集装箱侧门的优化设计

姜涤清

0引言

随着高速公路的发展,集装箱多式联运得到巨大发展,集装箱运输在公路运输中所占比重也得到提升。因此,集装箱除需要满足ISO的标准以外,也需要适应公路运输的特点,特别是货物进出集装箱的问题。按照在码头的操作方式,集装箱一般置放在平地上,底板高出地面约,但通过公路运输到达目的地后,往往缺乏将集装箱调离运输车辆的工具,货物进出必须在车辆上直接进行。目前在公路运输集装箱的设计中,经常会根据装载要求设计侧门,侧门设计就显得非常特殊。侧门分为3种,即全侧开门、部分侧开门和单侧开门。前2种多为进出货物设计,第3种多为进出人员设计。笔者认为,侧门的设计必须以安全可靠为基本要求,即侧门框的强度,包括侧门本身的强度,以及侧门与门楣、门槛及两边柱的连接强度,必须满足要求。

1侧门楣的加强

对单扇门来说,一般在上侧梁内加1根超过门楣长度的加强筋,就能满足要求。侧门的开档在左右,侧门上有锁杆和4~6块铰链板,将侧门与框体连接成整体。一般情况下此门不用于进出货物,而用于人员进出,即使进出货物也是小件货物,受力状况不太恶劣,而且这种箱体用在平板车上,重箱起吊机会较少,侧门对结构强度的影响不大。这类侧门在设计时主要考虑简单、实用、操作方便。目前这种形式的集装箱往往运输零星散货,小门通常设计在箱体前端,用于小型货物在运输途中的短程进出或人员进出清点货物。

对多扇侧开门来说,在原来的侧梁上加1根加强筋无法满足要求,因为侧门这面在长距离的空间内受力,虽然也有锁杆和铰链板将侧框连成整体,但多扇门之间不连接,如果侧门楣没有足够的强度,就会产生变形和扭曲,长期恶劣的受力状态会对门的密封程度和强度造成影响,所以设计时其强度应高于单纯的上侧梁。

提高侧门框结构强度、保持侧门框形状对保证侧门的正常开关具有关键作用。对于这类产品,通常将门楣以型钢形式设计,这样材料自身的强度才能得到有效提高;既要考虑门楣在空箱、大开度情况下的自身挠度,又要考虑重载情况下对侧门的支撑作用,保证重载状态下的强度;门楣设计还应考虑带有防雨功能,即设计雨檐,因为在侧门大开档的情况下,侧框或多或少存在变形和扭曲,仅靠胶条只能防范普通压力的雨水,当狂风暴雨直接冲击箱体时,会出现雨水渗漏情况,增加雨檐后,雨水对门缝处胶条的冲击得到缓解,从而对侧门防渗漏产生一定功效。

2底结构的加强

对单扇门来说,对侧门槛进行一定程度的加强、保证人员进出即可;而对多扇侧开门来说,因为要用于货物进出,必须具备足够的强度以保证其装载货物时不会发生侧门槛的变形,同理保证门槛的强度也就保证了整个侧门框的形状,有利于侧门的正常开关。

侧门槛的加强分为2种状况,一是单纯对箱体侧门槛结构的加强,二是对车架和侧门槛的共同加强。因为现在很多情况下是多式联运,箱体与车架是2个独立的部分,箱体既用于公路运输,也用于铁路运输和海上运输,这种状况下必须考虑箱体侧门槛结构的加强,保证箱体无论在何种运输状态下都能实现其各项功能。车架与箱体结构的共同加强,主要考虑使箱体与车架形成整体结构,使车架部分分担箱体结构的强度要求,有效合理地利用车架强度,但前提是箱体与车架不可分离。

门槛的加强同样考虑采用型钢,以此提高零部件的平面度和端面的直线度,强化装配的准确性和箱门的密闭性,同时有效改善产品外观。

3侧门的功能设计

对单扇门来说,通常采用一般性设计,满足基本功能即可;而对多扇门来说,就要考虑门之间的连接:首先必须满足基本的开关功能,其次要保证通常条件下的便利操作,再次就是具备密封防水性能。

单扇门通常采用标准箱门的结构形式,包括内外门胶条,只要具有密封功能就能满足要求。单扇门可采用端面密封胶条,这样有助于门的开关,特别是从内部打开的门,端面密封更有助于实现轻松操作,内胶条可通用一切形状。

对于多扇门的连接,要考虑门之间连接的可靠性和支撑功能,而且必须保证开关操作的便利性,降低开关难度,提高作业效率;密封防水性能通常通过门胶条实现,侧门的上端通过设置雨檐增强防水性能。

多联门箱主要用于公路运输,侧门可完全打开,这种设计便于货物从侧面进出箱体,还可使用叉车直接装卸货物,减少叉车运输过程中对箱体的损坏。多联门应考虑边门对中门的支撑作用,特别是单边三联门,必须考虑三扇门内部强度的递减或递增,保证最靠边的门具有足够的强度支撑其他门的关联。

轻质多联门受重量限制,通常在箱内顶增加轨道支撑,与内门板连接,减少门开后的下垂问题。

4侧门设计中需要考虑的问题

(1)箱体在使用过程中存在水密问题,设计时需要考虑防止雨水等进入箱体,所以侧门可增加雨檐结构,减少雨水进入箱体的机会,保证箱体水密性能。

(2)对于综合使用的箱体,即既参加海运又参加铁路和公路运输的箱体,必须考虑到箱体上所有的部件均不得超出角件系统,这是集装箱设计的基本要求。对于仅参加公路运输的箱体,当只有单扇门时,需要将锁杆把手方向指向后端,因为当把手指向前端时,运输过程中碰到的杂物会挂在把手上,影响安全和美观。

(3)应考虑门槛保护设计。当锁杆凸出侧框表面、在运输过程中与障碍物发生碰撞时,会产生变形或破损,可在门槛上设计凸出侧框表面、与锁杆平齐或略凸出锁杆的保护结构,既起到保护锁杆的作用,也起到加强门槛的作用。

5其他设计

新型翻转侧门结构主要由侧板与一半的顶形成整体结构,两边可同时打开,方便货物进出。该种箱主要用于公路运输,整个侧板能向上翻转,形成翅膀状。这种设计使得侧面几乎全部打开,并且顶部升起一定高度,有利于叉车搬运货物进出。这种结构的箱体要求制造精度更高、密封性能更好,两边侧板的打开一般通过液压系统实现,对场地和人员要求较低,但生产制造成本较高。

6结束语

通过以上对侧门结构的分析可以看出,侧门作为具有特殊使用要求的集装箱部件,应最大限度地满足客户的功能性要求。单门设计已可作为基本设计;多联门的设计使用较为广泛,只要在满足强度要求的情况下,其功能较易实现;侧顶翻转门无论是设计还是制造都存在较大难度,此种设计生产在日本市场稍多一些。总之,对于日益普遍使用的带侧门的集装箱,侧门强度和防水性能是其基本要求,也是集装箱设计的基础。

(编辑:张婕收稿日期:2009-05-20)