Tartalomjegyzék:
1 - A tengelyek szerkezeti jellemzői
1.2- Acélminőségek
1.3- Profilgeometria
2- Számítási eljárás
2.1- A terhelések megoszlása a tengelyeken
2.2- A tengelyben keletkező feszültségek
2.3- A tengely mechanikai tulajdonságainak kiszámítása
2.4- A tengely munkabeszerzésének kiszámítása
2.5- Utolsó ellenőrzés
1. melléklet: A hátsó póttengely számításának gyakorlati esete
TARTALOMFEJLESZTÉS
1 - A tengelyek szerkezeti jellemzői
1.1- Általános
A jármű tengelyének kialakításában a jelentősége létfontosságú, nemcsak a jármű és az utasok biztonsága, hanem a szerkezetének megfelelő viselkedése szempontjából is, ami azt jelenti, hogy ha a kialakítás helyes, csökken az egyéb alkatrészek és a kapcsolódó rendszerek (felfüggesztés, gumiabroncsok, váz ...) idő előtti kopásának, törésének vagy meghibásodásának a valószínűsége.
Másrészt, attól függően, hogy milyen pozíciót foglalnak el, és a tengelyeknek a járművön belüli funkciójától függetlenül, függetlenül attól, hogy hajtótengelyről van-e szó, különféle típusúak lesznek. Vannak tehát irányított tengelyek, első vagy hátsó, meghajtó tengelyek, pótkocsik és félpótkocsik tengelyei, kiegészítő tengelyek stb.
A bemutató ezen első felülvizsgálatában megvitatjuk, hogyan kell kiszámítani és megtervezni a kiegészítő hátsó tengelyeket, amelyek másrészt kiderül, hogy ez a leggyakoribb eset az ipari járművek (teherautók, kisteherautók) karosszériáinak átalakításában és építésében. .), valamint pótkocsik és félpótkocsik.
Új hátsó póttengely járműbe történő beépítésének szükségessége akkor merül fel, amikor meg kell növelni a teherbírást, vagy amikor szükség van az aktuális doboz hosszabbra cseréjére, ami néha a terhelés növekedését vonja maga után. túllépi a törvényi korlátokat, és ezért a probléma megoldásának egyik módja egy új kiegészítő hátsó tengely telepítése.
1.2- Acélminőségek
A járműtengelyek gyártása során használt acéltípusoknak meg kell felelniük a minimális minőségnek, amely szükséges az általuk elvégzendő funkcióhoz, valamint azoknak a feszültségeknek a típusának, amelyeknek főleg dinamikus terhelésnek lesznek kitéve.
Ily módon a tengelyek gyártásához használt acéloknak nagy teherbírásúnak kell lenniük, mivel elviselik a jármű teljes tömegét és annak terhét. Ehhez hasonlóan nagy keménységű, kiváló minőségű és nagy kopásállóságú külső felülettel kell rendelkezniük, mivel a kerékagyak a tengelyek végeihez lesznek rögzítve, amelyek a tengely felületére tökéletesen illeszkedő csapágyakon forognak.
A fentiek közül a legalkalmasabbak erre a felhasználásra a közepes széntartalmú acélok (SAE 1035-től 1053-ig, vagy az FE sorozatúak az UNE-36009 szerint). Ezek az acélok általában keményedéses hőkezelésen mennek keresztül edzési és temperálási folyamatok révén, amely képes a felületükhöz szükséges keménységet és minőséget biztosítani. Az edzőkezelés, amelynek az alkatrész keményedés után ki van téve, megpróbálja javítani az edzés által nyújtott túlzott ridegséget, még az ellenállás elvesztésének árán is, de arra szolgál, hogy a tengelyrészben még valamivel több szívósságot hozzon létre szükséges, hogy jobb viselkedést biztosítsunk a hajlítófeszültségekkel szemben, amelyeknek a tengelyek hasznos élettartama alatt ki vannak téve.
1.3- Profilgeometria
A tengelyek felépítéséhez használt profil geometriája függ a használatuktól és a jármű általános rendszerén belüli elhelyezkedésétől.
Általában az elülső iránytengelyek általában kettős T kovácsolt típusúak, míg a meghajtó hátsó tengelyek kör alakú cső alakúak, annak érdekében, hogy elhelyezzék a kerékhez csatlakozó hátsó sebességváltó csapágyakat.
Másrészt a kiegészítő hátsó tengelyek kör alakú acélprofilokból készülnek, amelyek lehetnek szilárdak vagy csövesek.
