ГРУЗОВОЕ ТРАНСПОРТНОЕ СРЕДСТВО

ЖИ B62D 33/04
ГРУЗОВОЕ ТРАНСПОРТНОЕ СРЕДСТВО Техническое решение относится к транспортному машиностроению, а именно, к конструкции крепления кузова к раме лестничного типа, главным образом, для грузового автомобиля-фургона. Рама служит основанием для крепления узлов и агрегатов автомобиля и основным несущим элементом конструкции, который воспринимает все нагрузки, возникающие при движении автомобиля. Рама грузового автомобиля должна быть жесткой для работы на изгиб и упругой для работы на кручение 1. Жесткость рамы в сочетании с ее упругостью можно обеспечить жесткой заделкой поперечин либо в середине лонжеронов с упругими передней и задней поперечинами, либо наоборот, выполняя жесткими переднюю и заднюю юперечины, а средние - упругими для работы на кручение. Широко известнее конструкция грузового автомобиля с рамой лестничного типа, состоящей из лонжеронов и поперечин открытого сечения, и кузовом с основанием также в виде лонжеронов, закрепленным на лонжеронах рамы через продольные деревянные брусья (прокладки) либо посредством стягивающих стремянок 2, либо стяжками или болтами 3. При наезде на препятствие попеременно одним из передних колес рама автомобиля с такой конструкцией испытывает кручение моментом переменного знака и дополнительный продольный изгиб; обе эти нагрузки распространяются вдоль лонжеронов рамы от передней подвески к задней части рамы. При этом резкое, т.е. ступенчатое, повышение жесткости рамы под передней частью кузова за счет лонжеронов и других элементов кузова, в особенности жесткого типа кузова {например, самосвального или фургона) приводит к резкому, скачкообразному повышению знакопеременных крутящих и изгибающих напряжений в лонжеронах и поперечинах рамы, что приводит к ее разрушению. Аналогичные напряжения концентрированно передаются на кузов, что приводит к его деформации и преждевременному разрушению. Кроме того такая конструкция отличается высокой трудоемкостью установки кузова или его снятия из-за большого количества деталей, а также необходимостью постоянного контроля за состоянием деталей крепления и регулярного подтягивания гаек стремянок или стяжных болтов вследствие их неизбежного вытягивания в течение всего времени эксплуатации. Усовершенствованным вариантом вышеописанного решения является конструкция крепления надстроек (платформ, фургонов и т.п.) грузовых автомобилей Volvo 4 и Урал 5, в которой лонжероны надстройки (надрамника) опираются на лонжероны рамы автомобиля и в задней части жестко связаны между собой накладками, соединяющими (сваркой или болтовыми соединениями) вертикальные стенки лонжеронов, а в передней части - вышеописанными болтовым соединением, упругая податливость которого улучшена за счет дополнительного эластичного элемента или стремянками, снабженными пружинными амортизаторами. Известна также конструкция транспортного средства для перевозки крупнотоннажных контейнеров по стандарту ИСО, закрепляемых по углам поворотными замками, размеш.енными консольно на поперечных элементах рамы 6,. Такое крепление значительно облегчает установку и снятие контейнера и не требует обс.1гуживания в эксплуатации, но не улучшает условий работы рамы автомобиля, поэтому последняя изготовлена из крупного профиля и отличается значительной металлоемкостью. Известна также конструкция автомобиля-самосвала итальянской фирмы Romanaszi S.p.A., кузов которого установлен на надрамнике лестничного типа с отдельными шаровыми опорами, размещенными по периметру основания кузова 7. Надрамник своими лонжеронами установлен на лонжеронах рамы автомобиля, а опоры в виде шаров размеш.ены консольно на поперечных балках надрамника. Такая установка грузовой платформы и обслуживание узлов ее крепления в эксплуатации значительно упрощены, однако наличие надрамника значительно повышает массу и материалоемкость конструкции, а кроме того, условия работы лонжеронов рамы при ее кручении при таком решении не улучшаются, поэтому лонжероны рам самосвалов усиливают дополнительными вставками и укорачивают, что снижает напряжения в средней части рамы, однако такое решение неприемлемо для бортового автомобиля или фургона. Наиболее близким техническим решением является конструкция крепления кузова грузового транспортного средства, имеющего раму лестничного типа с лонжеронами U-образного сечения, посредством отдельных кронштейнов, опираюш.