专利名称：一种连接接头及带有其的车架主梁及该主梁的连接方法
技术领域：
本发明涉及一种连接接头及带有其的车架主梁及该主梁的连接方法，特别是涉及一种可牢固、可靠地连接集装箱运输半挂车的车架主梁以形成完整的半挂车车架结构的连接接头，以及带该连接接头的车架主梁及该主梁的连接方法。
背景技术：
运输集装箱用的半挂车的长度与集装箱的长度密切相关。例如，美国内陆集装箱的外形长度尺寸为53英尺，显然运输其的半挂车需要比53英尺还要长。而对超长的半挂车进行海运的方案有以下两种一是采用散货船运输，二是采用集装箱船运输。采用散货船运输时，可以整车的形式运输；但这种方式所占用的空间大，且运费很高，此外散货船运输航班很少，无法满足交货要求。采用集装箱船运输时，航班多，运费低，但超长货物运输受到限制。由于标准集装箱的长度为20英尺或40英尺，为了使用标准集装箱船运输超长尺寸的半挂车，需要将该半挂车以分段的形式，即分为两段或多段，用集装箱运输到目的地后再进行组装，以形成完整的集装箱运输半挂车。通常，分段式半挂车的组装通过连接接头来实现。图1示出了两段式53’集装箱半挂车的结构。由于车架较长无法用集装箱整体运输，为此可将车架1分为前段车架1a和后段车架1b两段，以方便集装箱运输。当到达目的地后，通过连接接头3将前、后两段车架1a和1b连接成为一个整体的53’集装箱半挂车车架1。
目前正在使用的接头是焊接在半挂车主梁的横断面上的一块连接板。如图2所示，以工字型结构的车架主梁为例，示出了现有连接接头的结构。如图所示，连接接头是分别焊接在主梁前段2a和后段2b的横截面上连接板6。连接板上设有6个螺栓孔8，可用螺栓直接实现连接板之间的互连，从而连接主梁的前段2a和后段2b。另外，在与工字型主梁的腹板相连的连接板6的内侧上下各设有两块加强板7，以防止连接板在螺栓连接后变形。图3示出了采用现有连接接头连接的车架主梁。连接过程如下首先将主梁前段2a和主梁后段2b上的两连接接头6对准并靠紧；然后将六颗螺栓分别穿入六个螺栓孔8中，并相应地用紧固工具将其拧紧，从而形成一个整体的车架结构。这种连接方法简单实用，然而从图中可清楚看出，采用这种结构，车架在运行过程中受到任何力，传递到接头时，均由连接螺栓来承受。在半挂车运营过程中，车架会经常受到拉伸、弯曲、扭曲、剪切等情况，对于各种受力工况都将直接把力传递给螺栓，其结果是由螺栓的连接强度来保证整个车架的连接强度。在不同工况的受力过程中，各螺栓的受力是不均匀的，这就会导致其中一部分螺栓承受很大的力，甚至超过螺栓的屈服极限，产生变形或破坏。另一方面，在车架受弯曲时，连接接头上靠近拉伸一侧的螺栓在原有预紧力的基础上叠加有新的拉力，使得拉紧力增大；而连接接头上靠近压缩一侧的螺栓其预紧力会被减少，导致该螺栓有变松的趋势。在实际运行过程中，更多的情况是交变过程，即对某一螺栓而言拉紧与变松的情况交替发生，其结果会导致连接失效。
综上所述，设计开发一种安全可靠的适用于分段式运集装箱输半挂车的连接接头是非常必要的。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种连接接头用于方便可靠地将分段式车架连接成为整体，并由该连接接头承受车辆在运行过程中各种工况下施加给接头的拉伸、弯曲、扭曲和剪切等各种作用力，以提高车架连接的可靠性。
本发明的另一个目的在于，提供一种车架主梁，该主梁具有便于运输、易于连接以及工作安全可靠的特点。
本发明的再一个目的在于，提供一种车架主梁的连接方法，以便于将该主梁连接为整体，并使连接安全可靠。
为实现上述目的，本发明提出了一种连接接头，用于连接主梁，其特征在于，该连接接头包括第一连接板，用于与该主梁连接；间隔设置的第二连接板和第三连接板，固定在该第一连接板的同一侧；以及第四连接板，倾斜地连接在该第二和第三连接板之间。
其中，该连接接头还包括一个腹板，设置在该第一至第四连接板所形成的内腔中，以加固该连接接头。在该腹板两侧分别设置与该第四连接板相连的第一加强筋，以加固该第四连接板。
在这里，该第三连接板具有一连接面，朝向该第二连接板；以及一背面，设置有第二加强筋，以加固该第三连接板。该第二连接板平行于该第三连接板，并且均相对于该第四连接板向内倾斜。另外，在该第二、第三和第四连接板上，分别设置有多个用于安装紧固件的孔。
