Устройство для крепления кузова на раме транспортного средства

Устройство для крепления кузова на раме транспортного средства

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ КРЕПЛЕНИЯ КУЗОВА НА РАМЕ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА, содержащее связывающие кузов с лонжеронами рамы гибкие оболочки , имеющие боковые криволинейные поверхности и плоские основания, верхнее из которых жестко прикреплено к кузову, а нижнее зафиксировано относительно лонжеронов рамы, при этом геометрическая ось каждой оболочки ориентирована перпендикулрно к указанным лонжеронам, отличающееся тем, что, с целью повыщения степени энергопоглощения в аварийной ситуации путем повыщения пластической деформации оболочек, каждая оболочка снабжена направляющим бащмаком с закругленными кромками, расположенным внутри нее, и выполнена в виде упругой обечайки, нижнее основаниекоторой зафиксировано с возможностью продольного перемещения относительно лонжеронов стремянкой, обхватывающей направляющий башмак, нижнее основание обечайки и лонжерон, свободными концами жестко прикрепленной к последнему и снабженной i ограничителем продольного перемещения, при этом боковые поверхности обечайки вы (Л полнены с прорезями, расположенными вдоль ее образующей. 00 о 1C со со

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ÄÄSUÄÄ 1030233 з(1) В 62 Р 27/04

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ч "а: 1 ф 1 с ф с ;

БВоЛД01„ :::„„:.

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ,3 (21) 3349869/27-11 (22) 30.10.81 (46) 23.07.83. Бюл. № 27 (72) В. Я. Жицкий, А. М. Антоненко и В. В. Познахирев (53) 629.113.04 (088.8) (56) 1. Патент США - 4076300, кл. 296 — 35, опублик. 1980.

2. Патент США № 4059304, кл. 296 — 35, опублик. 1979.

3. Бураков В. А. Применение гибких оболочек на транспорте. М., «Транспорт», 1974, с. 6, 38, рис. 13 (прототип). (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КРЕПЛЕНИЯ КУЗОВА НА РАМЕ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА, содержащее связывающие кузов с лонжеронами рамы гибкие оболочки, имеющие боковые криволинейные поверхности и плоские основания, верхнее из которых жестко прикреплено к кузову, а нижнее зафиксировано относительно лонжеронов рамы, прн этом геометрическая ось каждой оболочки ориентирована перпендикулрно к указанным лонжеронам, отличающееся тем, что, с целью повышения степени энергопоглощения в аварийной ситуации путем повышения пластической деформации оболочек, каждая оболочка снабжена направляющим башмаком с закругленными кромками, расположенным внутри нее, и выполнена в виде упругой обечайки, нижнее основание. которой зафиксировано с возможностью продольного перемещения относительно лонжеронов стремянкой, обхватывающей направляющий башмак, нижнее основание обечайки и лонжерон, свободными концами жестко прикрепленной к последнему и снабженной ограничителем продольного перемещения, I при этом боковые поверхности обечайки выполнены с прорезями, расположенными вдоль ее образующей.

С:

1030233

Изобретение относится к транспортному машиностроению, в частности к устройствам, предназначенным для крепления кузова на раме транспортного средства.

Известно устройство для крепления кузова на раме транспортного средства, содержащее накладки с наклонными или профилированными поверхностями контакта, жестко прикрепленными к вертикальным стенкам лонжеронов рамы и балкам кузова, и стяжки обхватывающие и прижимаю- 10 щие балки кузова к верхним полкам лонжеронов {1).

Это устройство обеспечивает крепление кузова к раме транспортного средства в нормальных условиях эксплуатации и од15 новременно является устроиством пассивной безопасности для груза только при лобовом столкновении. В этом случае кинематическая энергия кузова и груза поглощается за счет работы сил трения в стыке между балками кузова и лонжеронов и по поверхностям контакта накладок, за счет перехода в потенциальную энергию при подьеме кузова с грузом по наклонной плоскости и за счет работы пластической деформации стяжек, при этом не требуется увеличения габарита бамперов. 25

Однако энергоемкость этого устройства ограничена протяженностью наклонных или профилированных плоскостей накладок и объемом пл астически деформ ируемого металла стяжек. Кроме того, недостаток устройства состоит в том, что при опрокидывании транспортного средства в работу по поглощению кинетической энергии кузова и груза вступают только стяжки левого или правого лонжеронов рамы.

