для болтового соединения R� 0 ,3 Ь, для ост альных вырезов R > 0,2 Ь ( где Ь - ш и р ина выреза) . 23. Кромки вырезов под болтовое крепление должны под­ крепляться окантовкой, как показано на стр . 63. в ы воды

Результаты обследования 75 крановых мостов позволяют сделать нижеследующие выводы: 1 . Условия эксплуатации кранов характеризуются весьма тя· желыми условиями р а боты : а ) большая з агруженность - 80-90 % ; б ) р а бота с грузом близким к номинальному; в) превышение ф а ктической величины продолжительности времени включения ( П В % ) над р а счетно й ; г) наличие нагрева металлоконструкции кранов в некоторых цехах (слябинг - склад слябов) до значительной температуры, свыше 300°. 2. Обследованием установлено весьма неудовлетворительное состояние м еталлоконструкций кранов, выражающееся в м ассо· вом появлении трещин и других дефектов в р азличных элемен­ тах и узлах конструкций. 3. Наиболее подверженными трещинообразованию я вляются концевые балки в р а йоне крепления букс. Повреждения конце­ вых балок зарегистрированы на 43 .к ранах, что. сост авляет от об­ щего числа - 58 % . 4. Отмечены повреждения и дефекты других элементов и узлов : главных б алок, креплений вспомогательных ферм, креп­ лений редуктор а и п рогрессивное увеличение вертикальных п р о· гибов главных б алок и п р . 5. П ричины столь неудовлетворительного состояния металло­ конструкций кранов з а ключаются в следующем : а ) плохом качестве стали, особенно для конст рукций, изго­ товленных в 1 949- 1 952 гг. ; б ) неудовлетво р ительном качестве изготовления металло­ конструкций; в) ·конструктивных недостатках; особенно это относит·ся к концевым балкам, конструкция которы х наиболее несов·ер­ шенна.

87

ЛИТЕРАТУРА 1 . К: о н ц е в о й Е. М., Р о з е н ш е й н Б. 2'v1. Распределение напр.я жений в опорном узле главной балки мостового крана. Труды ВНИИПТМАШ, вып. 3 (56) , 1 965. 2. К о н ц е в о й Е. М., Р о з е н ш е й ·Н Б. ;v1. Исследование iКонцентра-· ции напряжений в главных балках мостовых кранов. Труды ВНИИПТМАШ, вып. 1 (65) , 1 966. 3. Д е н - Г а р т о г. Теория колебаний. Гостехиздат. 1942. 4. П а н о в к о Я. Г. Основы прикладной теории упругих колебаний. Маш­ гиз, 1 957. 5. К: и н Н. Т о н г. Теория механических ко.1еба н 1 1 й . Машгиз, 1963.

УДК 621 .8'74:62 1 .746.224. СИФ 4 1 .7262-027.

Инж. РО ЗЕНШЕИН Б. М.

И ССJГЕД О ВА Н И Е АС И ММ ЕТ Р И И Ц И КЛ О В Н А П РЯ ЖЕ Н И И М ЕТАЛ Л О КО Н СТ Р УК Ц И И М ЕТАЛЛ УР Г И Ч Е С К И Х К РА Н О В В В ЕД Е Н И Е

Конструктивные формы металлургических к ранов, особенно в местах примыкания отдельных элементов м ет аллоконструкции, в настоящее время проекти руются и выполняются с учетом тре­ бований, позволяющих повысить усталостную прочность конст­ рукции. Исследованиями усталостной п р очности отдельных элементов металлоконструкций занимались многие научные организации, в т. ч . : институт им. П атон а (Аснис, Труфяков) , НИИ железно­ дорожного транспорта (Дучинский, Большаков и др. ) , Н И И мостов при Л И ИЖТ ( Навроцкий, Шишки н и др.) . Н И И МПС (Крайник и др.) , Ленинградский политехнический институт ( Кафедра п роф. Окерблома) , ЦНИИСК, П роектстальконструк­ ция ( Бать, Чесноков) и др. Большая р а бота по изучению усталостной п р очности специ­ фических элементов крановых м ет аллоконструкций была выпол­ нена д. т. н. М. М. Гохбергом и к. т. н. Х. А. В инокурским . Для определения р асчетных характеристик необходимо знать, помимо чисто конст руктивных особенностей р а считываемого эле­ мента, также действительную характеристику цикла, т. е. коэф­ фициент асимметрии цикл а . И м енно он является важным пока­ зателем как п р и п роведении экспериментальных исследований отдельных конструктивных элементов, так и при р а счетной про­ верке конструктивных форм на усталостную п р очность. Крановые мет аллоконструкции должны служить безаварийно в течение нескольких десятков лет . Для металлургических кра­ нов срок их службы определянся примерно в 25-30 лет. З а это время м еталлургические краны производят до 6 1 06-7 1 06 подъ ­ емов груза. Напряжения, возникающие в р а счетных элементах металло­ конструкции крана, зависят от двух ф а кторов, а и м енно, от веса поднимаемого груза и положения грузовой тележки в п р олете. ·

