Vzájemně působící pomocný rám Popis - TIL

PGRT
Vzájemně působící pomocný rám
Popis
Popis
Vzájemně působící pomocný rám je konstrukce, v níž díky ukotvení mohou rámy,
které ji tvoří, působit nikoli jako dva samostatné rámy, ale jako jeden rám podvozku.
• Vzájemně působící pomocný rám ponese větší zatížení
• Zmenší se rozměry a tím i hmotnost
330 446
Vzájemně působící pomocný rám vykazuje mnohem větší odpor proti průhybu než
pomocný rám bez vzájemného působení. Větší odpor proti průhybu lze využít těmito
způsoby:
Rozdíl mezi vzájemně působícím a vzájemně nepůsobícím pomocným rámem.
Vzájemně působící pomocný rám se doporučuje pro vozidla, která jsou citlivá na
průhyb rámu a u nichž se vyžaduje nízká hmotnost.
Aby měl vzájemně působící pomocný rám nejlepší možné charakteristiky, ukotvení
mezi jeho rámy musí být tuhé, to znamená, že mezi držáky rámů musí být svěrné
spoje a malá vzdálenost. Lze jej porovnat se vzájemně nepůsobícím pomocným
rámem s pružnějším ukotvením a větší vzdáleností mezi držáky rámů.
Například u domíchávače betonu lze pomocí vzájemně působícího pomocného rámu
snížit průhyb rámu a odlehčit ložiska.
357 584
Při použití vzájemně působícího pomocného rámu lze některé podvozky sestavit
s jedním rámem typu F800 nebo F950 namísto dvojitého rámu typu F957 nebo F958,
aniž by se snížila pevnost nebo tuhost ve svislém směru. Podobně lze spolu s typem
F957 a F958 použít slabší vzájemně působící pomocný rám.
Příklad držáku přizpůsobení nástavby pro vzájemně působící pomocný rám.
Další informace a rady vám poskytne váš prodejce společnosti Scania.
04:10-03 Vydání 3 cs-CZ
1 (10)
©
Scania CV AB 2015, Sweden
Vzájemně působící pomocný rám
PGRT
Popis
DŮLEŽITÉ!
Pokud podvozek vykazuje menší pevnost rámu, než dovoluje standardní tovární
specifikace, před jakoukoli přestavbou je nutné předat společnosti Scania výpočet,
který potvrzuje úroveň napětí v rámu podvozku. Výběr správného podvozku
v kombinaci s požadovaným pomocným rámem je nutné prodiskutovat s prodejcem.
Výhody
Díky tomu, že se používá větší počet držáků a že se držáky montují pomocí nýtů nebo
pevnostních šroubů, se zvyšuje pevnost a tuhost rámu jako celku.
Přínosem tužšího připevnění pomocného rámu je to, že rámy díky vzájemnému
působení odolávají většímu zatížení při stejném průhybu, takže pevnost celé sestavy
rámu je větší. Pak může kombinace slabšího rámu podvozku a vzájemně působícího
pomocného rámu snést stejné zatížení jako běžná kombinace rámu podvozku a
vzájemně nepůsobícího pomocného rámu. Při použití nižšího vzájemně působícího
pomocného rámu se také sníží těžiště nákladu.
Další informace o zadním přesahu naleznete v dokumentu Zesílení.
Výběrem jednoduchého rámu namísto dvojitého lze snížit celkovou hmotnost
podvozku o 200–300 kg, takže je možné zvýšit užitečné zatížení a přitom zachovat
celkovou hmotnost vozidla.
Nevýhody
Méně účinné tlumení v podvozku a tím i vyšší citlivost na vibrace podvozku.
04:10-03 Vydání 3 cs-CZ
2 (10)
©
Scania CV AB 2015, Sweden
Vzájemně působící pomocný rám
PGRT
Popis
Upevnění pomocí svěrných spojů
K dosažení tuhého ukotvení se používá svěrný spoj.
Další informace o svěrných spojích naleznete v dokumentu Šroubové spoje.
Ve svěrném spoji zajišťují nehybnost dílů styčné plochy šroubu nebo nýtu a okraje
otvoru.
Svěrné spoje se vytvářejí pomocí nýtů nebo pevnostních šroubů. V případě použití
pevnostních šroubů jsou nutné plně vystružené otvory procházející celým spojem.
Při vrtání nových otvorů pro pevnostní šrouby M14 použijte vrták o průměru
13,8 mm a výstružník 14H8.
Držáky montujte na rám podvozku s hustotou minimálně 10 pevnostních šroubů
M14 na metr boční příčky rámu. Na místech s velkými příčnými silami je nutné tento
počet zvýšit. Držáky je také možné s rámem podvozku snýtovat.
