Автомобиль-цистерна для перевозки сыпучих грузов - RU2104176C1
Код документа: RU2104176C1
Чертежи
Описание
Изобретение касается автомобиля-цистерны для перевозки сыпучих грузов с трубчатым, частично опирающимся на автомобиль-тягач и закрытым с торца днищевой деталью резервуаром высокого давления, служащим в качестве загрузочной цистерны по меньшей мере с одной по меньшей мере полуцилиндрической верхней оболочкой и по меньшей мере с двумя по меньшей мере полуцилиндрическими нижними оболочками.
Автомобили-цистерны используются для транспортировки различных сыпучих и текучих грузов.
Такой автомобиль-цистерна для перевозки сыпучих грузов имеет служащий в качестве полуприцепа резервуар высокого давления для перевозки сыпучих грузов, в котором основной участок резервуара высокого давления выполнен цилиндрическим и в котором впереди к основному участку примыкает также цилиндрический передний участок, который выполнен в сечении меньшим и на котором выполнена седельная опора. При этом верхняя образующая переднего меньшего участка находится на одной прямой с верхней образующей основного участка. Переход между меньшим цилиндрическим участком и большим цилиндрическим основным участком обычно перекрывается промежуточной деталью.
При этом известно, что цилиндрическая форма выполнения резервуара высокого давления способствует тому, что вся стенка резервуара нагружается лишь растягивающим усилием. Хотя с помощью известных резервуаров высокого давления можно увеличить пространство для груза, так как благодаря различным поперечным сечениям отдельных участков резервуара возможна подгонка резервуара высокого давления к пространственным данным условиям в продольном направлении автомобиля. Однако использование указанных возможностей ограничено, так как по причине заранее заданной максимальной ширины автомобиля цистерны и заранее заданного круглого сечения для достижения цилиндрической формы выполнения невозможно полное использование максимальной высоты автомобиля-цистерны. Для решения этой проблемы уже предлагалось выполнять резервуар высокого давления таким образом, чтобы он состоял из полуцилиндрической верхней части и полуцилиндрической нижней части, которые соединяются друг с другом с помощью в основном плоских промежуточных деталей. Этим промежуточным деталям придается жесткость путем оребрения или подобным способом, а промежуточные детали соединяются друг с другом с помощью стяжных болтов (выложенная заявка ФРГ N 3048868).
В аналогичном предложении предусмотрено, что промежуточные детали выполнены в виде многослойной конструкции (европейская заявка на пат. N 0214339, заявка на пат. ФРГ N 8525167 UI).
Также уже предлагалось собирать устойчивые к воздействию давления резервуары с учетом существующих в контейнерах Международной организации стандартизации размеров поперечного сечения, а также достижимой ширины холодной прокатки из двух оболочек, каждая из которых предварительно изготовлена из двух сваренных друг с другом в продольном направлении холоднокатаных листов, из нижнего трубообразного лонжерона и верхнего, примерно ваннообразного лонжерона. Оба лонжерона соединены друг с другом с помощью тяг. Верхний лонжерон состоит из входящей внутрь резервуара вертикальной оболочки, из стяжной пластины, соединяющей ее верхние кромки друг с другом, и профильного элемента, размещенного между верхней оболочкой и стяжной пластиной. Верхняя оболочка по вышеупомянутым причинам выбора размеров сравнительно широкая, предназначена одновременно для размещения люков, патрубков и прочей арматуры резервуара и образует для них сливную ванну, которая может опорожняться через один или несколько трубчатых тяг (заявка на пат. ГДР N 291301 A5).
Однако эти известные предложения имели существенные недостатки, так как предусмотренные в основном плоские промежуточные детали или детали боковых стенок при использовании цистерны в качестве резервуара высокого давления подвержены воздействию больших нагрузок, так как при использовании плоских деталей наряду с передаваемыми нижней или верхней оболочкой растягивающими усилиями появляются изгибающие моменты, которым уже в упомянутых предложениях можно было противодействовать с помощью дополнительных мер, как, например, с помощью оребрения, придания жесткости или с помощью более сложной конструкции.
