CN204489702U - 一种鹅颈槽以及具有该鹅颈槽的集装箱底架和集装箱 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种鹅颈槽，其包括：顶板，自顶板的两侧向下延伸的弯折侧壁以及自弯折侧壁向外延伸的翼板；其中，所述翼板的宽度≥50mm，且所述弯折侧壁的高度与所述翼板的宽度的比值≤3.4。本实用新型还公开了一种集装箱底架，该集装箱底架包括本实用新型所述的任意一种鹅颈槽，该鹅颈槽沿其长度方向的一端与集装箱底架的底端梁连接。本实用新型又公开了一种集装箱，该集装箱包括本实用新型所述的集装箱底架。本实用新型所述的鹅颈槽、集装箱底架和集装箱的强度大、抗残余变形能力高、耐久性好、生产成本低且使用寿命长。

Description

一种鹅颈槽以及具有该鹅颈槽的集装箱底架和集装箱

技术领域

本实用新型涉及一种支承件，尤其涉及一种用于集装箱的支承件。

背景技术

集装箱作为一种大型货运设备，其在20世纪60年代就己经发展成为一种多式联运的国际运输工具。目前，集装箱通常采用中空的箱体结构，其主要由一对侧墙、一门端、一前端、一顶板以及一底架合围形成，所需运输的货物装载于箱体内。底架是集装箱的主要承载部件。为了配合鹅颈式底盘车的鹅颈结构，尺寸较大的集装箱(例如，40英尺以上的集装箱)在其底架前端通常会设有鹅颈槽。图1显示了现有的鹅颈槽的结构。如图1所示，鹅颈槽该侧10壁包10括2顶的板截10面1呈以“及沿”该形顶。板101的两侧边向下及向外延伸的侧壁102，

然而，现有的鹅颈槽存在着以下问题：在长期的叉车装载、卸载货物后，发现鹅颈槽残余变形不断累积并超标，在长期循环载荷状态下，此类鹅颈槽的抗残余变形能力差，耐久性不足，从而直接影响了集装箱的使用寿命。目前，主要通过两种方法对鹅颈槽抗残余变形能力进行优化以提高其结构的耐久性。一种是对于鹅颈槽面板进行加厚，另一种则是增加鹅颈槽面板背梁的数量。然而，这两种改进方法不足之处在于：1)导致生产成本大大提升，2)只能小幅度地提高鹅颈槽的抗残余变形能力。通过上述改进方法获得的鹅颈槽无法满足客户的核心诉求，难以被客户接受。

企业希望在不显著增加生产成本的前提下，来提高鹅颈槽的抗残余变形能力，从而提高鹅颈槽的耐久性。为此，获得一种抗残余变形能力高且生产成本低的鹅颈槽是企业亟待解决的技术难题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种鹅颈槽。本实用新型所述的鹅颈槽的抗残余变形能力高、耐久性好并且生产成本低。

为了实现上述目的，本实用新型提供了一种鹅颈槽构，其包括顶板，自顶板的两侧向下延伸的弯折侧壁以及自弯折侧壁向外延伸的翼板；其中，所述翼板的宽度≥50mm，且所述弯折侧壁的高度与所述翼板的宽度的比值≤3.4。

在现有技术中，本领域内的技术人员普遍认为鹅颈槽的最大残余变形位于鹅颈槽顶板的中部，又由于鹅颈槽顶板相对较薄且跨度很大，因此本领域内技术人员认为鹅颈槽出现残余变形主要原因为鹅颈槽顶板强度不够，因此，基于这种理念，现有技术往往是将鹅颈槽顶板作为抗残余变形的设计主体。

