2142

BUILDING STRUCTURES, BUILDINGS AND CONSTRUCTIONS

УДК 691-42

ПРИМЕНЕНИЕ ДВУХСТЕНЧАТЫХ ПОДКРАНОВЫХ БАЛОК

ÑАМОРТИЗИРУЮЩИМ ЭФФЕКТОМ

Ê.Ê.Нежданов, А.А. Кузьмишкин, И.Н. Гарькин

Рассматривается подкрановая балка с двумя амортизирующими гофрированными стенками, которая за счёт своей оригинальной конструкции существенно повышает выносливость подкрановых конструкций.

Ключевые слова: подкрановая балка, двухстенчатая подкрановая балка, амортизация, повышение выносливости.

APPLICATION OF TWO WEB CRANES BEAMS WITH SHOCK

ABSORBING EFFECT

K.K. Nezhdanov, A.A. Kuzmishkin, I.N. Garkin

The authors consider the crane beam with two damping corrugated walls, which due to its original construction significantly improves crane structures endurance.

Keywords: сrane beams, dvuhstenchataya crane beam , amortization, increased stamina.

Актуальной проблемой для зданий тяжёлой промышленности является увеличение срока службы подкрановых балок как сложных систем и повышение их эксплуатационных свойств и ресурса [1-4].

Металлические подкрановые конструкции, содержащие горизонтальные пояса из уголковых профилей с двумя стенками и опорными рёбрами, снабжённые в верхней части низкомодульной прокладкой в виде криволинейного гофра и низкомодульной вставкой в зоне верхнего пояса, были рассмотрены в [5]. В дальнейшем модернизированы и улучшены в лаборатории выносливости ПГУАС.

Балка (рис. 1) содержит верхний 1 и нижний 2 пояса, соединённые фрикционными высокопрочными болтами с гарантированным натягом со стенками. Стенки в верхней части образуют продольный горизонтальный гофр 4 с высотой волны, равной 20…10 толщинам стенки, посредством вставленной между ними прокладки 5. Между стенками балки в зоне верхнего пояса имеется низкомодульная вставка 6. Опорные усилия от балки передаются с помощью амортизирующих рёбер 7, выполненных из пластинчатых рессор и установленных под углом 45...60˚ к продольной оси балки. В средней части рёбер имеется распорка 8, придающая пластинам криволинейное очертание.

СТРОИТЕЛЬНЫЕ КОНСТРУКЦИИ, ЗДАНИЯ И СООРУЖЕНИЯ

Податливость опорных рёбер обеспечивается соотношением длины d , толщины t и ширины b пластин. Соотношение принимается в пределах b (10...20)t .

Опорные рёбра (рис. 2) верхней частью присоединяются к уголкам 9, поддерживающим верхний пояс, а нижней частью присоединяются через тавровый упор 10 к нижнему поясу балки.

Каждая из рессор снабжена распорной шпилькой, регулирующей податливость. Рессоры рёбер верхней частью присоединены к уголкам, подкрепляющим верхний пояс, а нижней частью через тавровые упоры – к нижнему поясу балки.

Гофры в стенке образованы при механизированной гарантированной затяжке шпилек. В опорные рёбра встроены рессоры, гасящие внешние подвижные циклические воздействия колёс мостовых кранов.

Рис.1. Сечение балки с поясами из тавров:

1 – верхний пояс; 2 – нижний пояс; 3 – стенка из двух листов; 4 – гофры в её стенках; 5 – прокладка по всей длине балки; 6 – низкомодульная вставка между стенок

Рис.2. Опорные амортизирующие рёбра:

Вид А-А балки: 1 – балка; 2 – амортизирующие опорные рёбра; 3-регулятор распора в ребре; 4 – жесткая часть ребра; 5 – упор; 6 – шпильки с гарантированным натягом; 7 – стенка из двух листов; 8 – прокладка, образующая гофр; 9 – уголок, подкрепляющий верхний пояс;

10 – низкомодульная прокладка

BUILDING STRUCTURES, BUILDINGS AND CONSTRUCTIONS

Пояса соединены между собой двумя стенками 3 гофра 4, расположены в верхней четверти стенок. Волна гофра высотой 20…10 толщин стенки образована по всей длине её.