Известно также устройство для крепления кузова на раме транспортного средства, содержащее пластически деформируемые опоры, установленные на кронштейнах, жестко прикрепленных к вертикальным стенкам лонжеронов рамы и к балкам кузова транспортного средства, и связывающие их. С целью обеспечения одноосного растяжения опор в процессе перемещения кузова по лонжеронам, они установлены на полусферических шайбах, смонтированных в верхних и нижних кронштейнах. Опоры выполнены ступенчатыми по длине, причем 45 ступень большего диаметра заканчивается ограничителем в виде буртика, которым она опирается на полусферическую шайбу, верхнего кронштейна 12).

Тарельчатые пружины, как промежуточные компенсационные звенья, обеспечи- 50 вают распределение упругих нагрузок между лонжеронами и балками кузова, что снижает напряжения в них при . нормальных условиях эксплуатации в процессе движения транспортного средства по неровностям.

В стыке между лонжеронами рамы и балками кузова установлены фрикционные прокладки, обеспечивающие повышенную силу трения в даном стыке. Кузов дополнительно связан с лонжеронами V-образными держателями, оснащенными срезаемыми болтами.

В аварийной ситуации, при столкновениях или опрокидывании транспортного средства, пластически деформируемые опоры, срезаемые болты Ч-образных кронштейнов и фрикционные прокладки выполняют функцию элементов пассивной безопасности. При этом кинетическая энергия кузова и груза поглощается за счет работы пластической деформации стержня опоры и болтов V-образных держателей, а также за счет работы сил трения в стыке между балками кузова и верхней полкой лонжеронов рамы. Металл стержня опоры на участке увеличенного диаметра (его длина ограничена) подвергается пластической деформации среза в процессе «протягивания» через отверстие в верхней полусферической шайбе. В результате расстояние между опорными кронштейнами, закрепленными к лонжерону и балке кузова, увеличивается и кузов смещается относительно лонжеронов вперед, назад, вбок . или вверх, в зависимости от направления аварийного воздействия. Это смещение, представляющее собой тормозной путь кузова с грузом, ограничено длиной участка увеличенного диаметра стержня опоры, что в свою очередь ограничивает нижний предел перегрузок, действующий на транспортируемый груз.

Недостатками данного устройства являются ограниченный объем пластически деформируемого металла ступени увеличенного диаметра стержня опоры и поперечного сечения срезаемых болтов Ч-образных держателей, гарантирует небольшой тормозной путь кузова; возникновение и действие в процессе пластической деформации указанных элементов только касательных напряжений, которые при одинаковой величине деформации создают меньшую работу, чем нормальные напряжения; включение в работу пластической деформации ограниченного количества опор и срезаемых болтов только правого или левого борта при опрокидывании транспортного средства.

Указанные недост атки ограничивают энергоемкость элементов пассивной безопасности: пластически деформируемых опор и разрушаемых болтов Ч-образных держателей, ограничивают тормозной путь кузова и, следовательно, снижение перегрузок, действующих на кузов и перевозимый груз.

Наиболее близким к изобретению является устройство для крепления кузова на раме транспортного средства, содержащее связывающие кузов с лонжеронами рамы гибкие оболочки, имеющие боковые криволинейные поверхности и плоские основания, верхнее из которых жестко прикреплено к

1030233 кузову, а нижнее — зафиксировано относительно лонжеронов рамы, при этом геометрическая ось каждой оболочки ориентирована перпендикулярно к указанным лонжеронам (3) .

Недостатками этого устройства является ограниченная степень энергопоглощения в аварийной ситуации из-за недостаточной пластической деформации оболочек, выполненных в виде воздухонепроницаемых эластичных баллонов, заполняемых сжатым воздухом.

Цель изобретения — повышение степени энергопоглощения в аварийной ситуации путем повышения пластической деформации оболочек.

Эта цель достигается тем, что в устройстве для крепления кузова на раме транспортного средства, содержащем связывающие кузов с лонжеронами рамы гибкие оболочки, имеющие боковоые криволинейные поверхности и плоские основания, 20 верхнее из которых жестко прикреплено к кузову, а нижнее — зафиксировано относительно лонжеронов рамы, при этом геометрическая ось каждой оболочки ориентирована перпендикулярно к указанным лонжеронам, каждая оболочка снабжена направ25

35 ляющим башмаком с закруглеНными кромка» ми, расположенными внутри нее, и выполыена в виде упругой обечайки, нижнее основание которой зафиксировано с возможностью продольного перемещения относительно лонжеронов стремянкой, обхватывающей напправляющий башмак, нижнее основание обечайки и лонжерон, свободными концами жестко прикрепленной к последнему и снабженной ограничителем продольного перемещения, при этом боковые поверхности обечайки выполнены с прорезями, расположенными вдоль ее образующей.

