貨運(yùn)汽車水箱系統(tǒng)支架的改進(jìn)

朱　軍（河西學(xué)院土木工程學(xué)院,甘肅　張掖　734000）

貨運(yùn)汽車水箱系統(tǒng)支架的改進(jìn)

朱軍
（河西學(xué)院土木工程學(xué)院,甘肅張掖734000）

由于傳統(tǒng)的貨運(yùn)汽車水箱角鋼支架在承受荷載作用下，經(jīng)常引起角鋼支架連接處的撕裂破壞、高強(qiáng)度螺栓的剪切破壞、水箱的擠壓破壞等。本文通過(guò)對(duì)角鋼支架的改進(jìn)，改用有流幅的高強(qiáng)度鋼帶，在不降低其承載力的情況下，能夠改善其受力性能，達(dá)到滿足工業(yè)生產(chǎn)的需要。

支架；改進(jìn)；受力性能；角鋼；鋼帶

1　前言

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的突飛猛進(jìn)，我國(guó)的交通運(yùn)輸行業(yè)快速發(fā)展，主要表現(xiàn)在空運(yùn)、鐵路、海運(yùn)、公路運(yùn)輸?shù)确矫妗Ｔ谖覈?guó)的西北地區(qū)，由于地理位置的局限性，公路運(yùn)輸顯得尤為重要。其中貨運(yùn)汽車行業(yè)發(fā)展的越來(lái)越強(qiáng)大，推動(dòng)著西北地區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展。但是在實(shí)際使用過(guò)程中，汽車的剎車系統(tǒng)、發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)與車胎在高溫與磨損的雙重作用下，損耗的相當(dāng)嚴(yán)重，遠(yuǎn)遠(yuǎn)降低了其應(yīng)有的使用價(jià)值。所以人們?cè)趹?yīng)用的過(guò)程中，常常在貨運(yùn)汽車上面安置一個(gè)淋水系統(tǒng)，以延長(zhǎng)其使用價(jià)值，實(shí)踐證明效果很好[1-3]。

傳統(tǒng)的淋水系統(tǒng)的水箱常用角鋼支架通過(guò)焊接連接，然后通過(guò)高強(qiáng)度螺栓連接在汽車大梁上面，再輔助鋼絞線以保證其穩(wěn)定性[5-6]。如圖1所示。雖然這個(gè)系統(tǒng)在實(shí)踐中得到了廣泛的應(yīng)用，但經(jīng)常引起角鋼支架連接處的撕裂破壞、高強(qiáng)度螺栓的剪切破壞、水箱的擠壓破壞等。所以有必要對(duì)水箱支架進(jìn)行改進(jìn)，以提高其利用率，避免在實(shí)踐中產(chǎn)生的一些問(wèn)題。

2　水箱系統(tǒng)的應(yīng)用與改進(jìn)

2.1水箱系統(tǒng)的應(yīng)用

貨運(yùn)汽車水箱體系在實(shí)踐中越來(lái)越被廣泛的接受。其中當(dāng)貨運(yùn)汽車在上坡過(guò)程中，給發(fā)動(dòng)機(jī)降溫，下坡過(guò)程中給剎車降溫，在正常行使過(guò)程中給車胎降溫，達(dá)到合理利用的效果。常用的水箱系統(tǒng)其尺寸如下表所示：

水箱系統(tǒng)尺寸

2.2水箱系統(tǒng)的改進(jìn)

針對(duì)于傳統(tǒng)的水箱系統(tǒng)存在的缺陷，我們發(fā)現(xiàn)主要的問(wèn)題是由于水箱系統(tǒng)支架所引起的。所以對(duì)水箱系統(tǒng)的改進(jìn)主要針對(duì)于水箱體系支架進(jìn)行。汽車在不平的路面上行駛，車輛豎向振動(dòng)時(shí)程是一種隨機(jī)振動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)著汽車水箱系統(tǒng)也是一種隨機(jī)振動(dòng)過(guò)程。角鋼支架體系在隨機(jī)振動(dòng)過(guò)程中容易產(chǎn)生應(yīng)力集中現(xiàn)象，故極易導(dǎo)致支架受力較大處產(chǎn)生脆性破壞。而圓弧形支架體系受力比較均勻，避免應(yīng)力集中現(xiàn)象的發(fā)生。適合于承受動(dòng)力荷載作用的體系。

如圖2為改進(jìn)的水箱支架系統(tǒng):

3　力學(xué)分析

本文擬針對(duì)D=480mm,L=1000mm,T=2mm的水箱系統(tǒng)的支架進(jìn)行力學(xué)靜力對(duì)比分析[7]。傳統(tǒng)的角鋼支架系統(tǒng)相當(dāng)于一根簡(jiǎn)直梁，假定上部水箱的作用力集中于與支架接觸處的集中力P=1.81KN，如圖3所示：其受力圖如圖4、圖5、圖6所示：

從圖4中可以看出，角鋼支架不受軸向力的影響。從圖5中可以看出角鋼支架受的最大剪力為MAXV=1.81KN,是引起角鋼高強(qiáng)度螺栓破壞的主要作用力；從圖6中可以看出，角鋼支架受到的最大彎矩為MAXM=0.724KN.M，是導(dǎo)致角鋼支架連接處產(chǎn)生破壞的主要作用力。通過(guò)以上的分析可以看出，角鋼支架是一個(gè)壓彎受力體系。

改進(jìn)后的支架系統(tǒng)圖好比一個(gè)單擺體系，通過(guò)有流幅的高強(qiáng)度鋼帶（L=520mm，B=30mm,t=3mm）來(lái)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的角鋼支架體系，其受力圖如圖7所示，其受力計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖8所示:

從圖8中可知，由平面匯交力系的平衡方程得[8]：

由于sina≠0，即：sina∈(0,4]故當(dāng)sina=1時(shí)，T有最大值

從以上的對(duì)比分析可以看出，改進(jìn)后的水箱支架體系的受力變得簡(jiǎn)單，同時(shí)，使得原來(lái)支架由壓彎復(fù)雜受力體系變?yōu)閱渭兊氖芾w系，是符合力學(xué)要求和工程實(shí)際效用的。

4　結(jié)論

（1）角鋼支架將其受到的作用力直接傳遞給汽車主梁，而改進(jìn)后的鋼帶支架將其受到的作用力先傳遞給汽車次梁，然后由次梁傳遞給汽車主梁，兩種支架傳力途徑一致。

（2）改進(jìn)后的鋼帶支架使得體系的受力體系由原來(lái)的壓彎構(gòu)件轉(zhuǎn)變?yōu)楹?jiǎn)單的受拉構(gòu)件，符合力學(xué)要求。

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朱軍（1985—），男，甘肅張掖人，碩士，2012年畢業(yè)于蘭州理工大學(xué)建筑與土木工程專業(yè)，研究方向：大跨度空間鋼結(jié)構(gòu)與輕型鋼結(jié)構(gòu)。