КОНИК ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА

Полезная модель относится к устройствам транспортного машиностроения, а именно, к коникам, являющимся составной частью транспортных средств, в частности, автомобилей, прицепов, полуприцепов, железнодорожных полусцепов, предназначенных для размещения, удержания и перевозки длинномерных грузов, таких как сортименты и прочие лесоматериалы, трубы, прокат и др.
Известно техническое решение коника в составе оборудования для перевозки материалов по патенту RU 2200104, B61D 3/08, публ. 2003 г., согласно которому две вертикальные стойки и связывающая их рама, образующие П-образную конструкцию коника, изготовлены из проката трубчатого профиля квадратного сечения. С двух сторон рамы и вертикальных стоек установлены ребра жесткости (косынки), между которыми имеются опорные пластины. Сверху вдоль рамы приварена опорная планка гребенчатого профиля, функционально выполняющая роль элементов противоскольжения для транспортируемых лесоматериалов.
Недостатком указанного коника являются, во-первых, то, что стойки и рама, изготовленные из проката трубчатого профиля квадратного сечения, дополнительно связанные между собой ребрами жесткости (косынками), повышают не только прочность конструкции коника, но и его жесткость. В-вторых, пластина, соединяющая стойки и основание коника, не имеет вогнутости и, поэтому, не работает как пружина, что также создает сильную жесткость конструкции коника. В-третьих, в данном техническом решении в качестве элементов противоскольжения грузов используется дополнительная деталь - опорная планка гребенчатого профиля, что усложняет и удорожает конструкцию коника.
Наиболее близким из известных аналогов П-образных коников является коник лесо-транспортной машины (патент RU 81923, AO1G 23/08, В60Р 3/40, В60Р /54, публ. 2009 г. ), содержащий вертикальные стойки трубчатого профиля прямоугольного сечения, которые в нижней части попарно соединены между собой поперечиной трубчатого профиля, имеющей нижнюю и верхнюю горизонтально ориентированные пластины. С названными пластинами соединены параллельно расположенные боковины, каждая из которых соединена укосиной с соответствующей боковиной вертикальных стоек, при этом смежные укосины соединены между собой наклонной пластиной, которая соединена с верхней горизонтально ориентированной пластиной поперечины, боковины поперечины при соединении ее с верхней пластиной выступают относительно нее с образованием с обеих ее сторон элементов противоскольжения, нижняя пластина поперечины с обеих сторон выступает относительно ее боковин и боковин вертикальных стоек и на выступающие участки этой пластины опираются нижние торцы укосин при их соединении с данной пластиной, при этом нижняя и верхняя пластины поперечины в зоне укосин в нижней части имеют отверстия или прорези, сообщающие полости стойки, укосин и поперечины между собой для выхода конденсата (воды). Высота превышения боковин поперечины над ее верхней пластиной и высота превышения наклонных торцев укосин над расположенной между ними пластиной соответствует 10-50 (мм).
Недостатком данного коника лесотранспортной машины являются, во-первых, большие материалоемкость и вес и, значит, уменьшенный объем трелюемого длинномерного груза. Во-вторых, конструкция коника лесотранспортной машины, состоящая из двух стоек, изготовленных из проката трубчатого профиля прямоугольного сечения, и рамы прямоугольного сечения (поперечины трубчатого профиля, имеющей нижнюю и верхнюю горизонтально ориентированные пластины), дополнительно связанных между собой косынками (укосинами) и пластинами, обладает не только повышенной прочностью, но и повышенной жесткостью. В-третьих, пластина, соединяющая стойки и раму коника, не имеет вогнутости и, поэтому, не работает как пружина, что создает дополнительную жесткость конструкции коника. В-четвертых, отверстия или прорези, выполненные в нижней и верхней пластинах в зоне косынок (укосин) для выхода конденсата, снижают прочность конструкции коника, создавая дополнительные напряжения в металле.
Все существующие виды отечественных и импортных П-образных нераздвижных коников сводятся к простой конструкции типа «две стойки-рама», в которой все силовые элементы скреплены между собой посредством сварных соединений, а сама конструкция жестко крепится к раме машины. Такая сварная конструкция обладает очень высокой жесткостью, в которой имеется существенный недостаток - 100% ударных нагрузок, приходящих от дороги и от перевозимого груза, коник передает на раму и подвеску автомашины. Коник служит лишь приспособлением для размещения длинномерного груза, т.е. является пассивным элементом.
