專利名稱：高強(qiáng)輕質(zhì)車箱的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及I噸固定車箱式礦車車箱，具體涉及一種高強(qiáng)輕質(zhì)車箱。
背景技術(shù)：
礦車作為礦井普遍采用的提升運(yùn)輸容器之一，目前廣泛應(yīng)用于地下開采的煤礦或金屬礦山。在井下，礦車主要靠絞車(斜巷)或電機(jī)車(平巷)牽引在軌道上運(yùn)行。由于絞車及電機(jī)車牽引力以及鉤頭能力的限制，所能牽引的礦車數(shù)量是很有限的。此外，其工作方式為空車、重車周期往返運(yùn)行，在礦車規(guī)格一定的前提下，礦車自身質(zhì)量越大，則無用功耗越多，提升、運(yùn)輸效率越低。礦車自身質(zhì)量越大、質(zhì)心位置越高，對(duì)其運(yùn)行特性，如穩(wěn)定性、碰撞特性等的影響就越大。對(duì)于I噸固定車箱式礦車，車箱是整個(gè)礦車中最關(guān)鍵、最主要的部件，也是在設(shè)備中發(fā)揮作用最大的一個(gè)部件。整個(gè)設(shè)備運(yùn)輸效率高低都取決于車箱。因此，無論從節(jié)能降耗的角度，還是從安全平穩(wěn)的角度考慮，都有必要在滿足礦車機(jī)械強(qiáng)度和使用壽命的前提下，進(jìn)一步優(yōu)化車箱的結(jié)構(gòu)和性能參數(shù)，降低車箱自身質(zhì)量，從而提高礦車提升、運(yùn)輸效率。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型要解決的問題是針對(duì)上述不足，提供一種高強(qiáng)輕質(zhì)車箱，優(yōu)化車箱結(jié)構(gòu)，提升車箱強(qiáng)度，減輕車箱質(zhì)量，提高整車運(yùn)輸效率。為了解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型針對(duì)I噸固定車箱式礦車，提供了一種如下結(jié)構(gòu)的車箱。包括16Mn材質(zhì)車箱端板、車箱箱體、2個(gè)16Mn材質(zhì)50mmX 50mmX860mm尺寸的角鋼、2個(gè)16Mn材質(zhì)50mmX50mmX 1560mm尺寸的角鋼、2個(gè)16Mn材質(zhì)50mmX 50mmX 1590mm尺寸的角鋼和2個(gè)16Mn材質(zhì)50mmX 50mmX840mm尺寸的角鋼。其中，位于車箱箱體四周凸棱下方緊貼凸棱處加焊一圈與車箱同一材質(zhì)16Mn的等邊角鋼，分別為2個(gè)50_X50_X860mm尺寸的角鋼和2個(gè)50_ X 50_X 1560mm尺寸的角鋼，以增加車箱的剛度，如圖1至圖3所示。利用ANSYS有限元分析軟件對(duì)于原I噸固定車箱式礦車Q235材料4.5mm壁厚車箱進(jìn)行應(yīng)力應(yīng)變分析，分析結(jié)果為:車箱最大變形量為1.54，對(duì)于16Mn材料4_壁厚車箱加焊角鋼優(yōu)化結(jié)構(gòu)后的車箱進(jìn)行應(yīng)力應(yīng)變分析，受力加載情況與Q235材料4.5mm壁厚車箱相同，分析結(jié)果為:車箱最大變形量為0.76。加焊角鋼后，16Mn材料車箱的最大變形量減少0.78，剛度得到了提高，滿足使用的要求。16Mn材料4mm壁厚車箱兩側(cè)板上的加強(qiáng)角鋼每根質(zhì)量為5.6kg ;兩端板上的加強(qiáng)角鋼每根質(zhì)量為2.9kg，所以4根角鋼增加的總質(zhì)量為17kg。16Mn材料4mm壁厚車箱的質(zhì)量為164.2kg，而原Q235材料
4.5mm壁厚車箱質(zhì)量為210kg，較原Q235材料4.5mm壁厚的車箱減少的質(zhì)量為45.8kg，占車箱質(zhì)量的27.9%。采用16Mn材料4_壁厚結(jié)構(gòu)優(yōu)化后的車箱，車箱質(zhì)量減輕，減重效果好。