Цель изобретения - усовершенствование резервуара упомянутого вначале типа таким образом, чтобы оптимально использовалось ограниченное относительно высоты и ширины автомобиля-цистерны пространство для расположения загрузочного резервуара и чтобы одновременно достигалась простая конструкция цистерны для перевозки сыпучих грузов, причем зависящие от загрузки и давления возможности нагружения должны или соответствовать известным резервуарам высокого давления, или превосходить их.
Цель достигнута с помощью приведенных в пункте 1 формулы изобретения отличительных признаков.
При этом сущность изобретения заключается в том, что верхняя оболочка, а также первая и задняя оболочки выполнены не в виде полуцилиндра, а в виде части цилиндра, который больше полуцилиндра, так что в поперечном сечении получается больше полуокружности. Насколько далеко нижние кромки верхней оболочки или верхние кромки нижней оболочки заходят внутрь, зависит от того, насколько велико должно быть удаление центра полуоболочек, т.е. какую высоту должен иметь резервуар высокого давления на переднем (первом) участке и на основном участке. Так как с увеличением удаления центра в середине резервуара высокого давления образуется сужение, здесь должно быть найдено компромиссное решение. При этом оказалось, что удаление центра соответственно составляющих одно целое, представляющее собой часть цилиндра верхней и нижней оболочек в диапазоне примерно 45-60% радиуса частично цилиндрической верхней оболочки или нижней оболочки и предпочтительным образом около 50% радиуса верхней оболочки, приводит к хорошим результатам. Это приводит к тому, что площадь поперечного сечения, ограниченная соответственно верхней оболочкой или нижней оболочкой примерно на 10-20%, больше площади соответственно полукруга.
За счет отвода передаваемых на промежуточно включенную в зоне стыка оболочек металлическую ленту растягивающих усилий через тяги достигается равномерное нагружение, и даже при нагружении давлением моменты появиться не могут.
Благодаря такой конструкции загрузочного резервуара можно добиться того, чтобы в загрузочном резервуаре появлялись практически только растягивающие нагрузки, так как изгибающие нагрузки возникают лишь в зоне переходов нижних оболочек к конической или полуцилиндрической переходной детали, причем оказалось, что, таким образом, в целом усовершенствование резервуара осуществляется в соответствии с так называемой мембранной теорией или теорией мыльных пузырей, которая как раз обеспечивает то, что отдельные элементы конструкции подвергаются воздействию только растягивающих нагрузок.
При этом другое большое преимущество заключается в том, что одновременно удалось найти совершенно простую конструкцию, которая позволяет оптимально использовать имеющееся в расположении для установки загрузочного резервуара пространство, не вызывая в данном случае специальных конструктивных затрат. Кроме того, может совершенно отпасть надобность в дорогостоящих боковых и промежуточных стенках.
Конструктивное оформление основной идеи заключается в том, что просто каждый участок верхней оболочки расположен на сопряженном с ним участке нижней оболочки, причем в зоне контакта расположена плоская металлическая лента, на которой закреплены зоны стыка оболочек, т.е. приварены. Противолежащие металлические ленты, которые образуют противолежащие линии контакта оболочек, соединены друг с другом с помощью большого количества расположенных на определенном удалении друг от друга тяг, так что в зоне линий контакта возникают только растягивающие усилия, а именно в направлении восприятия усилий тяги и в направлении линий восприятия усилий оболочек.
Чтобы выполнить тяги конструктивно просто, одновременно с небольшим весом и восприятием большой нагрузки, предусмотрено, что каждая металлическая лента в зоне каждой тяги имеет переходную деталь для передачи усилий, которая соединена с соответствующим концом тяги с возможностью разъединения.
При этом предпочтительным образом предусмотрено то, что конец тяги выполнен в виде имеющего плоское, примерно квадратное основание, совпадающее по размеру с первой боковой поверхностью переходного элемента, опорного элемента, которое предпочтительным образом имеет трапецеобразное поперечное сечение, что обеспечивает относительно плавный переход от тяги, переходного элемента к нижней или верхней оболочке, благодаря чему создаются особенно хорошие возможности очистки резервуара-цистерны и, в частности, способность автоматической очистки при разгрузке или после разгрузки. Чтобы еще более улучшить эти возможности, предпочтительным образом можно предусмотреть изогнутые облицовочные детали, которые закрывают стороны переходного элемента, так что образуется совершенно гладкая внутренняя поверхность без затыловочных пересечений и углов. Можно точно так же устанавливать на наружной стороне облицовочные пластины между переходным элементом и оболочками, чтобы создать гладкую наружную поверхность, которая не приводит к более легким возможностям очистки, но способствует также приданию загрузочному резервуару соответствующего визуального внешнего вида.