·

89

Оба фактор а определяются технологич·е ским п роцессом, обслу­ живаемым данным типом крана. П р и р азных технологических процессах характерным будет вполне определенная последова­ тельность перемещений крана, подъема груза и перемещений грузовой тележки. Последние два определяют, в основном, пере­ менные напряжения, возникающие в элементах крановых мостов в процессе эксплуатации. В н а стоящее время конструкторы, п роектирующие металлур­ гические крановые мосты р азличного целевого назначения по ряду кранов, н е и меют данных, позволяющих оценить характер изменения усилий в р а счетных элементах мостов в процессе будущей их эксплуатации. Этим о бъясняется то, что при расчете на усталостную прочность зачастую принимаются характеристи­ ки циклов совершенно не соответствующие действительным ( эксплуатационным) условиям работы крана. Необходимо также отметить весьма р а спространенную ошиб­ ку, заключающуюся в том, что при определении усталостной прочности элементов действительные числ а циклов нагружений часто не учитываются. При р асчете принимается, как правило, р асчетное число цик­ .rrов р аботы крановой металлоконструкции (N = 2· 1 06 циклов) и не учитывается, что в действительности отдельные типы метал­ лургических .к р анов за р асчетный срок служб ы набирают до 1 2 · 1 06-;- l 4 · 1 06 циклов. Е стественно, что это обстоятельство является причиной появления усталостных т рещин в элементах металлур гических кранов. Для определения действительных характеристик циклов ВНИИПТМАШ совместо с И КБ «Сибтяжмаш» п роведена иссле­ довательская работа : « Исследова ние аси мметрии циклов напря­ жений металлоконструкций: металлургических кранов» . Целью этой р а боты я.влялось: 1. Выявление действительного характера циклов напряже­ ний:, возникающих в элементах колодцевых кранов от вертикаль­ ной н а грузки, определение ч исла циклов н агружения за р а счет­ ный период р а боты металлоконст рукции в реальных эксплуатационных условиях. 2. Разработка рекомендаций для р а счета элементов металло­ конст рукций колодцевых кранов н а усталостную прочность. В основу исследования были положены результаты п роведен­ ных В Н ИИ ПТМАШ и И К Б записей действительных циклов н а ­ п ряжений в колодцевых к р а н а х завода «Сибтяжмаш», эксплуа­ тируемых на Магнитогорском и Череповецком металлургических комбинатах. Исследова ние р аботы крана в условиях цеха проводилось на ММК * б ригадой ИКБ завода «Сибтяжмаш», на Череповец­ ком м еталлургическом - б ригадой ВНИИПТМАШ. * В дальнейшем - Магнитогорский металлургический ком бинат. 90

Обработ,ка результатов исследования проведена отдело м металлоконструкций ВНИИПТМАШ при участии инж. О сетро­ вой с . с. 1. МЕТОДЫ РАС Ч ЕТ Н О ГО О П Р ЕД ЕЛ Е Н ИЯ УСТАЛО СТ Н О Й П РО Ч НОСТИ

М ЕТАЛ Л О КО Н СТРУКЦ И Й

Существующие методы определения усталостной прочности элементов металлоконструкции п р и действии переменных н апря­ жений базируются на экспериментальных испытаниях эталонных образцов, т. е. таких образцов, которые с известными допуще­ ниями воспроизводят действительные сечения элементов с их конструктивными и технологически ми особенностям и (форма элемента, способ присоединения ф асонок, н а кладок, р азмеры и обработка отверстий п р и заклепочном соединении, р азмеры, форма и обработка сварных швов при сварном соединении и т. п . ) . В результате иопытания нескольких однотипных эта ­ лонных образцов н а машинах ( пульсаторах) , задающих опре­ деленный цикл переменных напряжений, определяется ограни­ ченный предел усталостной nрvчности a r � (кг/см2 ) - т. е. такое переменное н а пряжение, которое образец может выдержать без разрушения п р и 2 1 06 циклах нагружения. На предел усталостной прочности элемента влияют следую­ щие основные факторы: а ) механические свойства основного металла и в пер,в ую очередь п редел прочности ав (кг/см2) ; б ) коэффициент асимметрии цикла р - т. е. характеристика цикла, определяющая минимальные и м аксимальные н апряже­ ния, возникающие в образце за полный цикл нагружения; ,в ) конструктивная форма элемента - т. е. клепаного, свар­ ного и т . п. типа соединения ,и ли сва р ного шва, обработка шва, форма перехода к основному металлу, поверхность основного металла и т., п" что характеризуется эффективным коэффициен­ том концентрации 13; г) масштабный фактор - т. е. отличие в абсолютных р азме­ рах испытываемого на машиfrе образца от размеров н атур ного элемента в металлоконструкции; д) режим повто рно-переменных напряжений: стационарный, когда элемент или конструкция в течение все­ го срока службы р а ботает при постоянных границах напряжений Gmax = const и Gm; п = const и характер изменения напряжений от а,,, ;,,. до Gmax изменяется по одному з акону ( например, по сину­ соиде) ; нестационарный, когда элемент или крановая металлоконст­ рукция в течение срока службы р аботает п р и изменяющихся границах Gmax=F const и Gmi n =1= const в зависимости от условий работы конструкции, а также различном законе изменения н а ­ грузки о т Gmax до Gmi n ( например , при р азли чных ,п еремещениях ·

