A Horváth Mérnökiroda, A Budapesti Műszaki Egyetem Gépjárművek Tanszéke. A Schwarzmüller Járműgyártó és Kereskedelmi Kft

Átírás

1 A járóképes alvázakra épített különböző felépítményekkel kialakítható tehergépkocsik forgalombahelyezésének hatósági eljárásához A Horváth Mérnökiroda, A Budapesti Műszaki Egyetem Gépjárművek Tanszéke A Schwarzmüller Járműgyártó és Kereskedelmi Kft Közös együttműködésben olyan automatizált műszaki szoftver rendszert fejlesztett ki, amely nemcsak Magyarországon egyedülálló, hanem ismereteink szerint külföldön sincs hasonló rendszer. A következő oldalakon figyelemmel a bizalmas szakmai kérdésekre bemutatjuk egy billenőputtonyos gépkocsi engedélyezési dokumentációjának néhány részletét. Készült a BMEAuto Software támogatásával

2 Tartalomjegyzék 1. A jármű műszaki adatai : A járóképes alváz adatai A felépítmény adatai A teljes jármű adatai...4 Tömegadatok:...4 Menetkész méretek: Nyilatkozatok... Hiba! A könyvjelző nem létezik. Tervezői Nyilatkozat... Hiba! A könyvjelző nem létezik. Gyártói Nyilatkozat... Hiba! A könyvjelző nem létezik. Összeépítési Nyilatkozat... Hiba! A könyvjelző nem létezik. 3 Ellenőrző számítások Tengelyterhelés változása A felépítmény súlya és a hasznos terhelés hatása a tengelyterhelésre: A jármű kanyarstabilitásának ellenőrzése : Billenési határhelyzet A terhelt jármű súlypontmagassága A jármű kanyarodási jellemzői A belső fordulókör Farseprés A felépítményt a tgk.alvázhoz rögzítő oldható kötések szilárdsági számítása: Billentési stabilitás A terhelt jármű súlyponthelyzete A billentés stabilitásának ellenőrzése Hátrabillentés Szilárdsági ellenőrzés A segédkeret és az alváz hossztartó igénybevétele A hossztartó keresztmetszeti jellemzőinek számítása A hossztartóban ébredő feszültségek számítása A billentő hidraulika munkahenger kereszttartójának ellenőrző számítása Hátrabillentő tengely szilárdsági ellenőrzése A számítás peremfeltételei Adatok A reakcióerők számítása A tengelyre ható nyomaték igénybevétel számítása A tengely keresztmetszeti jellemzőinek számítása A tengelyben ébredő feszültségek számítása...17 Készült a BMEAuto Software támogatásával oldal, összesen: 17

3 1. A jármű műszaki adatai : 1.1A járóképes alváz adatai Gyártmány: MAN Típus: Alvázszám: Jármű fajta: Tgk / járóképes alváz Tengelyek száma: 4 Kerekek száma: 8x4 Geometriai tengelytáv(ok): mm Mechanikai tengelytáv 4803 mm Nyomtáv(ok): 2400 / 2200 mm Mellső kinyúlás 1475 mm Vezetőfülke hossza 1900 mm A teljes jármű legnagyobb megengedett hossza: A teljes jármű legnagyobb megengedett szélessége: Tömegközéppont magasság: A csupasz alváz tömege: Alváz tengelynyomása elöl: Alváz tengelynyomása hátul Műszakilag megengedett össztömeg: Tengely/tengelycsoport műszakilag megengedett legnagyobb terhelése: Elöl: Hátul Jogszabályban megengedett össztömeg: Megengedett tengelyterhelés elöl: Megengedett tengelyterhelés hátul: Gumiabroncs mérete elöl Gumiabroncs mérete hátul mm 2550 mm 881 mm kg 6700 kg 3860 kg kg kg kg kg kg kg Gumiabroncs gördülő sugara: 519 Fékrendszer típusa: Kétkörös légfék 1.2 A felépítmény adatai A felépítmény gyártmánya: Típusa: Jellege: Rakfelület hossza: Rakfelület szélessége Felépítmény magassága Felépítmény tömege Schwarzmüller Hátra billenõ 6498 mm 2550 mm 1500 mm 3588 kg Készült a BMEAuto Software támogatásával oldal, összesen: 17

4 1.3. A teljes jármű adatai Tömegadatok: A teljes jármű saját tömege (felépítménnyel, vezető nélkül) [kg]:: Ennek megoszlása a tengelyek között [kg]: Mellső tengely(csoport): Hátsó tengely(csoport): kg 7626 kg 6572 kg Szállítható személyek száma: 1 Tömege: 75kg Ennek megoszlása a tengelyek között Mellső tengely(csoport): 103 kg Hátsó tengely(csoport): -28 kg Hasznos terhelhetőség: Ennek megoszlása a tengelyek között Mellső tengely(csoport): Hátsó tengely(csoport): Megengedett legnagyobb össztömeg: Ennek megoszlása a tengelyek között Mellső tengely(csoport): Hátsó tengely(csoport): kg 6271 kg 9456 kg kg kg kg Menetkész méretek: Legnagyobb hosszúság :: Teljes szélesség : Teljes magasság: Hátsó kinyúlás a B2 tengely mögött: 9318 mm 2550 mm 3200 mm 1443 mm Készült a BMEAuto Software támogatásával oldal, összesen: 17