Задача полезной модели состояла в создании коника транспортного средства, являющегося активным силовым элементом машины, который принимает на себя ударные нагрузки и рассеивает их за счет применения специальных материалов и уникальной конструкции стоек коника, таким образом, защищая самое больное место машины - ее подвеску, а кроме того, создание полезной модели должно было обеспечить оптимизацию затрат в производственном цикле ее изготовления путем сокращения объема сварочных работ, значительного снижения веса конструкции и, следовательно, существенного уменьшения себестоимости изготовления с одновременным повышением эксплуатационной надежности.
Для решения поставленной технической задачи предложена полезная модель - коник транспортного средства, являющийся активным силовым элементом машины, принимающая на себя ударные нагрузки и рассеивающая их за счет применения специальных материалов и уникальной конструкции стоек и платины, соединяющей стойки и раму, таким образом защищая самое больное место машины - ее подвеску.
Основная функция полезной модели - принимать на себя силовые нагрузки, приходящие от дороги и от груза, непрерывно гася колебания и удары и рассеивая до 40% нагрузок, приходящих на раму и подвеску машины, тем самым увеличивая ресурс их деталей, как минимум, на 20%, что означает уменьшение количества ремонтов по замене самых нагруженных деталей и существенную экономию денежных средств.
Полезная модель представляет собой П-образный профиль с особой конструкцией стоек и рамы коника, который является отличным гасителем колебаний и ударов. Найдено интересное технологическое решение по формованию направляющей стойки и основания рамы - это цельногнутые металлические листы, не имеющие сварных швов. Как и все остальные детали полезной модели, они изготовлены из низколегированной горячекатаной специальной стали с высоким пределом текучести не менее 500 МПА, прочность которой в несколько раз превышает прочность обычной стали, имеющей предел текучести 300-335 МПА. Используемая для изготовления полезной модели сталь очень легкая, тонкая (4-5 мм) и особо прочная, обладающая высокой вязкостью и сопротивляемостью к деформации, иными словами, такая сталь обладает эффектом памяти, т.е. после прекращения нагрузки эта сталь возвращает свою первоначальную форму и размер. При этом вес полезной модели значительно меньше веса аналогов на 20-40%, что позволяет повысить объем транспортного отсека и, соответственно, массу перевозимого груза. Применение метода гибки вместо сварки при изготовлении части деталей коника позволяет уменьшить расходы на сварочные материалы, сокращает продолжительность сварочных работ. Все вышеперечисленное ощутимо снижает себестоимость и сроки изготовления полезной модели. Кроме того, высокая износостойкость применяемой листовой стали защищает полезную модель от износа и значительно продлевает ее срок службы, а для защиты от коррозии полезная модель покрывается цинковым грунтом и окрашивается порошковой эмалью.
Рассмотрим виды ударных нагрузок, действующие на транспортную машину при движении, и конструктивные решения по их демпфированию:
- удар в вертикальной плоскости, приходящий машину одновременно от дороги и от груза, когда машина попадает в дорожную неровность и крутящий момент, возникающий при разнонаправленном движении задней и передней тележек (самая сильная разрывающая нагрузка, от которой в первую очередь страдают детали подвески машины). Для эффективного гашения этих нагрузок на конике имеются вогнутые пластины, дополнительно соединяющие стойки с рамой. Они по своим характеристикам являются аналогом пружины, так как имеют вогнутость определенного радиуса, скручиваются в двух плоскостях (горизонтальной и вертикальной), рассеивая энергию удара;
- удар (в том числе резонансный) в горизонтальной плоскости от раскачивания груза. Полезная модель имеет особую конструкцию рамы и стойки, которая в местах их соединения работает как пружина. В ненагруженном состоянии стойки полезной модели чуть согнуты, а в нагруженном раздвинуты, постоянно «обнимая» груз, не давая ему раскачиваться и входить в резонанс.
Полезная модель - П-образный коник транспортного средства - состоит из двух вертикальных стоек 1, в нижней части связанных между собой рамой 2.
