РЕСИВЕР ДЛЯ ХРАНЕНИЯ ВОЗДУХА НА ТРАНСПОРТНОМ СРЕДСТВЕ Российский патент 1995 года по МПК F17C1/00 

Изобретение относится к системам снабжения сжатым воздухом транспортных средств.

Известна конструкция ресиверов, выполненных в виде корпуса и приваренных к нему днищ (Герц Е.Л. и др. Пневматические устройства и системы в машиностроении. Справочник. М. Машиностроение, 1981, с. 25). При этом днища ресивера выполняются эллиптическими (ГОСТ 6533-78. Днища эллиптические отбортованные стальные для сосудов, аппаратов и котлов. Основные размеры).

Данная конструкция позволяет обеспечить необходимый внутренний объем ресивера, но выполнение днищ эллиптическими приводит к тому, что в средней зоне днища напряжения под воздействием давления достигают максимальных величин, так как пропорциональны радиусу кривизны. Сложная форма днища, а также неравномерная деформация при его получении ухудшают технологичность изготовления, а необходимость применения материала повышенных толщин для обеспечения необходимой прочности в критической зоне при недостаточном использовании его в других зонах приводит к повышенной металлоемкости. Поэтому данная конструкция используется при необходимости получения больших объемов при минимальных габаритах.

Наиболее близкой к изобретению является конструкция ресивера, содержащая корпус и два приваренных к нему днища с приваренными к ним соединительными бобышками, при этом днища выполнены дугообразными с внутренним радиусом R_д, равным наружному диаметру корпуса D_к, а толщина донышка S_д составляет 1,2 толщины стенки корпуса S_д 1,2 S_к.

Подобная конструкция позволяет обеспечить прочностные свойства ресивера при определенных соотношениях геометрических параметров деталей, входящих в него. Однако выполнение корпуса и донышка из металла разной толщины усложняет технологию изготовления и, кроме того, увеличивается металлоемкость ресивера.

Предлагаемое изобретение позволит устранить указанные недостатки и создать ресивер для хранения воздуха на транспортном средстве с равнопрочными корпусом и днищами при одинаковой их толщине, что обеспечивает уменьшение металлоемкости и улучшение технологичности изготовления.

Задачей изобретения является создание ресивера для хранения воздуха на транспортном средстве с пониженной металлоемкостью и улучшенной технологичностью изготовления.

При осуществлении предлагаемого изобретения может быть получен технический результат в виде достижения равнопрочности корпуса и днищ ресивера при одинаковой их толщине.

Задача достигается тем, что в ресивере для хранения воздуха на транспортном средстве, выполненном в виде объемного тела, образованного корпусом, изготовленным из листового металла, соединенного в трубу продольным сварочным швом и двумя днищами, приваренными к корпусу с приваренными к ним соединительными бобышками, причем каждое из днищ представляет собой тело вращения, образованное дугой, согласно изобретению имеет центральный плоский участок, радиус дугообразного участка днища определяется соотношением
R_д, где R_д радиус дуги днища;
D_к диаметр корпуса;
К₁ коэффициент ослабления корпуса (коэффициент ослабления сварочного шва с учетом меридиональных напряжений), определенный экспериментальным путем и равный
К₁ 0,8-0,9, центры радиусов расположены по окружности диаметром, равным диаметру плоского участка днища, определяемому соотношением
D K₂D_б, где D_б наружный диаметр бобышки;
К₂ коэффициент местного усиления бобышки, равный
К₂ 1,1 1,2, а стенки корпуса и днищ выполнены из одного материала.

В соответствии с возникающими напряжениями σ от внутреннего давления, определяемыми формулой (Смирнов А. Ф. Сопротивление материалов. М. Высшая школа, 1975, с. 463)
σ , где Р внутреннее давление;
R радиус корпуса (днища);
S толщина стенки корпуса (днища) равнопрочность (одинаковые напряжения) корпуса и днищ будет выполняться при обеспечении соответствия R_д поскольку элементом, определяющим прочностные свойства корпуса является сварной шов, для которого допускаемое напряжение σ_с.ш равно
[σ_к]=[σ_с.ш][σ_с.к] x K₁ где σ_к напряжение корпуса;
σ _с.ш- напряжение сварного шва;
σ _с.к- напряжение стенки корпуса.