Другие предпочтительные варианты выполнения и усовершенствования изобретения охарактеризованы в дополнительных пунктах формулы изобретения.
На фиг. 1 дан вид сбоку полуприцепа-цистерны для перевозки сыпучих грузов; на фиг.2 - направление действия силы в зоне контакта, верхней и нижней оболочек; на фиг.3 - участок металлической ленты с переходными элементами; на фиг. 4 - изображение в разрезе переходного элемента в соответствии с линией IV-IV на фиг.3; на фиг.5 - частичный разрез загрузочного резервуара в соответствии с линией V-V на фиг.21; и на фиг.6 - другой вариант выполнения переходного элемента.
В общем обозначенный как автомобиль-цистерна 1 для перевозки сыпучих грузов полуприцеп-самосвал, который представлен без тягача, состоит из рамы 2 транспортного средства, на которой выполнены все обычные элементы полуприцепа-самосвала для перевозки сыпучих грузов, как, например, ходовая часть, опоры, седельно-сцепное устройство 2а с центральной опорой и тому подобное, так что рама 2 транспортного средства может быть соединена обычным образом с непоказанным на чертеже автомобилем-тягачом. На раме 2 транспортного средства установлен выполненный в виде резервуара для перевозки текучих или сыпучих грузов резервуар 3 высокого давления. На раме 2 транспортного средства может быть предусмотрено подъемное устройство 4, которое обозначено на чертеже пунктирной линией, причем резервуар 3 высокого давления при выдвижении подъемного устройства 4 может отклоняться вокруг оси 5 качания в направлении "Y".
Резервуар 3 высокого давления имеет по меньшей мере одну верхнюю оболочку 6, представляющую собой часть цилиндра и которая простирается в основном по всей длине L резервуара 3 высокого давления и в основном в передней зоне 7, которая соответствует зоне соединения тягача с полуприцепом, может быть разделена на переходную зону 8 и основную зону 9, которые ниже называются также участками. В передней зоне 7 резервуара 3 высокого давления к верхней оболочке 6 примыкает первая нижняя оболочка 10, представляющая собой часть цилиндра, причем здесь предусмотрено небольшое расстояние между центром M1 радиуса R верхней оболочки 6 и центром M2 радиуса R нижней оболочки (фиг.5), так как здесь из-за седельно-сцепного устройства 2а в распоряжении имеется только ограниченное пространство.
В переходной зоне 8 к первой нижней оболочке 10 концевой частью примыкает вторая нижняя оболочка 11 конической формы или наклонно вставленная, представляющая собой часть цилиндрической формы, к которой дальше в основной зоне 9 примыкает концевой частью третья нижняя оболочка 12, представляющая собой часть цилиндра. При этом кромки нижних оболочек 10, 11, 12 стыкуют непосредственно с соответствующими кромками верней оболочки 6, а в зоне линий 13 и 14 контакта промежуточно расположена плоская металлическая лента 15, 16 в качестве стыковой поверхности, на плоских сторонах которой 15а, 16а прочно приваривают кромки "S" верхней оболочки 6, соответственно нижних оболочек 10, 11, 12, так что получается, так сказать, цельный резервуар. Металлические ленты 15, 16, образующие таким образом линии контакта, соединены друг с другом с помощью удаленных друг от друга (расстояние А) тяг 17. В результате этого получается распределение нагрузки, как оно чисто схематично представлено на фиг.2.
При этом в соответствии с изобретением конструкция такова, что поперечное сечение Q1, ограниченное верхней оболочкой 6, представляет собой круговой сегмент, который по площади больше соответствующего полукруга, и что поперечное сечение Q2, ограниченное каждой нижней оболочкой 10, 11, 12, представляет собой круговой сегмент, который по площади больше соответствующего полукруга, причем площадь Q1 поперечного сечения каждой верхней оболочки 6 на 10-20% больше полукруга и площадь Q2 поперечного сечения каждой нижней оболочки 10, 11, 12 на 10-20% больше полукруга.