Стойка особой конструкции представляет собой прямоугольную усеченную пирамиду с пятигранным основанием, состоящую из направляющей 7 гнутого профиля, образующего четыре боковые поверхности пирамиды, и пластины 8, приваренной к боковым сторонам направляющей с обеспечением выступа боковых сторон направляющей 7 относительно пластины 8 на величину от 5 до 15 мм с образованием бортиков, выполняющих функцию элементов противоскольжения, что является отличительной особенностью стойки. Конструкция стойки с пятью углами и в форме прямоугольной усеченной пирамиды позволяет значительно уменьшить вес стойки не в ущерб ее прочности и является отличительной чертой полезной модели. Кроме того, стойка имеет в верхней части заглушку 3, защищающую ее от попадания осадков и мусора, поэтому нет необходимости делать отверстия в ее нижней части для выхода влаги.
Рама 2 представляет собой трубчатый профиль прямоугольного сечения, состоящий из П-образного гнутого основания 9 и поперечины 10, приваренной к боковым сторонам основания с обеспечением выступа боковых сторон основания 9 относительно поперечины 10 на величину от 5 до 15 мм с образованием бортиков, выполняющих функцию элементов противоскольжения.
Указанный параметр превышения высоты боковых сторон направляющей 7 относительно пластины 8 и боковых сторон основания 9 плоскостью поперечины 10 является оптимальным. Уменьшение высоты превышения ухудшает условия фиксации положения лесоматериалов в грузовом отсеке коника, а увеличение указанного параметра приведет к нарушению камбиального слоя древесины.
Каждая стойка 1 дополнительно соединена с рамой 2 двумя косынками 4, приваренными к боковым сторонам направляющей 7 и основания 9, и вогнутой пластиной 5, приваренной к пластине 8, поперечине 10 и внутренней поверхности косынок 4. Конструкция косынки, выполненная в форме треугольника со скругленными углами, имеющего вогнутую гипотенузу, позволяет удалить дополнительную концентрацию напряжений, возникающих в металлических деталях, работающих под растяжением при загрузке длинномерных грузов.
Коник приваривается к раме транспортного средства и дополнительно крепится к ней приваренным внизу рамы 2 платиком 6, имеющими резьбовые отверстия. Возможны варианты выполнения коника с двумя приваренными платиками.
Возможен вариант выполнения коника с конструкцией стойки пятигранного сечения, одинакового по всей длине стойки.
Проведенные патентно-информационные исследования показали, что предлагаемое техническое решение не следует явным образом из известного уровня техники, заявленная полезная модель имеет ряд существенных отличий от аналогов, что свидетельствуют о соответствии его критерию полезной модели «новизна».
Реализация заявляемого технического решения не имеет технических затруднений в промышленности. При ее реализации повышается эксплуатационная надежность коника и улучшаются условия транспортирования лесоматериалов в грузовом отсеке коника. Полезная модель прошла испытания и в настоящее время используется в лесной отрасли народного хозяйства как составная часть транспортных средств (автомобилей, прицепов, и полуприцепов) для размещения, удержания и перевозки сортиментов, следовательно, полезную модель можно считать промышленно применимой.
Полезная модель поясняется чертежами, где на:
фиг. 1 - общий вид коника транспортного средства;
фиг. 2 - сечение В-В, т.е. сечение рамы 2 (стойка, косынки и пластина условно не показаны);
фиг. 3 - сечение Г-Г, т.е. сечение стойки;
фиг. 4 - вид А, 1 вариант стойки, имеющей форму произвольной прямоугольной усеченной пирамиды;
фиг. 5 - вид А, 2-ой вариант стойки, имеющей трубу с пятиугольным основанием;
фиг. 6 - вид Б.
Коник транспортного средства работает в составе технологического оборудования транспортного средства, в частности, автомобилей, прицепов, полуприцепов, железнодорожных полусцепов, предназначенных для размещения, удержания и перевозки длинномерных грузов, таких как сортименты и прочие лесоматериалы, трубы, прокат и др.
С учетом того или иного технологического процесса на раму транспортного средства устанавливается как группа последовательно расположенных коников, так и один коник, предназначенный, например, для вывозки хлыстов деревьев с разрабатываемой лесосеки.