Inovácia vymeniteľného prepravného rámu „ABROLL“

• Foto

ÚVOD 
V súčasnosti sú základné rámy konštrukčne riešené ako súčasť ostatných nadstavieb alebo ako samostatné základné rámy. V prípade, že základný rám je riešený ako súčasť nadstavieb, nasadenie ostatných nadstavieb na základný rám je realizované ich navarením na rám a tak sa stáva rám súčasťou príslušnej nadstavby. Ak je základný rám riešený ako samostatný rám, nasadenie ostatných nadstavieb na tento rám sa obyčajne realizuje skrutkovými spojmi (obr. 1).

Jeden z najbežnejších systémov kombinovanej dopravy v oblasti železnica – cesta, využívajúci základný rám ako súčasť nadstavieb, je Abroll-Container-Transport-System („systém prepravy návlečného kontajnera“).

K samostatným rámom, s charakteristickým spôsobom uchytenia prepravovaných prvkov, patrí tiež snímateľná prepravná plošina tzv. flatrack [6]. Systém prepravných plošín – Flatrack vychádza z koncepcie danej DIN 30 722 [5] a STANAG 2413 [6]. Tieto prepravné plošiny sú obyčajne používané v rámci paletizovaného systému „Palletized Load System“ v armáde. Majú jednoduchú konštrukciu a jednoduchý spôsob uchytenia prenášaných prvkov (obr. 5, 6).

Nadstavby, najčastejšie vo forme kontajnerov, sa štandardne pomocou týchto základných rámov a pomocou jednoramenných naťahovákov na vozidlo, náves alebo príves naťahujú, zosúvajú alebo sa dajú podľa spôsobu uchytenia nadstavby na základný rám dozadu vyklopiť.

V tejto súvislosti bol navrhnutý samostatný vymeniteľný prepravný rám, ktorý je možné zasunúť pod ostatné nadstavby a kombinovať tak okrem transportu rôznych typov nadstavieb aj ich natiahnutie na vozidlo, zosunutie z vozidla a v kombinácii so systémom NVN – S3 [8], podľa potreby, aj ich vyklápanie do troch strán.

SÚČASNÝ STAV RIEŠENIA ZÁKLADNÝCH RÁMOV 
Po preštudovaní dostupných podkladov sú na nižšie uvedených obrázkoch zobrazené súčasné konštrukčné riešenia základných rámov „abroll“ a „flatrack“ podľa príslušných noriem [5, 6].

NÁVRH NOVÉHO KONŠTRUKNÉHO RIEŠENIA VYMENIĽNÉHO ZÁKLADNÉHO RÁMU 
Vymeniteľný prepravný rám je po konštrukčnej stránke riešený vo forme samostatného rámu s komponentmi pre uchytenie nadstavieb aplikovanými na spodnú časť ostatných nadstavieb. Na základný rám je možné dodatočne aplikovať komponenty pre uchytenie prenášaných prvkov, obdobne ako je to u rámov flatrack (obr. 6).

Samotná konštrukcia základného rámu je riešená ako systém zložený z pozdĺžnych nosných častí spojených pomocou priečnikov do lomeného uzavretého rámu. Prvky rámu sú kombinované z profilov otvoreného a uzavretého prierezu. Otvorené profily sú podľa potreby vystužené. V súvislosti s hmotnosťou a spôsobom zaťaženia prvkov konštrukcie rámu je možné niektoré prvky odľahčiť napr. odvŕtaním (obr. 7, 8).

Vymeniteľný prepravný rám je pripevnený k jednoramennému nakladaču alebo systému NVN – S3 [8] mechanickým, hydraulickým alebo iným spôsobom resp. kombinovane. Na ostatné nadstavby sú pripevnené komponenty rámu ako protikusy (obr. 8, 9) pozdĺžnych nosných prvkov. Pre jednoduchšie nasunutie a vysunutie rámu z komponentov sú koncové časti komponentov ako aj základného rámu vhodne konštrukčne upravené a je vhodné použiť mazivo. Umiestnenie a rozmery jednotlivých častí vymeniteľného prepravného rámu sú navrhnuté v súlade s ostatnou konštrukciou jednoramenných nakladačov resp. NVN – S3 a príslušných nadstavieb. Konštrukčné riešenie a funkcia vymeniteľného prepravného rámu sú zrejmé tiež z uvedených obrázkov.

PEVNOSTNÁ ANALÝZA VYMENITEĽNÉHO PREPRAVNÉHO RÁMU 
Podľa potrieb riešenia bola na konštrukcii vymeniteľného prepravného rámu a komponentov v rámci návrhu vykonaná statická lineárna napäťová a deformačná analýza metódou konečných prvkov. Boli simulované rôzne zaťažovacie stavy konštrukcie rámu a komponentov vyplývajúce z ich funkcie ako napr. zasúvanie pod nadstavbu, nakladanie, bočné vyklápanie, vyklápanie dozadu atď.

V súvislosti so spôsobom zaťaženia a konštrukčným usporiadaním prvkov vymeniteľného základného rámu sú, z pevnostného hľadiska, kritické miesta v oblastiach prechodov konštrukčných prvkov tvoriacich vnútorné rohy resp. koncentrátory napätí. Preto je prioritne analyzované rozloženie napätí, deformácií a posunutí vo vnútornej oblasti lomu nosných častí rámu a v oblasti pôsobenia háku nakladača. Z hľadiska funkčného je potrebné sledovať priehyby horizontálnych I profilov, pri zaťažovacom stave zasúvania rámu pod kontajner, ktoré musia byť v súlade s rozmermi vymedzenými konštrukciou protikusov pre spoľahlivú funkciu zasúvania.

