货运汽车水箱系统支架的改进

2015-07-26河西学院土木工程学院甘肃张掖734000

山东工业技术 2015年4期

朱　军（河西学院土木工程学院,甘肃　张掖　734000）

货运汽车水箱系统支架的改进

朱军
（河西学院土木工程学院,甘肃张掖734000）

由于传统的货运汽车水箱角钢支架在承受荷载作用下，经常引起角钢支架连接处的撕裂破坏、高强度螺栓的剪切破坏、水箱的挤压破坏等。本文通过对角钢支架的改进，改用有流幅的高强度钢带，在不降低其承载力的情况下，能够改善其受力性能，达到满足工业生产的需要。

支架；改进；受力性能；角钢；钢带

1　前言

随着我国经济的突飞猛进，我国的交通运输行业快速发展，主要表现在空运、铁路、海运、公路运输等方面。在我国的西北地区，由于地理位置的局限性，公路运输显得尤为重要。其中货运汽车行业发展的越来越强大，推动着西北地区的经济发展。但是在实际使用过程中，汽车的刹车系统、发动机系统与车胎在高温与磨损的双重作用下，损耗的相当严重，远远降低了其应有的使用价值。所以人们在应用的过程中，常常在货运汽车上面安置一个淋水系统，以延长其使用价值，实践证明效果很好[1-3]。

传统的淋水系统的水箱常用角钢支架通过焊接连接，然后通过高强度螺栓连接在汽车大梁上面，再辅助钢绞线以保证其稳定性[5-6]。如图1所示。虽然这个系统在实践中得到了广泛的应用，但经常引起角钢支架连接处的撕裂破坏、高强度螺栓的剪切破坏、水箱的挤压破坏等。所以有必要对水箱支架进行改进，以提高其利用率，避免在实践中产生的一些问题。

2　水箱系统的应用与改进

2.1水箱系统的应用

货运汽车水箱体系在实践中越来越被广泛的接受。其中当货运汽车在上坡过程中，给发动机降温，下坡过程中给刹车降温，在正常行使过程中给车胎降温，达到合理利用的效果。常用的水箱系统其尺寸如下表所示：

水箱系统尺寸

2.2水箱系统的改进

针对于传统的水箱系统存在的缺陷，我们发现主要的问题是由于水箱系统支架所引起的。所以对水箱系统的改进主要针对于水箱体系支架进行。汽车在不平的路面上行驶，车辆竖向振动时程是一种随机振动，进而带动着汽车水箱系统也是一种随机振动过程。角钢支架体系在随机振动过程中容易产生应力集中现象，故极易导致支架受力较大处产生脆性破坏。而圆弧形支架体系受力比较均匀，避免应力集中现象的发生。适合于承受动力荷载作用的体系。

如图2为改进的水箱支架系统:

3　力学分析

本文拟针对D=480mm,L=1000mm,T=2mm的水箱系统的支架进行力学静力对比分析[7]。传统的角钢支架系统相当于一根简直梁，假定上部水箱的作用力集中于与支架接触处的集中力P=1.81KN，如图3所示：其受力图如图4、图5、图6所示：

从图4中可以看出，角钢支架不受轴向力的影响。从图5中可以看出角钢支架受的最大剪力为MAXV=1.81KN,是引起角钢高强度螺栓破坏的主要作用力；从图6中可以看出，角钢支架受到的最大弯矩为MAXM=0.724KN.M，是导致角钢支架连接处产生破坏的主要作用力。通过以上的分析可以看出，角钢支架是一个压弯受力体系。

改进后的支架系统图好比一个单摆体系，通过有流幅的高强度钢带（L=520mm，B=30mm,t=3mm）来代替传统的角钢支架体系，其受力图如图7所示，其受力计算简图如图8所示:

从图8中可知，由平面汇交力系的平衡方程得[8]：

由于sina≠0，即：sina∈(0,4]故当sina=1时，T有最大值

从以上的对比分析可以看出，改进后的水箱支架体系的受力变得简单，同时，使得原来支架由压弯复杂受力体系变为单纯的受拉体系，是符合力学要求和工程实际效用的。