КУЗОВ АВТОМОБИЛЯ-САМОСВАЛА Российский патент 1995 года по МПК B60P1/28 

Изобретение относится к транспортному машиностроению, преимущественно к кузовам автомобилей-самосвалов большой и особо большой грузоподъемности, работающих преимущественно при транспортировании пород с высокими абразивными породами средних и крупных фракций.

Известен кузов грузового транспортного средства, содержащий закрепленные на раме несущий лист и основание настила днища, между которыми расположен амортизирующий элемент.

Недостаток кузова заключается в наличии низких эксплуатационных качеств днища при перевозке абразивных пород, так как конструкция днища не способствует созданию условий для уменьшения износа при разгрузке породы.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является кузов автомобиля-самосвала, содержащий передний, задний, боковые борта и ступенчатое днище с футеровкой из упрочняющих элементов в зоне кромок ступеней, причем образующие ступени раскрыты в направлении заднего борта.

Недостаток данного кузова заключается в наличии невысоких эксплуатационных качеств днища при перевозке абразивной горной массы. Обусловлено это тем, что при таком конструктивном выполнении днища отсутствуют условия, способствующие уменьшению силы удара от загружаемой породы и снижению износа при разгрузке абразивных кусковатых пород из-за образования неустойчивого слоя скольжения при всей высоте подъема кузова.

Целью изобретения является повышение эксплуатационных качеств кузова автомобиля-самосвала.

Достижение поставленной цели обеспечивается тем, что в кузове автомобиля-самосвала, содержащем передний и боковые борта, каркас, на котором закреплено ступенчатое днище с упрочняющими элементами в зоне кромок ступеней, ступенчатое днище выполнено из закрепленных на поперечных элементах каркаса несущего элемента и защитного настила, при этом образующие ступеней амортизирующего элемента и защитного настила расположены между собой под прямым углом и раскрыты в направлении переднего борта.

Кроме того, отношение ширины ступеней в задней части днища по отношению к ширине в средней и передней частях днища составляет 1:2:2.

Для повышения эксплуатационных качеств кузова автомобиля-самосвала, транспортирующего абразивную горную массу, необходимо уменьшить силу удара от падающего груза и снизить процесс износа при его разгрузке.

Установлено, что кузова карьерных автомобилей-самосвалов теряют работоспособность и выходят из строя чаще всего из-за интенсивного их изнашивания и меньше от явления усталости металла. Интенсивное изнашивание днища кузова-самосвала обусловлено воздействием систематических сосредоточенных ударных и истирающих нагрузок при загрузке и выгрузке горной массы.

Уменьшение ударного импульса от падающего груза возможно за счет оптимизации параметров ударной зоны "груз-кузов". Для этого необходимо уменьшить силу удара и увеличивать время ее воздействия. Это возможно при использовании амортизирующего элемента, располагаемого между защитным настилом и несущим элементом днища кузова.

Для уменьшения процесса износа кузова автосамосвала необходимо образование промежуточного слоя скольжения, по которому при разгрузке скользит основная часть выгружаемой горной массы. Образование слоя скольжения возможно при условии выполнения защитного настила в виде ступеней. Для того, чтобы слой имел устойчивое образование по всей высоте подъема кузова, ступени необходимо располагать так, чтобы их образующие были раскрыты в направлении передней стенки борта.

Выбор рациональной конструкции днища кузова автосамосвала, удовлетворяющий двум критериям уменьшению силы удара падающего груза и снижению процесса истирания при разгрузке кузова возможно по формуле, учитывающей параметры ступеней и силу удара падающего груза
B где B ширина ступени,м;
а длина ступени, равная ширине кузова,м;
F сила удара, приходящаяся на сжатие амортизирующего элемента,кН;
[σ допускаемое напряжение на сжатие амортизирующего элемента,МПа.

Сила удара отдельного куска определяется по эмпирической формуле, рассчитанной для пород с насыпной плотностью от 1,3 до 3,5 т/м³ и загружаемых экскаваторами с вместимостью ковша от 8 до 32 м³, т.е.

F 42,1·m где m масса куска,т;
Н высота падения куска,м;
42,1 эмпирический коэффициент.

Максимальная масса куска m определяется по формуле
d_н> 0,8 где d_н диаметр негабаритного куска,м;
Е вместимость ковша экскаватора,м³.

Ступенчатая форма защитного настила дополнительно является ребрами жесткости и способствует распределению локальных нагрузок от падающего груза на большую площадь.

