Interaktywna rama pomocnicza. Opis PGRT

Transkrypt

1 Opis Opis to konstrukcja, której mocowanie sprawia, że dołączone do niej ramy współpracują niczym pojedyncza rama podwozia, a nie dwie osobne ramy. wykazuje znacznie większą odporność na ugięcie niż nieinteraktywna rama pomocnicza. Zwiększona odporność na ugięcie pozwala: zwiększyć limit obciążenia interaktywnej ramy pomocniczej, zmniejszyć wymiary i masę podwozia. Różnica między nieinteraktywną a interaktywną ramą pomocniczą jest zalecana w przypadku pojazdów, których rama może się uginać i gdy wymagana jest niewielka masa. Aby interaktywna rama pomocnicza jak najlepiej spełniała swoją funkcję, mocowanie pomiędzy dołączonymi ramami musi być sztywne, tzn. konieczne jest zastosowanie szczelnego połączenia zaciskowego pomiędzy wspornikami ram. Nieinteraktywna rama pomocnicza może mieć natomiast bardziej elastyczne mocowanie i dopuszcza się większą odległość między wspornikami. W przypadku interaktywnej ramy pomocniczej niektóre podwozia można skonstruować z wykorzystaniem pojedynczej ramy typu F800 lub F950 zamiast podwójnej typu F957 lub F958, nie zmniejszając wytrzymałości pionowej lub sztywności. Podobnie mniej wytrzymałą interaktywną ramę pomocniczą można zastosować zramą typu F957 i F958. Przykładowo betonomieszarka może wymagać interaktywnej ramy pomocniczej w celu ograniczenia uginania się ramy i ułatwienia pracy łożysk. Przykład wspornika elementów nadwozia dla interaktywnej ramy pomocniczej W celu uzyskania szczegółowych informacji i porady należy skontaktować się z dealerem firmy Scania. 04:10-03 Wydanie 3 pl-pl 1 (10)

2 Opis WAŻNE! Obliczenia potwierdzające poziom naprężeń w ramie podwozia należy przedstawić firmie Scania przed przystąpieniem do przeróbki, jeżeli podwozie ma ramę o mniejszej wytrzymałości niż zezwala na to specyfikacja. Aby dobrać odpowiednie podwozie i ramę pomocniczą, należy skonsultować się ze sprzedawcą. Zalety Wytrzymałość i sztywność kompletnej ramy wzrasta dzięki zastosowaniu większej liczby wsporników, które są mocowane za pomocą nitów lub śrub pasowanych. Sztywniejsze mocowanie ramy pomocniczej oznacza, że obie ramy oddziałują na siebie, wytrzymując większe obciążenie przy takim samym ugięciu, czyli wytrzymałość takiego połączenia jest większa. W ten sposób słabsza rama podwozia w połączeniu z interaktywną ramą pomocniczą może wytrzymać takie samo obciążenie jak normalne połączenie ramy podwozia z nieinteraktywną ramą pomocniczą. Ponadto dolna interaktywna rama pomocnicza obniża środek ciężkości obciążenia. Więcej informacji na temat tylnego zwisu ramy można znaleźć w dokumencie Elementy wzmacniające. Wybierając pojedynczą ramę zamiast ramy podwójnej można ograniczyć całkowitą masę podwozia o ok kg, co umożliwia zwiększenie ładunku bez przekroczenia dopuszczalnej masy całkowitej pojazdu. Wady Podwozie w mniejszym stopniu tłumi drgania, co sprawia, że jest na nie bardziej podatne. 04:10-03 Wydanie 3 pl-pl 2 (10)

3 Opis Mocowanie za pomocą połączeń zaciskowych Wykorzystaj połączenie zaciskowe, aby uzyskać sztywne mocowanie. W przypadku połączenia zaciskowego to powierzchnia styku śruby lub nitu zkrawędzią otworu zapewnia dobre połączenie. Więcej informacji na temat połączeń zaciskowych znaleźć można w dokumencie pt. Połączenia śrubowe. Połączenia zaciskowe wykonuje się za pomocą nitów lub śrub pasowanych. Przy korzystaniu ze śrub pasowanych otwory muszą być rozwiercone przez całe złącze. Wykonując nowe otwory pod śruby pasowane M14, użyj wiertła o średnicy 13,8 mm i rozwiertaka 14H8. Przymocuj wsporniki do ramy podwozia za pomocą co najmniej dziesięciu śrub pasowanych M14 na każdy metr podłużnicy ramy. Liczba śrub musi być większa w miejscach, gdzie występują znaczne siły poprzeczne. Wsporniki mogą być także przynitowane do ramy podwozia. W przypadku gotowych, fabrycznie wykonanych otworów o średnicy 14,8 mm można wykorzystać nity lub śruby pasowane M16. W przypadku śrub pasowanych M16 użyj wiertła o średnicy 15,8 mm i rozwiertaka 16H8. Wsporniki muszą być przyspawane do ramy pomocniczej lub przymocowane śrubami pasowanymi. WAŻNE! W przypadku ramy F950 należy zwrócić szczególną uwagę na obciążenia boczne. 04:10-03 Wydanie 3 pl-pl 3 (10)