在这里，该第二连接板又包括一基部；以及一弯折部，从该基部表面向下凹陷，并与第一连接板固定。该第三连接板包括一基部，与第一连接板固定；以及一弯折部，从该基部表面向上突出。
为实现上述目的，本发明还提出了一种车架主梁，至少包括前段和后段，该主梁的前段和后端通过至少两个连接接头相连，该每一连接接头又包括第一连接板，用于与该主梁连接；间隔设置的第二连接板和第三连接板，该第二和第三连接板固定在该第一连接板的同一侧；以及第四连接板，倾斜地连接在该第二和第三连接板之间。
其中，连接到该主梁前段的连接接头与连接到该主梁后段的连接接头在位置上呈180度翻转。
为实现上述目的，本发明还提出了一种车架主梁的连接方法，该主梁至少包括前段和后段，该方法包括分别设置第一连接接头和第二连接接头与该主梁的前段和后段连接，其中，该每一连接接头又包括第一连接板，用于与该主梁连接；间隔设置的第二连接板和第三连接板，固定在该第一连接板的同一侧；以及第四连接板，倾斜地连接在该第二和第三连接板之间。
所述方法还包括，将该第二连接接头相对于该第一连接接头翻转180度后固定到该主梁的后段。
所述方法进一步包括固定连接该第一连接接头的第二连接板与第二连接接头的第三连接板；固定连接该第一连接接头的第三连接板与第二连接接头的第二连接板；以及固定连接该第一连接接头和第二连接接头的第四连接板。
可以看出，本发明的连接接头易于加工制造，且具有自限位功能，便于装配；与现有技术相比，本发明的连接接头在受到外力时，具有良好的受力状况，能够大大提高主梁连接的可靠性。
下面结合附图和详细实施方式对本发明进行详细说明。
图1为两段式53’集装箱半挂车的结构示意图；图2为现有连接接头的结构示意图；图3示出了采用现有连接接头连接的车架主梁；图4a为根据本发明较佳实施方式的连接接头的立体图；图4b为图4a中连接接头的腹板结构的示意图；图5为图4a中连接接头的侧视图；图6为本发明的分别处于正位和反位的一对连接接头的立体图；图7为本发明分别连接到主梁的前段和后段的一对连接接头的立体图；图8为利用本发明的连接接头进行主梁装配的示意图；图9为利用本发明的连接接头装配后的主梁结构示意图；图10为根据本发明另一实施方式的连接接头；图11为利用图10所示的连接接头进行主梁装配的示意图；以及图12为图11中的主梁装配后的状态示意图。
具体实施例方式
接下来，以一个较佳实施方式为例说明本发明的连接接头结构。如图4a所示，连接接头10包括用于与主梁实现连接的第一连接板11，固定到该第一连接板11的同一侧且彼此间隔一预定距离的第二连接板12和第三连接板13，以及倾斜地连接在第二连接板12和第三连接板13之间的第四连接板14。在第二连接板12和第三连接板13上分别设有两个用于安装紧固件的孔19，同时在第四连接板14上设有四个用于安装紧固件用的孔19。第二至第四连接板12～14设置在第一连接板11的同一侧，并且在本发明的一个实施方式中，第一连接板11与第二、第三连接板12、13之间分别呈一同向的倾斜角度。第一连接板11的形状可与主梁横截面的形状相配合以更好的实现连接，例如，可以将第一连接板11的形状设计为工字型以配合工字型的主梁结构。如图4b所示，在第一至第四连接板11～14所形成的内腔中，例如在内腔的对称面上，还设置有腹板18。该腹板18将上述构件连到一起，以加固所述连接接头10。在腹板18的两侧还分别设有与第四连接板14相连第一加强筋16，以加固第四连接板14。第三连接板13具有朝向第二连接板12的连接面，并且在背对该连接面的表面设置有第二加强筋15，以加固所述第三连接板13。另外，如图5所示，第二连接板12和第三连接板13均相对于第四连接板13向内侧略微倾斜，并且倾斜的角度相同。这样，就形成了一个完整的连接接头(以下简称接头)。在本发明的一个实施方式中，采用铸钢件的形式加工制造该接头，然而根据使用情况，接头还可以采用锻件或粉末冶金等其它适合的加工方式进行制造，生产出的接头效果等同或类似于铸钢件。