5 Készült a BMEAuto Software támogatásával oldal, összesen: 17

6 3 Ellenőrző számítások 3.1 Tengelyterhelés változása Mellső tengelyterhelés felépítmény nélkül : Hátsó tengelyterhelés felépítmény nélkül : A járóképes alváz tömege : A felépítmény tömege : A hasznos terhelés tömege G M = 6700 kg. G H = 3860 kg. G A = kg. G F = 3588 kg G T = kg Mechanikai tengelytáv Felépítmény hatásvonalának karja t m = 4803 mm k f = 1106 mm A hasznos terhelés hatásvonalának karja k t = 1900 mm Készült a BMEAuto Software támogatásával oldal, összesen: 17

7 3.2 A felépítmény súlya és a hasznos terhelés hatása a tengelyterhelésre: Nyomatékok az A és a B tengelyegység talppontjára: M A = (t m -k f ) x G f t m x B f = 0 Ebből B f = (t m -k f ) x G f /t m M B = t m x A f k f x G f = 0 Ebből A f = k f x G f t m M A = (t m -k t ) x G t t m x B t = 0 Ebből B t = (t m -k t ) x G t /t m M B = t m x A t k t x G t = 0 Ebből A t = k t x G t t m Az egyes összetevők hatását a tengelynyomások alakulására az alábbi táblázatban foglaltuk össze: Tömeg [kg] Mellső Hátsó tengely [kg] tengely [kg] Járóképes alváz Felépítmény és segédalváz Felépítménnyel fölszerelt jármű Mellső tengely előírt legkisebb terhelése 2840 Szállítható személyek Hasznos terhelés A jármű össztömege Mellső tengely előírt legkisebb terhelése 6000 Műszakilag megengedett max értékek Rendeletileg megengedhető értékek Kormányozhatósági követelmény, hogy a kormányzott tengelyek tengelynyomása üresen és terhelve egyaránt 2 tengelyes jármű esetében leglább a teljes tömeg 25 %-a 3 vagy többtengelyes jármű esetében leglább a teljes tömeg 20 %-a legyen 3.3. A jármű kanyarstabilitásának ellenőrzése : Billenési határhelyzet A jármű akkor van a billenés határán, ha az F c centrifugális erő billentő nyomatéka éppen egyenlő az F s súlyerő stabilizáló nyomatékával F c x H = F s x Bo/2 Az F c centrifugális erő maximális értéke a keréken fellépő tapadási erő lehet. Ennél nagyobb erő esetén ugyanis a jármű a kanyarban kicsúszik. A számításokat közepes kopottságú útfelületre µcs = 0,65 tapadási tényezővel végezzük. Ekkor F c = F t = µ cs M g = 0,65 M g Készült a BMEAuto Software támogatásával oldal, összesen: 17

8 Visszatérve az előző egyenletre és beírva, hogy az F s súlyerő F s = M g 0,65 M gxh = M gx Bo/2 a még megengedhető legnagyobb súlypontmagasság ebből számítható. Boruláskor a támaszreakció kitolódik a kerék külső szélére, ezért a Bo nyomtávot átlagosan 2500 mmrel véve figyelembe H max értéke H max = Bo/(2 0,65) = 1920 mm A terhelt jármű súlypontmagassága A súlypontszámítás adatait a következő ábrán foglaltuk össze Súlypont magasság [mm] Tömeg [kg] Alváz és személyek Ha= Felépítmény és segédalváz Hf= Hasznos teher Ht= Teljes jármű üresen H= Teljes jármű terhelve H= Borulási határ Hmax=1920 A jármű súlypontja üresen és terhelve egyaránt alacsonyabb, mint a borulási határhoz tartozó érték, tehát a jármű kanyarban korábban kezd kicsúszni, mint felborulni. Készült a BMEAuto Software támogatásával oldal, összesen: 17

9 3.4. A jármű kanyarodási jellemzői A belső fordulókör mm sugarú külső fordulókörön a belső fordulókör sugara, Rb = 8247 mm A megengedett legkisebb fordulókör sugár: 5300 mm ; 8247 mm > 5300 mm, tehát megfelelő! Farseprés A farseprés értéke f = 211 mm A megengedett legnagyobb farseprés állóhelyzetből: 800 mm > 211 mm, tehát megfelelő! A megengedett legnagyobb farseprés egyenesmenetből: 600 m > 211 mm, tehát megfelelő! 3.5 A felépítményt a tgk.alvázhoz rögzítő oldható kötések szilárdsági számítása: Készült a BMEAuto Software támogatásával oldal, összesen: 17

