RU78464U1

RU78464U1 - VEHICLE FRAME

Info

Publication number: RU78464U1
Application number: RU2008127587/22U
Authority: RU
Inventors: Владимир Владимирович Корсаков; Александр Михайлович Захарик; Олег Петрович Царев; Владимир Анатольевич Левицкий
Original assignee: Производственное республиканское унитарное предприятие "Минский автомобильный завод" (РУП "МАЗ")
Priority date: 2008-07-07
Filing date: 2008-07-07
Publication date: 2008-11-27

Abstract

Полезная модель относится к транспортным средствам, в частности к грузовым автомобилям с лестничными рамами. Задачей заявляемого технического решения является повышение долговечности рамы транспортного средства за счет снижения напряженного состояния лонжеронов в условиях вынужденных деформаций. Рама транспортного средства, содержащая соединенные между собой посредством поперечин лонжероны швеллерного типа и местные усилители, прикрепленные к лонжеронам и расположенные в местах крепления кронштейнов подвески. Каждый лонжерон выполнен из двух отдельных деталей - основной и вложенной адаптированных по форме и контактирующих между собой по всей длине с возможностью незначительных смещений в местах их контакта. При этом толщина стенки вложенной детали равна или меньше толщине стенки основной детали.The utility model relates to vehicles, in particular to trucks with ladder frames. The objective of the proposed technical solution is to increase the durability of the vehicle frame by reducing the stress state of the side members in conditions of forced deformation. The frame of the vehicle, containing channel spars connected to each other by means of cross members and local amplifiers attached to the side members and located at the points of attachment of the suspension brackets. Each spar is made of two separate parts - the main and embedded adapted in shape and contacting each other along the entire length with the possibility of slight displacements at their contact points. The wall thickness of the embedded part is equal to or less than the wall thickness of the main part.

Description

Полезная модель относится к транспортным средствам, в частности к грузовым автомобилям с лестничными рамами.The utility model relates to vehicles, in particular to trucks with ladder frames.

Наибольшее распространение получили швеллерные лонжероны переменного сечения открытого профиля. При этом высота лонжерона выбирается исходя из эпюры действующих на него изгибающих моментов так, чтобы напряжения, возникающие в лонжероне, были относительно равномерными по всей его длине. В наиболее напряженных зонах лонжеронов применяют усилители. Поперечины, соединяющие лонжероны между собой имеют самую разнообразную конфигурацию и конструкцию. Чаще всего их конфигурация определяется конструкцией узлов транспортного средства.The most widespread are channel spars of variable cross section of an open profile. In this case, the spar height is selected based on the diagram of the bending moments acting on it so that the stresses arising in the spar are relatively uniform along its entire length. Amplifiers are used in the most stressed areas of the side members. The crossbars connecting the side members to each other have the most diverse configuration and design. Most often, their configuration is determined by the design of the vehicle components.

Известна лестничная рама, состоящая из двух продольных лонжеронов, связанных между собой поперечинами. (1)Known staircase, consisting of two longitudinal spars connected by cross members. (one)

Недостатком конструкции такой рамы является ее равнопрочность, в то время как нагрузка распределяется по длине рамы неравномерно. Как правило, максимальная нагрузка на раму действует в местах крепления кронштейнов подвески автомобиля.The disadvantage of the design of such a frame is its equal strength, while the load is distributed unevenly along the length of the frame. As a rule, the maximum load on the frame acts at the points of attachment of the vehicle's suspension brackets.

Известна рама транспортного средства, содержащая лонжероны швеллерного типа, связанные между собой поперечинами, и усилители, прикрепленные к лонжеронам и расположенные в местах крепления кронштейнов, в которой каждый из лонжеронов снабжен дополнительным усилителем, своей формой повторяющим форму лонжерона и расположенным по всей длине с плотным прилеганием наружной поверхности дополнительного усилителя и внутренней поверхности лонжерона (2).A vehicle frame is known that contains channel side members, connected by cross members, and amplifiers attached to the side members and located in the bracket attachment points, in which each of the side members is equipped with an additional amplifier repeating the shape of the side member in shape and located along the entire length with a snug fit the outer surface of the additional amplifier and the inner surface of the spar (2).

Недостатком известной рамы является то, что лонжерон выполнен из одного листа металла и концы загибов скреплены между собой так, что он представляет собой одно целое, т.е. лонжерон с удвоенной площадью поперечного сечения. Такая конструкция лонжерона рамы транспортного средства не снижает напряжение кручения и тем самым уменьшает прочность и надежность рамы.A disadvantage of the known frame is that the spar is made of one sheet of metal and the ends of the bends are fastened together so that it is a single unit, i.e. spar with double cross-sectional area. This design of the spar of the vehicle frame does not reduce torsion stress and thereby reduces the strength and reliability of the frame.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является рама грузового автомобиля МА3-543208 (3).The closest in technical essence and the achieved result is the frame of the truck MA3-543208 (3).