Напряжение днища σ _д равно
σ_д, где R_д радиус днища;
S_д толщина стенки днища
Напряжение корпуса σ_к равно
σ_к/K₁, где R_к радиус корпуса;
S_к толщина стенки корпуса
Улучшенная технологичность изготовления корпуса будет достигнута при изготовлении корпуса и днища из одного и того же материала (марки стали, толщина и т.д.), в этом случае толщина днища и корпуса будет равной, S_д S_к и допускаемые напряжения также будут равны, т.е.[σ_д]=[σ_к]
/K₁; R_д или R_д, где D_к диаметр корпуса
По результатам экспериментов коэффициент К₁ для ресиверов с объемом 10-60 л и соотношением диаметра корпуса D_к к длине ресивера L_p D_к/L_p 0,2-0,5, которые применяются в автомобилестроении, находится в пределах 0,8-0,9.

Так как цилиндрические соединительные бобышки диаметром D_бвыполнены приварными к днищам корпуса, а прочность бобышки от воздействия внутреннего давления значительно выше прочности днища, то бобышки играют роль местного усиления, повышающего прочность днища в центральной зоне, и увеличение радиуса в центральной зоне не ухудшает прочность днища.

Уменьшение объема ресивера, связанное с выполнением днища меньшим радиусом компенсируется тем, что часть днища (в зоне бобышки) выполняется плоской, а другая часть дугой радиусом R_д с центрами, расположенными по окружности диаметром, равным диаметру плоского участка днища, определяемому соотношением
D K₂D_б
Обеспечение условий равнопрочности элементов, составляющих конструкцию, позволяет применять минимальные запасы по прочности для корпуса и днищ, что значительно снижает металлоемкость ресивера.

Как показала экспериментальная проверка, изготовление ресивера в соответствии с предлагаемыми рекомендациями позволило уменьшить металлоемкость для ресиверов объемом 20 л на 0,5 кг.

Улучшение технологичности изготовления ресивера достигается за счет того, что для изготовления днищ корпуса применяется металл одинаковой толщины и марки, поскольку условия их работы одинаковые. Применение одного материала позволяет улучшить процесс сварки и улучшить ее качество.

Сопоставительный анализ с прототипом позволяет сделать вывод, что предлагаемый ресивер для хранения воздуха на транспортном средстве отличается тем, что тело вращения имеет центральный плоский участок, радиус дугообразного участка днища определяется соотношением
R_д,
центры радиусов расположены по окружности диаметром, равным диаметру плоского участка днища, определяемому соотношением
D K₂D_б, а стенки корпуса и днищ выполнены из одного материала.

На чертеже изображен ресивер для хранения воздуха на транспортном средстве.

Ресивер содержит корпус 1, выполненный из листа металла и соединенный в трубу продольным стыковым сварочным швом 2, два днища 3 и две приваренные к ним соединительные бобышки 4. Центры радиусов R_д, по которым выполнены днища, расположены по окружности диаметром, определяемым соотношением D K₂D_б. Радиус дуги днищ R_д выполнен с отношением R_Д=. Толщина стенок корпуса S_к равна толщине стенок днищ S_д. При выполнении приведенных соотношений обеспечивается возможность изготовления корпуса и днищ ресивера из одного материала, что приводит к минимальной металлоемкости при максимальных удельных объемных параметрах и улучшению технологичности изготовления.

Сущность изобретения: ресивер выполнен из корпуса, изготовленного из листового металла, соединенного в трубу продольным сварочным швом и двух днищ, приваренных к корпусу с приваренными к ним соединительными бобышками. Днища представляют собой тело вращения, образованное дугой. Радиус дуги днища равен R_d= D_k/2K₁, центры радиусов расположены по окружности диаметром D = K₂D_b, а стенки корпуса и днищ выполнены из одного материала. 1 ил.

РЕСИВЕР ДЛЯ ХРАНЕНИЯ ВОЗДУХА НА ТРАНСПОРТНОМ СРЕДСТВЕ, выполненный в виде объемного тела, образованного корпусом, изготовленным из листового металла, соединенного в трубу продольным сварочным швом, и двумя днищами, приваренными к корпусу с приваренными к ним соединительными бобышками, причем каждое из днищ представляет собой тело вращения, образованное дугой, отличающийся тем, что тело вращения имеет центральный плоский участок, радиус R_д дугообразного участка днища определяется соотношением R_д D_к/2K₁, где D_к диаметр корпуса; K₁ 0,8 0,9 - коэффициент ослабления корпуса (коэффициент ослабления сварочного шва с учетом меридиональных напряжений), определенный экспериментальным путем, центры радиусов расположены по окружности диаметром, равным диаметру D плоского участка днища, определяемому соотношением D K₂D_б, где D_б - наружный диаметр бобышки; K₂ 1,1 1,2 коэффициент местного усиления бобышки, а стенки корпуса и днищ выполнены из одного материала.