рама транспортного средства
Классы МПК: | B62D21/02 состоящие из продольных и поперечных элементов |
Автор(ы): | Фасхиев Х.А., Павленко П.Д., Валькова Г.Н. |
Патентообладатель(и): | Акционерное общество "КамАЗ" |
Приоритеты: |
подача заявки:
1992-02-13 публикация патента:
30.12.1994 |
Использование: относится к машиностроению и может быть использовано преимущественно в конструкциях рам транспортных машин. Сущность изобретения: рама транспортного средства содержит лонжероны, связанные поперечинами. Поперечины выполнены из замкнутых прямоугольных полых профилей. Большие стороны профилей расположены вертикально. Отношение высоты к ширине профиля поперечины равно отношению толщины его вертикально расположенной стенки к толщине стенки, размещенной горизонтально. 2 ил.
Рисунок 1, Рисунок 2
Формула изобретения
РАМА ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА, содержащая лонжероны, связанные между собой поперечинами, которые выполнены из замкнутых прямоугольных полых профилей и установлены с вертикальным расположением больших сторон, отличающаяся тем, что отношение высоты к ширине профиля поперечины равно отношению толщины его вертикально расположенной стенки к толщине стенки, размещенной горизонтально.Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано преимущественно в конструкциях рам транспортных, подъемных, дорожных машин. Рама транспортного средства является основной несущей частью и служит для размещения и крепления различных узлов, агрегатов и систем. Широкое распространение получили лонжеронные рамы, в которых продольные лонжероны соединены между собой поперечинами открытого профиля с различным сечением. Поперечины к лонжеронам соединяют заклепками, болтами или сваркой. Недостатками известной конструкции являются пониженная жесткость поперечин и повышенная нагруженность узлов крепления поперечин с лонжеронами, что приводит к значительному снижению эксплуатационной долговечности рамы. Это объясняется депланацией сечений поперечин. Известна конструкция рамы, выбранная в качестве прототипа, содержащая лонжероны, к которым приварены замкнутым по периметру швом поперечины, имеющие замкнутое прямоугольное сечение, причем толщина стенки профиля постоянная [1]. Недостатком данной конструкции является повышенная нагруженность узлов крепления поперечин с лонжеронами, что приводит к невысокой эксплуатационной долговечности рамы, что вызвано также депланацией сечений поперечин, которые подвергаются стесненному кручению. Изобретение устраняет вышеперечисленные недостатки и позволяет создать раму транспортного средства с пониженной нагруженностью узлов крепления поперечин с лонжеронами, обеспечивающей повышение ее эксплуатационной долговечности. Целью изобретения является создание рамы транспортного средства с повышенной эксплуатационной долговечностью узлов соединения поперечин с лонжеронами. При осуществлении данного изобретения может быть получен технический результат в виде снижения нагруженности узлов крепления поперечин с лонжеронами. Цель достигается тем, что в раме транспортного средства, содержащей лонжероны, полые прямоугольные замкнутого профиля поперечины, закрепленные к ним, размеры поперечины подобраны таким образом, что отношение высоты к ширине прямоугольника равно отношению толщины его вертикальной стенки к толщине горизонтальной, т.е.![рама транспортного средства, патент № 2025371](/images/patents/448/2025371/2025371t.gif)
![рама транспортного средства, патент № 2025371](/images/patents/448/2025371/2025371-2t.gif)
h, b - толщина вертикальной и горизонтальной стенок прямоугольника поперечины соответственно. При соблюдении этого соотношения в сечениях поперечины при кручении не происходит депланаций. Депланация сечений поперечин при эксплуатационном нагружении рам является основным разрушающим фактором узлов крепления рам (Гельфгат Д.Б., Ошноков В.А. Рамы грузовых автомобилей. М., Машгиз, 1959). Депланацию контура характеризует функция W(S), которая вычисляется по формуле (Феодосьев В.И. Сопротивление материалов, М.: Наука, 1979)
W(S) = -