·

91

тележки и подъеме р азличных грузов п р и неподвижной тележ­ ке) ; е) остаточные напряжения от сварки, п рокатки, холодной обработки металла и т. п. Все многообразие ф акторов, влияющих на предел усталост­ ной прочности и сследуемого элемента , учитывая большую дли­ тельность и спытани й (для построения кривой усталостной прочности необходимо и спытать серию из 7 -9 образцов в течение не м енее двух недель круглосуточной р а боты пульсатора при базе и спытаний 2 1 06 циклов) ; невозможно охватить эксперимен­ тально. Поэтому, в ряде случаев п риходится учитывать влияние того или и ного ф а ктора п ри ближенно, на основании аналитических зависимостей. Некоторые же ф акто р ы, влияющие на усталостную прочность элемента, не поддаются учету. В результате большого числа экспериментальных исследова­ ний достаточно полно .выявл·ено влияние на усталостную проч­ ность ф а кторов а ) , б ) , IВ) , г) . Необходимо отме11ить, что влия­ ние м асштабного ф а ктора 1п ри работе ·Конструкции на усталост­ ную п рочность, как показали исследования, можно не учитывать, так как для испытаний на усталостную прочность используются эталонные образцы достаточно крупных р азмеров и с · черной прока11ной коркой, т. е. п риближающиеся к натурным элементам. В современных исследованиях наблюдаются тенденции к ис­ пытанию натурных образцов и конструкций, что, конечно, наи­ лучшим о бразом позволяет учесть все параметры, влияющие на усталостную прочность. Ф а кторы д) и е) оказывают значительное влияние на уста­ лостную п р очность. Для точного учета ф а ктор а режима (д) необходимо знание закона изменения нагрузки по времени и влияния закона следо­ вания отдельных циклов напряжений с различными характерис­ тиками на усталостную прочность металлоконструкции. Кроме того, р абота элемента в металлоконструкции существенно отли­ чается от р аботы эталонного о б разца в пульсаторе (неучитыва­ емые э ксцентриситеты, узловые моменты, скорости н агружения, хар а ктер изменения н ап ряжений от Gmin до Gmax и т. п . ) . Поэто­ му в силу неизученности этих ф акторов либо п ренебрегают ими, либо принимают р азличные допущения, идущие в запас усталост­ ной прочности. В СССР на большинстве заводов-изготовителей кр ановых м еталлоконструкций при р асчете на усталостную п рочность поль­ зуются м етодикой, разработанной проф. М. М. Гохбергом. Осо­ бенностью предложенной им методики является : р а счет по коэф­ ф ициентам запаса, определяемым для элемента металлоконст­ рукции в зависимости от степени ответственности, учет дина­ мического х а р а ктер а нагрузки, а т а кж е некоторые отличия в построении диаграммы усталостной прочности асимметричного ·

92

цикла, на основан ии которог о выбира ются знач.ени я а rk• т. е. огранич енного предела усталостной п р очност и п р и з аданном коэффиц иенте асиммет рии цикл а r и определ енном эффекти в­ ном коэффи циенте концент рации нап ряжени й К. Таким образом , п о этой методик е основно е уравнен ие при р а с­ чете на усталос тную прочнос ть следующ ее :

