一种鹅颈槽、鹅颈槽的制造方法、集装箱底架及集装箱的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种支承件，尤其涉及一种用于集装箱的支承件。
【背景技术】
[0002] 集装箱作为一种大型货运设备，其在20世纪60年代就己经发展成为一种多式联 运的国际运输工具。目前，集装箱通常采用中空的箱体结构，其主要由一对侧墙、一门端、一 前端、一顶板以及一底架合围形成，所需运输的货物装载于箱体内。底架是集装箱的主要承 载部件。为了配合鹅颈式底盘车的鹅颈结构，尺寸较大的集装箱（例如，40英尺以上的集装 箱）在其底架前端通常会设有鹅颈槽。图1显示了现有的鹅颈槽的结构。如图1所示，鹅 颈槽10包括顶板101以及沿该顶板101的两侧边向下及向外延伸的侧壁102,该侧壁102 的截面呈"L，，形。
[0003] 然而，现有的鹅颈槽存在着以下问题：在长期的叉车装载、卸载货物后，发现鹅颈 槽残余变形不断累积并超标，在长期循环载荷状态下，此类鹅颈槽的抗残余变形能力差，耐 久性不足，从而直接影响了集装箱的使用寿命。目前，主要通过两种方法对鹅颈槽抗残余变 形能力进行优化以提高其结构的耐久性。一种是对于鹅颈槽面板进行加厚，另一种则是增 加鹅颈槽面板背梁的数量。然而，这两种改进方法不足之处在于：1)导致生产成本大大提 升，2)只能小幅度地提高鹅颈槽的抗残余变形能力。通过上述改进方法获得的鹅颈槽无法 满足客户的核心诉求，难以被客户接受。
[0004] 企业希望在不显著增加生产成本的前提下，来提高鹅颈槽的抗残余变形能力，从 而提高鹅颈槽的耐久性。为此，获得一种抗残余变形能力高且生产成本低的鹅颈槽是企业 亟待解决的技术难题。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的在于提供一种鹅颈槽。本发明所述的鹅颈槽的抗残余变形能力高、 耐久性好并且生产成本低。
[0006] 为了实现上述目的，本发明提供了 一种鹅颈槽构，其包括顶板，自顶板的两侧向下 延伸的弯折侧壁以及自弯折侧壁向外延伸的翼板；其中，所述翼板的宽度多50mm，且所述 弯折侧壁的高度与所述翼板的宽度的比值< 3. 4。
[0007] 在现有技术中，本领域内的技术人员普遍认为鹅颈槽的最大残余变形位于鹅颈槽 顶板的中部，又由于鹅颈槽顶板相对较薄且跨度很大，因此本领域内技术人员认为鹅颈槽 出现残余变形主要原因为鹅颈槽顶板强度不够，因此，基于这种理念，现有技术往往是将鹅 颈槽顶板作为抗残余变形的设计主体。
[0008] 然而，本案发明人借助弹塑性有限元分析技术发现，鹅颈槽的残余变形U主要由 两部分组成，即U = U1+U2，U1是由鹅颈槽顶板的残余变形所引起的，U2是由鹅颈槽侧壁和 翼板的残余变形所引起的。并且，发明人还进一步发现了鹅颈槽的残余变形U主要是由鹅 颈槽侧壁和翼板的残余变形U2所引起的，该结论由弹塑性有限元分析技术所获得的结果 进行了实验验证，同时也与实际测试结果一致。以现有的某一鹅颈槽为例，该鹅颈槽采用 了现有技术中通常采取的加强措施：该鹅颈槽设置有14根顶板背梁，鹅颈槽的顶板厚度为 4. 5mm，其翼板宽度为40mm，其侧壁高度为148mm，根据弹塑性有限元分析的结果得知，经过 长期受载后，该鹅颈槽的残余变形U为6. 1mm，其中由鹅颈槽侧壁和翼板引起的残余变形U2 为5. 6_，而由鶴颈槽顶板所引起的残余变形Ul仅为0. 5_。
[0009] 基于上述发现，本案发明人认为，现有技术中将降低鹅颈槽顶板的残余变形Ul作 为改善鹅颈槽的抗残余变形能力的主要措施，而忽略了鹅颈槽侧壁和翼板的残余变形U2 的存在的做法是不利于鹅颈槽的抗残余变形能力的提高的，或者说，并未有效地解决该问 题。无论是增加鹅颈槽面板厚度，还是增加鹅背梁数量以提高鹅颈槽顶板的强度，都只能降 低鹅颈槽顶板的残余变形，而无法解决鹅颈槽侧壁和翼板所引起的残余变形。因此，即便投 入高昂的生产成本来提高鹅颈槽顶板的强度，其最终结果也只能小幅度地降低鹅颈槽的残 余变形U。