На фиг. 1 показано транспортное средство с устройством для крепления кузова к раме, общий вид; на фиг. 2 — узел 1 на фиг. 1 в увеличенном масштабе, вид пластически деформируемой опоры в статике; на фиг. 3 — то же, при лобовом столкновении транспортного средства; на фиг. 4— разрез А — А на фиг. 2, вид опоры после пластической деформации при боковом опрокидывании транспортного средства.

Устройство для крепления кузова 1 на раме транспортного средства 2 установлено на лонжеронах 3 рамы 4. Оно содержит упругопластические деформируемые опоры

5 различной жесткости в виде гибких оболочек, установленных по длине лонжерона

3. В средней части кузова 1 опоры 5 имеют большую жесткость, чем по концам кузова 1. В нормальных условиях эксплуатации при движении по неровностям дороги такое распределение опор 5 обеспечивает оптимальные условия работы лонжеронов 3 рамы в области упругих деформаций.

55 где 6

В

6т

К

2 с толщина стенки обечайки, мм; ширина обечайки, мм; предел текучести металла обечайки, кгс/мм ;

1,5 — 1,75 — коэффициент динамического упрочения материала; радиус кривизны криволинейного участка обечайки.

Р = " (кг) Каждая опора 5 выполнена в виде упругой обечайки 6, имеющей боковые криволинейные поверхности 7, замкнутые верхним

8 и нижним 9 плоскими основаниями. На боковых криволинейных поверхностях 7 обечайки 6 выполнены вертикальные прорези

10, расположенные вдоль ее образующей.

Обечайки 6 установлены на лонжеронах 3 таким образом, что геометрические оси 11 обечаек ориентированы перпендикулярно к лонжеронам 3 рамы транспортного средства (фиг. 4). Верхнее плоское основание 8 каждой обечайки 6 жестко прикреплено к кузову 1 посредством болтов 12 и накладок

13, установленных внутри обечайки. Каждая обечайка 6 снабжена направляющим башмаком 14, размещенным на ее нижнем плоском основании 9 и прижатым посредством стремянки 15 к лонжерону 3 рамы транспортного средства.

Стремянка 15 выполнена (фиг. 4) в виде П-образного изогнутого стержня с нарезанной на концах резьбой. На перемычке 16 стремянки 15 установлена втулка 17 для обеспечения равномерного перемещения башмака 14--под стремянкой 15 и исключения тем самым возможных заеданий в процессе деформации обечайки 6.

Направляющий башмак 14 представляет собой пластину с отогнутыми боковыми краями и закругленными по радиусу кромками

18. Своей нижней плоскостью 19 направляющие башмаки 14 опираются на нижние плоские основания 9 обечаек 6, а верхней плоскостью 20 взаимодействуют с втулками

17. Направляющие башмаки 14 в своей средней части совместно с лонжероном 3 и нижними плоскими основаниями 9 обхвачены стремянками 15, свободными концами жестко прикрепленными к лонжеронам 3 с помощью гаек 21. Стремянки снабжены ограничителями продольного перемещения относительно лонжерона в виде фиксаторов 22.

Устройство работает следующим образом.

В нормальных условиях эксплуатации опора 5 работает в жесткоупругой стадии, выполняя функцию несущего амортизатирующего элемента. В этих условиях определяющими нагрузками для выбора опор кузова являются нагрузки в вертикальном направлении. Учитывая, что жесткость указанной опоры в этом направлении минимальна, ее несущую способность Ро определяют по формуле

1030233

При этом соотношение принято < 0,5 где D> — наибольший габаритный размер обечайки в поперечном направлении; ь— толщина стенки обечайки.

Например, для опоры из Ст. 3, имющей следующие геометрические размеры Э„

300 мм, Rс = 500 мм; 6 = 4 мм; В

= 100 мм, несущая способность P0 = 1200 кг ком 14 через ее закругленный по радиусу торец 18, упрочняется (явление наклепа), и напряжение пластической деформации, а также работа пластической деформации возрастают.

Таким образом, при аварийных нагрузках в горизонтальном продольном направлении предлагаемое устройство обеспе»5

Количество опор крепления выбирается в зависимости от грузоподъемности транспортного средства и действующих перегрузок при нормальных условиях эксплуатации. В аварийной ситуации при столкновении, опрокидывании энергия кузова и груза поглощается за счет работы устройства как элемента пассивной безопасности.

При воздействии аварийных нагрузок в вертикальном направлении происходит пластический изгиб — сплющивание или распрямление боковых криволинейных поверхностей 7 и частично оснований 8 и 9-упру- 20 гих обечаек 6. В этом случае перемещение кузова 1 в направлении вверх и вниз и энергопоглощение обеспечиваются путем пластической деформации боковых криволинейных поверхностей 7 (направление вниз) и частично оснований 8 и 9 и боковых поверхностей 7 (направление вверх).