За счет введения в днище кузова амортизирующего элемента уменьшается масса кузова в целом, следовательно уменьшается доля энергии при загрузке, воспринимаемая непосредственно днищем, и увеличивается доля энергии, воспринимаемая подвесками и шинами.

Расположение образующих ступеней под прямым углом способствует достижению наибольшей жесткости при минимальной массе защитного настила.

Учитывая, что в процессе разгрузки горной массы нагрузка на днище кузова распределяется неравномерно и как следствие происходит "перемещение" ступеней на разную высоту, что способствует взламыванию налипшего материала и самоочистке днища кузова.

При процессе разгрузки автосамосвалов через заднюю часть днища кузова высыпается вся перевозимая горная масса, при этом чем ближе к передней стенке, тем на единицу длины днища проходит меньшее количество груза. Следовательно, задняя часть днища быстрее изнашивается (в среднем в 2 раза). Для уменьшения влияния данного фактора заднюю часть днища следует выполнять, исходя из соотношения
B₁= где B ширина ступени в передней части днища,
B₁ ширина ступени в задней части днища, что обеспечит интенсивный процесс образования слоя скольжения в этой части и как следствие равномерный износ днища кузова по всей его длине.

На чертеже представлен общий вид кузова автомобиля-самосвала.

Кузов автомобиля-самосвала содержит переднюю 1, заднюю 2 и боковые 3 стенки, каркас, образованный продольными 4 и поперечными 5 элементами, днище 6, выполненное из несущего листа 7, закрепленного на поперечных 5 элементах каркаса, из ступенчатого амортизирующего элемента 8 и защитного настила 9. Образующие ступеней амортизирующего элемента 8 и защитного настила 9 расположены между собой под прямым углом и раскрыты в направлении противоположных движению горной массы при выгрузке. Кромки ступеней защитного настила 9 армированы упрочняющим элементом 10. Отношение ширины ступеней в задней части днища кузова по отношению к ширине ступеней в средней и передней частях днища выполнено в пределах 1:2:2.

Работа кузова производится следующим образом.

При загрузке ковша, например ковшевым экскаватором, первая порция груза падает в переднюю часть кузова на образующие ступеней защитного настила 9, являющихся ребрами жесткости. При этом сила удара распределяется на большую площадь и гасится за счет сжатия амортизирующего элемента 8.

Когда горная масса закроет весь защитный настил 9 днища 6 и масса породы достигает некоторого значения, амортизирующий элемент 8 сжимается и все ступенчатое днище 6 опускается в крайнее нижнее положение. Последующая загрузка кузова производится при деформированном амортизирующем элементе 8, а демпфирование ударов падающего груза обеспечивается упругой "подушкой" первой порции груза.

При разгрузке кузова основная часть породы не высыпается, а за счет ступеней настила 9, образующие которых раскрыты в направлении переднего борта 1, скользит по слою скольжения.

По мере опорожнения кузова нагрузка на защитный настил 9 уменьшается и под действием амортизирующего элемента 8 занимает первоначальное положение.

Таким образом, предлагаемое изобретение по сравнению с прототипом позволяет повысить долговечность кузовов автомобилей-самосвалов при транспортировке абразивной горной массы и как следствие уменьшить эксплуатационные затраты.

Использование: для перевозки абразивной горной массы автомобильными транспортом. Сущность изобретения: кузов автомобиля-самосвала содержит передний и боковые борта и ступенчатое днище. Днище образовано несущим листом 7, ступенчатыми амортизирующим элементом 8 и защитным настилом 9. Ступени выполнены прямоугольными и обращены кромками в сторону переднего борта. В зонах кромок ступеней закреплены упрочняющие элементы. Соотношение ширины ступеней в задней, средней и передней частях днища может быть 1 : 2 : 2 соответственно. 1 з.п.ф-лы, 1 ил.

1. КУЗОВ АВТОМОБИЛЯ-САМОСВАЛА, преимущественно для перевозки абразивной горной массы, содержащий передний и боковые борта и ступенчатое днище с закрепленными в зонах кромок ступеней упрочняющими элементами, отличающийся тем, что днище образовано несущим листом и ступенчатым амортизирующим элементом и защитным настилом, при этом ступени выполнены прямоугольными и обращены кромками в сторону переднего борта. 2. Кузов по п. 1, отличающийся тем, что соотношение ширины ступеней в задней, средней и передней частях днища 1:2:2 соответственно.