一種鵝頸槽、鵝頸槽的制造方法、集裝箱底架及集裝箱的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種支承件，尤其涉及一種用于集裝箱的支承件。
【背景技術】
[0002] 集裝箱作為一種大型貨運設備，其在20世紀60年代就己經(jīng)發(fā)展成為一種多式聯(lián) 運的國際運輸工具。目前，集裝箱通常采用中空的箱體結構，其主要由一對側墻、一門端、一 前端、一頂板以及一底架合圍形成，所需運輸?shù)呢浳镅b載于箱體內。底架是集裝箱的主要承 載部件。為了配合鵝頸式底盤車的鵝頸結構，尺寸較大的集裝箱（例如，40英尺以上的集裝 箱）在其底架前端通常會設有鵝頸槽。圖1顯示了現(xiàn)有的鵝頸槽的結構。如圖1所示，鵝 頸槽10包括頂板101以及沿該頂板101的兩側邊向下及向外延伸的側壁102,該側壁102 的截面呈"L，，形。
[0003] 然而，現(xiàn)有的鵝頸槽存在著以下問題：在長期的叉車裝載、卸載貨物后，發(fā)現(xiàn)鵝頸 槽殘余變形不斷累積并超標，在長期循環(huán)載荷狀態(tài)下，此類鵝頸槽的抗殘余變形能力差，耐 久性不足，從而直接影響了集裝箱的使用壽命。目前，主要通過兩種方法對鵝頸槽抗殘余變 形能力進行優(yōu)化以提高其結構的耐久性。一種是對于鵝頸槽面板進行加厚，另一種則是增 加鵝頸槽面板背梁的數(shù)量。然而，這兩種改進方法不足之處在于：1)導致生產(chǎn)成本大大提 升，2)只能小幅度地提高鵝頸槽的抗殘余變形能力。通過上述改進方法獲得的鵝頸槽無法 滿足客戶的核心訴求，難以被客戶接受。
[0004] 企業(yè)希望在不顯著增加生產(chǎn)成本的前提下，來提高鵝頸槽的抗殘余變形能力，從 而提高鵝頸槽的耐久性。為此，獲得一種抗殘余變形能力高且生產(chǎn)成本低的鵝頸槽是企業(yè) 亟待解決的技術難題。

【發(fā)明內容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于提供一種鵝頸槽。本發(fā)明所述的鵝頸槽的抗殘余變形能力高、 耐久性好并且生產(chǎn)成本低。
[0006] 為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了 一種鵝頸槽構，其包括頂板，自頂板的兩側向下 延伸的彎折側壁以及自彎折側壁向外延伸的翼板；其中，所述翼板的寬度多50mm，且所述 彎折側壁的高度與所述翼板的寬度的比值< 3. 4。
[0007] 在現(xiàn)有技術中，本領域內的技術人員普遍認為鵝頸槽的最大殘余變形位于鵝頸槽 頂板的中部，又由于鵝頸槽頂板相對較薄且跨度很大，因此本領域內技術人員認為鵝頸槽 出現(xiàn)殘余變形主要原因為鵝頸槽頂板強度不夠，因此，基于這種理念，現(xiàn)有技術往往是將鵝 頸槽頂板作為抗殘余變形的設計主體。
[0008] 然而，本案發(fā)明人借助彈塑性有限元分析技術發(fā)現(xiàn)，鵝頸槽的殘余變形U主要由 兩部分組成，即U = U1+U2，U1是由鵝頸槽頂板的殘余變形所引起的，U2是由鵝頸槽側壁和 翼板的殘余變形所引起的。并且，發(fā)明人還進一步發(fā)現(xiàn)了鵝頸槽的殘余變形U主要是由鵝 頸槽側壁和翼板的殘余變形U2所引起的，該結論由彈塑性有限元分析技術所獲得的結果 進行了實驗驗證，同時也與實際測試結果一致。以現(xiàn)有的某一鵝頸槽為例，該鵝頸槽采用 了現(xiàn)有技術中通常采取的加強措施：該鵝頸槽設置有14根頂板背梁，鵝頸槽的頂板厚度為 4. 5mm，其翼板寬度為40mm，其側壁高度為148mm，根據(jù)彈塑性有限元分析的結果得知，經(jīng)過 長期受載后，該鵝頸槽的殘余變形U為6. 1mm，其中由鵝頸槽側壁和翼板引起的殘余變形U2 為5. 6_，而由鶴頸槽頂板所引起的殘余變形Ul僅為0. 5_。
[0009] 基于上述發(fā)現(xiàn)，本案發(fā)明人認為，現(xiàn)有技術中將降低鵝頸槽頂板的殘余變形Ul作 為改善鵝頸槽的抗殘余變形能力的主要措施，而忽略了鵝頸槽側壁和翼板的殘余變形U2 的存在的做法是不利于鵝頸槽的抗殘余變形能力的提高的，或者說，并未有效地解決該問 題。無論是增加鵝頸槽面板厚度，還是增加鵝背梁數(shù)量以提高鵝頸槽頂板的強度，都只能降 低鵝頸槽頂板的殘余變形，而無法解決鵝頸槽側壁和翼板所引起的殘余變形。因此，即便投 入高昂的生產(chǎn)成本來提高鵝頸槽頂板的強度，其最終結果也只能小幅度地降低鵝頸槽的殘 余變形U。