Благодаря тому, что как верхняя оболочка 6, так и нижняя оболочка 12 имеют частично круглое поперечное сечение с радиусом R и металлическая лента 16 разгружена посредством тяг 17, во всех трех деталях, а именно в верхней оболочке 6, в нижней оболочке 12 и в тяге 17 при нагружении давлением возникают только растягивающие усилия.
Чтобы обеспечить свободный от моментов силовой поток между соответствующими оболочками и тягами 17, в соответствии с изобретением предусмотрен показанный на фиг.3 и 4 более детально переходный элемент 18, чтобы соединить соответственно конец 19 тяги с металлической лентой и оболочками. При этом каждый конец 19 соответствующей тяги 17 выполнен в виде опорного элемента 20, который предпочтительным образом имеет примерно трапецевидное поперечное сечение и плоское основание, совпадающее по величине с первой боковой поверхностью 2а переходного элемента 18. При этом сам переходный элемент 18 выполнен примерно квадратной формы и имеет два сквозных отверстия 22, 23, через которые проходят два крепежных болта 24, 25, которые ввинчены в соответствующие глухие отверстия 22а, 23а с внутренней резьбой в опорном элементе 20. При этом головки 26, 27 крепежных болтов 24, 25 утоплены в переходном элементе 18, а именно благодаря тому, что этот элемент имеет углубление 28 в виде продольного паза, выполненного на второй боковой поверхности 29, противолежащей первой боковой поверхности 21 этого элемента 18. В углубление 28 соосно вложена усилительная пластина 31, которая выполнена совпадающей с формой углубления 28 и вновь имеет выемки 31, 32 таким образом, что в них утоплены головки 26, 27 крепежных болтов 24, 25. Так как переходный элемент изготовлен из алюминия, то силовой поток через изготовленную предпочтительно из VA-стали усилительную пластину 31 направляется надлежащим образом от головок 27, 28 крепежных болтов 24, 25 в переходной элемент 18. При этом крепежные болты 24, 25 прочно ввинчены в опорный элемент 20, так что силовой поток может без проблем пройти от оболочек через переходной элемент 18, дальше через головки 26, 27 болтов в тяги 17.
Чтобы, например, при перевозке сыпучих или пылеобразующих грузов облегчить очистку резервуара 3 высокого давления, можно расположить представленным на фиг. 4 образом на внутренней стороне изогнутые облицовочные пластины 33, 34 между переходным элементом 26 и оболочками 6 или 12, так что получаются относительно гладкие и легко очищаемые поверхности. Тогда с наружной стороны резервуара 3 высокого давления также может быть предусмотрена облицовочная пластина 35 с соответствующими отверстиями для переходных элементов 18.
На фиг. 6 представлена другая форма переходного элемента 36. При этом вместо квадратного основания предусмотрен изготовленный профильным прессованием профиль, который в принципе имеет такую же конструкцию, что и описанный с помощью фиг.3 и 4 переходный элемент 18.
Реферат
Использование: автомобиль-цистерна используется для транспортировки различных сыпучих и текучих грузов в различных отраслях промышленности. Сущность: в автомобиле-цистерне для перевозки сыпучих грузов с трубчатым, частично-опирающимся на автомобиль-тягач и закрытым с торца днищем резервуаром высокого давления по меньшей мере с одной верхней оболочкой, представляющей собой часть цилиндра, и по меньшей мере с двумя нижними оболочками поперечное сечение (Q1), ограниченное каждой верхней оболочкой, представляет собой круговой сегмент, который по площади больше соответствующего полукруга, а поперечное сечение (Q2), ограниченное каждой нижней оболочкой, представляет собой круговой сегмент, который по площади больше соответствующего полукруга, причем противолежащие линии контакта каждой верхней оболочкой с сопряженной с ней нижней оболочкой соединены друг с другом с помощью тяг. 13 з.п. ф-лы, 6 ил.