![рама транспортного средства, патент № 2025371](/images/patents/448/2025371/2025371-3t.gif)
![рама транспортного средства, патент № 2025371](/images/patents/448/2025371/2025371-4t.gif)
![рама транспортного средства, патент № 2025371](/images/patents/448/2025014/964.gif)
![рама транспортного средства, патент № 2025371](/images/patents/448/2025037/920.gif)
![рама транспортного средства, патент № 2025371](/images/patents/448/2025037/969.gif)
S - расстояние от начала отсчета до произвольной точки, в которой вычисляется депланация;
![рама транспортного средства, патент № 2025371](/images/patents/448/2025014/964.gif)
![рама транспортного средства, патент № 2025371](/images/patents/448/2025037/920.gif)
![рама транспортного средства, патент № 2025371](/images/patents/448/2025037/969.gif)
![рама транспортного средства, патент № 2025371](/images/patents/448/2025014/964.gif)
![рама транспортного средства, патент № 2025371](/images/patents/448/2025371/2025371-5t.gif)
![рама транспортного средства, патент № 2025371](/images/patents/448/2025014/964.gif)
![рама транспортного средства, патент № 2025371](/images/patents/448/2025371/2025371-6t.gif)
f - площадь контура для тонкостенных сечений, равная
f = B
![рама транспортного средства, патент № 2025371](/images/patents/448/2025026/729.gif)
С учетом f касательные напряжения
![рама транспортного средства, патент № 2025371](/images/patents/448/2025014/964.gif)
![рама транспортного средства, патент № 2025371](/images/patents/448/2025371/2025371-7t.gif)
![рама транспортного средства, патент № 2025371](/images/patents/448/2025014/964.gif)
![рама транспортного средства, патент № 2025371](/images/patents/448/2025371/2025371-8t.gif)
Угол закручивания поперечины постоянной жесткости на единицу длины определяется по формуле
![рама транспортного средства, патент № 2025371](/images/patents/448/2025037/920.gif)
![рама транспортного средства, патент № 2025371](/images/patents/448/2025371/2025371-9t.gif)
Jкр = 4f2
![рама транспортного средства, патент № 2025371](/images/patents/448/2025371/2025371-10t.gif)
![рама транспортного средства, патент № 2025371](/images/patents/448/2025008/948.gif)
![рама транспортного средства, патент № 2025371](/images/patents/448/2025371/8750.gif)
![рама транспортного средства, патент № 2025371](/images/patents/448/2025371/2025371-11t.gif)
![рама транспортного средства, патент № 2025371](/images/patents/448/2025371/2025371-12t.gif)
![рама транспортного средства, патент № 2025371](/images/patents/448/2025371/2025371-13t.gif)
![рама транспортного средства, патент № 2025371](/images/patents/448/2025371/2025371-14t.gif)
![рама транспортного средства, патент № 2025371](/images/patents/448/2025371/2025371-15t.gif)
Подставляя соотношение (8) в уравнение (7), получим
Jкр =
![рама транспортного средства, патент № 2025371](/images/patents/448/2025371/2025371-16t.gif)
Тогда угол закручивания с учетом (9)
![рама транспортного средства, патент № 2025371](/images/patents/448/2025037/920.gif)
![рама транспортного средства, патент № 2025371](/images/patents/448/2025371/2025371-17t.gif)
При кручении прямоугольника полюс совпадает с геометрическим центром прямоугольника. Для расчета депланации рассмотрим 4 характерные точки прямоугольника:
О - центр вертикальной стенки;
А - точка пересечения вертикальной и горизонтальной стенок;
Б - центр горизонтальной стенки;
С - точка пересечения горизонтальной стенки с второй вертикальной стенкой. Эти четыре точки полностью характеризуют депланацию сечения, так как в остальных четырех характерных точках депланации будут такими же, как в противолежащих к ним точках, но с обратным знаком. Секториальные площади выбранных точек
![рама транспортного средства, патент № 2025371](/images/patents/448/2025371/2025371-18t.gif)
![рама транспортного средства, патент № 2025371](/images/patents/448/2025371/2025371-19t.gif)
![рама транспортного средства, патент № 2025371](/images/patents/448/2025371/2025371-20t.gif)
![рама транспортного средства, патент № 2025371](/images/patents/448/2025371/2025371-21t.gif)
Подставляя значения