Рама транспортного средства содержит два лонжерона швеллерного типа переменного сечения открытого профиля. Кронштейны для установки подвески и других узлов и деталей прикреплены к лонжеронам. Лонжероны снабжены местными усилителями, размещенными в местах крепления кронштейнов подвески и соединены между собой поперечинами. Применение местного усилителя, снижая нагрузку на раму в месте крепления кронштейна подвески, приводит к увеличению нагруженности участков у края усилителя (примерно в 1,3-1,5 раза), что у высоконагруженных рам в определенных эксплуатационных условиях может вызвать в этом месте поломку лонжерона. (3)The frame of the vehicle contains two channel side members with a variable cross-section of an open profile. Brackets for mounting the suspension and other components and parts are attached to the side members. The spars are equipped with local amplifiers located in the places of attachment of the suspension brackets and are interconnected by cross members. The use of a local amplifier, reducing the load on the frame at the place of attachment of the suspension bracket, leads to an increase in the loading of sections near the edge of the amplifier (about 1.3-1.5 times), which under high-load frames under certain operating conditions can cause a spar breakdown in this place . (3)

Недостатком данной конструкции является недостаточная долговечность лонжеронов.The disadvantage of this design is the insufficient durability of the side members.

В соответствии с законом Гука динамическое нагружение рамы автомобиля вызывает ответное смещение элементов лонжеронов в местах крепления кронштейнов или других элементов крепежа. Возникающие при этом напряжения не должны превышать допустимых значений, исходя из заданных параметров по прочности и долговечности. При увеличении нагрузки на раму для снижения напряжений при заданных геометрических размерах элементов лонжерона (основания и полки) увеличение толщины листа, из которого изготовляется лонжерон, эффективно лишь при определенных условиях, связанных с технологией изготовления и конструктивными особенностями поперечного сечения лонжерона. Только In accordance with Hooke’s law, dynamic loading of the car frame causes a reciprocal displacement of the spar elements in the places of mounting brackets or other fasteners. The resulting stresses should not exceed permissible values, based on the specified parameters for strength and durability. With an increase in the load on the frame to reduce stresses for the given geometric dimensions of the spar elements (base and shelf), an increase in the thickness of the sheet from which the spar is made is effective only under certain conditions associated with the manufacturing technology and design features of the cross section of the spar. Only

утолщение лонжерона по всей длине (увеличение его высоты) не приведет к увеличению прочности и долговечности рамы транспортного средства, так как не будет соблюдаться соотношение h/b=2,8...3,5 (4), что может привести к появлению трещин в металле.thickening the spar along the entire length (increasing its height) will not lead to an increase in the strength and durability of the vehicle frame, since the ratio h / b = 2.8 ... 3.5 (4) will not be observed, which can lead to cracking in metal.

Установлено, что предельное соотношение высоты стенки и полок лонжерона должно соответствовать следующей величинеIt is established that the limit ratio of the height of the wall and the flanges of the spar should correspond to the following value

h/b=2,8...3,5;h / b = 2.8 ... 3.5;

где h - высота стенки лонжерона,where h is the height of the wall of the spar,

b - ширина полки лонжерона;b is the width of the spar shelf;

то есть с учетом компоновочных возможностей и действующих ограничений максимальная высота лонжерона для транспортного средства автомобиля не должна превышать 310 мм, в противном случае может произойти потеря устойчивости стенки с появлением трещин в местах установки болтов и заклепок (4).that is, taking into account the layout capabilities and current restrictions, the maximum spar height for a vehicle vehicle must not exceed 310 mm, otherwise the wall may become unstable with cracks in the places of installation of bolts and rivets (4).

Возможность незначительных смещений в точках контакта лонжерона с дополнительным усилителем приводит к самоустановке и эффективному распределению нагрузки и выравниванию по длине лонжерона напряжений, приводящих к увеличению прочности с сохранением жесткости, следовательно и долговечности лонжеронов и всей рамы в целом. Возможность использования различных дополнительных усилителей позволяет иметь унифицированный ряд лонжеронов рам под разные нагрузки транспортного средства.The possibility of insignificant displacements at the points of contact between the spar and the additional amplifier leads to self-installation and efficient load distribution and equalization of the stress along the length of the spar, leading to an increase in strength while maintaining rigidity, and hence the durability of the spars and the entire frame as a whole. The possibility of using various additional amplifiers allows you to have a unified series of frame spars for different vehicle loads.

