СВАРНОЙ ПОСРЕДСТВОМ ЛАЗЕРНОЙ СВАРКИ ПОДКРАНОВЫЙ РЕЛЬС ДЛЯ ПОДВЕСНЫХ КРАНОВЫХ ТЕЛЕЖЕК
CRANE RAIL WELDED BY MEANS OF LASER WELDING FOR SUSPENDED CRANE TROLLEYS

Из соображений стоимости и веса рабочие (ходовые) рельсы подвесных крановых тележек изготовляются из профильно прокатанной листовой стали. Пример такого рабочего рельса описан в DE 4119868 А1. Рельс образует полый нижний пояс и полый верхний пояс, которые соединены друг с другом с помощью перемычки. Перемычка выполнена за одно целое с одной половиной полого верхнего пояса и с находящейся под ней одной половиной полого нижнего пояса. Вторые половины верхнего пояса и нижнего пояса представляют собой соответственно две отдельные профильные прокатанные части из листовой стали, которые затем соединяются в нужном положении с той частью, которая образует перемычку. Указанные части привариваются затем друг к другу.
Трудоемкость сварочных работ относительно высока, поскольку с помощью специальных приспособлений детали в процессе сварки должны быть зафиксированы в подлежащем положении. Кроме того, сварные швы находятся в местах, в которых не исключена опасность вызванного сваркой коробления.
Особенно тяжело добиться длинных хороших сварных швов на относительно тонком материале при дуговой сварке плавящимся электродом в активном газе.
Из-за своей формы рельс также очень восприимчив к изгибанию во время транспортировки, и он недостаточно жесткий на кручение.
Исходя из этого, задача изобретения заключается в создании рельса с улучшенными свойствами, который более просто изготавливается.
Рельс согласно изобретению состоит из цельного элемента профильно прокатанной стальной ленты, благодаря чему отпадает необходимость использования нескольких частей. После профильной прокатки одной единственной полосы ленточной стали (стальная лента) получается готовый изогнутый рельс. Нет необходимости в приспособлениях для удержания каких-либо других частей в надлежащем положении. Манипулирование во время процесса сварки также просто, потому что для сварки не нужно состыковывать длинные, чувствительные к изгибу части.
В случае нового рабочего рельса кромки стальной ленты дополнительно свариваются лазерной сваркой. При лазерной сварке в целом выделяется очень мало тепла, что позволяет практически полностью избежать вызванного сваркой коробления. Кроме этого, полученные лазерной сваркой швы очень надежны в отношении их прочности. Полученные лазерной сваркой швы хорошо воспроизводятся.
При использовании профильно прокатанной стальной ленты в конечном итоге получается подкрановый рельс с полым верхним поясом, полым нижним поясом и с подсоединенным за одно целое несущим поясом, который проходит через середину верхнего пояса.
Новый подкрановый рельс имеет момент сопротивления, который на 15% выше, чем на сопоставимых подкрановых рельсах с такой же толщиной стенки.
Толщины исходного материала от 1,5 мм до 4 мм полностью достаточно для предусмотренного использования.
Вследствие такого выполнения профиля рельса нижний пояс может быть свободен от сварных швов. Нижний пояс может иметь в поперечном сечении прямоугольный профиль, причем высота может составлять от 10 мм до 30 мм. Ширина нижнего пояса может составлять от 50 мм до 80 мм.
При соответствующей форме профиля верхний пояс может не иметь сварных швов, что положительно влияет как на манипулирование, так и на прочность при дальнейшем использовании.
Верхний пояс может образовывать в поперечном сечении прямоугольный профиль, причем его ширина может составлять от 80 мм до 150 мм, а высота - от 50 мм до 100 мм.
При соответствующем выполнении катаного профиля несущий пояс может быть без сварных швов.
Для крепежных целей очень удачным оказался вариант, при котором несущий пояс в поперечном сечении представляет собой треугольный профиль. Этот треугольник является равнобедренным, а его основание обращено вверх.