接下来说明利用连接接头实现主梁连接的情况。图6示出了处于正位的接头10a和处于反位的接头10b。如图所示，反位接头10b与正位接头10a在结构上完全相同，只是位置上旋转了180度；而第二连接板和第三连接板的相同的倾斜角度可使得正位、反位接头10a、10b之间能够相互啮合连接。在进行主梁连接时，首先将一对连接接头分别固定到主梁的前段和后端，例如，将正位接头10a通过第一连接板11a焊接到主梁前段2a，并将反位接头10b通过第一连接板11b焊接到主梁后段2b，如图7所示。接下来，对固定后的这对接头10a和10b进行连接。举例来说，可如图8所示，先将正位接头10a的所在端固定，然后将反位接头10b的所在端稍微抬起，向正位接头10a靠近，并将反位接头10b向下插入到正位接头10a中，使正位接头10a的第二连接板12a、第三连接板13a和第四连接板14a分别与反位接头10b的第三连接板13b、第二连接板12b和第四连接板14b相互贴紧。在上述装配过程中，由于固定的正位接头10a的第二和第三连接板12a和13a可起到垂直方向的限位作用，而其第四连接板14a可起到水平方向的限位作用，因此，在将反位接头10b向正位接头10a靠紧时，很容易实现定位。之后，利用如紧固螺栓的紧固件21穿入孔19并拧紧即可连接并固定接头10a和10b，从而实现主梁前段2a和主梁后端2b的连接。连接后的主梁如图9所示。
当车辆在运行中受到外力作用时，会将拉伸、弯曲、扭曲和剪切等作用力通过车架主梁最终传递到接头上。在本发明中，由于接头的第二、第三连接板相对于第四连接板向内倾斜，连接后具有啮合效果，因此当接头受到水平方向拉力时，该力可主要由彼此贴和的两对第二、第三连接板承受。类似的，当接头受到弯曲时，弯曲的张力主要由第二、第三连接板承担；而当接头受到上下剪切力时，该剪切力分别由第二、第三连接板，以及第四连接板承担。同样很明显，当接头受到扭曲时，扭矩也主要由第二、第三和第四连接板承担。这样一来，紧固件，比如螺栓，就主要用于保证接头间的相互结合，而无需承担接头所受的各种外力。由于使接头相互结合的预紧力相对较小，并且通常不会发生拉紧与变松的交替变化，因而螺栓的受力状况得到了很大改善，并因此提高了螺栓的使用寿命和连接可靠性。
另外，从受力分析来看，根据本发明的连接接头的受力情况与目前使用的连接接头(如图3所示)中的螺栓的受力情况也大不一样。在本发明中，外力主要由接头的第二、第三和/或第四连接板承受，其受力截面积远大于主要依靠螺栓受力的现有技术中的受力截面积，因此，在外力相同的情况下，本发明连接接头的受力状况大大优于现有技术中螺栓的受力状况。另外，当受到导致接头变形的外力时，由于第二、第三连接板远离接头变形的中性层，其实际受力程度也会因此大为改善。因此，本发明中连接接头的设计有利于提高接头的使用寿命。
图10示出了根据本发明另一较佳实施方式的连接接头20。它包括用于与主梁实现连接的第一连接板21，固定到第一连接板21同一侧的第二连接板22和第三连接板23，以及倾斜地连接在第二连接板22和第三连接板23之间的第四连接板24。特别的是，本发明的第二连接板22包括弯折部221和基部222，弯折部221从该基部222的表面向下凹陷，并固定到第一连接板21。同时，第三连接板23包括弯折部231和基部232，并通过基部232固定到第一连接板21，而弯折部231从该基部232的表面向上突出。第四连接板24相对的两边分别固定到第二连接板22的基部222以及第三连接板23的弯折部231。
类似的，在利用连接接头20进行主梁连接时，首先将一对连接接头20a、20b分别固定到主梁的前段和后段，例如，将正位接头20A通过第一连接板21A焊接到主梁前段2a，并将反位接头20B通过第一连接板21B焊接到主梁后段2B，如图11所示。接下来，将两连接接头相互靠近，并使得正位接头20A的第二连接板22A的弯折部221A和基部222A、第三连接板的23A的弯折部231A和基部232A、以及第四连接板24A分别与反位接头20B的第三连接板的23B的弯折部231B和基部232B、第二连接板22B的弯折部221B和基部222B、以及第四连接板24B相互贴紧近。最后，利用紧固件将两连接接头20a和20b相互固定，即可实现主梁前段2a和主梁后端2b的连接。连接的装配关系如图11所示，连接后的主梁如图12所示。