然而，本案发明人借助弹塑性有限元分析技术发现，鹅颈槽的残余变形U主要由两部分组成，即U＝U1+U2，U1是由鹅颈槽顶板的残余变形所引起的，U2是由鹅颈槽侧壁和翼板的残余变形所引起的。并且，发明人还进一步发现了鹅颈槽的残余变形U主要是由鹅颈槽侧壁和翼板的残余变形U2所引起的，该结论由弹塑性有限元分析技术所获得的结果进行了实验验证，同时也与实际测试结果一致。以现有的某一鹅颈槽为例，该鹅颈槽采用了现有技术中通常采取的加强措施：该鹅颈槽设置有14根顶板背梁，鹅颈槽的顶板厚度为4.5mm，其翼板宽度为40mm，其侧壁高度为148mm，根据弹塑性有限元分析的结果得知，经过长期受载后，该鹅颈槽的残余变形U为6.1mm，其中由鹅颈槽侧壁和翼板引起的残余变形U2为5.6mm，而由鹅颈槽顶板所引起的残余变形U1仅为0.5mm。

基于上述发现，本案发明人认为，现有技术中将降低鹅颈槽顶板的残余变形U1作为改善鹅颈槽的抗残余变形能力的主要措施，而忽略了鹅颈槽侧壁和翼板的残余变形U2的存在的做法是不利于鹅颈槽的抗残余变形能力的提高的，或者说，并未有效地解决该问题。无论是增加鹅颈槽面板厚度，还是增加鹅背梁数量以提高鹅颈槽顶板的强度，都只能降低鹅颈槽顶板的残余变形，而无法解决鹅颈槽侧壁和翼板所引起的残余变形。因此，即便投入高昂的生产成本来提高鹅颈槽顶板的强度，其最终结果也只能小幅度地降低鹅颈槽的残余变形U。

不同于现有技术所采用的优化方法，本实用新型的技术方案是通过降低鹅颈槽侧壁和翼板的残余变形U2来大幅度地降低鹅颈槽的残余变形U，从而来大幅度地提高鹅颈槽的耐久性。

基于本实用新型的技术方案，将鹅颈槽的弯折侧壁及自弯折侧壁向外延伸的翼板作为抗残余变形的设计主体，其原因在于：鹅颈槽的残余变形集中于鹅颈槽的侧壁的根部和翼板，侧壁的根部和翼板作为受拉侧，其会在受力弯曲的过程中面临抗拉强度不足的缺陷。出现上述抗拉强度不足的原因在于：现有技术仅将鹅颈槽的翼板作为工艺用途，以方便鹅颈槽与集装箱底架的底横梁的搭接与焊接，而并未将翼板作为鹅颈槽总体强度的一部分进行关联设计，在整体结构强度方面，割裂了翼板与鹅颈槽之间的关系。

鉴于此，在考虑鹅颈槽的总体强度时应该考虑鹅颈槽翼板的强度，并将鹅颈槽翼板的抗残余变形设计纳入鹅颈槽抗残余变形设计中，将侧壁与翼板作为一个整体的、类似于“L”型截面梁进行关联设计。本技术方案通过控制侧壁的高度与翼板的宽度之间的高宽比以及翼板的宽度，以使得侧壁根部与翼板在弯曲时具有足够的抗拉强度，从而减小或消除鹅颈槽的残余变形。具体来说，将侧壁的高度与翼板的宽度之间的高宽比限定在3.4以下是因为：行业通用的标箱鹅颈槽，侧壁高度一般在148mm左右。根据工艺、客户要求，可能会进行微调。但微调后，侧壁高度通常不会大于170mm。在此侧壁高度范围内，发明人经过试验分析和理论分析发现，当高宽比≤3.4时，大部分试验例中的鹅颈槽残余变形不超过临界值5mm，但是仍有部分试验例的鹅颈槽残余变形超过了本案希望的临界值5mm。这种现象称为结构优化中的区间边值效应，即采用一维约束区间去约束二维以上的目标函数，在一维约束边界处比较容易出现违反目标的取值。因此本技术方案还通过限定鹅颈槽的翼板宽度≥50mm进一步保证鹅颈槽的残余变形不会超过临界值5mm。

需要说明的是，本实用新型所述的鹅颈槽克服了现有的技术偏见，舍弃了经常采用的通过增加鹅颈槽顶板的强度来提高鹅颈槽的抗残余变形能力的方法措施，而是着力于减小鹅颈槽的侧壁和翼板的残余变形，从而使得本案较之于现有技术具有截然不同的设计思路和技术方案，并大大提高了本案的技术效果。