Несущий пояс может иметь высоту от 10 мм до 25 мм, если измерять на основании треугольника, и высоту от 20 мм до 40 мм при измерении параллельно к вертикальной протяженности подкранового рельса.
При соответствующем выполнении перемычка, соединяющая верхний пояс с нижним поясом, может быть в значительной мере двухслойной. Лазерные сварные швы находятся целесообразно в областях, в которых при последующем использовании появляется незначительная нагрузка. Благоприятным может быть и вариант, при котором перемычка также двухслойна, во всяком случае в двух полосообразных областях, прилегающих к верхнему и нижнему поясу, в то время как между ними она состоит из одного слоя. Благодаря этому создается пространство для того, чтобы сварить кромки стальной ленты со сквозным участком перемычки для создания детали, связанной с замыканием материала, несмотря на то, что исходный материал имел две свободные, не связанные друг с другом кромки.
Ширина полос, в которых перемычка является, соответственно, двухслойной, может составлять от 5 мм до 20 мм. Общая высота перемычки при измерении между верхней стороной нижнего пояса и нижней стороной верхнего пояса может составлять от 80 мм до 150 мм.
Лазерные сварные швы, соединяющие кромки ленты исходного материала со сквозной областью, могут быть сплошными лазерными сварными швами или прерывистыми лазерными сварными швами.
Для закрепления дополнительных деталей, которые при случае необходимы для подкранового пути, может быть предпочтительным вариант, когда в перемычке имеются отверстия, преимущественно гантелеобразные отверстия, продольная ось которых ориентирована под прямым углом к продольной оси рабочего рельса.
Для закрепления подкранового рельса согласно изобретению на несущей конструкции, например на перекрытии здания, могут использоваться зажимы, которые имеют две колодки, соединенные друг с другом винтами. Колодки захватывают несущий пояс и удерживают его с геометрическим замыканием.
Каждая колодка целесообразным образом имеет полку, которая проходит параллельно треугольному поперечному сечению несущего пояса, то есть при собранном зажиме несущие полки наклонно сходятся друг к другу и образуют вершину, обращенную вниз в направлении рабочего рельса.
Несущая полка соединена с помощью задней части с удерживающей полкой. Обе удерживающих полки колодок располагаются в смонтированном зажиме в одной плоскости.
Для дальнейшего соединения зажима с остальной несущей структурой может использоваться скоба, имеющая прямую заднюю часть, на концах которой расположены направленные вверх две полки профиля. Своей задней частью скоба укладывается между несущей полкой и несущим поясом рельса и передает возникающие силы с рабочего рельса на несущую конструкцию с большим геометрическим замыканием.
В остальном дальнейшие варианты развития изобретения являются предметом зависимых пунктов формулы изобретения.
В следующем ниже описании фигур объясняются отдельные аспекты для понимания изобретения. Понятно, что возможен целый ряд различных отступлений. Дальнейшие, не описанные здесь детали специалист обычным образом позаимствует из чертежей, которые дополняют описание фигур. Для наглядного объяснения существенных деталей определенные области изображены более крупным планом. Кроме этого, чертежи упрощены и содержат не каждую деталь, которая имеется при практической реализации.
Фиг.1 - участок подкранового рельса согласно изобретению в перспективном изображении,
фиг.2 - еще один пример выполнения рабочего рельса согласно изобретению,
фиг.3 - арматура для соединения подкрановых рельсов согласно фиг.1 с несущей структурой.
Фиг.1 показывает в перспективе участок подкранового рельса 1 в рабочем положении. Подкрановый рельс 1 устроен, прежде всего, как рабочий рельс для подвесных крановых тележек, преимущественно для монорельсовых подвесных крановых тележек. Подкрановый рельс 1 имеет нижний пояс 2, выполненный в виде полого камерного профиля, верхний пояс 3, также выполненный в виде полого камерного профиля, и несущий пояс 4, опять же выполненный в виде полого камерного профиля. Нижний пояс 2 соединен с верхним поясом 3 с помощью перемычки 5. Соединение между несущим поясом 4 и верхней стороной верхнего пояса 3 осуществляется за счет перемычки 6.