Végül a pótkocsik és félpótkocsik esetében általában tömör kör alakú vagy négyzet alakú szakaszokat használnak.
1.4- Tűrések
A tengelyrész gyártásakor a tűrésértékek fontosak, mivel egy olyan elemet kell összekapcsolni másokkal, hogy szerkezeti egységet alkossanak.
Az ISO szabvány tizennyolc fokozatot vagy tűrésfokot különböztet meg, az IT01 és az IT16 között, az 1. ábra következő táblázatának mikronban kifejezve. A tengelyek gyártásához az IT1 és IT4 közötti tűréseket alkalmazzák.
1. ábra A tűrések táblázata minőség szerint (tűrés µm-ben)
Nyilvánvaló, hogy nem lesz ugyanaz, ha a tolerancia értékét meghaladja a névleges mértéket, vagy alapértelmezés szerint, vagyis a pontos mérték felett vagy alatt. Ehhez definiálják az úgynevezett tolerancia pozíciót, amely 21 különböző helyzetet foglal el betűkkel (kisbetű a tengelyeknél és nagybetű a furatoknál).
Az alábbi táblázat a 2. ábrán mutatja a tengelyek 21 tűrési helyzetét.
2. ábra Tengelyek tűréshelyzete
Amint az az előző ábrán látható, az a, b, c, cd, d, e, ef, f, g, h pozíciókat felső különbségük határozza meg, amely negatív, és értékük csökken, amíg h, ami nulla. A j, k, m, n, p, r, s, t, u, v, x, y, z, za, zb, zc pozíciókat az alsó különbség rögzíti, amely m-től mindig pozitív.
Így a tengelytűrés mértékének ISO megnevezésére példa lehet a következő:
30 a tengely névleges átmérőjének mértéke;
h ez a tolerancia helyzete;
4 a tolerancia minősége, ebben az esetben az IT4, amely az 1. ábra táblázata szerint 6 mikron tűrésnek felel meg (minden negatív tűrés).
2- Számítási eljárás
2.1- A terhelések megoszlása a tengelyeken
A jármű tengelyeire eső terhelések eloszlásához, amelyet előzetesen meg kell ismerni annak későbbi tervezése érdekében, a következő terheléseket vesszük figyelembe:
- Karosszéria nélküli jármű alvázsúlya vagy más néven alváz súlya (Q '), ahol R'A, illetve R'B az első és a hátsó tengelyen elosztott alvázsúly;
- A jármű alvázára szerelt karosszéria vagy rakodódoboz súlya (Q1);
- A szállítandó áruk vagy hasznos teher maximális megengedett tömege (Q2).
Ehhez az oktatóanyaghoz a kéttengelyes járművek általános esetét kell alkalmazni, ahol később egy harmadik kiegészítő hátsó tengelyt építenek be. Ezeknek a járműveknek járó helyzetben és a rakományágyon egyenletesen elosztott terhelés mellett a jármű első (RA) és hátsó (RB) tengelyére vonatkozó reakciókat a következő kifejezésekkel kell kiszámítani:
L, a rakomány hossza a végétől a végéig;
nak nek, a hátsó túlnyúlás vagy a távolság a hátsó tengely és a csomagtartó vége között;
o, az első és a hátsó tengely közötti távolság;
m, az első tengely és a csomagtér elejének távolsága;
Q, a rakomány a karosszéria vagy a rakodódoboz súlya, plusz a maximálisan szállított hasznos rakomány (Q = Q1 + Q2 )
A mellékelt ábra egy tipikus jármű vázlatát tartalmazza, ahol az előző meghatározások szerepelnek.
3. ábra. Kéttengelyes jármű diagram
A tengelyekre eső terhelések teljes eloszlása az előző kifejezések szerint azonban csak nyugalmi helyzetben vagy állandó sebességű futó helyzetben alkalmazható, de nem gyorsulási vagy fékezési helyzetekben, ahol a tehetetlenségi erők szerepet játszanak. további stresszt okoz a tengelyeken.
Így fékezési vagy gyorsulási helyzetekben új feszültségek merülnek fel a tengelyeken, amelyek minden esetben változnak, attól függően, hogy első vagy hátsó tengelyről van-e szó.
Abban az esetben, ha az első tengelyen van, fékezés esetén további túlterhelés lép fel, ugyanakkor a hátsó tengely azonos mennyiségű tehermentesítésével. Éppen ellenkezőleg, a jármű gyorsulási szakaszában a hátsó tengely szenved túlterhelést, míg az első tengely ugyanolyan arányban terheletlen.