基于本实用新型的技术方案，在提高了鹅颈槽的抗残余变形能力的同时，鹅颈槽几乎没有增加过多的钢材用量，同时，鹅颈槽的整体结构外观变化不大，因而，额外增加的生产成本有限且无需对于工艺和工装生产线进行大范围的调整。

优选地，本实用新型所述的鹅颈槽中的翼板的宽度为50-200mm。

优选地，本实用新型所述的鹅颈槽中的翼板的宽度为70～110mm。

发明人通过研究和试验发现，限定翼板宽度≥50mm能有效地够降低鹅颈槽的残余变形，然而，基于行业通用的鹅颈槽尺寸，当翼板宽度超过70mm时，技术方案实施效果的改善情况将不再有显著提高，即鹅颈槽残余变形几乎不再减少。如若继续增加翼板宽度，可以提高设计裕度，从而进一步提高使用寿命与可靠性，但相应的，会增加材料用量。另外，基于兼顾性能与经济性的设计原则，当翼板宽度超过200mm，会产生明显的材料浪费，故而优选地，将翼板宽度设定为50-200mm。或者优选地，兼顾最优的材料成本与可靠性，也可以将翼板的宽度设定为70～110mm。

优选地，在本实用新型所述的鹅颈槽中，上述弯折侧壁的高度与翼板的宽度的比值为1～3。

对于本技术方案来说，虽然侧壁的高度与翼板的宽度之间的高宽比＜1仍然可以实现本案的实施效果，但是却会浪费材料。具体来说，在本技术方案中，侧壁和翼板所构成的类似于“L”形截面梁结构受力时的主弯曲方向为绕着翼板的宽度方向弯曲，次弯曲方向则为绕着侧壁的高度方向弯曲(该次弯曲较之于主弯曲极其微小)。根据力学原理，推荐梁截面的主弯曲方向截面惯性矩大于次弯曲方向截面惯性矩，以实现材料的合理分配。然而，当上述两者的高宽比小于1时，梁截面的主弯曲方向截面惯性矩小于次弯曲方向的截面惯性矩，这样，就会造成生产材料的浪费，提高生产成本。

进一步地，在本实用新型所述的鹅颈槽中，上述顶板上设有若干顶板背梁，该顶板背梁设于顶板的下表面。

由于鹅颈槽的残余变形U主要由两部分组成，即U＝U1+U2，其中，U1是由鹅颈槽顶板的残余变形所引起的，而U2则是由鹅颈槽侧壁和翼板的残余变形所引起的。为了进一步地降低鹅颈槽的残余变形，提高鹅颈槽顶板的强度，在顶板的下表面设置多根顶板背梁以降低鹅颈槽顶板的残余变形U1。

更进一步地，在本实用新型所述的鹅颈槽中，上述各顶板背梁的长度方向与鹅颈槽的长度方向垂直或基本垂直，以有利地提升顶板的强度，降低鹅颈槽顶板的残余变形U1。

进一步地，本实用新型所述的鹅颈槽还包括：封板，其设于鹅颈槽沿其长度方向的端部，该封板所在的平面平行或基本平行于鹅颈槽的横截面，此封板与弯折侧壁和翼板均连接。

由于鹅颈槽的残余变形集中于鹅颈槽的侧壁的根部和翼板，侧壁的根部和翼板作为受拉侧，其会在受力弯曲的过程中容易受到外部拉力作用而弯曲变形，因此，基于上述技术方案，在封板的连接作用下，侧壁和翼板之间连接性更强，即侧壁和翼板的整体性更好，其能够更为有利地抵御外部作用力。

在某些实施方式中，在本实用新型所述的鹅颈槽中，所述顶板、弯折侧壁以及翼板为一体成型结构。

一体成型的顶板、弯折侧壁以及翼板由于没有任何连接点，因此在受到外部作用力时，先发生变形后破裂，因而该结构的强度更高，抗冲击性能更好。在实际使用中，采用上述结构的鹅颈槽能够更好地抵御因装运过程中的不慎操作而引起的外部冲击。