Pokud budete pracovat s otvory 14,8 mm vyvrtanými předem ve výrobním závodě,
můžete použít nýty nebo pevnostní šrouby M16. Pro pevnostní šrouby M16 použijte
vrták s průměrem 15,8 mm a výstružník 16H8.
Držáky se musí k pomocnému rámu přivařit nebo přišroubovat pevnostními šrouby.
DŮLEŽITÉ!
Při použití rámu F950 věnujte zvláštní pozornost příčnému zatížení.
04:10-03 Vydání 3 cs-CZ
3 (10)
©
Scania CV AB 2015, Sweden
PGRT
Vzájemně působící pomocný rám
Teorie
Teorie
Moment setrvačnosti u 2 optimálně vzájemně působících příček, kde dolní strana
pomocného rámu sleduje horní stranu rámu podvozku, jako by byly spojeny v místě
styčného povrchu:
tps
Itot = Ic + Is + Ac · a2 + As · b2
tp
c
b
Moment setrvačnosti u 2 příček, které vzájemně nepůsobí, takže se dolní strana
pomocného rámu může volně a bez tření pohybovat podélně vzhledem k horní
straně rámu podvozku. Dotyk se předpokládá po celé ploše povrchu.
tptot
tpc
Těžiště nápravy
Rám podvozku
Pomocný rám
Moment setrvačnosti
Plocha průřezu
a
330 448
Itot = Ic + Is
s
I
A
=
=
=
=
=
Porovnání dvou momentů setrvačnosti:
Ic + Is + Ac · a2 + As · b2 > Ic + Is
To znamená, že moment setrvačnosti u 2 vzájemně působících rámů je větší než u 2
rámů bez vzájemného působení. Tyto vzorce platí pouze v optimálních případech.
04:10-03 Vydání 3 cs-CZ
4 (10)
©
Scania CV AB 2015, Sweden
PGRT
Vzájemně působící pomocný rám
Rozložení napětí
Rozložení napětí
tps
tps
b
b
tptot
tptot
a
Graf znázorňuje rozložení napětí v rámu podvozku a pomocném rámu podvozku u
vzájemně nepůsobícího pomocného rámu.
a
361 979
tpc
361 978
tpc
Graf znázorňuje rozložení napětí u vzájemně působícího pomocného rámu.
Při porovnání rozkmitů napětí v grafech je zřejmé, že při použití vzájemně
působícího pomocného rámu se napětí v rámu podvozku sníží přibližně o 50 %.
Zvýší se však napětí v pomocném rámu. Vyberte pomocný rám, který vykazuje
stejnou pevnost jako rám podvozku, to znamená mez pevnosti v tahu alespoň
500 MPa.
04:10-03 Vydání 3 cs-CZ
5 (10)
©
Scania CV AB 2015, Sweden
PGRT
Vzájemně působící pomocný rám
Graf
Graf
Svislé napětí při průhybu v boční příčce rámu u
různých způsobů spojení pomocného rámu
(hx80x6) s rámem podvozku.
Vzájemně působící ocelový pomocný rám 160x80x6 mm u typu F950 zajišťuje
stejnou pevnost podvozku jako pomocný rám 180x80x6 bez vzájemného působení
s typem F957.
Vzájemně působící pomocný představuje úsporu 47 kg na metr rámu v místech
zesílení boční příčky.
Pro dosažení stejné pevnosti se vzájemně nepůsobícím pomocným rámem u typu
F950 je vyžadována výška pomocného rámu 290 mm.
%
200
F950
180
F950
F957
160
140
120
100
Poznámka:
I nízký vzájemně působící pomocný rám zajistí značné snížení napětí.
80
Přerušovaná čára na úrovni 100 % představuje mez přípustného relativního napětí při
průhybu ve svislém směru.
= F950 se vzájemně nepůsobícím pomocným rámem
60
40
20
0
h
0
= F957 se vzájemně nepůsobícím pomocným rámem
50
100
150
200
160 180
250
300
290
350
361 980
= F950 se vzájemně působícím pomocným rámem
Relativní napětí při průhybu ve svislém směru (%) u boční příčky rámu jako funkce
výšky pomocného rámu h (mm)
04:10-03 Vydání 3 cs-CZ
6 (10)
©
Scania CV AB 2015, Sweden
PGRT
Vzájemně působící pomocný rám
Graf
Tuhost při průhybu ve svislém směru v boční příčce
rámu při různých způsobech spojení pomocného
rámu (hx80x6) s rámem podvozku.
12000
Vzájemně působící ocelový pomocný rám už při rozměrech 70x80x6 mm u typu
F950 zajišťuje stejnou tuhost podvozku jako pomocný rám 180x80x6 bez
vzájemného působení s typem F957.
