Результат интеллектуальной деятельности: РАМА ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано преимущественно в конструкциях рам транспортных и дорожных машин.

Известна лонжеронная рама лестничного типа, применяемая в грузовых автомобилях и служащая для размещения и крепления различных узлов, агрегатов и систем. В указанной раме лонжероны соединены между собой поперечинами открытого профиля с различным поперечным сечением (Высоцкий М.С., Демидович И. Ф. , Гилелес Л. Х. и др. Магистральные автопоезда МАЗ. - М.Машиностроение, 1988, с.76).

Недостатком известной конструкции являются недостаточные жесткость и долговечность поперечин, особенно в горизонтальной плоскости, недостаточная ремонтопригодность, что объясняется заклепочным соединением поперечин с лонжеронами, усложняющими их замену при поломках.

Наиболее близким по совокупности существенных признаков является конструкция рамы, содержащая два лонжерона, кронштейны опор и дугообразную поперечину, выполненную в виде П-образного профиля с переменным поперечным сечением. Кривые поверхности образуют контур, состоящий из центрального дугового участка, описанного радиусом, исходящим от оси симметрии поперечины, и двух коротких линейных участков по краям поперечины, касательных к дуговому (см. МКИ 3 а.с. N 1392763, B 62 D 21/02, 1986).

Недостатком известной конструкции являются, закрепление поперечины через стенки под углом к горизонтальной плоскости, которые являются наиболее нагруженными зонами поперечины, что приводит к увеличению в них напряженного состояния и, как следствие, к низкой долговечности. Кроме того, недостатком конструкции является низкая ремонтопригодность, т.к. поперечины закреплены к кронштейнам опор рессор при помощи заклепок, что усложняет их замену при поломках.

Недостаток конструкции также в том, что кривые поверхности центрального дугового участка выполнены радиусом, исходящим от оси симметрии поперечины. Это снижает функциональные возможности поперечины при установке на кронштейны опор рессор в условиях стесненной компоновки узлов, систем транспортного средства с размещением поперечины под силовым агрегатом (подмоторный вариант компоновки), т.к. невозможно плавно сформировать геометрию поперечины оптимальной конфигурации с меньшим радиусом кривизны на участках, близких к местам закрепления с кронштейнами опор рессор.

Была поставлена задача создать раму транспортного средства с повышенной долговечностью узлов крепления поперечины с кронштейнами опор рессор, высокой ремонтопригодностью, сделать конструкцию поперечины более универсальной и приспосабливаемой к различным вариантам компоновки транспортного средства.

Поставленная задача решается тем, что в раме транспортного средства, содержащей лонжероны, кронштейны опор рессор и поперечину, связанную с лонжеронами через кронштейны опор рессор, поперечина выполнена из двух дугообразных швеллеров переменного сечения, которые разнесены и закреплены вертикальными стенками посредством болтового соединения к боковым поверхностям кронштейнов опор рессор, причем наружные поверхности вертикальных стенок параллельны и обращены друг к другу на участках закрепления к кронштейнам опор рессор, а наружные поверхности вертикальных стенок дугообразных швеллеров между участками закрепления их к кронштейнам опор рессор могут быть плавно изогнуты с минимальным расстоянием между ними посередине поперечины, кривые поверхности дугообразных швеллеров образуют в центральной части контур, состоящий из двух одинаковых дуговых участков, описанных равными радиусами, оси которых разнесены и равноудалены относительно оси симметрии поперечины и одного прямого центрального участка, связывающего дуговые участки, с длиной, равной расстоянию между осями радиусов кривизны дуговых участков, высота швеллера постоянна, а ширина полки швеллера переменна с минимальным значением посередине и соотносится с высотой не менее b = 0,35h с плавным переходом до значения b = (0,6...1)h в местах закрепления к кронштейнам опор рессор, где b - ширина полки, h - высота швеллера.

Использование двух дугообразных швеллеров вместо П - образного профиля, примененного в прототипе, при одинаковой длине линии развертки и толщине позволяет увеличить момент сопротивления поперечины в горизонтальной плоскости (относительно вертикальной оси у), что приводит к снижению напряжений от горизонтальных изгибающих моментов, которые являются основным повреждающим фактором элементов рамы транспортного средства.

Плавное изменение ширины полок швеллеров до меньшего значения в средней части снижает момент сопротивления в средней части по сравнению с краями, т. е. в местах закрепления поперечины, обеспечивая условие равнопрочности конструкции. Это позволяет снизить напряжения в местах закрепления поперечины к кронштейнам опор рессор, повышая долговечность конструкции.