4 Teoria Teoria Moment bezwładności dla 2 optymalnie oddziałujących na siebie belek, czyli w przypadku, gdy spód ramy pomocniczej podąża za górną częścią ramy podwozia, tak jakby były one połączone na powierzchni styku: tp s tp = oś środka ciężkości I tot = I c + I s + A c a 2 + A s b 2 c = rama podwozia b s = rama pomocnicza I = Moment bezwładności Moment bezwładności dla 2 belek, które na siebie nie oddziałują, czyli w przypadku, tptot A = powierzchnia przekroju gdy spód ramy pomocniczej może przemieszczać się swobodnie względem górnej a części ramy podwozia bez tarcia w płaszczyźnie wzdłużnej. Styczność na całej powierzchni. tp c I tot = I c + I s Porównanie dwóch momentów bezwładności: I c + I s + A c a 2 + A s b 2 > I c + I s Zgodnie z powyższym wzorem moment bezwładności dwóch ram interaktywnych jest większy niż w przypadku dwóch ram nieinteraktywnych. Wzór ten znajduje zastosowanie tylko w sytuacji idealnej. 04:10-03 Wydanie 3 pl-pl 4 (10)

5 Rozłożenie naprężenia Rozłożenie naprężenia tp s tp s b b tp tp c tot a tp tp c tot a Diagram przedstawia rozłożenie naprężenia w ramie podwozia i ramie pomocniczej dla nieinteraktywnej ramy pomocniczej. Diagram przedstawia rozłożenie naprężenia w przypadku interaktywnej ramy pomocniczej. Porównując amplitudy naprężeń na podstawie diagramów, można zauważyć, że wykorzystanie interaktywnej ramy pomocniczej pozwala zmniejszyć naprężenie ramy podwozia o ok. 50%. Jednak naprężenie ramy pomocniczej zwiększa się. Wybierz ramę pomocniczą o takiej samej wytrzymałości jak rama podwozia, tj. taką, której limit wytrzymałości na rozciąganie wynosi co najmniej 500 MPa. 04:10-03 Wydanie 3 pl-pl 5 (10)

6 Diagram Diagram Pionowe naprężenie zginające w podłużnicy ramy dla różnych połączeń ramy pomocniczej (hx80x6) zramą podwozia. % Interaktywna stalowa rama pomocnicza o wymiarach 160x80x6 mm z ramą F950 zapewnia taką samą wytrzymałość podwozia jak rama pomocnicza o wymiarach 180x80x6 mm, która nie oddziałuje na ramę F957. Zastosowanie interaktywnej ramy pomocniczej pozwala zaoszczędzić 47 kg na metr ramy w obszarze wzmocnienia podłużnicy F950 F957 F950 Aby uzyskać taką samą wytrzymałość w przypadku nieinteraktywnej ramy pomocniczej w połączeniu z ramą F950, wysokość ramy pomocniczej musiałaby wynosić 290 mm Uwaga: Umieszczona i tak już nisko interaktywna rama pomocnicza pozwoli znacznie zredukować naprężenie Przerywana linia przechodząca wzdłuż wartości 100% to dozwolony limit względnego pionowego naprężenia zginającego = rama F950 z nieinteraktywną ramą pomocniczą 20 = rama F950 z interaktywną ramą pomocniczą = rama F957 z nieinteraktywną ramą pomocniczą 0 h Względne pionowe naprężenie zginające (%) dla podłużnicy ramy jako funkcja wysokości h (mm) ramy pomocniczej :10-03 Wydanie 3 pl-pl 6 (10)

