专利名称：高强轻质车箱的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及I吨固定车箱式矿车车箱，具体涉及一种高强轻质车箱。
背景技术：
矿车作为矿井普遍采用的提升运输容器之一，目前广泛应用于地下开采的煤矿或金属矿山。在井下，矿车主要靠绞车(斜巷)或电机车(平巷)牵引在轨道上运行。由于绞车及电机车牵引力以及钩头能力的限制，所能牵引的矿车数量是很有限的。此外，其工作方式为空车、重车周期往返运行，在矿车规格一定的前提下，矿车自身质量越大，则无用功耗越多，提升、运输效率越低。矿车自身质量越大、质心位置越高，对其运行特性，如稳定性、碰撞特性等的影响就越大。对于I吨固定车箱式矿车，车箱是整个矿车中最关键、最主要的部件，也是在设备中发挥作用最大的一个部件。整个设备运输效率高低都取决于车箱。因此，无论从节能降耗的角度，还是从安全平稳的角度考虑，都有必要在满足矿车机械强度和使用寿命的前提下，进一步优化车箱的结构和性能参数，降低车箱自身质量，从而提高矿车提升、运输效率。
发明内容本实用新型要解决的问题是针对上述不足，提供一种高强轻质车箱，优化车箱结构，提升车箱强度，减轻车箱质量，提高整车运输效率。为了解决上述技术问题，本实用新型针对I吨固定车箱式矿车，提供了一种如下结构的车箱。包括16Mn材质车箱端板、车箱箱体、2个16Mn材质50mmX 50mmX860mm尺寸的角钢、2个16Mn材质50mmX50mmX 1560mm尺寸的角钢、2个16Mn材质50mmX 50mmX 1590mm尺寸的角钢和2个16Mn材质50mmX 50mmX840mm尺寸的角钢。其中，位于车箱箱体四周凸棱下方紧贴凸棱处加焊一圈与车箱同一材质16Mn的等边角钢，分别为2个50_X50_X860mm尺寸的角钢和2个50_ X 50_X 1560mm尺寸的角钢，以增加车箱的刚度，如图1至图3所示。利用ANSYS有限元分析软件对于原I吨固定车箱式矿车Q235材料4.5mm壁厚车箱进行应力应变分析，分析结果为:车箱最大变形量为1.54，对于16Mn材料4_壁厚车箱加焊角钢优化结构后的车箱进行应力应变分析，受力加载情况与Q235材料4.5mm壁厚车箱相同，分析结果为:车箱最大变形量为0.76。加焊角钢后，16Mn材料车箱的最大变形量减少0.78，刚度得到了提高，满足使用的要求。16Mn材料4mm壁厚车箱两侧板上的加强角钢每根质量为5.6kg ;两端板上的加强角钢每根质量为2.9kg，所以4根角钢增加的总质量为17kg。16Mn材料4mm壁厚车箱的质量为164.2kg，而原Q235材料
4.5mm壁厚车箱质量为210kg，较原Q235材料4.5mm壁厚的车箱减少的质量为45.8kg，占车箱质量的27.9%。采用16Mn材料4_壁厚结构优化后的车箱，车箱质量减轻，减重效果好。
图1为本实用新型高强轻质车箱主视图，图2为本实用新型高强轻质车箱俯视图，图3为本实用新型高强轻质车箱左视图，图4为机车牵引制动碰撞时车箱前后端板受力分析图，图5为机车牵引制动碰撞时车箱圆弧底板受力分析图。其中I是16Mn材质50mmX 50mmX 860mm尺寸的角钢，2是16Mn材质端板，3是16Mn材质箱体,4是16Mn材质50mmX 50mmX 1560mm尺寸的角钢，5是16Mn材质50_X 50_X 1590mm尺寸的角钢，6是16Mn材质50_X 50_X 840_尺寸的角钢。
具体实施方案位于车箱箱体四周凸棱下方紧贴凸棱处加焊一圈与车箱同一材质16Mn的等边角钢，分别为2个50_X50_X860_尺寸的角钢和2个50mmX50mmX 1560mm尺寸的角钢。车箱壁厚由4.5mm减薄至4mm，原Q235材料车箱改成16Mn以增加强度。受力情况以机车牵引制动碰撞运行工况为例，车箱侧板及前后端板受力分析情况如图4和图5所示。在矿车车箱有限元建模的过程中，将车箱上口的角钢以及在车箱箱体四周凸棱下方加焊的一圈等边角钢均简化为梁单元，作用在每根梁单元一端上的集中力大小为28059.5 N，方向为-Z向。另外货载惯性力作用在车箱前端板上的压强为63577.9Pa。当然，上述说明并非对本实用新型的限制，本实用新型也不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本实用新型的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也属于本实用新型的保护范围。
权利要求1.一种高强轻质车箱，其技术特征在于:在车箱箱体四周凸棱下方紧贴凸棱处加焊一圈等边角钢，分别为2个50_X 50_X 860_尺寸的角钢和2个50 mmX 50mmX 1560mm尺寸的角钢，以增加车箱的刚度。
2.根据权利要求1所述的高强轻质车箱，其技术特征在于:车箱壁厚由4.5mm减薄至 4mm η
3.根据权利要求2所述的高强轻质车箱，其技术特征在于:原Q235材料车箱改成16Μη材料以增加车箱强度。
专利摘要本实用新型涉及1吨固定车箱式矿车车箱，具体涉及一种高强轻质车箱，属于矿山运输设备领域。本实用新型在原1吨固定车箱式矿车车箱基础上减薄壁厚，由原4.5mm减至4mm。并将原Q235材料车箱改成16Mn以增加车箱强度。同时在车箱外壁相应位置上加焊2根尺寸为50mm×50mm×860mm和2根50mm×50mm×1460mm的等边角钢以优化结构，具体见说明书附图。本实用新型使得车箱强度提高、质量减轻、节能降耗、增产提效、环保安全、经济可靠，提高了车皮利用率和矿车周转率，具有良好的综合经济效益。对矿用车辆的轻型化问题进行了有益的探讨，为轻型化矿车的实用化设计应用奠定了强大的理论基础。
文档编号B61D11/02GK203078527SQ20122068962
公开日2013年7月24日 申请日期2012年12月14日 优先权日2012年12月14日
发明者曲芳, 马晓梅, 宁姗 申请人:黑龙江科技学院