Подкрановый рельс 1 состоит из профильно прокатанной бесконечной стальной ленты, кромки которой обозначены позициями 7 и 8.
Вследствие профильной прокатки возникает выполненный в виде полой камеры нижний пояс 2 с нижней стенкой 9, которая на своих краях переходит в боковые стенки 11 и 12. Нижняя стенка 9 ровная и проходит в используемом положении горизонтально. Обе боковые стенки 11 и 12 отогнуты от нижней стенки 9 под прямым углом вверх. На своих верхних концах обе боковые стенки 11 и 12 переходят соответственно в полки 13 и 14, которые образуют верхнюю сторону нижнего пояса 2. По полкам 13 и 14 двигаются колеса подвесной крановой тележки.
Каждая из обеих полок 13 и 14 имеет ширину, которая примерно соответствует половине ширины нижнего пояса 2. На своей находящейся в середине подкранового рельса 1 кромке полка 13 переходит в полосу 15, которая образует часть перемычки 5 и доходит до нижней стороны верхнего пояса 3.
Полка 14, напротив, переходит в более узкую полосу 16 перемычки, которая заканчивается на кромке 7 ленты. Полоса 16 перемычки плоско и впритык прилегает к полосе 15 перемычки. Высота полосы 16 перемычки составляет часть высоты полосы 15 перемычки. Обе полосы 15 и 16 ограничивают стык, который является одновременно плоскостью симметрии подкранового рельса 1 относительно поперечной протяженности.
Полоса 15 перемычки на своем верхнем конце переходит в отогнутую под прямым углом полку 17, которая представляет собой половину нижней стороны верхнего пояса 3.
На той же стороне полосы 15 перемычки, на которой находится и полоса 16 перемычки, рядом с нижней стороной верхнего пояса 3 расположена вторая кромка 8 ленты, к которой примыкает полоса 18 перемычки, которая, как и полоса 16 перемычки, плоско и впритык прилегает к полосе 15 перемычки.
На своем верхнем конце полоса 18 перемычки переходит в полку 19. Полка 19 проходит в продолжение полки 17 до противоположной стороны относительно вертикальной плоскости симметрии. Обе полки 17 и 19 образуют в совокупности нижнюю сторону верхнего пояса 3.
Полка 17 и полка 19 переходят в боковые стенки 21 и 22, которые расположены параллельно друг к другу и образуют боковые стенки верхнего пояса 3.
К верхней кромке боковых стенок 21 и 22 примыкают расположенные горизонтально полки 23 и 24, находящиеся в одной общей плоскости и образующие верхнюю сторону верхнего пояса 3. На своих обращенных друг к другу кромках или концах полки 23 и 24 переходят в плоско прилегающие друг к другу полосы 25 и 26 перемычки, которые также плоско и впритык примыкают друг к другу и образуют верхнюю перемычку 6.
К обеим полосам 25 и 26 перемычки примыкают сверху две полки 27 и 28, которые - как показано на фигуре - образуют угол <180°. Обе полки 27 и 28 образуют нижнюю сторону несущего пояса 4, остро сходящуюся к перемычке 6.
На своей внешней кромке обе полки 27 и 28 соединены за одно целое друг с другом посредством верхней стороны 29. Верхняя сторона 29 представляет собой верхнюю сторону несущего пояса 4.
Как уже упомянуто, плоскостью симметрии подкранового рельса 1 является обращенная вправо плоская сторона полосы 15 перемычки. Относительно этой плоскости симметрии полки 13 и 14 выступают на одно и то же расстояние. Полки 17 и 19 или 23 и 24 имеют - при измерении относительно данной плоскости симметрии - одну и ту же ширину, измеренную в поперечном направлении подкранового рельса 1. Обе полки 27 и 28 также относительно упомянутой плоскости симметрии имеют одну и ту же протяженность в поперечном направлении подкранового рельса 1.