ихся на наружные поверхности верхней t « .полки и вертикальной стенки лонжерона 8. При этом форма кронштейна рассчитана таким образом, чтобы нагрузка прикладывалась в центре изгиба и-образного сечения лонжерона рамы автомобиля, что исключает самозакручивание лонжеронов от действия вертикальной нагрузки и выпучивание сжимаемых широких неустойчивых полок лонжерона, предотвращая появление усталостных трещин, в том числе в наиболее нагруженной части рамы - в зоне между кабиной и кузовом. Однако такое решение предъявляет особые требования к конструкции кронштейнов, поскольку каждый из них должен предотвращать резкий скачок крутящего момента в лонжеронах рамы. Кроме этого кронштейны сосредоточенно воспринимают нагрузку от кузова в виде не только вертикальных и горизонтальных усилий, но и изгибающих моментов, что в конечном счете приводит к сложности формы кронштейнов и значительной их материалоемкости. Цель технического решения - повышение долговечности транспортного средства при одновременном улучшении технологичности сборки. Поставленная цель достигается тем, что в известном грузовом транспортном средстве кузов (преимущественно фургон - имеющий большую жесткость по сравнению с рамой шасси) закреплен на раме консольно посредством отдельных кронштейнов с возможностью перемещения передней части кузова относительно лонжеронов рамы, при этом кронштейны в передней части кузова жестко связаны с ним и выполнены в виде подвижных опор с возможностью перемещения относительно верхних полок и вертикальных стенок лонжеронов рамы. Причем подвижные опоры размещены в передней части кузова в пределах 1/.3 его длины, а неподвижные кронштейны - на оставшихся 2/3 длины кузова. Конструктивно передние подвижные опоры могут быть выполнены в виде плоских Г-образных опор, охватывающих снаружи лонжероны рамы, а между горизонтальными и вертикальными стенками передних подвижных опор и стенками лонжеронов рамы может быть выполнен зазор, либо между ними может быть размещен упруго-эластичный элемент, например, в виде привулканизированной резиновой прокладки. Неподвижные кронштейны могут быть выполнены в виде неподвижных шарнирных опор, например, шаровых или шарнирных соединений типа палец-втулка, оси вращения которых расположены вдоль лонжеронов рамы в точке изгиба его сечения. Неподвижные кронштейны также могут быть выполнены разъемными. V является то, что: -исключено д-ополнительное закручивание лонжеронов рамы от веса кузова фургона и груза, передаваемого на раму через опоры; -отсутствует взаимное стягивание (стремянками или стяжными болтами) основания кузова-фургона с лонжеронами рамы автомобиля, что значительно уменьшает влияние жесткой надстройки на изменение жесткости рамы по ее длине, особенно в той части, где ее гибкость и перемещения достаточно велики, т.е. под передней частью фургона. Наличие упруго-эластичных элементов смягчают динамические нагрузки при относительных перемещениях лонжеронов рамы и основания кузова транспортного средства, а расположение осей вращения шарнирных соединений неподвижных кронштейнов вдоль лонжеронов рамы в центре изгиба его сечения снимает дополнительные нагрузки от кручения рамы. На фиг.1 показано шасси автомобиля с кузовом-Фургоном, вид сбоку; на фиг.2 - то же, вид сверху; на фиг.З показана передняя опора кузова; на фиг. 4 - вид А на фиг.З; на фиг. 5 показана агаровая опора крепления кузовсл к раме автомобиля; на фиг. 6 - вид Б на фиг. 5; на фиг. 7 и 8 - варианты конструкции рсрепления кузова к раме автомобиля. Грузовое транспортное средство (фиг.1 и 2) содержит раму 1 лестничного типа, состоящую из 2-х лонжеронов 2 и нескольких поперечин 3. В передней части на раме 1 размещены двигатель и кабина 4, а на задней ее части посредством отдельных кронштейн ов 5 и 6 консольно (со свободной передней частью) закреплен кузов-Фургон 7. Для обеспечения равномерного эквивалентного нагружения лонжерона 2 по его длине передние кронштейны 5, размещенные на 1/3 длины кузова-фургона, жестко связг1ны с кузовом-фургоном 7 и подвижны относительно лонжерона 2, в то время как размещенные в средней и задней частях кузова-фургона (т.е. на оставшихся 2/3 длины кузова) кронштейны 6 жестко закреплены как на лонжеронах 2 рамы, так и на основании кузова-Фургона 7. Передние кронштейны 5 (фиг.