[

]. cr rk cr, -'�.---'-\ +-\---- --+- 1---J_�

(� 1 1

l/'---+-=-;...+---4+- --+--->,1--..---J

__

76

152

228

JO�

380

456

б

О/О \.,,__,_,..._f-!-f-++--+--1-----i 0,05 t--т-

Фиг. 1 . Полигон распределения относительной частости cr mi n и cr max для колодцевого крана № 4 ЧМЗ. - - - crm i n (только от подв ижной н агрузки) ; crmax пц - зафиксиро в ано циклов ; п - число подъемов : а) 28.3. 1 965 г. 2-я смена n = 85; nц = 207; б) 29.3. 1 965 г. 2-я смена n = l 57; nц = 358; в ) 29.3 1 965 г. 3-я смена n= l 18; nц = 764; г) 3 1 .3 1 965 г. 1 -я смена n = l 63; nц = 787; д) 3 1 .3. 1 965 г. 2-я смена n= 1 07; nц = 639; е) 1 .4 1 965 г. 1 -я и 2-я смены n = 222; nц = 1 357 ; ж) 2.4. 1 965 г. 1 -я смена n = l 04; nц = 691 ; з) 4.4. 1 965 г. 1 -я смена n = 93; nц = 570

}

1 00

дят дополнительные операции, соверш а емые краном в силу тех­ нологических особенностей обслуживаемого технологи ческого процесса - холостые пробеги тележки , переезд тележки для охлаждения клещей, производство вспомогательных операций и т. д. Для определения р а счетной характеристики циклов, н а осно­ вании размещения оборудования, в п ролете была построена

)(

и,58

!1

0,56

'

)(

0,1/2 0,1/0

1

:-

0,20

0, 15

1 1 1 1

0,10 O,OS

76

о

228

152

30/f

380

11

б

456

Фиг. 2. Полигон распределения относительной частости для колодце вого крана № 4 ЧМЗ за в се в ре­ cr m i п и crmax - - -

cr1111n

---- cr

-

х

·

-

--

·

-

Х --

max

.� • m .ш

аm а х

наблюдения: }мя(только от подвижной грузки ) ;

ра счетн ь1 е расчетные

}

на-

( без

учета динамики для среднего ве �а слитка от подвижнои нагрузки)

циклограмма перемещений тележки для основной р абочей опе­ рации крана. При этом предполагалось, что слитки р асполагают­ ся в ячейках ino их осям и на р асстоянии ЮОО мм в обе стороны. Циклогр а м м а приведена н а фиг. 4. По линиям влияния определялись теоретические р асчетные напряжения в среднем сечении моста при положениях тележки, соответствующих основным технологическим операциям, произ­ водимым краном. Результаты р а счетов п риведены в таблице 4. Для р асчета крана на усталостную прочность по з аводским данным определялась среднегодовая производительность крана 101

о l�

Распределение циклов с различными характеристиками на колодцевом кране № 4 ЧМЗТ а б л и ц а

2

Количество циклов с характ�истиками crmin/crm a5 . 7� l 1�2/2fs 13� lз� ,4� l 1� 12� 13� ,3� 1� 1�� !�И- llli 1:� / �� !�� 1�* /� /:� 1 .28/Ш-2 смена 1 4-5 , 36 1 46 1 12 / 3 1 2 / 9 / 21 / 6 1 - 1 2 / 12 / 1 \ - l - l - / - l - l - / - I 207 29/Ш-2 смена--т��, -;т;-г�-, 26 1 - 1 1 / 1 0 ,�-,-;�т=т�1� 1 48 , 10 1 1 - , �,�,--11 - 1 358 29/II l-3 смена / 111 1 59 , 35 , 32 1 5 1 -=т�-�т�- l -;-/- 11 1 1 / 1 05 / 161 1-; 1 - 1 53 1 18 1 3 1 1 1 - 1 764 -31 / 1 1-l--1с ме-на----.,.1-44-,-148 , 1 3 , 73 / 1 1 / 2 / 67 , 38 , 78 1 3 1 1 2 / 10 \ 145 1-;�г--т;-1 41 1 - 1 5 1 -=-г� 31/IIl-2 смена /1 25 / 52 j 11 / 23 /- 3 1 - 1 48 , 63 / 45 / 5 / / 104 / 80 J 5 / - / 1 0 / 1 / - 1 - / _:_ , 638 1; 1v-1 и 2 смены i�;l-�; / � j-;(-;-j - /190 / 18 / 108 /--;-i=l��/ 39 / - 1 128 / 52 / - j 8 / - / 1 351 · 2/IV- 1 с.мена т�-1 -;-1--;-1 5 1 - 1 - 1 91 /119 / 26 / / - 1186 , 83 1 1 1 1 34 1 1 - 1 - 1 - 1 692 26 .-13-41· 21 l 11 l - l - l 12 / 105 / 45 I 4 1· - 1 98 / 97 1 3 1 - / 31 / / - 1 - 1 - / 570 -4-/IV---1cмe-нa-----.-1С у ммарное число /628 1357 ,334 ,294 , 61 1 4 1522 1493 , 399 , 111 17 1 5 ,7 18 ,785 ,155 , 10 1349 1 1 30 1 1 j 15 г-=-1 5372 циклов Относительное ч исло 1�1!1�1�1�1 �1!l 1 1 � циклов 1 ! 1 � � 1 � 1 � S 1 � l § 1 ! 1 ! 1 � 1 � 1 1 альные-тол ько от передвижения тележки без напр яжений от соб· эксперимент . Значени Примечание я crmin/crmax а и тедежки ственноrо положении. веса мост в крайнем Число, смена

_



-

-

.