10 4. Billentési stabilitás 4.1. A terhelt jármű súlyponthelyzete A jármű hátrabillenése szempontjából az a legkritikusabb helyzet, ha föltételezzük, hogy a billentés során a puttony ürítése nem kezdődik meg, és.a teljes teher a puttonnyal együtt úgy mozog, mintha belefagyott volna. A terhelt jármű súlypont távolsága ekkor a hátsó tengelyközéptől előre: S=(k a *G a -k bill *G p )/G össz = 1153 mm A fejezet további részleteit nem közöljük 4.2. A billentés stabilitásának ellenőrzése Hátrabillentés Feltételezzük, hogy a billentés során a teher tömegközéppontja a felépítményhez viszonyítva változatlan marad. A hátrabillentett felépítmény és a hasznos teher (együttesen: a terhelt puttony) súlypontmagassága: 2 2 sv Hp = h V sv sh sin γ Arctg = 4473 mm sh A fejezet további részleteit nem közöljük Készült a BMEAuto Software támogatásával oldal, összesen: 17

11 A fejezet további részleteit nem közöljük Ezzel a borulási határszög Bo α = Arctg = 21 º 2 Hg és a 21 fok alatti ferdeségű talajon a rakomány még a jármű felborulása nélkül hátrabillenthető, ami a megkívánt os határérték felett van, tehát megfelel. 5. Szilárdsági ellenőrzés 5.1 A segédkeret és az alváz hossztartó igénybevétele A jármű hossztartóira ható terhelések felvételénél az előzőekben számított értékeket vesszük alapul Készült a BMEAuto Software támogatásával oldal, összesen: 17

12 5.1.1 A hossztartó keresztmetszeti jellemzőinek számítása A segédkerettel erősített alváz hossztartó keresztmetszeti jellemzői A hossztartóban ébredő feszültségek számítása A fejezet többi részleteit nem közöljük h i s = =2.33 σ r M d =1.30 dinamikus tényezővel a dinamikus biztonsági tényező: σ h id = = 1.79 M d σ r tehát a hossztartó a segédkerettel kellő biztonsággal megfelel σ Készült a BMEAuto Software támogatásával oldal, összesen: 17

13 5.2. A billentő hidraulika munkahenger kereszttartójának ellenőrző számítása. Készült a BMEAuto Software támogatásával oldal, összesen: 17

14 A kereszttartó másodrendű nyomatéka a súlyponti tengelyre: J x = 1904 cm 4 A kereszttartó keresztmetszeti tényezője a szélső szálra: A hajlító nyomaték: K x = 272 cm 3 A fejezet további részleteit nem közöljük A határfeszültség értéke σ h = 400 MPa és ezzel a biztonsági tényező: i s = σ h σ r = 1.94 tehát a kereszttartó az előfordulható maximális terhelést adó üzemállapotban is biztonsággal megfelel 5.3 Hátrabillentő tengely szilárdsági ellenőrzése A számítás peremfeltételei Az ellenőrző számítást a csőszelvényű hátrabillentő tengelyre végezzük, feltételezve, hogy a terhelő erők a csőtengely végén hatnak, a reakció erők pedig a segédváz A fejezet további részleteit nem közöljük Készült a BMEAuto Software támogatásával oldal, összesen: 17

15 5.3.2 Adatok A terhelt felépítmény tömege: G = A billentő hidraulika támadási pontjának távolsága a hátrabillentő tengelytől: a = A terhelt felépítmény súlyponttávolsága a hátrabillentő tengelytől: s h = A terhelt felépítmény súlypontmagassága a hátrabillentő tengelytől: s v = A hátrabillentési szög: γ = A segédváz hossztartók (reakcióerők) távolsága egymástól: c = A terhelő erők hatásvonalának távolsága egymástól: l = A hátrabillentő tengely kialakítása: A hátrabillentő tengely külső átmérője: D = Falvastagsága A tengely anyaga: varratnélküli acélcső Határfeszültség : R e = Dinamikus tényező: A reakcióerők számítása A hátrabillentett felépítmény Jelölések: F hidr A hidraulikus munkahenger billentőereje F h Ennek vízszintes komponense F v A függőleges komponense F b A billentő tengely támasztóereje Készült a BMEAuto Software támogatásával oldal, összesen: 17

16 A billentési tengely mint forgáspont körül a hidraulika F hidr erejének nyomatéka a G súlyerő nyomatékával tart egyensúlyt. Ebből F hidr számítható: A fejezet további részleteit nem közöljük Ezekkel a billentési tengelyt terhelő támaszerő számítható F b = 2 2 (G - Fv) + (Fh) = Newton A tengelyre ható nyomaték igénybevétel számítása A billentő tengely terhelése és nyomatékeloszlása A fejezet további részleteit nem közöljük A tengely keresztmetszeti jellemzőinek számítása A másodrendű nyomaték: Készült a BMEAuto Software támogatásával oldal, összesen: 17

17 A keresztmetszeti tényező szélső szálra : 4 4 ( D d ) π = I x =.. cm 4 64 K X 2J = D X =... cm A tengelyben ébredő feszültségek számítása Az alátámasztás helyén ébred a legnagyobb feszültség, amelynek értéke: A fejezet további részleteit nem közöljük Készült a BMEAuto Software támogatásával oldal, összesen: 17