Технические науки / 4

Транспорт

К.т.н., доцент Бейгул О.А.

Днепродзержинский государственный технический университет

Д.т.н., профессор Мямлин С.В.

Днепропетровский национальный университет железнодорожного
транспорта имени академика Всеволода Лазаряна

К вопросу о создании новых конструкций
технологических платформ на
железнодорожном ходу

Монолитные несущие системы технологических платформ на железнодорожном ходу представляют собой цельнолитые или сварные плиты, подкрепленные набором продольных и поперечных ребер жесткости. Технологические ограничения, накладываемые на расположение продольно-поперечного силового набора таких плит, затрудняют применение известных теорий расчета подкрепленных плит. В то же время на пути пренебрежения рядом несущественных внутренних силовых факторов открывается возможность перехода от подкрепленных плит к равнопрочным плоско-пространственным рамным системам, когда сплошной настил, подкрепленный продольными и поперечными ребрами, заменяется плоско-пространственной рамой. Несущая система при этом включает ряд продольных и поперечных силовых элементов, рациональное расположение которых существенно влияет на снижение металлоемкости и повышение несущей способности конструкций.

Рассмотрено несколько вариантов конструкций платформ. 1) Несущая система включает центральную продольную балку, которая опирается на усиления в зоне пятниковых узлов, и две периферийные продольные балки, формирующие внешние обводы платформы. Периферийные балки опираются на поперечно расположенные торцевые силовые элементы. 2) Несущая система состоит из двух продольных балок, расположенных так, что центры тяжести поддонов и центры тяжести поперечных сечений балок лежат в одной вертикальной плоскости. Продольные балки опираются на шкворневые балки. 3) Несущая система включает в себя хребтовую балку и ряд поперечных балок, размещенных с шагом, равным продольному габариту поддонов. 4) Несущая система содержит центральную часть, состоящую из двух разнесенных балок, которые опираются на усиления в зоне пятниковых узлов, в сущности, шкворневые балки. Периферийные зоны включают в себя по одной продольной балке, которые опираются на поперечно расположенные торцевые силовые элементы. Следует выбрать наиболее совершенную по критерию металлоемкости стержневую аппроксимацию подкрепленных плит несущих систем технологических платформ на железнодорожном ходу.

Выполнен анализ публикаций по проблеме. В работах [1]– [3] предприняты попытки рамных аппроксимаций подкрепленных монолитных плит несущих систем технологических платформ; в том числе в работах [1] и [2] продемонстрирован новый метод проектирования несущих систем платформ на базе разветвленных плоско-пространственных рамных систем, в работе [3] проиллюстрирован выбор параметров эквивалентной несущей системы в виде хребтовой балки и ряда поперечных консольно расположенных силовых элементов.

Вместе с тем рассмотренные работы не дают ответа на вопрос о преимуществах той или иной конструктивно-силовой схемы на пути рамной аппроксимации монолитных несущих систем технологических платформ на железнодорожном ходу.

Поэтому целью работы является выявление наиболее совершенной по критерию металлоемкости рамной аппроксимации подкрепленных плит несущих систем технологических платформ на железнодорожном ходу.

Результаты исследования. Построены эпюры изгибающих моментов, выбраны параметры основных силовых элементов несущих систем, проведено сравнение по металлоемкости представленных выше вариантов при обеспечении равной несущей способности. На основании эпюр изгибающих моментов, определены параметры основных силовых элементов, входящих в состав несущих перспективных технологических платформ.

Для упрощения выкладок и вместе с тем без ущерба для основного содержания задачи поперечные сечения принимаются прямоугольной формы. Учитывая металлосберегающее направление в проектировании платформ, на характерных участках приняты переменные по высоте сечения.

Определены массы каждой из представленных несущих систем:

, (1)

где т – масса конструкции, кг;

r – плотность материала, кг/м³;

V_i – объем і-го силового элемента, м³.

Для определения параметров силовых элементов используется условие прочности при изгибе:

, (2)

где s – максимальное напряжение в опасном сечении, Па;

М_и – изгибающий момент в опасном сечении, Н × м;

d – толщина силового элемента, м;

h – высота сечения, м;

[s] – допускаемое напряжение, Па.

Получены следующие результаты:

где – масса i-го варианта конструкции, кг;

q – погонная нагрузка, Н/м;

l – длина платформы, м.

Выводы. Новые конструктивные формы несущих систем технологических платформ на железнодорожном ходу связаны с переходом на дискретные системы, где каждый силовой элемент конструкции несет однотипную нагрузку, естественно вписывается в известные расчетные схемы. Из полученных результатов следует, что при выборе типа несущих систем необходимо отдавать предпочтение менее разнесенным системам, у которых обеспечивается кратчайший путь передачи внутренних усилий. В качестве наиболее перспективной можно рекомендовать несущую систему платформы, представленную хребтовой балкой с регулярным набором поперечных консольных балок.

Литература

1. Бейгул О.А. О новом методе проектирования несущих конструкций металлургических платформ // Металлургическая и горнорудная промышленность. – Днепропетровск, 1998. – №3 (188). – С. 95–97.

2. Бейгул О.А. Расчет на прочность несущих конструкций металлургических платформ // Придніпровський науковий вісник: Технічні науки. – Дніпропетровськ: Наука і освіта, 1998. – №36 (103). – С. 28–33.

3. Бейгул О.А. Проектировочный расчет несущей системы металлургической платформы перспективной конструкции // Придніпровський науковий вісник: Технічні науки. – Дніпропетровськ: Наука і освіта, 1998. – №55 (122). – С. 38–42.