Опирание балки происходит через рёбра 5, имеющие податливость вдоль рёбер. Нижняя часть рёбер жёсткая, состоит из уголков. Податливые верхние части рёбер 6 выполнены из листовых рессор, состоящих из чётного числа криволинейных рессор, расположенных выпуклостью, направленной в противоположные стороны и соединённых нижними концами с нижними частями опорных рёбер, а верхними – с поясом балки.

Вставка выполнена из чугуна или базальта, имеющего меньший модуль упругости по сравнению со сталью примерно в 2 раза. Между стенками, в четверти высоты стенки, зажата прокладка. При затяжке болтов поясов прокладка взаимодействует со стенками, упруго выгибая их гофрами наружу.

Устойчивость стенок обеспечивается за счёт цилиндрической поверхности. Опорные рёбра такой балки не должны сковывать верхнюю часть стенки в вертикальном направлении и должны обладать амортизирующими свойствами (рис. 3).

Рис.3. Вариант двухстенчатой балки

Для демфирования колебаний локальных подвижных крутящих моментов, генерируемых колёсами кранов и передающихся на стенку балки, балка снабжена двумя амортизирующими гофрированными стенками.

Пояса у балки с двумя стенками выполнены из прокатных тавров. В верхней зоне стенки разделены стенкой тавра. Шпильки, соединяющие стенку тавра и стенки балки, затянуты с гарантированным натягом.

Разработанная конструкция обладает всеми преимуществами балки с верхним поясом из прокатных уголков и с податливой стенкой. Две стенки легко воспринимают колебания локальных подвижных крутящих моментов. Выносливость новых балок по сравнению с выносливостью обычных сварных повышается в 10 раз. Рекомендуются для использования в цехах черной и цветной металлургии для кранов с тяжелым режимом работы.

Список литературы

1. Нежданов, К.К. Сборные подкрановые балки из прокатных профилей / К.К. Нежданов, А.С. Лаштанкин, И.Н. Гарькин // Строительная механика и расчёт сооружений. – М., 2013. – №3. –С.69–75.

СТРОИТЕЛЬНЫЕ КОНСТРУКЦИИ, ЗДАНИЯ И СООРУЖЕНИЯ

2.Данилов, А.М. Защита от удара и сопровождающей вибрации: экспоненциальнотригонометрическая аппроксимация функций / А.М. Данилов, И.А. Гарькина, И.Н. Гарькин // Региональная архитектураи строительство. – 2012. – №3 (14). – С.85–89.

3.Нежданов, К.К. Трёхглавый рельсовый блок для подкрановых балок / К.К. Нежданов, А.А. Кузьмишкин, И.Н. Гарькин // Региональная архитектура и строитель-

ство. – 2012. – №1. – С.66–68.

4.Системные методологии, идентификация систем и теория управления: промышленные и аэрокосмические приложения / И.А. Гарькина, А.М. Данилов, Э.В. Лапшин, Н.К. Юрков // Известия высших учебных заведений. Поволжский регион. Технические науки – 2009. – № 1. – С. 3–11.

5.Нежданов К.К. Патент № 1625811 Металлическая подкрановая балка: а. с.

СССР: М. Кл. В 66 С 6/00 / К.К. Нежданов, С.К. Нежданов // Бюл.№5. – 1991.

References

1.Nezhdanov, K.K. Prefabricated crane beams of rolled profiles / K.K. Nezhdanov, A.S. Lashtankin, I.N. Garkin // Structural Mechanics and calculation constructions.– M., 2013. – № 3 – P.69–75.

2.Danilov, A.M. Protection from shock and vibration is accompanied by: the exponential-trigonometric function fitting / A.M. Danilov, I.A. Garkina, I.N. Garkin // Regional architecture and construction. – 2012. – № 3 (14). – P.85–89.

3.Nezhdanov, K.K. Three-headed rail unit for crane beams / K.K. Nezhdanov, A.A. Kuzmishkin, I.N. Garkin // Regional Architecture and construction. – 2012. – № 1. – P.66–68.

4.System methodology, system identification and control theory: industrial and aerospace applications / I.A. Garkina, A.M. Danlilov, E.V. Lapshin, N.K. Jurkov // News of higher educational institutions. Volga region. Engineering – 2009. – № 1. – Р. 3–11.

5.Nezhdanov, K.K. Patent № 1625811 Metal crane beam: a. s. USSR: M. Cl. In 66 C 6/00 / K.K. Nezhdanov, S.K. Nezhdanov / / Bul. № 5 – 1991.