-

-

1

в

Таблица

циклов с различными Распределениена колодцевом ММН истиками кране № 2характер t::

8

"

" "'

Е

о

о "' ' -:

"' о -: :.:

О =:

:::

"'

11



i

1 '
75 -0 , 689 -о , 328гО , 601 -0 , 322:-0 , 592 -0 , 3 1 2 -0 , 574 -О , 169 0 , 368 г -о , 109 о , 23 1 Г -0 , 104 -0 , 229 -о , 011 -0 , 1 55

1

-0 , 371 - 0 , 666 -0 , 36 1 -0 , 661 -0 , 302 -0 , 548 -0 , 297 -0 , 541 -0 , 292 -0 , 523 -О , 164 -О , 342 -0 , 1 06 -0 , 2 16 -0 , 1 0 1 -0 , 217 -0 , 073,-0 , 154



а_

ау

1 J�

слt \ с.м J

1 0-з

j J�

10-6

с.м4 \ с.мб

133 , 7 1 126 , 04 225 , 49 3 84 , 09 398 , 13 389 , 73 1626 , 0 1853 , 4 4406 , 4

1 , 024 1 , 093 0 , 828 О , 726 0 , 695 0 , 719 0 , 370 0 , 332 0 , 224

0 , 670 0 , 699 0 , .536 0 , 507 0 , 477 0 , 489. 0 , 235 0 , 206 о , 127

-0 , 246 -68 , 53 -63 , 35 -0 , 260 -68 , 95 -63 , 35 -0 , 223 -78 , 17 -63 , 43 -0 , 224 -78 , 9 1 -64 ,25 -0 , 2 17 -79 , 19 -64 , 9 -0 , 1·34 -88 , 55 -65 , 40 -0 , 057 -95 , 52 -69 , 75 -0 , 066 -98 , 3 -78 , 32 -0 , 038 -1 0 1 , 36 -89 , 87

52,51 50 , 06 63 , 62 62 , 04 62 , 20 1 2 1 , 36 233 , 44 233 , 35 366 , 19

390 , 7 0 384 , 67 517 , 4 550 , 48 1649 , 8 1302 , 2 2848 , 4 3566 , 7 6859 , 2

0 , 677 0 , 690 0 , 562 0 , 547 0 , 503 0 , 337 0 , 220 0 ,218 о, 159

0 , 463 -0 , 235 -68 , 82 -66 , 07 0 , 473 -0 , 246 -69 , 1 3 - 6 4 , 1 4 0 , 384 �О , 199 -78 , 47 -64 , 9 0 , 370 -0 , 199 -78 , 93 -65 , 43 0 , 336 -0 , 1 83 -79 , 09 -67 , 97 0 , 229 -0 , 1 1 5 -88 ,73 -69 , 52 О , 139 -0 , 049 -95 , 1 1 -72 , 66 о , 140 -0 , 059 -97 , 88 -79 , 43 0 , 098 -0 , 033 -100 , 59 -91 , 1 1

53 , 2 1 51 , 38 67 , 25 65 , 52 66 , 41 128 , 86 245 , 77 242 , 02 383 , 33

4 08 , 27 4 13 , 6 7 604 , 4 3 639 , 52 706 , 72 1 523 , 7 3277 , 2 3941 7850 , 2

0 , 115 0 , 734 о , 637 0 , 6 14 0 , 586 0 , 39 1 0 , 248 0 , 235 0 , 111

0 , 497 0 , 506 0 , 404 0 , 418 0 , 396 0 , 271 о , 158 о , 152 о , 109

-0 , 25 1" -0 , 303 -0 , 212 -0 , 246 -0 , 245 -0 , 264 -0 , 092 -0 , 083 -0 , 037

j

П р о д о л ж е н и е т а б л иц ы 1

-5 1 , 53 -43 , 4 -52 , 76 -43 , 4 -66 , 07 -42 , 3 1 -68 , 34 - 54 , 64 -68 , 97 -57 , 28 -69 , 56 -57 , 28 -85 , 14 -68 , 56 -85 , 55 -72 , 04 -92 , 5 -88 , 2 1

33 , 1 4 29 , 7 1 47 , 7 .53 , 17 52 , 42 49 , 25 1 44 , 93 1 46 , 95 272 , 92

\

Коэффициенты систе мы урав нений

а11 = В2

[ � (tв + tн) + Htc]