Кроме того, применение местного усилителя, снижая нагрузку на раму в месте крепления кронштейна подвески, приводит к увеличению нагруженности участков рамы у края усилителя (примерно в 1,3-1,5 раза), что может вызвать в этом месте поломку лонжерона у высоконагруженных рам в определенных эксплуатационных условиях (5).In addition, the use of a local amplifier, reducing the load on the frame at the place of attachment of the suspension bracket, leads to an increase in the loading of sections of the frame at the edge of the amplifier (by a factor of 1.3-1.5), which can cause the spar to break at high loads in this place in certain operating conditions (5).

Задачей заявляемого технического решения является повышение долговечности рамы транспортного средства за счет снижения The objective of the proposed technical solution is to increase the durability of the vehicle frame by reducing

напряженного состояния лонжеронов в условиях вынужденных деформаций.the stress state of the side members in conditions of forced deformations.

Поставленная задача достигается тем, что рама транспортного средства, содержащая соединенные между собой посредством поперечин лонжероны швеллерного типа и местные усилители, прикрепленные к лонжеронам в местах крепления кронштейнов подвески, каждый лонжерон выполнен, по крайней мере, из двух отдельных деталей - основной и вложенной адаптированных по форме и контактирующих между собой по всей длине, с возможностью незначительных смещений в точках их контакта, при этом толщина стенки вложенной детали равна или меньше толщины стенки основной детали.The task is achieved in that the vehicle frame, comprising channel beams of the channel type and local amplifiers connected to each other by means of cross members, attached to the side members at the points of attachment of the suspension brackets, each side member is made of at least two separate parts - the main and the embedded adapted shape and contacting each other along the entire length, with the possibility of slight displacements at the points of their contact, while the wall thickness of the embedded part is equal to or less than the wall thickness of the main Aries details.

Изготовление лонжерона, состоящего из двух деталей, позволяет снизить напряжения от повышения динамических нагрузок за счет увеличения эффективной толщины лонжерона. Наружная поверхность дополнительной детали плотно прилегает к внутренней поверхности лонжерона, при этом существует возможность незначительных смещений в точках контакта вложенной и основной деталей лонжерона. Что приводит к их самоустановке и эффективному распределению нагрузки за счет выравнивания и уменьшения напряжений по всей длине лонжерона. Таким образом, значительно увеличивается долговечность лонжеронов. Все это позволяет увеличить прочность рамы транспортного средства в целом с сохранением ее жесткости.The manufacture of a spar, consisting of two parts, allows to reduce the stress from increasing dynamic loads by increasing the effective thickness of the spar. The outer surface of the additional part fits snugly to the inner surface of the spar, while there is the possibility of slight displacements at the contact points of the embedded and main parts of the spar. Which leads to their self-installation and efficient load distribution due to equalization and reduction of stresses along the entire length of the spar. Thus, the durability of the side members is significantly increased. All this allows you to increase the strength of the frame of the vehicle as a whole while maintaining its rigidity.

Сравнение заявленного технического решения с уровнем техники по научно-технической и патентной документации на дату приоритета в основной и смежной рубриках показывает, что совокупность существенных признаков заявленного решения не была известна, следовательно, оно соответствует условию патентоспособности "новизна".Comparison of the claimed technical solution with the prior art in scientific, technical and patent documentation as of the priority date in the main and related sections shows that the set of essential features of the claimed solution was not known, therefore, it meets the patentability condition of “novelty”.

Предложенное решение промышленно применимо, так как может быть изготовлено промышленным способом, работоспособно, The proposed solution is industrially applicable, as it can be manufactured industrially, efficiently,

осуществимо и воспроизводимо, следовательно, соответствует условию патентоспособности "промышленная применимость".feasible and reproducible, therefore, meets the condition of patentability "industrial applicability".

На фиг.1 - общий вид рамы с кронштейном подвески.Figure 1 is a General view of the frame with the bracket bracket.

На фиг.2 показан разрез А-А фиг.1.Figure 2 shows a section aa of figure 1.