З и 4) выполнены в виде Г-образных подвижных опор, охватывающих снаружи лонжероны 2 рамы и обеспечивающих возможность перемещения передней части кузова-Фургона 7 относительно стенок лонжеронов 2 посредством выполнением зазора между горизонтальными и вертикальными стенками кронштейнов 5 и лонжеронов 2, либо размещением в этом зазоре упруго-эластичного элемента 8 в виде привулканизированной резиновой прокладки. Неподвижные кронштейiны 6 (ФИГ.5...3) представляют- собой неподвижные шарнирные опоры и выполнены либо в виде разъемных шаровых опор 9 (фиг.5...7), на которые с помощью ответных перевернутых стаканов 10 со сферическим (фиг. 5 и 6) или коническим (фиг.7) донышком 11 и с цилиндрическими (или коническими) внутренними стенками опирается основание кузова 7,.либо в виде шарнирного соединения типа палец-втулка (фиг.8). В последнем случае неподвижный кронштейн 6 состоит из соединенных посредством пальца 12 цапфы 13 и кулака 14 со втулкой 15, жестко связанными соответственно с лонжероном 2 рамы и с основанием кузова 7. При этом цапфа 13 снабжена опорной пластиной 16, облегчающей установку кузова на раму транспортного средства и выполняющую страховочную функцию, а втулка 15 кулака 14 снабжена эластичной вставкой 17. Соединение шаровых опор 9 и стаканов 10, либо цапфы 13 и кулака 14 после установки кузова на шасси фиксируется продольно расположенными пальцами 12 сквозь соосные отверстия, выполненные соответственно в шаровых опорах и в стг4канах, в цапфах и кулаках. При наезде на препятствия попеременно правым и левым передними колесами происходит закручивание рамы 1 в целом и отдельно каждого лонжероне 2, Кузов 7 автомобиля, особенно в виде фургона, обладая высокой жесткостью, через передние опоры 5 частично ограничивает (передачей части веса кузова-Фургона 7 с грузом) перемещение лонжеронов 2 по вертикали и горизонтали и, как следствие, уменьшают общее закручивание рамы и, соответственно, угол закручивания (и напряжения кручения) каждого из лонжеронов 2. При этом кручение самих лонжеронов 2 передними опорами 5 не ограничивается, действие этого кручения продолжается дгллее в сторону задней более жесткой части рамы. Момент кручения постепенно убывает по величине, распределяясь частями по мере встречи с поперечинами 3 рамы, а так.же с передними и затем задними шаровыми опорами 6 кузова-фургона 7. Эти опоры также снимают напряжения по части крутящего момента с лонжеронов 2, но только за счет ограничения их перемещения вверх и вбок. При этом оставшийся чисто крутящий лонжероны момент, постоянно уменьшаемый по величине, передается далее назад, вплоть до задней поперечины рамы, замыкающей силовую схему. Таким образом, кузов-фургон 7 относительно .жестко (на сферических опорах) прикреплен к раме 1 автомобиля именно в той ее 1 части, где она сама обладает большой жесткостью, а в передней, наиболее гибкой ее части, кузоБ-фур.гон 7 передает на нее свой вес через охватываюо1ие лонжероны 2 передние подвижные опоры 6 лишь частично, за счет зазоров или эластичных прокладок 8, ограничивающих перемещения лонжеронов 2 вверх и вбок. Жесткость гибкой части рамы несколько увеличивается, деформации рамы уменьщаются, а моменты кручения рамы и лонжеронов и, соответственно, напряжения равномерно распределяются no длине без сколько-нибудь значительных пиков. Испытания предлагаемой конструкции показали ее исключительную эффективность. Ресурс системы рама шасси - фургон увеличивается не менее чем в три раза. Литература: 1.Грузовые автомобили/М.С.Высоцкий, Ю,Ю.Беленький, Л.X.Гилелее и др.-М.: Машиностроение, 1979, с.ЗбО...362. 2. Конструссцил тракторов и автомобилей/А.М.Гуревич A.M., А.К.Болотов, В. И . Судницын .-М, : Агропромиздат, 1989, с.3.54, рис.208. З.Тесер Е. Кузова большегрузных автомобилей. -М.: Машиностроение, 1979, с.56...58. 4.Проспект фирмы Volvo(Швеция) Superstructure Instructions FL6/FS7 TSP 29196/3 (R,300.06,96) - см. Приложение 1. 5.Трехосные автомобили Урал. Конструктивный особенности, техническое обслуживание и ремонт. Под ред. А.А.Романченко. -М.,Транспорт, 1978, с.248, рис.191. 6.Якобашвили A.M. и др, Специализированный подвижной состав для грузовых автомобильных перевозок,-М., Транспорт, 1979, с.259, рис.123 и с.267-268, рис.128,129. 7.Проспект фирмы Motoral (Финляндия) - см. Приложение 2. 8.Проспект фирмы Romanaazi S.p.A. N. 67.2.428.1 или U.P.E. 12-10-69) - см. Приложение 3. 9.Фентон Дж. Несущий каркас кузова автомобиля и его расчет, -М.: Машиностроение, 1984, с.170, рис.7.5 - см. Приложение 4.