[0010] 不同于現(xiàn)有技術所采用的優(yōu)化方法，本發(fā)明的技術方案是通過降低鵝頸槽側壁和 翼板的殘余變形U2來大幅度地降低鵝頸槽的殘余變形U，從而來大幅度地提高鵝頸槽的耐 久性。
[0011] 基于本發(fā)明的技術方案，將鵝頸槽的彎折側壁及自彎折側壁向外延伸的翼板作為 抗殘余變形的設計主體，其原因在于：鵝頸槽的殘余變形集中于鵝頸槽的側壁的根部和翼 板，側壁的根部和翼板作為受拉側，其會在受力彎曲的過程中面臨抗拉強度不足的缺陷。出 現(xiàn)上述抗拉強度不足的原因在于：現(xiàn)有技術僅將鵝頸槽的翼板作為工藝用途，以方便鵝頸 槽與集裝箱底架的底橫梁的搭接與焊接，而并未將翼板作為鵝頸槽總體強度的一部分進行 關聯(lián)設計，在整體結構強度方面，割裂了翼板與鵝頸槽之間的關系。
[0012] 鑒于此，在考慮鵝頸槽的總體強度時應該考慮鵝頸槽翼板的強度，并將鵝頸槽翼 板的抗殘余變形設計納入鵝頸槽抗殘余變形設計中，將側壁與翼板作為一個整體的、類似 于"L"型截面梁進行關聯(lián)設計。本技術方案通過控制側壁的高度與翼板的寬度之間的高寬 比以及翼板的寬度，以使得側壁根部與翼板在彎曲時具有足夠的抗拉強度，從而減小或消 除鵝頸槽的殘余變形。具體來說，將側壁的高度與翼板的寬度之間的高寬比限定在3. 4以 下是因為：行業(yè)通用的標箱鵝頸槽，側壁高度一般在148_左右。根據(jù)工藝、客戶要求，可能 會進行微調。但微調后，側壁高度通常不會大于170_。在此側壁高度范圍內，發(fā)明人經(jīng)過 試驗分析和理論分析發(fā)現(xiàn)，當高寬比< 3. 4時，大部分試驗例中的鵝頸槽殘余變形不超過 臨界值5mm，但是仍有部分試驗例的鶴頸槽殘余變形超過了本案希望的臨界值5mm。這種現(xiàn) 象稱為結構優(yōu)化中的區(qū)間邊值效應，即采用一維約束區(qū)間去約束二維以上的目標函數(shù)，在 一維約束邊界處比較容易出現(xiàn)違反目標的取值。因此本技術方案還通過限定鵝頸槽的翼板 寬度多50mm進一步保證鶴頸槽的殘余變形不會超過臨界值5mm。
[0013] 需要說明的是，本發(fā)明所述的鵝頸槽克服了現(xiàn)有的技術偏見，舍棄了經(jīng)常采用的 通過增加鵝頸槽頂板的強度來提高鵝頸槽的抗殘余變形能力的方法措施，而是著力于減小 鵝頸槽的側壁和翼板的殘余變形，從而使得本案較之于現(xiàn)有技術具有截然不同的設計思路 和技術方案，并大大提高了本案的技術效果。
[0014] 基于本發(fā)明的技術方案，在提高了鵝頸槽的抗殘余變形能力的同時，鵝頸槽幾乎 沒有增加過多的鋼材用量，同時，鵝頸槽的整體結構外觀變化不大，因而，額外增加的生產(chǎn) 成本有限且無需對于工藝和工裝生產(chǎn)線進行大范圍的調整。
[0015] 優(yōu)選地，本發(fā)明所述的鵝頸槽中的翼板的寬度為50-200mm。
[0016] 優(yōu)選地，本發(fā)明所述的鵝頸槽中的翼板的寬度為70~110mm。
[0017] 發(fā)明人通過研宄和試驗發(fā)現(xiàn)，限定翼板寬度多50mm能有效地夠降低鵝頸槽的殘 余變形，然而，基于行業(yè)通用的鵝頸槽尺寸，當翼板寬度超過70_時，技術方案實施效果的 改善情況將不再有顯著提高，即鵝頸槽殘余變形幾乎不再減少。如若繼續(xù)增加翼板寬度，可 以提高設計裕度，從而進一步提高使用壽命與可靠性，但相應的，會增加材料用量。另外，基 于兼顧性能與經(jīng)濟性的設計原則，當翼板寬度超過200mm，會產(chǎn)生明顯的材料浪費，故而優(yōu) 選地，將翼板寬度設定為50-200_?；蛘邇?yōu)選地，兼顧最優(yōu)的材料成本與可靠性，也可以將 翼板的寬度設定為70~IlOmm 0
[0018] 優(yōu)選地，在本發(fā)明所述的鵝頸槽中，上述彎折側壁的高度與翼板的寬度的比值為 1~3〇
[0019] 對于本技術方案來說，雖然側壁的高度與翼板的寬度之間的高寬比< 1仍然可以 實現(xiàn)本案的實施效果，但是卻會浪費材料。具體來說，在本技術方案中，側壁和翼板所構成 的類似于"L"形截面梁結構受力時的主彎曲方向為繞著翼板的寬度方向彎曲，次彎曲方向 則為繞著側壁的高度方向彎曲（該次彎曲較之于主彎曲極其微?。?。根據(jù)力學原理，推薦梁 截面的主彎曲方向截面慣性矩大于次彎曲方向截面慣性矩，以實現(xiàn)材料的合理分配。然而， 當上述兩者的高寬比小于1時，梁截面的主彎曲方向截面慣性矩小于次彎曲方向的截面慣 性矩，這樣，就會造成生產(chǎn)材料的浪費，提高生