БАЛКА СВАРНАЯ ЗАМКНУТОГО СЕЧЕНИЯ

Заявляемая полезная модель относится к областям строительство и машиностроение, в частности касается основных несущих элементов сварных конструкций.
Известна конструкция металлической сварной двутавровой балки [Свидетельство РФ на полезную модель RU 16166, Е04С 3/04 опубликован 10.12.2000 г.], имеющей составной пояс Т-образного сечения из двух уголков, соединенных со стенкой посредством одного сварного шва по всей толщине стенки, при этом стенка смещена относительно верхней грани уголков на величину зоны для выполнения сварного шва.
Недостатком конструкции сварной балки являются ее низкие прочностные качества, так как балка выполнена в виде открытого Т-образного сечения и элементы балки соединены между собой одним сварным швом. Кроме того, конструкция балки усложняет стыковку к ее боковой части торца элемента общей сварной конструкции.
Также известна конструкция сварного замкнутого профиля [патент Украины на изобретение №26995, опубликовано 28.02.2000 г.], плоские грани которого с наружной стороны ограничены прямоугольником или квадратом, состоящий из четырех граней - двух взаимно противоположных полок и двух других взаимно противоположных стенок - и четырех угловых участков, каждый из которых сопряжен с примыкающими к нему полкой и стенкой. В месте примыкания полки и стенки к каждому угловому участку с наружной стороны выполнена плоская фаска, образующая с поверхностями полки и стенки углы в 135 градусов. Отсекаемые фаской катеты равны 0,8-1,2 толщины полки, а толщина стенки, равная толщине полки в месте их примыкания к угловому участку, плавно уменьшается к ее средней части.
Данная конструкция выбрана в качестве прототипа для заявляемой полезной модели.
Недостатком вышеописанной конструкции сварного замкнутого профиля является то, что профили, из которых состоит сварная балка, являются специализированными, сложными в изготовлении изделиями металлургической промышленности, что в свою очередь приводит к большим трудозатратам на их производство.
Задача, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, является создание конструкции сварной балки, обладающей повышенной прочностью для работы на поперечный изгиб и кручение, обеспечивающей прочные качественные сварные соединения торцов примыкающих элементов основной конструкции к боковым поверхностям сварной балки, или сварные соединения элементов основной конструкции к верхней и нижней поверхностям сварной балки, а также позволяющей свести к минимуму трудозатраты на изготовление сварной балки и основной сварной металлоконструкции, в которой применена предлагаемая сварная балка.
Поставленная задача решается за счет того, что внутри сварной балки жестко закреплен к полкам одного из профилей продольный элемент, приближающийся к стенке этого же профиля на расстояние не менее 0,62 ширины полки профиля.
Сущность заявляемой полезной модели, заключается в том, что балка сварная замкнутого сечения содержит, как минимум два профиля, каждый из которых, имеет, по крайней мере, две полки и одну стенку, при этом оба профиля приварены друг другу полками, вместе с этим, внутри сварной балки жестко закреплен к полкам одного из профилей продольный элемент, приближающийся лист или профиль своей стенкой к стенке этого же профиля на расстояние не менее 0,62 ширины полки профиля, но не более полной ширины полки профиля. Продольный элемент установлен под углом или параллельно относительно стенки профиля, в котором он закреплен. Также в профили сварной балки, установлены поперечные элементы в виде пластин.
Кроме того, в сварной балке возможно дополнительно во второй профиль, жестко закрепить к полкам свой продольный элемент, который сориентирован по отношению к уже установленному в первый профиль продольному элементу, симметрично относительно средней оси сварной балки или асимметрично относительно средней оси сварной балки.
Возможны варианты исполнения продольных элементов, которые могут быть выполнены из листового проката в виде пластины или из цельнокатаного двутавра, или из сварного двутавра, или из цельнокатаного тавра, или из сварного тавра, или из листового проката в виде цельного, гнутого уголка, или из цельнокатаного уголка, или из сварного уголка, или из листового проката в виде цельного, гнутого швеллера, или из цельнокатаного швеллера, или из сварного швеллера
Вместе с этим, возможны варианты исполнения сварной балки из профилей в виде цельного, гнутого швеллера из листового проката с равными полками, или в виде цельнокатаного швеллера, или в виде цельного, гнутого швеллера из листового проката с не равными полками.