Po konštrukčnej stránke je vymeniteľný prepravný rám v súlade s kritériami a odporučeniami definovanými v STN EN 1990 (EC0) [4], STN EN 1991 (EC1) [3], STN EN 1993 (EC3) [2] a DIN 30 722 [5]. Technické riešenie vymeniteľného prepravného rámu a príslušných komponentov je podložené kompletnou výkresovou dokumentáciou pre výrobu a vývoj. Pre potreby ochrany tohto technického riešenia bola podaná žiadosť o zápis úžitkového vzoru do registra na Úrade priemyselného vlastníctva Slovenskej republiky.

Nákladné vozidlo, príves alebo náves s nosičom vymeniteľných nadstavieb NVN – S3 [8] a vymeniteľným prepravným rámom je možné použiť aj pre trojstranné sklápanie. V takejto koncepcii sa vymeniteľný prepravný rám stáva univerzálnejším, so širším rozsahom jeho využitia. Využitím

tohto konštrukčného riešenia základného rámu je možné znížiť globálne náklady a čas. Vymeniteľný prepravný rám je možné využiť v rôznych priemyselných odvetviach, na stavbách, v armáde a pod. na transport obytných kontajnerov, cisterien, trojstranných vyklápacích kontajnerov, plošín, nadrozmerných a neštandardných nákladov a pod.

ZÁVER 
Nové konštrukčné riešenie vymeniteľného prepravného rámu „Abroll“ s komponentmi pre flexibilné uchytenie nadstavieb sa vyznačuje jednoduchou konštrukciou, ktorá umožňuje transport, naťahovanie, zosúvanie a v kombinácii s NVN – S3 [8] trojstranné vyklápanie rôznych nadstavieb na nákladné vozidlá, prívesy alebo návesy. Komponenty vymeniteľného prepravného rámu je možné aplikovať na rôzne už existujúce konštrukčné riešenia nadstavieb s malými konštrukčnými úpravami.

Pri návrhu vymeniteľného prepravného rámu „Abroll“ pre konkrétny typ nákladného vozidla, prívesu alebo návesu a naťahováku je možné vychádzať buď z výkresovej dokumentácie týchto zariadení alebo z modelov vytvorených pomocou digitalizačných zariadení a softvérov v rámci reverzného inžinierstva. Zariadenie vymeniteľného prepravného rámu „Abroll“ s komponentmi sa vyznačuje nízkymi nákladmi na výrobu, nízkou hmotnosťou a úsporou materiálu a nákladov na výrobu a obstarávanie rôznych typov nadstavieb.

Príspevok bol vypracovaný na základe spolupráce s firmou MAGNA – VTZ s. r. o. a v súlade rámca projektu VEGA 1/0356/11 Inovačné procesy v konštrukcii pohonných jednotiek dopravných prostriedkov, strojov a optimalizácia materiálových tokov a logistiky za účelom úspory energie a zvýšenia spoľahlivosti pre aplikačné potreby v praxi.

Recenzenti:
Dušan Oravec,
dusan.oravec@post.sk,
MAGNA – VTZ s. r. o., Košice, Slovenská republika

doc. Ing. Oskar Ostertag, PhD.,
oskar.ostertag@tuke.sk,
TU v Košiciach, Strojnícka fakulta, Katedra aplikovanej mechaniky a mechatroniky, Košice, Slovenská republika

LITERATÚRA: 
[1] Renault Trucks – Sprievodcovia a návody pre montáž nadstavieb na podvozky Renault Midlum
[2] eurokód 3 (EC3) – Navrhovanie oceľových konštrukcií, CEN
[3] eurokód 1 (EC1) – Zaťaženia konštrukcií, CEN
[4] eurokód 0 (EC0) – Zásady navrhovania konštrukcií, CEN
[5] DIN 30 722 – Abrollkipperfahrzeuge, Wechsellader-Einrichtung Abrollbehälter
[6] STA NAG 2413 – Demountable load carrying platforms (DLCP/FLATRA CKS)
[7] Jenkins, T.: Tie-down handbook for truck movements, Military Surface Deployment and Distribution Command, Transportation Engineering Agency, 2008
[8] Burák, J., Schneider, M.: Nosič vymeniteľných nadstavieb NVN – S3, Magazín stavebné stroje a mechanizácia, 05 – 06/2011

Innovation of a Replaceable Transport Frame “ABROLL“
This contribution presents the design of new technical solution of superstructure for trucks, trailers or semi-trailers, i.e. the so called basic frame or changeable transport frame (“abroll“) [5], which is used for supplementary installation of containers, cisterns, platforms etc. Application of the changeable transport frame is performed by a simple slipping to these superstructures. Changeable transport frame is slipped to components, which are applied in to the bottom part of other superstructures. Using this slipping transport frame it is possible to slip-up or to slip-down them from truck, trailer or semi-trailer superstructures and by means of combination with carrier of removable truck superstructures NVN – S3 [8] also to dump the other superstructures to three sides. This solution enables to utilize one type of transport frame and truck for various functions and to save total costs and time. 

Autoři

• Ing. Burák Ján PhD.
• Ing. Schneider Marek