Рама транспортного средства содержит правый лонжерон 1 и левый 2, кронштейн 3 подвески, поперечины 4, местный усилитель 5 (фиг.1). Каждый из лонжеронов 1 и 2 выполнен из двух деталей: основной 6 и вложенной 7 (фиг.2). Кронштейн 3 подвески закреплен на лонжеронах 1 и 2 (фиг.1). Местный усилитель 5 также закреплен с помощью крепежных элементов на лонжеронах 1 и 2 и расположен вблизи места крепления кронштейна 3 подвески (фиг.1). Поперечины 4 соединяют правый 1 и левый 2 лонжероны. Наружная поверхность 8 вложенной детали 7 каждого лонжерона 1 и 2 плотно прилегает к внутренней поверхности 9 основной детали 6 (фиг.2).The frame of the vehicle contains a right side member 1 and a left 2, a suspension bracket 3, a cross member 4, a local amplifier 5 (FIG. 1). Each of the side members 1 and 2 is made of two parts: the main 6 and nested 7 (figure 2). The bracket 3 of the suspension is mounted on the side members 1 and 2 (figure 1). The local amplifier 5 is also fixed with fasteners on the side members 1 and 2 and is located near the place of attachment of the bracket 3 of the suspension (figure 1). Crossbars 4 connect the right 1 and left 2 side members. The outer surface 8 of the embedded part 7 of each spar 1 and 2 fits snugly against the inner surface 9 of the main part 6 (figure 2).

Устройство работает следующим образом:The device operates as follows:

При движении транспортного средства на его раму действуют с одной стороны вертикальные нагрузки от веса узлов и деталей автомобиля, с другой стороны усилия со стороны дороги; таким образом, возникает суммарная сила, которая деформирует основную 6 и вложенную 7 детали и поперечину 4 рамы. В результате в лонжеронах 1 и 2 рамы возникают напряжения, которые распределяются пропорционально соответствующим величинам нагрузок, действующим в данном сечении, и моменту сопротивления сечения. При нагрузках происходит взаимное смещение вложенной детали 7 каждого из указанных лонжеронов 1 и 2 в точках контакта с основной деталью 6 относительно друг друга, что приводит к их самоустановке и позволяет разгрузить опасные зоны лонжеронов, так как напряжения в этом случае распределяются равномерно.When the vehicle is moving, vertical loads from the weight of components and parts of the car act on its frame on one side, and on the other hand, forces from the side of the road; Thus, a total force arises, which deforms the main 6 and the enclosed 7 parts and the cross member 4 of the frame. As a result, stresses arise in the frame side members 1 and 2, which are distributed in proportion to the corresponding loads acting in a given section and the moment of resistance of the section. Under loads, a mutual displacement of the embedded part 7 of each of the indicated side members 1 and 2 occurs at the points of contact with the main part 6 relative to each other, which leads to their self-installation and allows to unload the dangerous zones of the side members, since the stresses in this case are distributed evenly.

Применение заявляемой полезной модели позволяет создать унифицированный ряд лонжеронов рам под разные нагрузки The application of the claimed utility model allows you to create a unified series of frame spars for different loads

транспортного средства при значительном увеличении долговечности и надежности конструкции рамы.vehicle with a significant increase in durability and reliability of the frame design.

Источники информации:Information sources:

1. Осепчугов В.В., Фрумкин А.К. Автомобиль. Анализ конструкций, элементы расчета. Москва, Машиностроение, 1989 г., стр.292-293, рис.263.1. Osepchugov V.V., Frumkin A.K. Car. Structural analysis, calculation elements. Moscow, Engineering, 1989, pp. 292-293, Fig. 263.

2. Патент Великобритании №GB 2331051, «Рама транспортного средства», D62D 21/02, опубл. 12.05.1999 г.2. UK patent No. GB 2331051, "Vehicle frame", D62D 21/02, publ. 05/12/1999

3. Каталог деталей и сборочных единиц автомобилей МА3-642208, МА3-642205..., Минский автомобильный завод, Минск, 2002 г., стр.324-327, рис.84. - прототип.3. Catalog of parts and assembly units for automobiles MA3-642208, MA3-642205 ..., Minsk Automobile Plant, Minsk, 2002, pp. 324-327, Fig. 84. - prototype.

4. Яценко Н.Н., Жогов Л.А., Исследование напряжений в рамах автомобилей при подготовке форсированных испытаний, Автомобильная промышленность, №4, 1967 г., стр.17, рис.1.4. Yatsenko NN, Zhogov LA, The study of stresses in the frames of cars in the preparation of forced tests, Automotive industry, No. 4, 1967, p.17, Fig. 1.

5. Гельфрат Д.Б., Ошноков В.А., Рамы грузовых автомобилей. М.:5. Gelfrat DB, Oshnokov VA, Frames of trucks. M .:

Машгиз, 1959 г., - с.68.Mashgiz, 1959, - p. 68.

Claims

Vehicle frame containing channel spars connected to each other by cross members and local amplifiers attached to spars and located in the places of mounting of the suspension brackets, characterized in that each spar is made of two separate parts - the main and the embedded, adapted in shape and in contact between along the entire length with the possibility of slight displacements at the points of contact, while the wall thickness of the embedded part is equal to or less than the wall thickness of the main part.