Закрепление швеллеров к кронштейнам опор рессор болтовым соединением через вертикальные стенки, менее нагруженные, чем полки, а в прототипе поперечина закреплена через горизонтальные полки, позволяет снизить концентрацию напряжений по отверстиям под болты и соответственно вероятность возникновения трещин в зоне отверстий, обеспечивает открытый доступ к болтам и гайкам соединения и легкую замену или ремонт в случае поломки.

Описание дуговых участков кривых поверхностей швеллеров радиусами, оси которых разнесены и равноудалены от оси симметрии поперечины, позволяет задать оптимальный контур поперечины для различных вариантов компоновки, в т.ч. с размещением поперечины под силовым агрегатом, обеспечивая постоянство высоты швеллера по длине кривой поверхности.

Проведенный анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации, позволил установить, что аналог, характеризующийся признаками, тождественными всем существенным признакам заявленного технического решения, не обнаружен. Определение из перечня выявленных аналогов прототипа как наиболее близкого по совокупности признаков аналога позволило установить совокупность существенных по отношению к техническому результату отличительных признаков в заявленном техническом решении, изложенных в формуле изобретения. Следовательно, заявляемое техническое решение соответствует условию "новизна".

Проверка соответствия заявляемого технического решения критерию "изобретательский уровень" показала, что из известного уровня техники не выявлено предписываемого предлагаемым техническим решением преобразования, характеризуемого отличительными от прототипа признаками на достижение технического результата: снижение нагруженности узлов крепления поперечин с кронштейнами опор рессор, повышение ремонтопригодности, создание универсальной конструкции поперечины, приспосабливаемой для различных вариантов компоновки транспортного средства, с упрощением технологии изготовления.

Таким образом, заявляемое техническое решение является неочевидным для квалифицированных специалистов в данной области и соответствует критерию "изобретательский уровень".

Заявляемое изобретение поясняется чертежами, где
на фиг. 1 изображена рама с предлагаемой поперечиной в поперечном разрезе;
на фиг. 2 - сечение А - А поперечины на фиг. 1;
на фиг. 3 - вид сверху;
на фиг. 4 - вид на раму в обстановке с силовым агрегатом и трубами системы выхлопа отработавших газов в поперечном разрезе.

Рама транспортного средства содержит лонжероны 1 и 2, соединенные поперечинами, одна из которых выполнена переменного поперечного сечения. Поперечина переменного поперечного сечения выполнена из двух дугообразных швеллеров 3 и 4, закрепленных через вертикальные стенки болтами 5 к кронштейнам опор рессор 6 и 7, которые заклепками или болтами закреплены к лонжеронам 1 и 2. Швеллеры обращены друг к другу наружными поверхностями вертикальных стенок, которые параллельны на участках закрепления их к кронштейнам опор рессор, а далее размещены друг относительно друга на расстоянии равном расстоянию между боковыми поверхностями кронштейнов опор рессор. В связи со специфичной компоновкой автомобиля наружные поверхности вертикальных стенок дугообразных швеллеров между участками закрепления их к кронштейнам опор рессор могут быть плавно изогнуты с минимальным расстоянием между ними посредине поперечины.

Швеллеры 3 и 4 выполнены из двух дуговых участков (показаны углами), описанных радиусами кривизны, оси которых разнесены и равноудалены от оси симметрии поперечины (расстояние а), двух коротких линейных участков по краям поперечины, касательных к дуговым, и одного центрального прямого участка, связывающего дуговые участки, причем длина прямого участка равна расстоянию между радиусами кривизны дуговых участков (расстояние 2а).

Высота швеллера (h) постоянна. Ширина полки швеллера (b) переменна с минимальным значением посередине и соотносится с высотой как b=0,35h с плавным переходом до значения b=0,6h в местах закрепления к кронштейнам опор рессор 6 и 7. Плавное изменение ширины полок швеллеров до меньшего значения в средней части снижает момент сопротивления в средней части по сравнению с краями, т. е. в местах закрепления поперечины, обеспечивая условие равнопрочности конструкции. Минимальное значение ширины полки швеллера обеспечивает достаточную прочность поперечины.

Особенности компоновки в месте расположения поперечины показаны на фиг. 4, где силовой агрегат в сборе и трубы системы выхлопа отработавших газов на участке кронштейнов опор рессор образуют замкнутый контур с ограниченным внутренним пространством. Поперечина имеет нижнее расположение относительно лонжеронов рамы и размещена в заданном пространстве под силовым агрегатом, но выше труб системы выхлопа.

Заявляемое техническое решение соответствует требованию промышленной применимости и возможно для реализации на стандартном технологическом оборудовании с использованием современных технологий.