圖1為本實(shí)用新型高強(qiáng)輕質(zhì)車箱主視圖，圖2為本實(shí)用新型高強(qiáng)輕質(zhì)車箱俯視圖，圖3為本實(shí)用新型高強(qiáng)輕質(zhì)車箱左視圖，圖4為機(jī)車牽引制動(dòng)碰撞時(shí)車箱前后端板受力分析圖，圖5為機(jī)車牽引制動(dòng)碰撞時(shí)車箱圓弧底板受力分析圖。其中I是16Mn材質(zhì)50mmX 50mmX 860mm尺寸的角鋼，2是16Mn材質(zhì)端板，3是16Mn材質(zhì)箱體,4是16Mn材質(zhì)50mmX 50mmX 1560mm尺寸的角鋼，5是16Mn材質(zhì)50_X 50_X 1590mm尺寸的角鋼，6是16Mn材質(zhì)50_X 50_X 840_尺寸的角鋼。
具體實(shí)施方案位于車箱箱體四周凸棱下方緊貼凸棱處加焊一圈與車箱同一材質(zhì)16Mn的等邊角鋼，分別為2個(gè)50_X50_X860_尺寸的角鋼和2個(gè)50mmX50mmX 1560mm尺寸的角鋼。車箱壁厚由4.5mm減薄至4mm，原Q235材料車箱改成16Mn以增加強(qiáng)度。受力情況以機(jī)車牽引制動(dòng)碰撞運(yùn)行工況為例，車箱側(cè)板及前后端板受力分析情況如圖4和圖5所示。在礦車車箱有限元建模的過程中，將車箱上口的角鋼以及在車箱箱體四周凸棱下方加焊的一圈等邊角鋼均簡(jiǎn)化為梁?jiǎn)卧饔迷诿扛簡(jiǎn)卧欢松系募辛Υ笮?8059.5 N，方向?yàn)?Z向。另外貨載慣性力作用在車箱前端板上的壓強(qiáng)為63577.9Pa。當(dāng)然，上述說明并非對(duì)本實(shí)用新型的限制，本實(shí)用新型也不僅限于上述舉例，本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本實(shí)用新型的實(shí)質(zhì)范圍內(nèi)所做出的變化、改型、添加或替換，也屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求1.一種高強(qiáng)輕質(zhì)車箱，其技術(shù)特征在于:在車箱箱體四周凸棱下方緊貼凸棱處加焊一圈等邊角鋼，分別為2個(gè)50_X 50_X 860_尺寸的角鋼和2個(gè)50 mmX 50mmX 1560mm尺寸的角鋼，以增加車箱的剛度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高強(qiáng)輕質(zhì)車箱，其技術(shù)特征在于:車箱壁厚由4.5mm減薄至 4mm η
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高強(qiáng)輕質(zhì)車箱，其技術(shù)特征在于:原Q235材料車箱改成16Μη材料以增加車箱強(qiáng)度。
專利摘要本實(shí)用新型涉及1噸固定車箱式礦車車箱，具體涉及一種高強(qiáng)輕質(zhì)車箱，屬于礦山運(yùn)輸設(shè)備領(lǐng)域。本實(shí)用新型在原1噸固定車箱式礦車車箱基礎(chǔ)上減薄壁厚，由原4.5mm減至4mm。并將原Q235材料車箱改成16Mn以增加車箱強(qiáng)度。同時(shí)在車箱外壁相應(yīng)位置上加焊2根尺寸為50mm×50mm×860mm和2根50mm×50mm×1460mm的等邊角鋼以優(yōu)化結(jié)構(gòu)，具體見說明書附圖。本實(shí)用新型使得車箱強(qiáng)度提高、質(zhì)量減輕、節(jié)能降耗、增產(chǎn)提效、環(huán)保安全、經(jīng)濟(jì)可靠，提高了車皮利用率和礦車周轉(zhuǎn)率，具有良好的綜合經(jīng)濟(jì)效益。對(duì)礦用車輛的輕型化問題進(jìn)行了有益的探討，為輕型化礦車的實(shí)用化設(shè)計(jì)應(yīng)用奠定了強(qiáng)大的理論基礎(chǔ)。
文檔編號(hào)B61D11/02GK203078527SQ20122068962
公開日2013年7月24日 申請(qǐng)日期2012年12月14日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月14日
發(fā)明者曲芳, 馬曉梅, 寧姍 申請(qǐng)人:黑龍江科技學(xué)院