Mindezek a feszültségek a tehetetlenségi erőnek (én), amely arányos a jármű tömegével és a gyorsulással (pozitív vagy negatív), amelynek ki van téve.
Valóban, a tehetetlenségi erő (én) a jármű terhelésének kiszámítása a következő kifejezéssel lehetséges:
Q, a rakomány a karosszéria vagy a rakodódoboz súlya, plusz a maximálisan szállított hasznos rakomány (Q1 + Q2);
ar, a fékezés során elért legnagyobb lassulás;
g, a gravitáció gyorsulása (9,81 m2/s).
Másrészt a lassítás maximális értékét a következő kifejezés adja meg:
μa, a tapadási együttható (általában biztonságnak tekintik, μa = 1)
A túlterhelések által az első és a hátsó tengelyre adott kifejezéseket az alábbiakban soroljuk fel.
Az első tengelyen az a tengely által elszenvedett túlterhelés a jármű fékezési folyamata során (ΔRA) a következő kifejezéssel számolható:
Q, a rakomány a karosszéria vagy a rakodódoboz súlya, plusz a maximálisan szállított hasznos teher (Q1 + Q2);
ar, a fékezés során elért legnagyobb lassulás;
h, a rakomány súlypontjának magassága a járdához;
g, a gravitáció gyorsulása (9,81 m2/s);
o, az első és a hátsó tengely közötti távolság.
Másrészt a hátsó tengely esetében a gyorsulási folyamat során a jármű túlterhelést szenved el (ΔRB), amint azt már fentebb említettük. A rezsi ezen értékét a következő kifejezéssel lehet megszerezni:
T, a hátsó hajtókerekeken elért legnagyobb tangenciális erő;
h, a rakomány súlypontjának magassága a járdához;
o, az első és a hátsó tengely közötti távolság.
Másrészt, ha a jelöléssel van jelölve R * BT a jármű gyorsulási szakaszában a hátsó tengelyre eső teljes terhelés, a következő kifejezéssel:
R'B, a jármű alvázának a hátsó tengelyre eső része;
RB, a hasznos teher vagy a szállított áruk és a rakodódob miatt a hátsó tengelyre adott reakció (Q)
ΔRB , az a túlterhelés, amely a jármű gyorsulási folyamata miatt a hátsó tengelyen keletkezik.
Az előző kifejezés, amely összeszedi a hátsó tengely összes terhelését, ha fejlesztik, a következő:
A fejlesztési folyamat folytatása, a tangenciális stressz értéke T hogy a hátsó hajtókerekek fejlődhetnek, a következő megfogalmazással lehet kifejezni:
Ha az előző kifejezés helyettesíti, akkor lehetővé teszi a képlet megszerzését a gyorsulási fázisban a hátsó tengelyre eső teljes erőfeszítés kiszámításához:
o, az első és a hátsó tengely közötti távolság;
h, a rakomány súlypontjának magassága a járdához;
μa, a tapadási együttható (általában biztonságnak tekintik, μa = 1)
RBT, a hátsó tengely reakciója a jármű alvázának súlya, valamint a hasznos teher vagy a szállított áruk miatt (RBT = R'B + RB)
2.2- A tengelyben keletkező feszültségek
A jármű tengelyét különböző típusú feszültségek érik, nevezetesen:
? A tengely hajlító vagy hajlító nyomatékai;
? Nyíróerők, amelyek olyan erők, amelyek merőlegesek a tengely hosszirányára;
? És a torziós momentumok, amelyek a hátsó póttengelyek esetében annak a torziónak köszönhetők, amely például a fékezés során fellépő kerék-föld súrlódási erőt eredményezi.
A nyomatékok és erők tengely mentén történő eloszlásának tanulmányozásához és kiszámításához el kell indulni azoktól a határ- vagy tartófeltételektől, amelyek a tengelyt a jármű többi részéhez és a talajhoz viszonyítják.
Így a tengelyek összekapcsolódnak a jármű többi részével, konkrétan annak vázával, a felfüggesztéssel (laprugók, lengéscsillapítók, rugók ...) és a talajjal a kerékagyakba való illeszkedésük révén.
4. ábra A tengely feszültségeinek vázlata
Ezért a feszültségek tengelyprofil mentén történő eloszlásának tanulmányozásához szakaszosan, az előző ábra szerint kell ezt elvégezni: