SK12022002A3 - Plošný element a spôsob výroby plošného elementu - Google Patents

Description

Oblasť, techniky

Vynález sa týka spôsobu výroby plošného elementu pre vozové skrine v diferenciálnej konštrukcii, ktorý má vonkajšie oplášťovanie a výstužné prostriedky, pričom profily a profilové uzly sú upravené v napred stanovenom usporiadaní na vonkajšom oplášťovaní, ako aj plošného elementu.

Doterajší stav techniky

Vozové skrine, napríklad na osobnú dopravu, sú vytvorené z rôznych zložiek. K týmto zložkám patria okrem iného plošné elementy. Tieto plošné elementy sú opäť zložené z viacerých plechov a polotovarov, ktoré sú navzájom spojené. Ako spájacia technika sa tu používajú rôzne techniky zvárania, ako napríklad bodové zváranie a obvyklé zváranie svetelným oblúkom.

V konštrukcii koľajových vozidiel je až doposiaľ obvyklé a všeobecne známe vytvárať konštrukčné časti pre vozové skrine koľajových vozidiel diferenciálnou konštrukciou, pričom je z profilov spojený tyčový konštrukčný prvok alebo mrežový konštrukčný prvok opatrený vonkajším oplášťovaním, ktoré je s tyčovým prvkom spojené tak, že sa vytvárajú plošné elementy pevné v ťahu. V plochách, ktoré sú upravené medzi mrežovými tyčami, je oplášťovanie prídavné zosilnené na vnútornej strane upravenými, čiarovo vytvorenými a často v tvare písmena Z upravenými profilmi, čím sa vytvára vystuženie proti vydutiu r Γ r n · ¹ , r r < '· *'

....... r <· · ·1 a dosahuje sa požadovaná pevnosť vonkajšieho oplášťovania proti vydutiu.

Z GB 885 279 je známe vytvoriť mrežovú súčasť, pre veľké karosérie z profilov v tvare klobúka, ktoré sú na svojich križujúcich sa miestach obkročené tiež v tvare klobúkov vytvorenými profilovými uzlami a sú s nimi tvarovo a silovo pevne spojené.

Ako spájacie spôsoby na výrobu tyčových alebo mrežových súčastí sú v uvedených prípadoch na spojenie s vonkajším oplášťovaním a následné upravenie čiarových vystužení proti vydutiu využité úplne alebo najmenej čiastočne tepelné spôsoby spájania. 'Nevýhoda všetkých týchto spôsobov spájania spočíva v tom, že pri tvarovaní tyčovej alebo mrežovej súčasti musí byť zaistená vysoká presnosť, čím vznikajú zodpovedajúce veľké náklady, ako aj tá skutočnosť, že prinášané teplo vedie vo všetkých konštrukčných súčastiach na nežiadúce pnutie a pretiahnutie, ktoré vyžadujú časovo a ekonomicky nákladné dodatočné opracovanie, aby sa vytvorilo požadované usporiadanie a aby sa zaistila rovnosť povrchovej plochy plošných elementov a aby zostali vo vnútri požadovaných tolerancií.

Naviac dochádza na podstatné tepelné pretiahnutie, ktoré sa prejavuje vznikom vydutia a ktoré negatívne ovplyvňuje kvalitu povrchovej plochy. Na vyrovnanie tohto pretiahnutia sú potrebné značné narovnávacie a napínacie práce, ako aj dodatočné opracovávanie opakujúcim sa brúsením. Vytvárané rozmerové tolerancie vedú na zvýšené náklady z hľadiska prispôsobenia v konečnej montáži. Tieto známe spôsoby spájania vyžadujú tiež dodatočnú rozsiahlu ochranu proti korózii alebo podmieňujú nasadenie ekonomicky nevýhodných ušľachtilých ocelí. Na vytvorenie vhodnej plošnej pevnosti proti vydutiu je potrebné plošné elementy v dodatočnom opracovávaní tepelne napnúť alebo ich opatriť profilovými vystuženiami proti vydutiu.

Okrem toho brzdia alebo zabraňujú tieto spôsoby spájania nasadeniu materiálov, ktoré už majú anorganické alebo organické ochranné vrstvy proti korózii, výrobu do značnej miery napred zhotovených konštrukčných súčastí, ktoré napríklad už unášajú tlmenie proti teplu alebo konečné zafarbenie, ako aj výrobu hybridných konštrukčných súčastí spojených z rôznych materiálov, okrem iného vláknových spájacích materiálov.

Pri výrobe koľajových vozidiel sa preto stále viac prejavuje snaha nahradí t; tepelné spôsoby spájania pôsobmi spájania za studená.

V DE 195 01 805 Al je uvedené, že sa mrežová súčasť a čiarové vystuženia proti vydutiu spájajú s vonkajším oplášťovaním prostredníctvom spôsobu zlepenia. Táto technológia však nie je použiteľná pre všetky prípady nasadenia a nie je ekonomicky výhodná.

Z EP 0 855 978 Al sú známe najmenej čiastočne prostredníctvom spájania za studená, napríklad vylisovaného nitovania v diferenciálnej konštrukcii zhotoviteľné a navzájom spojiteľné moduly plošných elementov. Táto technológia vyžaduje sčasti vysoké náklady na zariadenie a nástroje, nie je konštrukčne relatívne voľná a je nákladná. Profily dutých komôr môžeme usporiadať a zhotoviť len ekonomicky nevýhodne, pričom sa použijú drahé a nepružné lejacie uzly a nie je zabezpečené žiadne vyrovnanie ŕ f tolerancií. Takéto okrajové usporiadanie plošných elementov v oblasti profil/plech sa ukazuje ako veľmi nákladné.

WO 97/14596 Al opisuje modulové elementy v diferenciálnej konštrukcii a spôsob ich výroby. Tieto modulové elementy majú poťah, jeho unášajúce a obrys určujúce rebrové profily a dosadacou plochou orientovanou na vnútornú stranu poťahu, ako aj konce rebrových profilov navzájom spájajúce okrajové profily, ktoré sú určené na spájanie dvoch navzájom susedných modulových elementov po dvojiciach pozdĺž deliacej škáry, ktoré sú uložené na sebe a ktoré sú opatrené vybraniami na zasunutie spájacích prostriedkov určených na spájanie modulových elementov za studená. Tieto vybrania v okrajových profiloch sú usporiadané vždy v oblasti rebrového konca. Tieto rebrové konce sú vždy pevne spojené s rebrovými pätkami. Tieto rebrové pätky slúžia na vytvorenie priamych tvarovo a silovo pevných spojení medzi korešpondujúcimi rebrovými pätkami s navzájom susediacich modulových elementov prostredníctvom spájacích prostriedkov spojiteľných za studená a pritom sú samé o sebe pevne spojené prostredníctvom spojov vytvorených za studená s okrajovými profilmi v oblasti zodpovedajúcich vybraní.

Na výrobu takéhoto modulového elementu sa vyreže určitý počet obrysov vytvárajúcich rebrových profilov na predom stanovenú dĺžku. Pre každý pozdĺžny okraj modulového elementu sa nareže okrajový profil a opatrí sa vybraniami na spájacích miestach s rebrovými profilmi. Okrajové profily sú na rebrách zaradených rovnobežne s lícujúcicmi koncami za studená upevnené prostredníctvom na ich koncoch upevnených rebrových pätiek, ktoré tiež slúžia na upevnenie modulových elementov medzi sebou navzájom. Poťah nasmerovaný bočné rovnobežne sa uloží na úložnú plochu rebier privrátenú k poťahu a s nimi, to je s ich úložnými plochami a s okrajovými profilmi sa spojí za studená.

trvalo

V EP 0 3 69 134 Al je zverejnená vozidlová bunka, predovšetkým na koľajové vozidlo, ktorá pozostáva z nosnej. kostry a zo sendvičových dielov, ktoré sú na nej upevnené a ktoré majú vždy jednu vonkajšiu a jednu vnútornú kryciu vrstvu a medzi nimi zalepenú ochrannú vrstvu. Táto vozidlová bunka je vytvorená z jednotlivo zhotovených bunkových modulov, ktoré sú vytvorené vždy v integrálnej konštrukcii ako sendvičová konštrukcia s časťami nosnej kostry pripojenej v oblasti ochrannej vrstvy a upevnenej na krycích vrstvách, pričom na okrajovej strane sú upravené na častiach nosnej kostry bunkové moduly s lícovanými spojmi na vzájomné spojenie.

V P.Corder, V.Húller: Moderne Stahl-Leichtbaustrukturen fúr den Schienenfahrzeugbau; Blech Rohre Profile 42 (1995) 12, str. 773 - 777 je okrem iného opísané využitie hrboľatej dosky. Táto hrboľatá doska má hladký plech spojený s druhým plechom, do ktorého sú v definovanom odstupe vytvarované kužeľovité alebo pyramídové výstupky. Prostredníctvom vždy jedného zváracieho bodu v hrboľatej podlahe sú hladký plech a hrboľatý plech navzájom spojené.

DE 197 42 772 Al obsahuje medziľahlú podlahu pre dvojposchodový železničný vagón na oddelenie horného poschodia od spodného poschodia. Táto medziľahlá podlaha je upravená od jednej pozdĺžnej strany voza k druhej pozdĺžnej strane a cez úsek dĺžky voza. Pritom pozostáva z viacerých plochých, pravouhlých vedľa seba uložených sendvičových elementov, ktoré sú usporiadané svojimi úzkymi čelnými stranami od jednej pozdĺžnej strane voza k druhej pozdĺžnej strane voza r ·* , c f r c r r « r · r - t r r O r - - a dosadajú na nosník upravený v pozdĺžnom smere voza, zatiaľ čo svojimi širokými pozdĺžnymi stranami sú spojené s dutým a v ohybe mäkkým nosníkom, ktorý je upravený naprieč najmenej cez úsek vnútornej šírky voza. Podľa jedného príkladu uskutočnenia pozostávajú sendvičové elementy z dvoch plechov, ktoré majú bunkovú štruktúru, pričom sú do plechov vytvarované vždy zahĺbenia prostredníctvom hlbokého ťahania. Špičky týchto zahĺbení sa navzájom dotýkajú a sú spolu navzájom zvarené.

Podstata vynálezu

Vynález si kladie za úlohu vytvoriť spôsob výroby plošného elementu pre vozové skrine v diferenciálnej konštrukcii, pričom sa má zabrániť nedostatkom známych spôsobov a plošné elementy majú byť vyrábané s nepatrným rozpätím tolerancií a s vysokou kvalitou povrchovej plochy. Okrem toho má byť vyrobený plošný element spôsobom podľa vynálezu.

Táto úloha sa rieši spôsobom výroby plošného elementu pre vozové skrine v diferenciálnej konštrukcii so znakmi význakovej časti patentového nároku 1.

Okrem toho sa táto úloha rieši takto vyrobeným plošným elementom.

Spôsobom výroby plošného elementu dosiahneme vysokú plošnú pevnosť plechových polí proti vydutiu. Vznikajú len nepatrné rozpätia v toleranciách, pričom narovnanie plechu sa uskutočňuje automaticky zlepovacím procesom. Využitím spôsobu dosiahneme mnohostrannú funkčnú integráciu, pričom ochrana proti korózii a izolácia hluku sú v popredí. Prostredníctvom využitia spájania spôsobom za studená dosiahneme veľmi

r. r e · r r f r r r « r ' f· r r ' 7 C r r'·' nepatrné tolerancie konštrukčných súčastí. Okrem toho dosiahneme podstatné finančné úspory tým, že odpadnú mzdy na náročné procesy, ako napríklad narovnávanie, pieskovanie, napínanie, brúsenie a tmelenie. Okrem toho dosiahneme úspory aj v materiálovej oblasti. Nemusíme uskutočňovať, základné nátery, pretože sú potrebné len medziľahlé nátery, krycí lak alebo fólia. Prostredníctvom daného spôsobu sa naviac umožňuje konštrukcia hybridná a tiež modulárna. Môžeme vyrábať plošné elementy s rôznymi profilmi, napríklad s rovnou alebo zakrivenou bočnou stenou.

S výhodou sa v druhom a v treťom kroku spája za studená. Tým, že sa nepoužije spôsob zvárania, sa už uvedené výhody ďalej optimalizujú.

Predovšetkým môžeme uskutočniť spájanie za studená uzatváracími prstencovými čapmi, vylisovaným nitovaním alebo prostredníctvom priechodzích škár. Tiež je uskutočniteľná kombinácia vylisovaného nitovania, uzavieracích prstencových čapov a priechodzích škár. Tieto spájacie techniky zabezpečujú spájanie s nepatrnými toleranciami, pretože je možné zabrániť obtiažne zisťovanému procesu zmršťovania, ktorému pri zváraní nemôžeme zabrániť.

Podľa ďalšieho uskutočnenia vynálezu sa profily a profilové uzly najmenej čiastočne usporiadajú v ústrojenstve a spoja sa. Môžeme tak uviesť, že pomocou formy alebo šablóny môžeme upraviť komponenty kostry do napred stanoveného usporiadania. Priestor na nepresnosti je takto takmer vylúčený. V spolupôsobení so 'spájacími technikami za studená je zabezpečené vytvorenie kostry s najväčšou presnosťou.

e r vonkajším zlepované

S výhodou sa výstužný prostriedok zlepí s oplášťovaním vákuovým vakovým spôsobom. Napríklad, plechy sa umiestnia do vzduchotesného obalu, napríklad do fólie, v ktorom sa nadväzne vytvorí podtlak, takže je výstužný prostriedok pritlačený na oplášťovanie a to je pritlačené na rovinu, prípadne formu, napríklad pre zakrivenú bočnú stenu. Prostredníctvom tohto vákuového vakového spôsobu môžeme vyrábať ekonomicky výhodne rovné plochy s najväčšou presnosťou. Daný spôsob je tiež nezávislý na veľkosti plošného elementu. Tak už nie sú potrebné individuálne na veľkosti plošných elementov závislé zariadenia na výrobu plošných elementov.

Ďalšie výhodné vytvorenia vyplývajú zo závislých patentových nárokov.

Prehľad obrázkov na výkrese

Vynález je v ďalšom podrobnejšie vysvetlený na príklade uskutočnenia v spojení s výkresovou časťou.

Na obrázku 1 je schematicky znázornený výrez plošného elementu pre vozové skrine v diferenciálnej korištrukcii v pôdoryse.

Na obr. 2 je znázornený rez rovinou podľa čiary A-A z obr. 1.

Príklady uskutočnenia vynálezu

Na obr. 1 je schematicky znázornený výrez plošného elementu 2. v pôdoryse. Plošný element 2 má vonkajšie r ľ opláštovanie 4 a hrboľaté plechy 6, ktoré sú usporiadané na vonkajšom opláštovaní 4. Na vonkajšom opláštovaní 4 sú usporiadané na strane hrboľatých plechov 6 profily £}, ktoré sú navzájom spojené prostredníctvom profilových uzlov 10. V ďalej neznázornených príkladoch uskutočnenia môžu byt namiesto hrboľatých plechov 6 upravené ako výstužné prostriedky napríklad tiež profilovaný plech, kombinácia peny a krycieho plechu alebo vláknový spájací polotovar.

Pri danom spôsobe výroby plošného elementu 2 sa v prvom kroku zlepia hrboľaté plechy 6 s vonkajším opláštovaním 4, ktoré sú potom navzájom len spojené. V druhom kroku sa usporiadajú profily £3 a profilové uzly 10 napred stanoveným spôsobom a najmenej čiastočne sa spoja do kostry spôsobom spájania za studená. V tretom kroku je táto kostra najmenej čiastočne spôsobom spájania za studená spojená s vonkajším opláštovaním 4 na strane hrboľatého plechu 6. Alternatívne môžeme v druhom a v tretom kroku tiež úplne spájat za studená. V tomto príklade uskutočnenia sú ako profily £3 na vytvorenie k

kostry použité klobúkové profily. Je tiež možné nasadit iné profily.

Profily 8 a profilové uzly 10 sú najmenej čiastočne usporiadané v zariadení a sú napred spojené. Pomocou formy alebo šablóny sa uvedú profily £3 a profilové uzly 10 kostry už do konečného usporiadania. Tak sa takmer vylúči voľný priestor na nepresnosti. V spolupôsobení s technikami spájania za studená je zabezpečené vytvorenie kostry s najvyššou presnosťou.

Hrboly hrboľatého plechu £ môžu byt vytvorené v plošnom pravidelnom usporiadaní v radoch, ktoré sa križujú, sú vodorovné, zvislé, alebo v radoch, ktoré sa križujú a prechádzajú šikmo.

Podľa ďalšieho neznázorneného príkladu uskutočnenia sú hrboly hrboľatého plechu 6 vytvorené v plošne neŕovnosmernom usporiadaní, pričom v oblastiach, ktoré musia mať väčšiu pevnosť proti vydutiu, je usporiadaný väčší počet hrboľov v menších odstupoch, a v súlade s tým je v oblastiach s menšou požadovanou pevnosťou proti vydutiu upravený menší počet hrboľov.

V miestach styku alebo miestach kríženia profilov 8 sú usporiadané profilové uzly 10, ktoré obkračujú navzájom sa dotýkajúce alebo križujúce profily 8, sú spojené s profilmi Í3 a miesta styku alebo kríženia profilov 8 vystužujú. Časť profilov 8 a k nim privrátené konce profilových uzlov 10 majú prierez v tvare klobúka. Profilové uzly 10 sú vyrobené hlbokoťahanou technikou.

Na obr. 2 je znázornený rez rovinou podľa čiary A-A z obr. 1. Vonkajšie oplášťovanie 4 je s hrboľatými plechmi 6 spojené prostredníctvom lepidla 12 . Okrem toho je upravený v priestore vytvorenom medzi vonkajším oplášťovaním 4 a medzi hrboľatým plechom 6 izolačný materiál 14. Spojenie sa s výhodou uskutočňuje vo vákuovom vakovom spôsobe. Zlepované usporiadanie sa v tomto príklade uskutočnenia umiestni do vzduchotesného obalu, napríklad do fólie, v ktorej sa nadväzne vytvorí podtlak. Pritlačenie hrboľatého plechu 6^ na vonkajšie oplášťovanie ý môžeme však tiež uskutočniť iným spôsobom.

Kostra, to je útvar z profilov 8 a profilových uzlov 10 je pri znázornenom príklade uskutočnenia spojený za studená prostredníctvom vylisovaného nitovania 16. Pri ďalšom,

Γ r r r r e c r • e ·' > . i , . r vr r r - · neznázornenom príklade uskutočnenia, je realizované spojenie za studená uzavieracími prstencovými čapmi alebo prostredníctvom priechodzích škár. Vhodná je aj kombinácia spájacích techník za studená.

I

I ,

Daným spôsobom výroby plošného elementu 2 dosiahneme vysokú plošnú pevnosť proti vydutiu vonkajšieho oplášťovania £ a tým tiež celého plošného elementu 2. Pritom vznikajú len nepatrné rozpätia v toleranciách, pričom vyrovnanie plechu sa automaticky uskutočňuje prostredníctvom procesu zlepovania.

.· e r r ·' <

r r . r ^r c r r J ' < > · r c“ <' < ¹ ·' ¹

Claims (16)

1. Spôsob výroby plošného elementu (2) pre vozové skrine v diferenciálnej konštrukcii, ktorý má vonkajšie opláštovanie (4) a výstužné prostriedky, pričom profily (8) a profilové uzly (10) sú upravené v napred stanovenom usporiadaní na vonkajšom opláštovaní (4), vyznačujúci sa tým, že v prvom kroku sa využije plošne vytvorený výstužný prostriedok a zlepí sa s vonkajším opláštovaním (4), v druhom kroku sa usporiadajú profily (8) a profilové uzly (10) a najmenej čiastočne sa spoja spájacím spôsobom za studená do !

kostry, a v tretom kroku sa táto kostra najmenej čiastočne spájacím spôsobom za studená spoločne spojí s vonkajším opláštovaním (4) na strane výstužného prostriedku.

2. Spôsob podľa nároku 1, vyznačujúci sa tým, že v druhom a v tretom kroku sa spája úplne za studená.

3. Spôsob podľa nároku 1 alebo 2, vyznačujúci sa t ý m, že sa spája za studená vylisovaným nitovaním (16).

4. Spôsob podľa jedného z nárokov 1 až 3, vyznačujúci sa t ý m, že sa spája za studená uzavieracími prstencovými čapmi alebo prostredníctvom priechodzích škár.

5. Spôsob podľa jedného z nárokov 1 až 4, vyznačujúci sa tým, že profily (8) a profilové uzly (10) sa najmenej čiastočne usporiadajú v ústrojenstve a spoja sa.

6. Spôsob podľa jedného z nárokov 1 až 5, vyznačujúci sa tým, že výstužný prostriedok sa zlepí s vonkajším opláštovaním (4) vákuovým vakovým spôsobom.

e e·

7. Plošný element (2),vyznačujúci sa tým, že je vyrobený podľa jedného zo spôsobov podľa nárokov 1 až 6.

8. Plošný element (2), podľa nároku 7, vyznačujúci sa tým, že ako výstužný prostriedok sú s vonkajším oplášťovaním (4) spojené len hrboľaté plechy (6).

9. Plošný element (2) , podľa nároku 8, vyznačujúci sa tým, že hrby hrboľatého plechu (6) sú vytvorené v plošne pravidelnom usporiadaní v krížovo upravených, vodorovných a zvislých radoch.

10. Plošný element (2), podľa nároku 8, vyznačujúci sa tým, že hrby hrboľatého plechu (6) sú vytvorené v plošne pravidelnom usporiadaní v krížovo upravených, šikmo prechádzajúcich radoch.

11. Plošný element (2) podľa nároku 8, vyznačujúci sa t ý m, že hrby hrboľatého plechu (6) sú vytvorené v plošne nepravidelnom usporiadaní, pričom v oblastiach, ktoré musia mať väčšiu pevnosť proti vydutiu, je usporiadaný väčší počet hrbov v menších odstupoch, a opačne.

12. Plošný element (2) podľa jedného z nárokov 7 až 11, vyznačujúci sa tým, že v miestach styku alebo v miestach kríženia profilov (8) sú usporiadané profilové uzly (10) , ktoré obkračujú navzájom sa stýkajúce alebo krížiace profily (8) , sú s profilmi (8) spojené a vystužujú miesta styku alebo miesta kríženia profilov (8) .

13. Plošný element (2) podľa nároku 12, vyznačuj ú c i sa t ý m, že najmenej časť profilov (8) a k nim r * privrátené konce profilových uzlov (10) majú prierez v tvare klobúka.

14. Plošný element (2) podľa nároku 13, vyznačuj ú c i sa t ý m, že profilované uzly (10) sú vyrobené hlbokoťahanou technikou.

15. Plošný element (2) podľa nároku 13 alebo 14, v y z načujúci sa tým, že profily (8) a profilované uzly (10) sú spolu navzájom spojené najmenej čiastočne spájacím spôsobom za studená.

16. Plošný element (2) podľa nároku 7, vyznačuj úc i sa t ý m, že ako výstužný prostriedok je upravený profilovaný krycí plech, pena a krycí plech alebo vláknitý spájací polotovar.