Ресивер для хранения воздуха на транспортном средстве
Сущность изобретения: ресивер выполнен из корпуса, изготовленного из листового металла, соединенного в трубу продольным сварочным швом и двух днищ, приваренных к корпусу с приваренными к ним соединительными бобышками. Днища представляют собой тело вращения, образованное дугой. Радиус дуги днища равен Rd= Dk/2K1, центры радиусов расположены по окружности диаметром D = K2Db, а стенки корпуса и днищ выполнены из одного материала. 1 ил.
Изобретение относится к системам снабжения сжатым воздухом транспортных средств.
Известна конструкция ресиверов, выполненных в виде корпуса и приваренных к нему днищ (Герц Е.Л. и др. Пневматические устройства и системы в машиностроении. Справочник. М. Машиностроение, 1981, с. 25). При этом днища ресивера выполняются эллиптическими (ГОСТ 6533-78. Днища эллиптические отбортованные стальные для сосудов, аппаратов и котлов. Основные размеры). Данная конструкция позволяет обеспечить необходимый внутренний объем ресивера, но выполнение днищ эллиптическими приводит к тому, что в средней зоне днища напряжения под воздействием давления достигают максимальных величин, так как пропорциональны радиусу кривизны. Сложная форма днища, а также неравномерная деформация при его получении ухудшают технологичность изготовления, а необходимость применения материала повышенных толщин для обеспечения необходимой прочности в критической зоне при недостаточном использовании его в других зонах приводит к повышенной металлоемкости. Поэтому данная конструкция используется при необходимости получения больших объемов при минимальных габаритах. Наиболее близкой к изобретению является конструкция ресивера, содержащая корпус и два приваренных к нему днища с приваренными к ним соединительными бобышками, при этом днища выполнены дугообразными с внутренним радиусом Rд, равным наружному диаметру корпуса Dк, а толщина донышка Sд составляет 1,2 толщины стенки корпуса Sд 1,2 Sк. Подобная конструкция позволяет обеспечить прочностные свойства ресивера при определенных соотношениях геометрических параметров деталей, входящих в него. Однако выполнение корпуса и донышка из металла разной толщины усложняет технологию изготовления и, кроме того, увеличивается металлоемкость ресивера. Предлагаемое изобретение позволит устранить указанные недостатки и создать ресивер для хранения воздуха на транспортном средстве с равнопрочными корпусом и днищами при одинаковой их толщине, что обеспечивает уменьшение металлоемкости и улучшение технологичности изготовления. Задачей изобретения является создание ресивера для хранения воздуха на транспортном средстве с пониженной металлоемкостью и улучшенной технологичностью изготовления. При осуществлении предлагаемого изобретения может быть получен технический результат в виде достижения равнопрочности корпуса и днищ ресивера при одинаковой их толщине. Задача достигается тем, что в ресивере для хранения воздуха на транспортном средстве, выполненном в виде объемного тела, образованного корпусом, изготовленным из листового металла, соединенного в трубу продольным сварочным швом и двумя днищами, приваренными к корпусу с приваренными к ним соединительными бобышками, причем каждое из днищ представляет собой тело вращения, образованное дугой, согласно изобретению имеет центральный плоский участок, радиус дугообразного участка днища определяется соотношением Rд , где Rд радиус дуги днища; Dк диаметр корпуса; К1 коэффициент ослабления корпуса (коэффициент ослабления сварочного шва с учетом меридиональных напряжений), определенный экспериментальным путем и равный К1 0,8-0,9, центры радиусов расположены по окружности диаметром, равным диаметру плоского участка днища, определяемому соотношением D K2Dб, где Dб наружный диаметр бобышки; К2 коэффициент местного усиления бобышки, равный К2 1,1 1,2, а стенки корпуса и днищ выполнены из одного материала. В соответствии с возникающими напряжениями от внутреннего давления, определяемыми формулой (Смирнов А. Ф. Сопротивление материалов. М. Высшая школа, 1975, с. 463) , где Р внутреннее давление; R радиус корпуса (днища);S толщина стенки корпуса (днища) равнопрочность (одинаковые напряжения) корпуса и днищ будет выполняться при обеспечении соответствия Rд поскольку элементом, определяющим прочностные свойства корпуса является сварной шов, для которого допускаемое напряжение с.ш равно