вн a 1 = - (Htc + Btн) 2 2

а1 3 =

- [8; (tв + tн) + B Htc ]

а 22 = 3 { Н2 ( Нtс + 3Вtн) + h{ic + 1

+ (Н - h -- h1) ic [ (h + h1) (Н + h + h1) + Н2 J I а 23 =

- { 1; [ 2Н2 - (h + h1)2 + hi ]--J - BНtн}

a33 = B (tв + tн) + tc (2H - h) в2н (3Нtс + 4 Вiн) Л = 1 - -6-

д 2 = - ВН

{ � (2Нtc + 9 Btн) + [Н2 - (h + lz1)2] tc }

Л3 = ВН [ic (H + 4H � 4h - 4h1) + 3R tн] 2

д4 =

в zн 2 3

[ic (Н + 1 2Н - 1 2h - 1 2h1) + 7 Вtн]·

Сектор иальная площадь счит ает ся положит ел ыной, если ра­ диус- вектор, при движении вдоль кон тура сечения, поворачи­ вается прот ив часо вой ст р елки. О рдинаты э п юры секто риальных площадей вычисл я ются по ф о р муле

Точка

3

Т о ч .к а

4

Главный се.кториальный момент инерции

lw = Л1ay - Л2ах + Лзr + д4. 1 62

О п р едел ение се ктори альных х ар а ктерист ик сечения с учетом н али ч ия сто ек

Момент инерции чистого кручения открытого профиля:

la =

+ [ В (t: + t�) + t� (2Н - h)] .

Удвоенная пл9щадь, ограниченная замкнутым контуром,

0 = 2В Н .

Момент инерции поперечного сечения стойки Jс = f

c · b3 12

'

где Ь ширина стойки. Коэффициент крутильной жесткости -

k = -. lo, 4 � . }"' v Единичные перемещения

Q i k - kE �

-

�J ( lwзl + lw4! ) J ",- sh k L

Грузовые члены: Л = l w зl + lw4l О Jа kq

(

s h k (l

,

- zi ) s h kZ1i .

h kL 1 - l-c sh k z k sh k L

(

�) _!1_!__

- 1 +з аkk h2

-

c h kz

)

k '

·

12E lc .

Система ур авнений для вычисления перерывающих сил в стойках: (а11 + ан + а14) Q1 + (а12+ а1з) Q2 + л1 q =О; (а12 + а1з) Q1 + (а22 +а11 + а2з) Q2 + Л2q = О.

Момент инерции чистого кручения сечения с учетом наличия стоек: . O = ( L - 200) L · m1 · k · sh kL Jd Jd 800 (2 - 2 ch k L + k L sh k L )

m1 = 1 +

{

2kQ -------

2 - 2 c h kL + k L sh k L

2

'

�1 Qi [sh kL ( 1 - ch kzk) 1 63

Момент инерции чистого кручения балки с замкнутым сечением

]d =

( 1 1 ).

4В 2 Н 2 н 2 -- + в tc

- +f8 fн

П оложение центра изгиба а � с учетом наличия стоек:

ахо =

(i - �� -) ( J

ах -'-'

!!_) 2

а.х' = а0 - О ' 5 В . d

·

'

х

З начения сектор иа.1ьных площадей в точках контура : w 1 = (а� + В ) Уо;

w2 = (a� + 2B) y0; w3 = (a� + 2В ) у0 + a;h1 ;

w5 = (H + L'o) (a_� + 2В); (•)в = ( Н + L'o) (а_� + IJ ) ; р+

Уо = -

ау В

·

ах

З начения прира щения главного сектор и а.1 ьного момента инерции с изменением центра изгиба ах :

; [!(HZ+ УоР) Н + [(уо + т)2 - уот] h1 +

Л]� = с

где

+ [(р + т + h)2 - р (т + h)] ( Н - /z - /11)}

tc

�- 3B(!J6tв + р2tн)],

Гл авный секториальны й момент инерции с учетом наличия стоек

1�, 1 =-

w

+ Лl�,·

Коэффициент п р иведенной крутильной жесткости

- v

k=

}� }

0,4 -0- . 00

Изгибно-кру ти.1ьный бимомент в сечении п осередине пролета п р и действии единичного крутящего момента: - L

В оо = � 2k

1 64

-

ch k - - 1 2 L

sh k 2

Норм альные секториальные напряжения от действия единично­ го крутящего момент а :