本实用新型的另一目的在于提供一种集装箱底架，该集装箱底架能够与鹅颈式底盘车的鹅颈结构相配合，并且该集装箱底架的强度大、抗残余变形能力高、耐久性好且使用寿命长。

为了实现上述目的，本实用新型的集装箱底架包括如上文所提及的任意一种鹅颈槽，该鹅颈槽沿其长度方向的一端与集装箱底架的底端梁连接。

本实用新型的又一目的在于提供一种集装箱，该集装箱可以采用鹅颈式底盘车进行装运。同时，该集装箱的强度大、抗残余变形能力高、耐久性好、使用寿命长，生产改造费用省且维修支出少。此外，该集装箱的适用范围广。

为了达到上述目的，本实用新型的集装箱包括上述的集装箱底架。

本实用新型所述的鹅颈槽的抗残余变形能力高，在长期装载的情况下，鹅颈槽的变形量小，能够将鹅颈槽残余变形量控制在5mm以下。另外，本实用新型所述的鹅颈槽的耐久性好，使用寿命长。此外，本实用新型所述的鹅颈槽在现有生产基础上几乎不增加钢材用量，成本投入少。

本实用新型的集装箱底架的强度大、抗残余变形能力高、耐久性好且使用寿命长。

本实用新型的集装箱的强度大、抗残余变形能力高、耐久性好、使用寿命长、生产费用省、维修支出少且适用范围广。

附图说明

图1为现有的鹅颈槽的结构示意图。

图2为本实用新型所述的鹅颈槽在一种实施方式下的结构示意图。

图3为图2所示出的鹅颈槽的侧壁和翼板的结构示意图。

图4为本实用新型所述的集装箱底架和集装箱在一种实施方式下的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合附图说明和具体的实施方式来对本实用新型所述的鹅颈槽、具有该鹅颈槽的集装箱底架以及集装箱做进一步的解释说明，但是该解释说明并不构成对本实用新型的技术方案的不当限定。

图2显示了本实用新型所述的鹅颈槽在一种实施方式下的结构。图3显示了图2中的鹅颈槽的侧壁和翼板的结构。

如图2和图3所示，在该实施方式下，鹅颈槽20包括：顶板21、侧壁22、翼板23和封板24，其中，弯折的侧壁22自顶板21长度方向的两侧向下延伸，翼板23自弯折的侧壁22向外延伸；封板24设于鹅颈槽20沿其长度方向的端部，封板24所在的平面与鹅颈槽20的横截面平行或基本平行，封板24与弯折的侧壁22和翼板23均连接，将该弯折侧壁22的高度H与翼板23的宽度W的比值控制为≤3.4，将翼板23的宽度W控制为≥50mm。

作为一种更为优选的技术方案，上述弯折侧壁22的高度H与翼板23的宽度W的比值可以进一步地设定为1～3。

此外，还可以同时将翼板23的宽度W设计为50-200mm。更为优选地，还可以将翼板的宽度W控制为70-110mm。

在优选的技术方案中，鹅颈槽可以采用一张板材通过弯折或罗拉方式制成一体成型的结构。

表1列出了本案实施例1-12、以及作为对比的对比例和现有行业通用鹅颈槽的相关结构参数及其实现的技术效果。

表1.

从表1可以看出：

1.行业通用鹅颈槽翼板宽度为40mm，高宽比为3.7，显然不同于本实用新型的技术方案，即使现有的行业优化方案通过增加鹅颈槽的顶板厚度(鹅颈槽顶板加厚至4.5mm)和增加背梁数量(增加1根或2根)来减少鹅颈槽残余变形，其依然无法达到本实用新型能够实现的技术效果，即鹅颈槽残余变形量仍然高于5mm，而船级社和客户希望鹅颈槽残余变形量能够控制在5mm以下。

2.本实用新型实施例1-8基于现有的行业通用鹅颈槽尺寸，在保持弯折侧壁高度不变的情况下，控制弯折侧壁高度与翼板宽度比≤3.4，且翼板宽度≥50mm，从而使得鹅颈槽残余变形量达到了5mm以下。另外，从实施例1-8的数据还可以看出，对于弯折侧壁高度为148mm的鹅颈槽而言，随着翼板宽度的增加以及弯折侧壁高度与翼板宽度比的降低，鹅颈槽的残余变形量逐渐减少，而一旦翼板宽度超过70mm，鹅颈槽的残余变形量就保持在0.6mm而不再减少。这说明侧壁与翼板已经没有残余变形，只有鹅颈槽顶板产生少量残余变形。