ENGINEERING SYSTEMS

ИНЖЕНЕРНЫЕ СИСТЕМЫ ENGINEERING SYSTEMS

УДК 51-7

ДЕКОМПОЗИЦИЯ ДИНАМИЧЕСКИХ СИСТЕМ В ПРИЛОЖЕНИЯХ

Е.А. Будылина, И.А. Гарькина, А.М. Данилов

Предлагается подход к декомпозиции динамических систем, описываемых системой обыкновенных дифференциальных уравнений, с использованием корневых годографов для сужения области моделирования. Обсуждаются возможности приложений с иллюстрацией на конкретных примерах.

Ключевые слова: динамические системы, декомпозиция, сужение области моделирования.

DECOMPOSITION OF DYNAMIC SYSTEMS IN APPLICATIONS

Å.À. Budylina, I.A. Garkina, A.M. Danilov

An approach to the decomposition of dynamic systems described by system of ordinary differential equations using the roots of the characteristic polynomial to narrow the field of modeling is suggested. The possibilities of applications are illustrated on the specific examples.

Keywords: dynamic systems, decomposition, narrowing the field of modeling.

ИНЖЕНЕРНЫЕ СИСТЕМЫ

Действительно, неравенство

a a32 a1

2 4

эквивалентно неравенству

p2 a3 p a2 a41

для всех p , .

Таким образом, если выполнено условие 1, то утверждение теоремы доказано. При выполнении условия 2 имеем: p2 p2 a3 p a2 a1 p a0 .

Рис.1. Вид зависимости ( p)

Из a3 0 следует, что хотя бы одна из двух пар комплексно-сопряженных корней имеет отрицательную действительную часть.

ИНЖЕНЕРНЫЕ СИСТЕМЫ

График, изображенный на рис. 2,в, соответствует условию (отсутствует

интервал выпуклости). Внутренних экстремумов может быть либо три (два минимума, один максимум), либо один (минимум).

Как показывает практика, кинетические процессы в композиционных материалах (рассматриваемых как системы) в большинстве случаев описываются моделями первого и второго порядка [1]. Однако в полидисперсных системах часто кинетические процессы набора прочности имеют не одну, а две точки перегиба. При идентификации таких систем нами использовались модели четвертого порядка в классе обыкновенных дифференциальных уравнений с постоянными коэффициентами с действительными корнями характеристического полинома, а также приведенные вы-

ше теоремы, определяющие условия действительности корней характеристического полинома. При описании экспериментально полученных кинетических закономерностей формирования основных физико-механических характеристик композиционных материалов использовалась обобщенная динамическая модель:

x0 , x0 , x0 , x0 определяются требуемым видом кинетического процесса и заданным эксплуатационным значением xm исследуемой характеристики (параметрическая идентифи-

кация сводилась к определению с использованием приведенных выше теорем параметров модели или связанных с ними корней характеристического полинома). Использование известных формул Феррари при декомпозиции вызывает определенные трудности при практическойреализации; приведенныйподходлишенэтихнедостатков.

Список литературы

1.Гарькина, И.А. Управление качеством материалов со специальными свойствами

/И.А. Гарькина, А.М. Данилов // Проблемы управления. – 2008. – № 6. – С. 67–74.

2.Данилов, А.М. Формализация оценки оператором характеристик объекта управления / А.М. Данилов, Э.Р. Домке, И.А. Гарькина //Информационные системы и технологии. – 2012. – №2 (70). – С.5–11.

3.Красовский, А.А. Системы автоматического управления летательных аппаратов / А.А. Красовский, Ю.А. Вавилов, А.И. Сучков. – М.: ВВИАим. Н.Е. Жуковского, 1986. – 479 с.

References

1.Garkina, I.A. Quality management of the materials of special properties / I.A. Garkina, A.M. Danilov // Control Sciences, 2008. №6. – P. 67–74.

2.Danilov, A.M. Formalization of the evaluation operator characteristics of the object management / A.M. Danilov, E.R. Domke, I.A. Garkina // News OrelGTU. Information

systems and technology. – 2012. – № 2 (70). – P.5–11.

3. Krasovskii, A.A. The automatic control systems of the aircraft / A.A. Krasovskii, Y.A. Vavilov, A.I. Suchkov. – M.: The air force engineering academy named N.E.Zhukovsky, 1986. – 479 p.