в ы воды

На основании обсчета большого числа вариантов мостовых кранов, главные балки которых имеют вышеуказанную конст­ рукцию, можно сделать следующие выводы: 1 . Норм альные напряжения стесненного кручения н аи боль­ шей величины достигают для кранов грузоподъемностью 20-;.-50 т. Наиболее опасными точ-к ами сечения являются 1 и 6, где дополнительные напряжения стесненного кручения совпада­ ют по знаку с напряжения ми общего изгиба. 2. В точках контура 3 и 4 нормальные напряжения достигают максимального значения, однако они противоположного знака с напряжениями общего изгиба. Поэтому результирующая вели­ чина будет определяться их а ри фметической р азностью. 3. Использование ЭЦВМ позволило значительно (почти в че­ тыре раза) сокр атить время и трудоемкость вычислительных опе­ раций. Л ИТЕРАТУРА 1. К о н ц е в о й Е. М. Исследование и мет одика расчета крановых балок конструкции ЦКБ ВНИИПТМАШ на кручение. Труды ВНИИПТМАШ, вып. 4 (46) , 1 964. 2. К о н ц е в о й Е. М. Р асчет крано в ых балок на кручение. Подъемно­ транспортное оборудование. НИИИНФ ОРМТЯЖМАШ, вып. 1 , 1 965. 3. К о н ц е в о й Е . М. Кручение и изгиб тонкостенных стержней. Труды ВНИИПТМАШ, вып. 1 0 (32) , 1 962. .

СОДЕРЖАНИЕ Стр.

И н ж. Б е н е н с о н И. И . К расчету устойчивости металлических стержней переменного сечения и рам, составленных из таких стержней И н ж. Р о з е н ш е й н Б. М. Способы усиления и методика расчета нижнего пояса балок монорельсовых путей . . . . . . . . . . . . И н ж. Б е н е н с о н И. И" К о н ц е в о й Е. М. Повреждения металло­ конструкций крановых мостов в эксплуатации и способы их устра. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . нения И н ж. Р о з е н ш е й н Б. М. Исследование асимметрии циклов н апря· жений металлоконструкций металлургических кранов . . . . . . . И н ж. Р о г о в и н Д. А. Исследование возможности применения точечной контактной сварки в крановых металпоконструкцнях . . . . . И н ж. Б е н е н с о н И. И" К о н ц е в о й Е. М. Реализация расчета на кручение главных балок мостовых кранов конструкции . . . . . . . . . . . ВНИИПТМАШ на ЭЦВМ (Урал 2 )

3 26 36 89 1 18 157

ВНИИПТМАШ Труды, выпуск 1 (74) ИССЛЕДОВАНИЕ КРАНОВЫХ МЕТАЛЛОКОНСТРУКЦИИ Под редакцией к. т. н. БОГУСЛА ВСКОГО П. Е. Редакторы ПОРТНОЙ 3. С" ПОНУСОВ Н. И. Корректор ТУЛЬСКИЙ Ф. П.

Подписано к печати 30/XI 1 967 г. Сдано в производство 1 8/IV 1 967 г. Объем 1 0,7 п. л. 1/16, бумага 60Х 90. Л -70 1 38. Цена 1 р . 20 к. З аказ № 1 1 56. Тир. 620 Московская типография № 8 Главполиграфпрома Комитета по печати при Совете Министров СССР, Хохловский пер" 7.

УДК 624.074:621 .874 С И Ф 4 1 . 7 1 -027

Бененсон И. И. К РАСЧ ЕТУ УСТО А Ч И ВОСТИ М ЕТАЛЛ И Ч ЕС К И Х СТЕРЖ Н Е И П ЕРЕМ Е Н Н О ГО С Е Ч Е Н ИЯ И РАМ, СОСТАВЛ Е Н Н ЫХ ИЗ ТАК И Х СЦ'РЖ Н Ей

Труды ВНИИПТМАШ, 1 967, 1 (74) , 3-25. Стср >h н и переменного сечения. двутавровые или коробчатые, все ш и р е при­ м е н я ются в мета.1локонструкциях кранов. Для стержней с прямолинейными об­ разующими по.чучены численные значения п а р а м етра устойчивости п р и централь­ ном сжатвн в условиях различных комбинаций концевых опорных закреплений. Д а н n р и б.1 11жениый метод определе н и я эйлеровых сил, пригодный для любого закона изменения жесткости, а также для р а м переменного сечения

Таблиц - 7 ; иллюстрац ий - 9; библиографий - 3 ; ВНИИПТМАШ, ОИОЗТ, выпуск 1 (74) , 1 967 г.

УДК 625.54 С И Ф 4 1 .97 1 -027

Розеншей н Б. М. СПОСОБЫ У С И Л Е Н ИЯ И М ЕТОД И КА РАСЧ ЕТА Н ИЖ Н ЕГО П О Я СА БАЛ О К М О Н О Р ЕЛ ЬСОВЫХ П УТ Е И

Труды ВНИИПТ1\1 АШ, 1 967, I (74) , 26-35. Эксперимента:tьное исследова ние местных н а пряжений в н и ж н и х полках монорельсовых путей двутаврового профиля, усилен н ы х подваркой полосы. прн действии сосредоточенного давления катков. Дана методика р а счета полок с усилением приваркой полосы и без усн­ ления.

