貨運汽車水箱系統支架的改進

朱　軍（河西學院土木工程學院,甘肅　張掖　734000）

貨運汽車水箱系統支架的改進

朱軍
（河西學院土木工程學院,甘肅張掖734000）

由于傳統的貨運汽車水箱角鋼支架在承受荷載作用下，經常引起角鋼支架連接處的撕裂破壞、高強度螺栓的剪切破壞、水箱的擠壓破壞等。本文通過對角鋼支架的改進，改用有流幅的高強度鋼帶，在不降低其承載力的情況下，能夠改善其受力性能，達到滿足工業生產的需要。

支架；改進；受力性能；角鋼；鋼帶

1　前言

隨著我國經濟的突飛猛進，我國的交通運輸行業快速發展，主要表現在空運、鐵路、海運、公路運輸等方面。在我國的西北地區，由于地理位置的局限性，公路運輸顯得尤為重要。其中貨運汽車行業發展的越來越強大，推動著西北地區的經濟發展。但是在實際使用過程中，汽車的剎車系統、發動機系統與車胎在高溫與磨損的雙重作用下，損耗的相當嚴重，遠遠降低了其應有的使用價值。所以人們在應用的過程中，常常在貨運汽車上面安置一個淋水系統，以延長其使用價值，實踐證明效果很好[1-3]。

傳統的淋水系統的水箱常用角鋼支架通過焊接連接，然后通過高強度螺栓連接在汽車大梁上面，再輔助鋼絞線以保證其穩定性[5-6]。如圖1所示。雖然這個系統在實踐中得到了廣泛的應用，但經常引起角鋼支架連接處的撕裂破壞、高強度螺栓的剪切破壞、水箱的擠壓破壞等。所以有必要對水箱支架進行改進，以提高其利用率，避免在實踐中產生的一些問題。

2　水箱系統的應用與改進

2.1水箱系統的應用

貨運汽車水箱體系在實踐中越來越被廣泛的接受。其中當貨運汽車在上坡過程中，給發動機降溫，下坡過程中給剎車降溫，在正常行使過程中給車胎降溫，達到合理利用的效果。常用的水箱系統其尺寸如下表所示：

水箱系統尺寸

2.2水箱系統的改進

針對于傳統的水箱系統存在的缺陷，我們發現主要的問題是由于水箱系統支架所引起的。所以對水箱系統的改進主要針對于水箱體系支架進行。汽車在不平的路面上行駛，車輛豎向振動時程是一種隨機振動，進而帶動著汽車水箱系統也是一種隨機振動過程。角鋼支架體系在隨機振動過程中容易產生應力集中現象，故極易導致支架受力較大處產生脆性破壞。而圓弧形支架體系受力比較均勻，避免應力集中現象的發生。適合于承受動力荷載作用的體系。

如圖2為改進的水箱支架系統:

3　力學分析

本文擬針對D=480mm,L=1000mm,T=2mm的水箱系統的支架進行力學靜力對比分析[7]。傳統的角鋼支架系統相當于一根簡直梁，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，是導致角鋼支架連接處產生破壞的主要作用力。通過以上的分析可以看出，角鋼支架是一個壓彎受力體系。

改進后的支架系統圖好比一個單擺體系，通過有流幅的高強度鋼帶（L=520mm，B=30mm,t=3mm）來代替傳統的角鋼支架體系，其受力圖如圖7所示，其受力計算簡圖如圖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sina=1時，T有最大值

從以上的對比分析可以看出，改進后的水箱支架體系的受力變得簡單，同時，使得原來支架由壓彎復雜受力體系變為單純的受拉體系，是符合力學要求和工程實際效用的。

4　結論

（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）改進后的鋼帶支架使得體系的受力體系由原來的壓彎構件轉變為簡單的受拉構件，符合力學要求。

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