![рама транспортного средства, патент № 2025371](/images/patents/448/2025014/964.gif)
![рама транспортного средства, патент № 2025371](/images/patents/448/2025037/920.gif)
![рама транспортного средства, патент № 2025371](/images/patents/448/2025037/969.gif)
Wo = 0, так как
![рама транспортного средства, патент № 2025371](/images/patents/448/2025371/2025371-22t.gif)
![рама транспортного средства, патент № 2025371](/images/patents/448/2025014/964.gif)
WA =
![рама транспортного средства, патент № 2025371](/images/patents/448/2025371/2025371-23t.gif)
![рама транспортного средства, патент № 2025371](/images/patents/448/2025371/2025371-24t.gif)
![рама транспортного средства, патент № 2025371](/images/patents/448/2025371/2025371-25t.gif)
![рама транспортного средства, патент № 2025371](/images/patents/448/2025371/2025371-26t.gif)
![рама транспортного средства, патент № 2025371](/images/patents/448/2025371/2025371-27t.gif)
WБ =
![рама транспортного средства, патент № 2025371](/images/patents/448/2025371/2025371-28t.gif)
![рама транспортного средства, патент № 2025371](/images/patents/448/2025371/2025371-29t.gif)
![рама транспортного средства, патент № 2025371](/images/patents/448/2025371/2025371-30t.gif)
![рама транспортного средства, патент № 2025371](/images/patents/448/2025371/2025371-31t.gif)
![рама транспортного средства, патент № 2025371](/images/patents/448/2025371/2025371-32t.gif)
![рама транспортного средства, патент № 2025371](/images/patents/448/2025371/2025371-33t.gif)
![рама транспортного средства, патент № 2025371](/images/patents/448/2025371/2025371-34t.gif)
![рама транспортного средства, патент № 2025371](/images/patents/448/2025371/2025371-35t.gif)
![рама транспортного средства, патент № 2025371](/images/patents/448/2025371/2025371-36t.gif)
![рама транспортного средства, патент № 2025371](/images/patents/448/2025371/2025371-37t.gif)
![рама транспортного средства, патент № 2025371](/images/patents/448/2025371/2025371-38t.gif)
Таким образом, во всех характерных точках депланация равна нулю, т.е. в сечении депланация отсутствует и эта закономерность выполняется в любом произвольном сечении поперечины. Сопоставительный анализ с прототипом позволяет сделать вывод, что заявляемая рама транспортного средства отличается тем, что размеры поперечины подобраны таким образом, что отношение высоты к ширине прямоугольника равно отношению толщины его вертикальной стенки к толщине горизонтальной стенки. Это позволяет сделать заключение, что данный признак является новым, а предлагаемое техническое решение соответствует критерию "новизна". Проверка соответствия заявляемого изобретения требованию изобретательского уровня, которая проводилась в отношении совокупности его существенных признаков, показала, что из известного уровня техники не выявлено влияние предписываемого предлагаемым техническим решением преобразования, характеризуемого отличительным от прототипа существенным признаком (размеры поперечины подобраны таким образом, что отношение высоты к ширине прямоугольника равно отношению толщины его вертикальной стенки к толщине горизонтальной), на достижение технического результата: снижение нагруженности узлов крепления поперечин с лонжеронами. Это свидетельствует о том, что изобретение не следует для специалиста явным образом из известного уровня техники, т.е. оно соответствует критерию "изобретательский уровень". Таким образом, новая совокупность существенных признаков, как известных, так и отличительного, обеспечивает создание рамы транспортного средства с пониженной нагруженностью узлов крепления поперечин с лонжеронами, обеспечивающей повышение ее эксплуатационной долговечности. На фиг.1 показан элемент рамы; на фиг.2 - сечение А-А на фиг.1. Рама содержит лонжероны 1, которые соединяются полыми прямоугольными поперечинами 2, размеры сечений которых соответствуют выражению
![рама транспортного средства, патент № 2025371](/images/patents/448/2025371/2025371-39t.gif)
![рама транспортного средства, патент № 2025371](/images/patents/448/2025371/2025371-40t.gif)
Класс B62D21/02 состоящие из продольных и поперечных элементов