Сущность заявляемой полезной модели поясняется чертежами:
Фиг. 1 - балка сварная замкнутого сечения (общий вид);
Фиг. 2 - разрез А-А фиг. 1;
Фиг. 3 - балка сварная замкнутого сечения (изометрия);
Фиг. 4 - разрез А-А фиг. 1 (вариант изготовления сварной балки с двумя симметрично расположенными продольными элементами);
Фиг. 5 - разрез А-А фиг. 1 (вариант изготовления сварной балки с двумя асимметрично расположенными продольными элементами);
Фиг. 6 - разрез А-А фиг. 1 (вариант изготовления сварной балки с продольным элементом в виде цельнокатаного двутавра);
Фиг. 7 - разрез А-А фиг. 1 (вариант изготовления сварной балки с продольным элементом в виде цельнокатаного тавра);
Фиг. 8 - разрез А-А фиг. 1 (вариант изготовления сварной балки с продольным элементом из листового проката в виде цельного, гнутого уголка);
Фиг. 9 - разрез А-А фиг. 1 (вариант изготовления сварной балки из листового проката с равными полками в виде цельного, гнутого швеллера с продольным элементом в виде цельнокатаного швеллера);
Фиг. 10 - разрез А-А фиг. 1 (вариант изготовления сварной балки из цельнокатаного швеллера с продольным элементом из листового проката в виде цельного, гнутого швеллера);
Фиг. 11 - разрез А-А фиг. 1 (вариант изготовления сварной балки из листового проката с не равными полками в виде цельного, гнутого швеллера с продольным элементом из листового проката в виде пластины);
Фиг. 12 - разрез А-А фиг. 1 (вариант изготовления сварной балки из листового проката выполненного в виде цельного, гнутого профиля с равными полками, при этом обе полки профиля по отношению к стенке профиля расположена под равными тупыми углами) и т.д.
Балка сварная замкнутого сечения содержит, как минимум два профиля 1 и 2, каждый из которых, имеет, по крайней мере, две полки 3, 4, 5, 6 и одну стенку 7 и 8 соответственно. Оба профиля 1 и 2 приварены друг другу полками 3, 5 и 4, 6. Внутри сварной балки жестко закреплен к полкам 3, 4 профиля 1 продольный элемент 9, приближающийся к стенке 7 профиля 1 на расстояние (с) не менее 0,62 ширины (b) полки 3 или 4 профиля 1, но не выступающий боковой поверхностью 10 за среднюю ось 11 сварной балки.
Продольный элемент 9 может быть установлен под углом (α) или параллельно относительно стенки 7 профиля 1. Также в профили 1 и 2 сварной балки, установлены поперечные элементы 12 в виде пластин.
Вместе с этим, в сварной балке возможно дополнительно во второй профиль 2, жестко закрепить к полкам 5 и 6 продольный элемент 13, который сориентирован по отношению к уже установленному в первый профиль 1 продольному элементу 9, симметрично относительно средней оси 11 сварной балки или асимметрично относительно средней оси 11 сварной балки.
Возможны варианты исполнения продольных элементов 9 и 13, которые могут быть выполнены:
- из листового проката в виде пластины;
- из цельнокатаного двутавра;
- из сварного двутавра;
- из цельнокатаного тавра;
- из сварного тавра;
- из листового проката в виде цельного, гнутого уголка;
- из цельнокатаного уголка;
- из сварного уголка;
- из листового проката в виде цельного, гнутого швеллера;
- из цельнокатаного швеллера, или из сварного швеллера.
Кроме того, возможны варианты исполнения сварной балки из профилей 1 и 2, которые могут быть выполнены:
- в виде гнутого швеллера из листового проката с равными полками;
- в виде цельнокатаного швеллера;
- в виде сварного швеллера;
- в виде гнутого швеллера из листового проката с не равными полками.
Технический результат от заявляемой полезной модели заключается в том, что выполнение конструкции сварной балки внутри которой, жестко закреплен к полкам одного из профилей продольный элемент, приближающийся к стенке этого же профиля на расстояние не менее 0,62 ширины полки профиля, позволяет создать конструкцию сварной балки, обладающую повышенной прочностью для работы на поперечный изгиб и кручение, обеспечивающую прочные, качественные сварные соединения торцов примыкающих элементов основной конструкции, в которую входит сварная балка, к боковым поверхностям балки сварной, или сварные соединения элементов основной конструкции к верхней и нижней поверхностям сварной балки, а также позволяющей свести к минимуму трудозатраты на изготовление сварной балки и основной сварной металлоконструкции.
Также немаловажным является то, что в конструкции сварной балки продольный элемент можно установить на всю длину балки, а можно устанавливать продольные элементы на более нагруженные участки балки соразмерно нагрузкам какие она воспринимает и тем самым уменьшить массу балки и сэкономить металлопрокат.
В частности, один из вариантов предлагаемой сварной балки применен в конструкции рамы вагона-хоппера, а именно средняя часть основной, несущей хребтовой балки, к которой с боков привариваются поперечные балки, сверху фиксируются бункера, а снизу сварной балки устанавливаются кронштейны тормозного оборудования.
В настоящее время на заявляемую полезную модель разработана конструкторская документация и проведены всесторонние испытания опытных образцов, начат выпуск установочной партии вагонов.