Весь профиль подкранового рельса 1, как он изображен на фиг.1, со всеми образованными на нем поверхностными участками, является выполненным за одно целое, то есть от кромки 7 ленты до кромки 8 ленты отсутствуют прерывания, если следовать вдоль кромки поперечного сечения.
Для достижения оптимальной прочности обе кромки 7 и 8 ленты, представляющие собой гладкие торцевые кромки исходного материала, в зоне внутренних углов сварены лазерной сваркой с прилегающей плоской стороной полосы 15 перемычки. Участок шва лазерной сварки обозначен позицией 31. Швы 31, соединяющие кромки 7 и 8 ленты с полосой 15 перемычки, могут быть в виде отдельных участков сварного шва или в виде сплошного сварного шва.
Перемычка может иметь гантелеобразные отверстия 32, продольная ось которых проходит поперек продольной оси подкранового рельса 1.
Получаемый в итоге профиль рельса характеризуется очень высокой устойчивостью к нагрузкам, которая на 15% превышает устойчивость сопоставимых рельсов при такой же толщине материала.
Следующие размеры оказались особенно благоприятными:
толщина материала:
1,5 мм … 4 мм
высота нижнего пояса:
10 мм … 30 мм
ширина нижнего пояса:
50 мм … 80 мм
ширина верхнего пояса:
80 мм … 150 мм
высота верхнего пояса:
40 мм … 100 мм
высота несущего пояса:
10 мм … 25 мм
ширина несущего пояса:
20 мм … 10 мм
высота перемычки между верхним и нижним поясом:
80 мм … 150 мм
ширина полос 16 и 18:
5 мм … 20 мм
На фиг.2 приведен один другой пример выполнения подкранового рельса 1 согласно изобретению. Пример выполнения согласно фиг.2 отличается от примера выполнения согласно фиг.1 по существу тем, что обе кромки 7 и 8 ленты прилегают не к полке 15 перемычки, а проложены в области верхней стороны 29 несущего пояса 4.
Основной профиль, как это отчетливо видно на фиг.2, остается прежним с той лишь разницей, что к полке 14 прилегает полка 33 перемычки, которая достигает полки 19. Обе кромки 7 и 8 ленты располагаются в середине верхней стороны 29 несущего пояса 4 и сводятся там в стык друг с другом, как это видно на фигуре. Обе кромки 7 и 8 ленты соединены друг с другом на верхней стороне 29 сплошным лазерным сварным швом 35.
Для повышения прочности в области нижнего пояса 2 обе полки 15 и 33 перемычки могут быть соединены друг с другом непосредственно над нижним поясом 2 с помощью штрихообразных лазерных сварных швов 36. Эти штриховые сварные швы 36 выполняются с помощью лазера и действуют как места точечной сварки, которая вместо лазерного сварного шва 36 соединяет с замыканием материала полки 15 и 33 перемычки. Эти короткие сварные швы, которые проходят насквозь, по крайней мере, через одну из обеих полок 15 и 33 перемычки, располагаются поперек продольной протяженности рабочего рельса 1, как это видно на фиг.2. Вследствие проплавления материал на сварных кромках расплавляется и соединяется с замыканием материала с соответствующей другой полкой.
На фиг.3 в подетальном представлении изображена пригодная для крепления подкранового рельса 1 на несущей конструкции арматура 40. Арматура 40 включает в себя две зажимные колодки 41а и 41b, а также несущую скобу 42. Обе зажимные колодки 41а и 41b одинаковы, поэтому ниже будет подробно описана только одна из обеих зажимных колодок 41.
