RU221237U1 - Каркас кабины транспортного средства - Google Patents

Abstract

Полезная модель относится к транспортному машиностроению, а именно к конструкциям каркасов защитных кабин тракторов, сельскохозяйственных и строительно-дорожных машин, в частности фронтального погрузчика или трактора. Каркас кабины транспортного средства, содержащий передние и задние стойки, верхние и нижние продольные и поперечные балки, выполненные из силовых труб и соединенные между собой кронштейнами, отличающийся тем, что выполнены из алюминиевого сплава, а кронштейны имеют полость внутри и шипы на концах, соединение силовых труб выполнено по принципу шип-паз и сварным швом по периметру. Технический результат - обеспечение надежности конструкции каркаса кабины.

Description

Полезная модель относится к транспортному машиностроению, а именно к конструкциям каркасов защитных кабин тракторов, сельскохозяйственных и строительно-дорожных машин, в частности фронтального погрузчика или трактора.

В современных конструкциях каркаса кабин используют специальные «кабинные» профили, которые обладают удобными пазами для размещения уплотнителя и кромки двери, стекла, высокой прочностью, пластичностью и ударной вязкостью на морозе.

Кабинные профили изготавливают из высокопрочных сталей, обладающих хорошей свариваемостью, высокой прочностью сварных швов с хорошими вязкостными свойствами при отрицательных температурах. Однако использование стальных профилей имеет следующие недостатки:

- большая масса каркаса кабины. Около 50% массы кабины составляет силовой каркас;

- даже при использовании кабинных профилей каркас кабины имеет большое количество сварных швов, имеющими сложную траекторию, поэтому к технологии сварки предъявляют строгие требования по механическим свойствам, в т.ч. на морозе;

- использование высокопрочных сталей с высокими механическими свойствами и хорошей свариваемостью - это дорого;

- ограниченное предложение по изготовлению профилей с необходимой формой поперечного сечения (в РФ отсутствуют производители таких профилей, либо требуется специальное гибочное прокатное оборудование);

- невозможно или сложно придать профильной трубе необходимую форму, поэтому гнутые трубы необходимо заказывать у изготовителя. Например, дугообразный профиль в районе лобового стекла;

- при использовании стандартного профиля с наваренными буртиками для размещения уплотнителя двери, стекол существенно возрастает масса каркаса (в среднем на 20%), а также добавляется количество сварных швов, что нетехнологично, страдает внешний вид кабины, а это критичный агрегат по дизайну;

- основные разрушения при испытаниях кабины на пассивную безопасность наблюдаются в зонах сварных швов;

- основной проблемой применения алюминиевых сплавов в конструкциях защитных каркасов кабины являются низкие механические характеристики сварного шва.

Известен каркас кабины, имеющей модульную конструкцию, где соединение труб каркаса выполнено с помощью дополнительных соединительных элементов, что позволяет исключить сварку труб стык-в-стык (см. патент RU 201177U1, МПК B66B 9/06, опубликовано 2020.12.01).

Недостатками такой конструкции является большое количество сборочных единиц, повышенная масса за счет болтовых соединений, снижение надежности конструкции каркаса за счет ослабления болтовых соединений.

Известен каркас кабины, где угловое соединение его элементов выполнено в виде полых профилей квадратного сечения, со срезами на концах под углом 45 градусов от диагонали их поперечного сечения и состыкованы указанными срезами между собой с образованием в плане гнезда для закрепления в нем конца стойки, которые соединены посредством сварки. Такое решение обеспечивает, что сварной шов рационально работает на сдвиг, а также позволяет увеличить его периметр (см. патент SU 1384 442A1, МПК B60R 21/02, опубликовано 1988.03.30).

Известен каркас кабины с угловым соединением защитных каркасов кабин, используемых для защиты водителя от тяжелых травм при аварийном опрокидывании транспортного средства. При приложении нагрузки на угловое соединение полые профили деформируются до тех пор, пока не выберутся монтажные зазоры между полыми элементами и элементами вставки, после чего нагрузка начинает восприниматься также вставкой, от чего снимаются в целом нагрузки на места крепления полых элементов между собой (SU 1632836A1, МПК B60R 21/13 опубликовано 1991.03.07).

Недостатком такой конструкции является сложность соединения и увеличение массы (увеличение количества деталей кабины).

Наиболее близким является каркас кабины, содержащий передние и задние стойки, соединенные с верхними продольными и поперечными балками, причем стойки и балки выполнены из силовых труб и соединены кронштейнами (SU 1093597, МПК B60R21/13, опубликовано 23.05.1984).

Недостатком такой конструкции является увеличение массы каркаса, снижение технологичности конструкции за счет использования дополнительной оснастки, отсутствие элементов, соединяющих кабину с несущей системой.

Техническим результатом является обеспечение надежности конструкции каркаса кабины.