7 Diagram Wytrzymałość na zginanie pionowe podłużnicy ramy dla różnych połączeń ramy pomocniczej (hx80x6) z ramą podwozia. Interaktywna stalowa rama pomocnicza o wymiarach 70x80x6 mm z ramą F950 pozwala uzyskać taką samą sztywność podwozia jak rama pomocnicza o wymiarach 180x80x6 mm, która nie oddziałuje na ramę F957. Zastosowanie interaktywnej ramy pomocniczej pozwala zaoszczędzić 47 kg na metr ramy w obszarze wzmocnienia podłużnicy. Aby uzyskać taką samą sztywność w przypadku nieinteraktywnej ramy pomocniczej z F950, wysokość ramy pomocniczej musiałaby wynosić 290 mm. Uwaga: Umieszczona i tak już nisko interaktywna rama pomocnicza pozwoli znacznie zwiększyć sztywność. I F950 F957 F950 = rama F950 z nieinteraktywną ramą pomocniczą = rama F950 z interaktywną ramą pomocniczą = rama F957 z nieinteraktywną ramą pomocniczą h Moment bezwładności I (cm 4 ) jako funkcja wysokości h (mm) ramy pomocniczej. 04:10-03 Wydanie 3 pl-pl 7 (10)

8 Przykładowe obliczenia Przykładowe obliczenia Uwaga: Argumenty przemawiające za nieinteraktywnymi ramami pomocniczymi są czysto teoretyczne, ponieważ standardowa rama pomocnicza jest przykręcona do ramy podwozia, co ma pewien wpływ na moment bezwładności. Wartości momentu bezwładności, powierzchni i masy ram podwozia można znaleźć w dokumencie pt. Ramy podwozia. Rama F950 z interaktywną ramą pomocniczą 70x80x6 Rama F950 z nieinteraktywną ramą pomocniczą 70x80x6 Rama F957 z nieinteraktywną ramą pomocniczą 180x80x6 Dla ramy podwozia: Dla ramy podwozia: Dla ramy podwozia: I c = I F950 = 3877 cm 4 I c = I F950 = 3877 cm 4 I c = I F957 = 5953 cm 4 A F950 = 39,4 cm² Dla ramy pomocniczej: Dla ramy pomocniczej: Dla ramy pomocniczej: I s = I 70x80x6 = 108 cm 4 I s = I 70x80x6 = 108 cm 4 I s = I 180x80x6 = 964 cm 4 A 70x80x6 = 13,1 cm² W przypadku tego połączenia odległości od środka ciężkości profili do wspólnego środka ciężkości są obliczane w następujący sposób: a = 4,2 cm b = 12,8 cm Jeżeli rama pomocnicza i rama podwozia oddziałują na siebie: Jeżeli rama pomocnicza i rama podwozia nie oddziałują na siebie: Jeżeli rama pomocnicza i rama podwozia nie oddziałują na siebie: I tot = I F950 + I 70x80x6 + A F950 a 2 + A 70x80x6 b 2 = = ,4 4, ,1 12,8 2 = = I tot = I c + I s = = 3985 cm4 I tot = I c + I s = = 6917 cm cm 4 04:10-03 Wydanie 3 pl-pl 8 (10)

9 Przykładowe obliczenia Dla ramy podwozia F950 i interaktywnej ramy pomocniczej 70x80x6 moment bezwładności zwiększył się o 6826/3985 = 1,71, czyli 71% w porównaniu z nieinteraktywną ramą pomocniczą. Aby dla nieinteraktywnej ramy pomocniczej z ramą podwozia F957 uzyskać mniej więcej taki sam moment bezwładności jak w przypadku ramy podwozia F950 z interaktywną ramą pomocniczą 70x80x6, należy wykorzystać ramę pomocniczą o wymiarach 180x80x6. 04:10-03 Wydanie 3 pl-pl 9 (10)

10 Przykładowe obliczenia Oszczędność masy Masa: Rama podwozia F950 = 30,7 kg/m F957 = 50,7 kg/m Rama pomocnicza 70x80x6: 10,2 kg/m 180x80x6: 15,4 kg/m W przypadku 2 belek można uzyskać oszczędność masy na poziomie 2x20 kg na metr ramy podwozia. Porównując ramę o wymiarach 70x80x6 z ramą 180x80x6, dodatkowo można uzyskać 2x5,2 kg na metr ramy pomocniczej. Na przykład dla samochodu ciężarowego o rozstawie osi 4700 mm (element wzmacniający odługości 5,5 m) oszczędność wynosi 5,5x2x20 = 220 kg. Jeżeli oszczędności dla ramy pomocniczej dodamy do takiej samej długości, uzyskamy oszczędności rzędu 5,5x2x5,2 = 57,2 kg, czyli łącznie 277 kg. Dotyczy to samochodu ciężarowego z ramą podwozia F950 i ramą pomocniczą o wymiarach 70x80x6 w porównaniu z samochodem ciężarowym z ramą podwozia F957 i ramą pomocniczą o wymiarach 180x80x6. 04:10-03 Wydanie 3 pl-pl 10 (10)