Зажимные колодки 41 представляют собой полученные листовой штамповкой и гибкой листа детали, и каждая зажимная колодка образует зажимную полку 43, которая на своей задней стороне, находящейся при использовании снаружи, переходит в перемычку 44, к которой в свою очередь примыкает горизонтально расположенная несущая полка 45. Угол зажимной полки 43 выбран таким образом, чтобы при использовании зажимная полка 43 плоско прилегала к соответствующей полке 27 или 28 несущего пояса 4.
Примерно посередине относительно своей продольной протяженности зажимная колодка имеет углубление 46 в виде цилиндрического сегмента, которое выполнено в перемычке 44, а также в наклонной части зажимной полки 43. В соответствии с этим несущая полка 45 имеет в этом месте изгиб наружу в виде кругового сегмента. Исходя от этого углубления 46 каждая зажимная колодка 41 имеет по всей своей длине постоянное поперечное сечение.
По обеим сторонам от углубления 46 в перемычке 44 имеются отверстия 47.
Несущая скоба 42 состоит из задней части 48, а также из двух полок 49 и 50 профиля. Полки 49 и 50 выступают под прямым углом от задней части 48.
Ответно углублениям 46 в виде цилиндрического сегмента задняя часть 48 имеет на обеих сторонах выступы 51, 52 в виде кругового сегмента.
Через обе полки 53 и 54 соосно друг другу проходят отверстия 53 и 54, которые служат для принятия цилиндрического пальца 55. За счет цилиндрического пальца 55 шаровой шарнир 56 может быть соединен с арматурой 40. Шаровой шарнир 56 является стандартным изделием и не нуждается в подробном объяснении.
Для центрирования шарового шарнира между полками 49 и 50 предусмотрены дистанционные втулки 57 и 58. Аксиальная фиксация цилиндрического пальца 55 обеспечивается за счет шплинтов 59, которые в собранном состоянии входят в соответствующие отверстия 61 для шплинтов в цилиндрическом пальце 55. Во избежание зацепления загнутых шплинтов с какими-либо частями могут использоваться прокладочные шайбы 62 и 63.
Монтаж арматуры 40 на подкрановом рельсе 1 осуществляется следующим образом.
Обе зажимные колодки 41а и 41b прикладываются своей вогнутой стороной к несущему поясу 4. При этом они захватывают своими зажимными полками 43 полки 27 и 28 несущего пояса 4. Между обеими зажимными колодками 41а и 41b укладывается обращенными вверх полками 49 и 50 несущая скоба 42 таким образом, что продолжения 51 и 52 в виде кругового сегмента входят в углубления 46 в виде цилиндрического сегмента. Затем через имеющиеся в перемычке 44 отверстия вставляются винты 67 и 68 и фиксируются гайками 69 и 71. В собранном состоянии несущие полки 45 прилегают своими торцовыми кромками друг к другу, так что затянутые винты 67 и 68 могут прижать зажимные полки 43 к несущему поясу 4.
Благодаря взаимодействию продолжений 51 и 52 в виде кругового сегмента с углублениями 46 в виде цилиндрического сегмента блокируется аксиальная фиксация несущей скобы 42 против аксиального перемещения относительно обеих зажимных колодок 41а и 41b. После того как соединение между арматурой 40 и подкрановым рельсом 1 завершено, устанавливается цилиндрический палец 55, причем между обеими полками 49 и 50 устанавливаются обе дистанционные втулки 57 и 58, а между ними - шаровой шарнир 56. Затем на внешней стороне надеваются прокладочные шайбы 62 и 63, а шплинты 59 заводятся в отверстия 61 и сгибаются.
Подкрановый рельс изготавливается из полученной профильной прокаткой стальной ленты (полосы). В целом подкрановый рельс имеет верхний и нижний пояс, причем на верхнем поясе дополнительно выполнен несущий пояс, имеющий в поперечном сечении треугольную форму. Кромки ленточной стали приварены на перемычке лазерной сваркой.