Технический результат достигается тем, что заявляемый каркас кабины транспортного средства, содержащий передние и задние стойки, верхние и нижние продольные и поперечные балки, выполненные из силовых труб и соединенные между собой кронштейнами, отличается тем, что выполнены из алюминиевого сплава, а кронштейны имеют полость внутри и шипы на концах, соединение силовых труб выполнено по принципу шип-паз и сварным швом по периметру.

Кронштейны имеют проушины для крепления кабины к несущей системе.

Материал труб и кронштейнов - алюминиевый сплав, имеющий высокую пластичность. Выбранные сплавы для каркаса кабины должны обеспечивать высокие механические характеристики сварного шва. Данное решение позволяет существенно сократить количество оснастки и снизить трудоемкость сборки кабины. Такой способ соединения силовых труб кабины позволяет снизить нагрузки на сварные соединения за счет того, что сварные швы расположены на расстоянии, равном характерному размеру поперечного сечения профиля. В некоторых случаях допускается увеличение этого расстояния. При больших деформациях кабины сварные швы разгружаются за счет контакта внутренней поверхности профиля и шипа. Максимальные пластические деформации возникают не в сварном шве, а основном металле в зоне контакта вершины кронштейна со стенкой профиля.

Это позволяет снизить нагрузку на сварных швах, обеспечить высокую надежность кронштейнов по условию прочности; обеспечить надежность конструкции каркаса кабины транспортного средства. Так же повысить технологичность и снизить стоимость конструкции каркаса.

Полезная модель поясняется следующими чертежами, на которых изображен каркас кабины транспортного средства:

фиг. 1 - каркас кабины транспортного средства, общий вид спереди;

фиг. 2 - то же, общий вид сзади;

фиг. 3 - соединение труб и кронштейна типа «шип-паз»;

фиг. 4 - кронштейн нижний задний;

фиг. 5 - кронштейн нижний передний;

фиг. 6 - разные формы сечений экструдированных или гнутых сварных алюминиевых профилей.

Каркас кабины транспортного средства сделан в виде пространственной фермы и содержит (фиг. 1) передние и задние вертикальные стойки 9, 10, 11, 12, верхние продольные и поперечные балки 1, 2, 3, 4 и нижние продольные и поперечные балки 5, 6, 7, 8, выполненные из силовых труб, которые соединены кронштейнами 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20 (фиг. 2). Кронштейны имеют полость внутри и выполнены с шипами на концах. Соединение профильной или гнутой трубы с кронштейном выполняют по принципу шип-паз и обваривают сварным швом по периметру (фиг. 3). Восемь кронштейнов формируют силовые узлы, соединяющие между собой трубы защитного каркаса.

Торцы кронштейна и профильной трубы выполняют под углом от 0^о до 45^о к горизонтальной плоскости. Соединение под углом позволяет использовать трубы с дугообразной гибкой, если того требует дизайн кабины. Так же применение соединения под углом позволяет увеличить периметр сварного шва и нагрузить сварной шов сдвигающей нагрузкой при нагружении сбоку, что позволяет обеспечить его рациональную работу. Угловые кронштейны выполняют с помощью литья или 3D-печати, что позволяет сделать их достаточно прочными и не допустить в них большие пластические деформации. В передних и задних нижних кронштейнах предусмотрены проушины для крепления несущей системы через виброопоры (фиг. 4, 5). Так же, если возможно, допускается с целью унификации нижние кронштейны использовать в верхней обвязке кабины. Использование экструдированного профиля в несущем каркасе позволяет изготовить практически любое сечение (фиг. 6), или полупрофили, выполненные из гнутого или резанного листового алюминиевого сплава, сваренные между собой. Полупрофили унифицированы между собой, что позволяет сократить номенклатуру заготовок при изготовлении кабины, так же использование кронштейнов снижает количество деталей, а также упросить технологию сборки кабины. Применение алюминиевых сплавов в конструкции каркаса ROPS кабины позволяет снизить его массу в среднем на 30%, что дает возможность к унификации кабин тракторов, имеющих различные массово-габаритные параметры.

Таким образом, заявляемое техническое решение позволяет обеспечить надежность конструкции, а следовательно, в совокупности всех признаков одновременно и безопасность человека, находящегося в кабине транспортного средства, и может быть использован для ROPS кабины сельскохозяйственной, строительно-дорожной, грузоподъёмной и любой другой техники, где каркас кабины защищает оператора при опрокидывании техники.

Claims (3)

1. Каркас кабины транспортного средства, содержащий передние и задние стойки, верхние и нижние продольные и поперечные балки, выполненные из силовых труб и соединенные между собой кронштейнами, отличающийся тем, что выполнены из алюминиевого сплава, а кронштейны имеют внутри полость и шипы на концах, соединение силовых труб выполнено по принципу шип-паз и сварным швом по периметру.

2. Каркас кабины транспортного средства по п.1, кронштейны которого имеют проушины для крепления кабины к несущей системе.

3. Каркас кабины транспортного средства по п.1, в качестве силовых труб используют экструдированный профиль или полупрофили, выполненные из гнутого или резанного листового деформируемого алюминиевого сплава, соединенные между собой при помощи сварки.