1 ; иллюстраций - 4; библиографий - 5. Таблиц ВНИИПТМАШ, ОИОЗТ, выпуск 1 (74) , 1 967 r. -

УДК 621 .874

·

С И Ф 4 1 .72-027

Бененсон И . И" Концевой Е. М. ПО ВРЕЖД Е Н И Я М ЕТАЛ Л О КО Н СТРУК Ц И Й КРАНО В Ы Х МОСТ О В В Э К С П Л УАТАЦИ И И С П О С О Б Ы И Х УСТРА Н Е Н И Я

Труды ВНИИПТМАШ, 1 967, 1 (74) , 36-88.

О(Jследование бо.1ьшого количества мостовых кранов на одном из металлуу­ "ических заводов позволило выявить и классифицировать наиболее характерные повреждения металлоконструкций, выяснить их причины и установить связь с режимом работы крана. Даны рекомендации по конструктивному оформлени ю ремонтируемых узлов. Эти реконструкции могут быть использованы и при проек· тировании новых кранов. Таблиц - 4, иллюстраций 22, библиографий - 6. ВНИИПТМАШ, ОИОЗТ, выпуск 1 (74) , 1 967 г -

УДК 621 .874:621 .746.224 С И Ф 4 1 .7262-027

Розеншейн Б . М. И ССЛ ЕДОВА Н И Е А С И ММ ЕТ Р И И Ц И КЛ ОВ НАП РЯ Ж Е Н И Й М ЕТАЛ Л О КО Н СТРУКЦИ Й М ЕТАЛ Л У Р Г И Ч ЕС К И Х КРА Н О В

Труды ВНИИПТМАШ, 1 967, 1 (74) , 89- 1 1 7. В результате регистрации на пряжений в процессе работы колоДI\евых кра­ нов проведен расчет на усталостну ю прочность металлоконструкций колодцевых кранов Дана методика определения коэффициента асимметрии цикла расчетным путем для известного технологического цикла. обслуживаемого краном. Приводится методика расчета на усталостную прочность.

Таблиц 4; иллюстраций - 5; библиогр афий - 1 6. ВНИИПТМАШ, ОИОЗТ, выпуск l (74) , 1 967 г.

УДК 621 .87:62 1 .791 .053.92 С И Ф 4 1 .7-027

Роговин Д. А. И ССЛ ЕДО В А Н И Е ВОЗМОЖН ОСТ И П Р И М Е Н Е Н ИЯ ТОЧ ЕЧ НО И KOHTAKT H O R С В А Р К И В К РА Н О В ЫХ М ЕТАЛЛ ОКО Н СТРУКЦИЯХ

Труды ВНИИПТМАШ, 1 967, 1 (74) , 1 1 8- 1 56. Анализ крановых металоконструкций указывает на ряд узлов и соединений, применение в которых точечной контактной сварки даст возможность получить значительные технико-экономические преим ущества по сравнению с существую­ щими исполнениями. Они позволяют повысить производительность сварочных работ, уменьшить сварочные деформации, снизить вес конструкции и улучшить условия труда сварщиков. В статье изложены результаты исследований прочности сварных точек при статических и переменных н а грузках. Указаны пути возвможного повышения прочности сварных точек при дейст­ вии переменных н а грузок.

Таблиц - 9; иллюстраций - 1 8 ; библиографий - 1 0. ВНИИПТМАШ, ОИОЗТ, выпуск 1 (74) , 1 967 г. УДК 621 .874 С И Ф 4 1 .7 1 -027

Бененсон И. И " Концевой Е. М. Р ЕАЛ И ЗА Ц И Я РАСЧ ЕТА НА К РУЧ Е Н И Е ГЛА В Н Ы Х Б АЛ О К МОСТО ВЫХ КРА Н О В К О Н СТ РУКЦ И И В Н И И ПТМАШ НА ЭЦВМ ( УРАЛ - 2)

Труды ВНИИПТМАШ, 1 967, 1 ( 74) , 1 57-1 65. Приводятся числовые результаты и сводка формул, использова н н ы х при м а ш инном в а р и а нтном р а счете н а кручение новоА серии крановых мостов, име­ ющих балки коробчатого сечения с боль•uими п р я м оугол ьными вырезами в од­ ной: и з стенок.

Таблиц - 1 ; иллюстраций 2; библиографий 3. ВНИИПТ№АШ, ОИОЗТ, выпуск 1 (74) , 1 967 г. -

-