连接接头20其它部分的结构，以及利用该连接接头20改善车架主梁连接后的受力效果的原理与前面所述类似，在此不再赘述。
需要清楚，虽然本发明的一个目的是为了解决超长集装箱运输半挂车的运输问题，然而本发明的连接接头也适用于其它类型车辆的车架连接，以及其它类似结构的连接需求。
应当指出，虽然通过上述实施方式对本发明进行了描述，然而本发明还可有其它多种实施方式。在不脱离本发明精神和范围的前提下，熟悉本领域的技术人员显然可以对本发明做出各种相应的改变和变形，但这些改变和变形都应当属于本发明所附权利要求及其等效物所保护的范围内。
权利要求
1.一种连接接头，用于连接主梁，其特征在于，该连接接头包括第一连接板，用于与该主梁连接；间隔设置的第二连接板和第三连接板，固定在该第一连接板的同一侧；以及第四连接板，倾斜地连接在该第二和第三连接板之间。
2.根据权利要求1所述的连接接头，其特征在于，还包括一个腹板，设置在该第一至第四连接板所形成的内腔中，以加固该连接接头。
3.根据权利要求2所述的连接接头，其特征在于，在该腹板两侧分别设置与该第四连接板相连的第一加强筋，以加固该第四连接板。
4.根据权利要求2所述的连接接头，其特征在于，该第三连接板具有一连接面，朝向该第二连接板；以及一背面，设置有第二加强筋，以加固该第三连接板。
5.根据权利要求1所述的连接接头，其特征在于，该第二连接板平行于该第三连接板，并且均相对于该第四连接板向内倾斜。
6.根据权利要求1或5所述的连接接头，其特征在于，在该第二、第三和第四连接板上，分别设置有多个用于安装紧固件的孔。
7.根据权利要求1所述的连接接头，其特征在于，该第二连接板又包括一基部；以及一弯折部，从该基部表面向下凹陷，并与第一连接板固定。
8.根据权利要求7所述的连接接头，其特征在于，该第三连接板包括一基部，与第一连接板固定；以及一弯折部，从该基部表面向上突出。
9.一种车架主梁，至少包括前段和后段，其特征在于，该主梁的前段和后端通过至少两个连接接头相连，该每一连接接头又包括第一连接板，用于与该主梁连接；间隔设置的第二连接板和第三连接板，该第二和第三连接板固定在该第一连接板的同一侧；以及第四连接板，倾斜地连接在该第二和第三连接板之间。
10.根据权利要求9所述的主梁，其特征在于，连接到该主梁前段的连接接头与连接到该主梁后段的连接接头在位置上呈180度翻转。
11.一种车架主梁的连接方法，该主梁至少包括前段和后段，其特征在于，该方法包括分别设置第一连接接头和第二连接接头与该主梁的前段和后段连接，该每一连接接头又包括第一连接板，用于与该主梁连接；间隔设置的第二连接板和第三连接板，固定在该第一连接板的同一侧；以及第四连接板，倾斜地连接在该第二和第三连接板之间。
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，还包括将该第二连接接头相对于该第一连接接头翻转180度后再固定到该主梁的后段。
13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，还包括固定连接该第一连接接头的第二连接板与第二连接接头的第三连接板；固定连接该第一连接接头的第三连接板与第二连接接头的第二连接板；以及固定连接该第一连接接头和第二连接接头的第四连接板。
全文摘要
本发明公开了一种连接接头及带有其的车架主梁及该主梁的连接方法，该连接接头用于连接主梁，包括第一连接板，用于与该主梁连接；间隔设置的第二连接板和第三连接板，固定在该第一连接板的同一侧；以及第四连接板，倾斜地连接在该第二和第三连接板之间。根据本发明的连接接头易于加工制造，且具有自限位功能，便于进行装配；与现有技术相比，本发明的连接接头在受到外力时，具有良好的受力状况，因而能够大大提高主梁连接的安全性和可靠性。
文档编号B62D53/00GK101074028SQ20061001191
公开日2007年11月21日 申请日期2006年5月16日 优先权日2006年5月16日
发明者谢良富, 张永友, 龚友, 黎西亚 申请人:中国国际海运集装箱(集团)股份有限公司, 中集车辆(集团)有限公司