3.本实用新型实施例9-12示出了保持翼板宽度满足本案限定的最低标准——50mm不变，通过调整弯折侧壁高度进而控制弯折侧壁高度与翼板宽度比≤3.4的实例。从其实施效果可以看出，各实施例中鹅颈槽的残余变形量仍然能实现5mm以下的技术效果。

4.对比例1给出了满足高宽比≤3.4，但不满足翼板宽度≥50mm的例子，从其性能参数可以看出，一旦翼板宽度低于50mm，本技术方案就无法实现鹅颈槽残余变形≤5mm的技术效果，这说明本技术方案必须同时满足高宽比≤3.4和翼板宽度≥50mm才能实现期望的技术效果。

图4部分显示了本实用新型所述的集装箱底架和集装箱的结构。如图2、图3和图4所示，集装箱30包括集装箱底架11、侧壁12和上顶板(未示出)，其中，集装箱底架11包括沿集装箱长度方向设置的底纵梁111、沿集装箱宽度方向设置于其两端的底端梁112以及平行设置于底纵梁111之间的底横梁113，鹅颈槽20沿集装箱底架11的长度方向的一端与集装箱底架11的底端梁112连接，鹅颈槽20的顶板21的下表面设置有若干根顶板背梁25，以进一步地提升鹅颈槽20的抗残余变形能力，各顶板背梁25的长度方向与鹅颈槽20的长度方向垂直或基本垂直。进一步地，与弯折的侧壁22和翼板23均连接的封板24在集装箱底架的端部处与底端梁112连接。

由于在本实用新型的集装箱和集装箱底架中的一些其他主要结构(例如，侧壁及上顶板)，与现有技术中所采用的结构并无明显不同，故在此不再通过说明书附图对其进行详细说明了。

需要注意的是，所公开实施例的上述说明使得本领域专业技术人员能够显而易见地对于本实施例进行多种类似变化和修改，这种类似变化是本领域技术人员能从本实用新型公开的内容直接得出或者很容易便联想到的所有变形，均应属于本实用新型的保护范围。因此本实用新型不会受到该实施例的限制。

Claims (10)

1.一种鹅颈槽，其包括：顶板，自顶板的两侧向下延伸的弯折侧壁以及自所述弯折侧壁向外延伸的翼板；其特征在于：所述翼板的宽度≥50mm，且所述弯折侧壁的高度与所述翼板的宽度的比值≤3.4。

2.如权利要求1所述的鹅颈槽，其特征在于：所述翼板的宽度为50-200mm。

3.如权利要求1所述的鹅颈槽，其特征在于：所述翼板的宽度为70-110mm。

4.如权利要求1所述的鹅颈槽，其特征在于：所述弯折侧壁的高度与所述翼板的宽度的比值为1～3。

5.如权利要求1所述的鹅颈槽，其特征在于：所述顶板上设有若干顶板背梁，所述顶板背梁设于顶板的下表面。

6.如权利要求5所述的鹅颈槽，其特征在于：所述各顶板背梁的延伸方向与鹅颈槽的长度方向垂直或基本垂直。

7.如权利要求1所述的鹅颈槽，其特征在于，还包括：封板，其设于鹅颈槽沿长度方向的端部，所述封板所在的平面平行或基本平行于鹅颈槽的横截面，所述封板与弯折侧壁和翼板均连接。

8.如权利要求1所述的鹅颈槽，其特征在于：所述顶板、弯折侧壁以及翼板为一体成型结构。

9.一种集装箱底架，其特征在于，包括如权利要求1-8中任意一项所述的鹅颈槽，所述鹅颈槽沿其长度方向的一端与集装箱底架的底端梁连接。

10.一种集装箱，其特征在于：其包括如权利要求9所述的集装箱底架。