ОБОД КОЛЕСА ДЛЯ БОЛЬШЕГРУЗНОГО АВТОМОБИЛЯ Российский патент 1995 года по МПК B60B21/02 B23K33/00 

Изобретение относится к транспортным средствам, в частности к конструированию и производству колес для большегрузных автомобилей.

Известен обод колеса большегрузного автомобиля, содержащий съемные бортовые, посадочные и замочное кольца и основание, сваренное внахлест из трех деталей [1] Недостатком данной конструкции являются низкие его прочностные характеристики, что приводит к разрушению колеса в области сварного шва, расположенного под одним из бортов шины. При сварке внахлест коэффициент концентрации напряжений более чем в два раза выше, чем у стыковых сварочных соединений. При этом в зонах посадочных полок имеют место максимальные статическое и динамическое воздействия со стороны бортов шины. Неблагоприятное напряженное состояние значительно ухудшает прочностные возможности обода. Данная конструкция обода имеет низку технологичность его изготовления из-за большого количества свариваемых деталей.

Известно изобретение, в котором обод колеса содержит съемные бортовые закраины, съемные посадочное и замочное кольца, основание, включающее сваренные встык детали, смежные кромки которых имеют в поперечном направлении противоположные смещения со стороны наружной и внутренней поверхностей [1]
В данной конструкции сварной шов выводится из зоны максимального воздействия со стороны борта шины, что благоприятно сказывается на прочностных возможностях обода. Недостатком известного изобретения является то, что из-за смещения в поперечном направлении смежных кромок со стороны верхней и нижней поверхностей, формируются два симметричных, смещенных друг относительно друга сварных шва, которые в зонах своих оснований ("корень шва") имеют значительную концентрацию напряжений. В условиях больших статических и динамических нагрузок колесо представляет собой быстровращающуюся деталь изделия, воспринимающую вибрацию, удары и т.д. концентрация напряжений в ободе существенно ухудшает его прочностные характеристики, что является недопустимым при эксплуатации большегрузных автомобилей в условиях карьерных и горных выработок.

Кроме этого, форма кромок стыкуемых деталей затрудняет запрессовку завитых бортовой и замочной частей обода из-за допустимого радиального биения обечаек, требует механической обработки стыкуемых кромок и в целом ухудшает технологичность изготовления обода колеса.

Для устранения этих недостатков в ободе, содержащем съемные бортовые закраины, съемные посадочное и замочное кольца, основание, включающее сваренные встык детали, смежные кромки которых имеют в поперечном направлении противоположные смещения со стороны наружной и внутренней поверхностей, названное смещение выполнено чередованием по высоте сечения выпуклых и вогнутых дугообразных участков с образованием в средней зоне "линзы", занимающей одну треть высоты сечения.

На фиг. 1 изображен обод колеса для большегрузных автомобилей; на фиг.2 центральная часть обода.

Обод колеса для большегрузных автомобилей состоит из двух съемных бортовых закраин 1, посадочного 2 и замочного 3 колец. Основание обода 4 в центральной части состоит из двух деталей 5 и 6, смежные кромки которых 7 и 8 имеют в поперечном направлении противоположные смещения со стороны наружной 9 и внутренней 10 поверхностей. Смещение кромок детали 5 выполнено чередованием по высоте дугообразных выпуклых и вогнутых участков 11, 12 и 13, а детали 6 участков 14, 15 и 16. Смежные вогнутые дугообразные участки 12 и 15 образуют линзу 17, расположенную на одной трети высоты всего стыка. Верхние и нижние смежные участки 13, 16 и 11, 14 в достаточной степени сопряжены друг с другом.

Использование предлагаемого изобретения позволяет в поперечном направлении получить при сварке со стороны верхней и нижней поверхностей устойчивый наклонный шов. Применение наклонного шва, как известно, существенно уменьшает концентрацию напряжений за счет увеличения его площади. Реализация данного решения осуществляется за счет формирования асимметричных сварных швов со стороны верхней и нижней поверхностей, со взаимным перекрытием в зоне "линзы" на одной трети высоты сечения стыка. Образование асимметричных сварных швов получается за счет увеличения текучести расплавленного металла в центральной части обода, т.к. металл поступает в расширяющуюся полость, что значительно облегчает ее заполнение и, следовательно, устойчивое формирование наклонного шва.

Кроме того, предлагаемая форма смещения кромок стыкуемых деталей позволяет осуществлять центрирование бортовой и замочной частей обода при напрессовке их друг на друга независимо от допускаемого радиального и стабилизировать ширину обода независимо от допускаемого осевого биений кромок указанных частей.

Высота "линзы" выбрана равной 1/3 высоты сечения стыка, что, как было сказано выше, обеспечивает надежное перекрытие оснований сварных швов. Это обеспечивает ликвидацию концентраторов напряжений в этих зонах. Однако структура металла в областях перекрытия значительно отличается в худшую сторону от структуры основного металла и шва. Поэтому область перекрытия выбрана в том месте, где напряжения от изгиба, обод работает в основном на изгиб, имеют минимальное значение В средней части продольные напряжения изменяют знак, т.е. проходят через нуль. Таким образом, воздействие в зону перекрытия будет минимальным.

Внедрение предлагаемого изобретения в народное хозяйство для основания обода колеса БелАЗ из профиля 15.00-023 позволит исключить поломки колеса и обеспечить гарантированную надежность колес в объеме, требуемом для ресурса.

Использование: относится к транспортным средствам, в частности, к конструированию и производству колес для большегрузных автомобилей. Сущность изобретения: обод колеса для большегрузного автомобиля содержит съемные бортовые закраины 1, съемные посадочное 2 и замочное 3 кольца, основание, включающее сваренные встык детали, смежные кромки 7, 8 которых имеют в поперечном направлении противоположные смещения со стороны наружной 9 и внутренней 10 поверхностей. Для улучшения прочностных характеристик обода за счет формирования наклонного сварного шва и повышения технологичности его изготовления смещение стыкуемых кромок выполнено чередованием по высоте выпуклых и вогнутых дугообразных участков с образованием в средней зоне "линзы", занимающей одну треть высоты сечения стыка. 2 ил.

ОБОД КОЛЕСА ДЛЯ БОЛЬШЕГРУЗНОГО АВТОМОБИЛЯ, содержащий съемные бортовые закраины, посадочные и замочные кольца и основание из деталей, имеющих в радиальном сечении смещенные поперек обода и расположенные на его наружной и внутренней поверхностях свариваемые торцевые кромки, обеспечивающие выполнение наклонного сварного шва, отличающийся тем, что торцевые кромки образованы чередующимися выпуклыми и вогнутыми дугообразными участками, ограничивающими в средней зоне полость в форме двояковыпуклой линзы, занимающей одну треть толщины соединяемых деталей.