При аварийных нагрузках в горизонтальном продольном направлении происходит пластический изгиб переменного знака боковых криволинейных поверхностей 7 обечаек, пластический изгиб нижнего основания 9 и частично верхнего основания 8, пластическое растяжение распрямленных участков обечайки 6, сдвиг направляющего башмака 14 под перемычкой 16 по лонжерону 3 (фиг. 3).

Предлагаемая конструкция крепления опоры 5 к лонжерону 3 обеспечивает двойнбй пластический перегиб обечайки 6, так как участок плоского нижнего основания 9, проскальзывая под башмаком 14, изгибается на его закругленном торце 17, так что 40 внутренние волокна обечайки 6 сжимаются.

Затем второй свободный конец основания 9 разгибается, что приводит к растяжению внутренних волокон обечайки 6.

Из схемы деформированного состояния устройства крепления (фиг. 3) видно, что 45 только небольшая часть металла опоры, находящаяся в зоне накладки 13, не подвергается пластической деформации. Кроме того, металл трубчатой обечайки под действием деформации изгиба переменного знака, возникающей в результате «протягивания» обечайки под направляющим башмачивает тормозное воздействие на кузов 1 и груз на всем пути перемещения кузова за счет крепления опоры 5.,При этом суммарное перемещение кузова 1 складывается из удлинения обечайки 6 за счет распрямления криволинейных боковых поверхностей 7, «протягивания» обечайки под направляющим башмаком 14 и смещения последнего под перемычкой 16.

В этом направлении возможно наибольшее аварийное воздействие на кузов 1. В этом же направлении обеспечивается наибольшее перемещение опоры 5 и действие на всем пути перемещения усилий пластического деформирования и сил трения, т. е. наибольшее энергопоглощение.

Перемещение кузова 1 в боковом направлении и энергопоглощение в этом направлении обеспечиваются путем пластической деформации изгиба боковых криволинейных поверхностей 7 обечаек. При этом наличие прорезей 10 позволяет включить в работу пластической деформации большую часть металла поперечного сечения обечайки за счет сокращения области нейтральных и малодеформированных волокон в середине сечения.

При опрокидывании транспортного средства вступают одновременно в работу опоры 5, установленные на правом и левом лонжеронах. Одни опоры сплющиваются, другие — распрямляются. Одновременность в работе опор повышает их энергоемкость.

В предлагаемом устройстве для крепления груза на раме транспортного средства поглощение кинетической энергии осуществляется за счет работы пластической деформации металла обечайки 6 и сил тре ния при перемещении нижних оснований 9 обечаек и направляющих башмаков 14 по верхней полке лонжерона 3. При воздействии аварийных нагрузок в каждом отдельном направлении или при их комплексном действии все опоры 5 устройства вступают в работу по поглощению энергии кузоьа и груза.

Повышенная энергоемкость предлагаемого устройства по сравнению с известным обеспечивается путем вовлечения в пластическую деформацию относительно большего объема металла, что позволяет расширить область тормозного смещения кузова при аварийных ситуациях.

В результате использования предлагаемого устройства обеспечивается снижение перегрузок на кузов и груз.без увеличения габаритов транспортного средства в зоне бамперов. Конструкция устройства проста в изготовлении и эксплуатации. Опоры могут быть получены из отрезков труб путем «сплющивания» до определенной высоты, а крепление опор к кузову — болтами и к лонжеронам — стяжками широко применяется в транспортном машиностроении.

10302ЗЗ (=

Фиг.2

Замена сдеформировавшихся опор не представляет сложности.

Таки м об разом, предлагаемое устройство для крепления груза на раме транспортного средства обладает повышенной энергоемкостью в аварийной ситуации. Использование его обеспечивает расширение области тормозного смещения кузова путем увеличения объема пластической деформации устройства в различных направлениях в пределах тормозного смещения кузова. Следовательно, обеспечивается эффективное поглощение кинетической энергии кузова и груза при аварийных воздействиях (столкновениях, опрокидываниях) и . снижается уровень перегрузок, воздействуЬщих на кузов; одновременность работы всех устройств крепления кузова при аварийном воздействии любого направления; сохранение существующих размеров бамперов транспортного средства и тем самым неизменность его габаритов; упрощение изготовления и ремонта составных частей устройства.

1030233

Составитель Л. Смольская

Редактор А. Козориз Техред И. Верес Корректор О. Билак

Заказ 5076/20 Тираж 647 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4