[к]=[с.ш][с.к] x K1 где к напряжение корпуса;
с.ш- напряжение сварного шва;
с.к- напряжение стенки корпуса. Напряжение днища д равно
д , где Rд радиус днища;
Sд толщина стенки днища
Напряжение корпуса к равно
к /K1, где Rк радиус корпуса;
Sк толщина стенки корпуса
Улучшенная технологичность изготовления корпуса будет достигнута при изготовлении корпуса и днища из одного и того же материала (марки стали, толщина и т.д.), в этом случае толщина днища и корпуса будет равной, Sд Sк и допускаемые напряжения также будут равны, т.е.[д]=[к]
/K1; Rд или Rд , где Dк диаметр корпуса
По результатам экспериментов коэффициент К1 для ресиверов с объемом 10-60 л и соотношением диаметра корпуса Dк к длине ресивера Lp Dк/Lp 0,2-0,5, которые применяются в автомобилестроении, находится в пределах 0,8-0,9. Так как цилиндрические соединительные бобышки диаметром Dбвыполнены приварными к днищам корпуса, а прочность бобышки от воздействия внутреннего давления значительно выше прочности днища, то бобышки играют роль местного усиления, повышающего прочность днища в центральной зоне, и увеличение радиуса в центральной зоне не ухудшает прочность днища. Уменьшение объема ресивера, связанное с выполнением днища меньшим радиусом компенсируется тем, что часть днища (в зоне бобышки) выполняется плоской, а другая часть дугой радиусом Rд с центрами, расположенными по окружности диаметром, равным диаметру плоского участка днища, определяемому соотношением
D K2Dб
Обеспечение условий равнопрочности элементов, составляющих конструкцию, позволяет применять минимальные запасы по прочности для корпуса и днищ, что значительно снижает металлоемкость ресивера. Как показала экспериментальная проверка, изготовление ресивера в соответствии с предлагаемыми рекомендациями позволило уменьшить металлоемкость для ресиверов объемом 20 л на 0,5 кг. Улучшение технологичности изготовления ресивера достигается за счет того, что для изготовления днищ корпуса применяется металл одинаковой толщины и марки, поскольку условия их работы одинаковые. Применение одного материала позволяет улучшить процесс сварки и улучшить ее качество. Сопоставительный анализ с прототипом позволяет сделать вывод, что предлагаемый ресивер для хранения воздуха на транспортном средстве отличается тем, что тело вращения имеет центральный плоский участок, радиус дугообразного участка днища определяется соотношением
Rд ,
центры радиусов расположены по окружности диаметром, равным диаметру плоского участка днища, определяемому соотношением
D K2Dб, а стенки корпуса и днищ выполнены из одного материала. На чертеже изображен ресивер для хранения воздуха на транспортном средстве. Ресивер содержит корпус 1, выполненный из листа металла и соединенный в трубу продольным стыковым сварочным швом 2, два днища 3 и две приваренные к ним соединительные бобышки 4. Центры радиусов Rд, по которым выполнены днища, расположены по окружности диаметром, определяемым соотношением D K2Dб. Радиус дуги днищ Rд выполнен с отношением RД=. Толщина стенок корпуса Sк равна толщине стенок днищ Sд. При выполнении приведенных соотношений обеспечивается возможность изготовления корпуса и днищ ресивера из одного материала, что приводит к минимальной металлоемкости при максимальных удельных объемных параметрах и улучшению технологичности изготовления.
Формула изобретения
РИСУНКИ
Рисунок 1BF4A - Аннулирование более ранней публикации
Аннулируемые сведения: Публикацию о досрочном прекращении действия патента считать недействительной.
Номер и год публикации бюллетеня: 29-2004
Извещение опубликовано: 27.11.2004 БИ: 33/2004