[0010] 不同于现有技术所采用的优化方法，本发明的技术方案是通过降低鹅颈槽侧壁和 翼板的残余变形U2来大幅度地降低鹅颈槽的残余变形U，从而来大幅度地提高鹅颈槽的耐 久性。
[0011] 基于本发明的技术方案，将鹅颈槽的弯折侧壁及自弯折侧壁向外延伸的翼板作为 抗残余变形的设计主体，其原因在于：鹅颈槽的残余变形集中于鹅颈槽的侧壁的根部和翼 板，侧壁的根部和翼板作为受拉侧，其会在受力弯曲的过程中面临抗拉强度不足的缺陷。出 现上述抗拉强度不足的原因在于：现有技术仅将鹅颈槽的翼板作为工艺用途，以方便鹅颈 槽与集装箱底架的底横梁的搭接与焊接，而并未将翼板作为鹅颈槽总体强度的一部分进行 关联设计，在整体结构强度方面，割裂了翼板与鹅颈槽之间的关系。
[0012] 鉴于此，在考虑鹅颈槽的总体强度时应该考虑鹅颈槽翼板的强度，并将鹅颈槽翼 板的抗残余变形设计纳入鹅颈槽抗残余变形设计中，将侧壁与翼板作为一个整体的、类似 于"L"型截面梁进行关联设计。本技术方案通过控制侧壁的高度与翼板的宽度之间的高宽 比以及翼板的宽度，以使得侧壁根部与翼板在弯曲时具有足够的抗拉强度，从而减小或消 除鹅颈槽的残余变形。具体来说，将侧壁的高度与翼板的宽度之间的高宽比限定在3. 4以 下是因为：行业通用的标箱鹅颈槽，侧壁高度一般在148_左右。根据工艺、客户要求，可能 会进行微调。但微调后，侧壁高度通常不会大于170_。在此侧壁高度范围内，发明人经过 试验分析和理论分析发现，当高宽比< 3. 4时，大部分试验例中的鹅颈槽残余变形不超过 临界值5mm，但是仍有部分试验例的鶴颈槽残余变形超过了本案希望的临界值5mm。这种现 象称为结构优化中的区间边值效应，即采用一维约束区间去约束二维以上的目标函数，在 一维约束边界处比较容易出现违反目标的取值。因此本技术方案还通过限定鹅颈槽的翼板 宽度多50mm进一步保证鶴颈槽的残余变形不会超过临界值5mm。
[0013] 需要说明的是，本发明所述的鹅颈槽克服了现有的技术偏见，舍弃了经常采用的 通过增加鹅颈槽顶板的强度来提高鹅颈槽的抗残余变形能力的方法措施，而是着力于减小 鹅颈槽的侧壁和翼板的残余变形，从而使得本案较之于现有技术具有截然不同的设计思路 和技术方案，并大大提高了本案的技术效果。
[0014] 基于本发明的技术方案，在提高了鹅颈槽的抗残余变形能力的同时，鹅颈槽几乎 没有增加过多的钢材用量，同时，鹅颈槽的整体结构外观变化不大，因而，额外增加的生产 成本有限且无需对于工艺和工装生产线进行大范围的调整。
[0015] 优选地，本发明所述的鹅颈槽中的翼板的宽度为50-200mm。
[0016] 优选地，本发明所述的鹅颈槽中的翼板的宽度为70~110mm。
[0017] 发明人通过研宄和试验发现，限定翼板宽度多50mm能有效地够降低鹅颈槽的残 余变形，然而，基于行业通用的鹅颈槽尺寸，当翼板宽度超过70_时，技术方案实施效果的 改善情况将不再有显著提高，即鹅颈槽残余变形几乎不再减少。如若继续增加翼板宽度，可 以提高设计裕度，从而进一步提高使用寿命与可靠性，但相应的，会增加材料用量。另外，基 于兼顾性能与经济性的设计原则，当翼板宽度超过200mm，会产生明显的材料浪费，故而优 选地，将翼板宽度设定为50-200_。或者优选地，兼顾最优的材料成本与可靠性，也可以将 翼板的宽度设定为70~IlOmm 0
[0018] 优选地，在本发明所述的鹅颈槽中，上述弯折侧壁的高度与翼板的宽度的比值为 1~3〇
[0019] 对于本技术方案来说，虽然侧壁的高度与翼板的宽度之间的高宽比< 1仍然可以 实现本案的实施效果，但是却会浪费材料。具体来说，在本技术方案中，侧壁和翼板所构成 的类似于"L"形截面梁结构受力时的主弯曲方向为绕着翼板的宽度方向弯曲，次弯曲方向 则为绕着侧壁的高度方向弯曲（该次弯曲较之于主弯曲极其微小）。根据力学原理，推荐梁 截面的主弯曲方向截面惯性矩大于次弯曲方向截面惯性矩，以实现材料的合理分配。然而， 当上述两者的高宽比小于1时，梁截面的主弯曲方向截面惯性矩小于次弯曲方向的截面惯 性矩，这样，就会造成生产材料的浪费，提高生