10000
Vzájemně působící pomocný představuje úsporu 47 kg na metr rámu v místech
zesílení boční příčky.
Pro dosažení stejné tuhosti se vzájemně nepůsobícím pomocným rámem u typu F950
je vyžadována výška pomocného rámu 290 mm.
Poznámka:
I nízký vzájemně působící pomocný rám zajistí značné zvýšení tuhosti.
I
F957
F950
F950
8000
6000
= F950 se vzájemně nepůsobícím pomocným rámem
4000
= F950 se vzájemně působícím pomocným rámem
= F957 se vzájemně nepůsobícím pomocným rámem
2000
0
50
70
100
150
200
180
250
300
350 h
290
361 981
0
Moment setrvačnosti I (cm4) jako funkce výšky pomocného rámu h (mm).
04:10-03 Vydání 3 cs-CZ
7 (10)
©
Scania CV AB 2015, Sweden
PGRT
Vzájemně působící pomocný rám
Příklad výpočtu
Příklad výpočtu
Poznámka:
Argumenty pro vzájemně nepůsobící pomocné rámy jsou teoretické, protože
standardní pomocný rám je k rámu podvozku přišroubován, což do jisté míry zvyšuje
moment setrvačnosti.
F950 se vzájemně působícím pomocným rámem
70x80x6
Pro rám podvozku:
Ic = IF950 = 3 877 cm4
AF950 = 39,4 cm²
Pro pomocný rám:
Is = I70x80x6 = 108 cm4
A70x80x6 = 13,1 cm²
Hodnoty momentu setrvačnosti, plochy a hmotnosti rámů podvozku jsou uvedeny
v dokumentu Rámy podvozku.
F950 se vzájemně nepůsobícím pomocným
rámem 70x80x6
Pro rám podvozku:
Ic = IF950 = 3 877 cm4
F957 se vzájemně nepůsobícím pomocným
rámem 180x80x6
Pro rám podvozku:
Ic = IF957 = 5 953 cm4
Pro pomocný rám:
Is = I70x80x6 = 108 cm4
Pro pomocný rám:
Is = I180x80x6 = 964 cm4
Když pomocný rám a rám podvozku vzájemně
nepůsobí:
Když pomocný rám a rám podvozku vzájemně
nepůsobí:
U této kombinace jsou vypočítané vzdálenosti
těžiště profilů od společného těžiště tyto:
a = 4,2 cm
b = 12,8 cm
Když pomocný rám a rám podvozku vzájemně
působí:
Itot = IF950 + I70x80x6 + AF950 · a2 + A70x80x6 · b2 =
= 3 877 + 108 + 39,4 · 4,22 + 13,1 · 12,82 = =
6 826 cm4
Itot = Ic + Is = 3 877 + 108 = 3 985 cm4
04:10-03 Vydání 3 cs-CZ
Itot = Ic + Is = 5 953 + 964 = 6 917 cm4
8 (10)
©
Scania CV AB 2015, Sweden
PGRT
Vzájemně působící pomocný rám
Příklad výpočtu
Při použití rámu podvozku F950 a vzájemně působícího pomocného rámu 70x80x6
se moment setrvačnosti zvýšil 6 826/3 985 = 1,71 krát, tj. o 71 % ve srovnáním se
vzájemně nepůsobícím pomocným rámem.
Pro dosažení přibližně stejného momentu setrvačnosti jako u typu F950 se vzájemně
působícím pomocným rámem 70x80x6 ve srovnání se vzájemně nepůsobícím
pomocným rámem a rámem podvozku F957 je vyžadován pomocný rám s rozměry
180x80x6.
04:10-03 Vydání 3 cs-CZ
9 (10)
©
Scania CV AB 2015, Sweden
PGRT
Vzájemně působící pomocný rám
Příklad výpočtu
Úspory hmotnosti
Hmotnost:
Rám podvozku
F950 = 30,7 kg/m
F957 = 50,7 kg/m
Pomocný rám
70x80x6: 10,2 kg/m
180x80x6: 15,4 kg/m
Pokud se použijí 2 příčky rámu, bude dosaženo úspory hmotnosti 2x20 kg na metr
rámu podvozku. Při porovnání rozměrů 70x80x6 a 180x80x6 bude dosaženo další
úspory hmotnosti 2x5,2 kg na metr pomocného rámu. Například u nákladního
vozidla s Ad 4 700 (délka zesílení 5,5 m) bude dosaženo úspory hmotnosti 5,5x2x20
= 220 kg.
Pokud se úspora u pomocného rámu přičte ke stejné délce, bude dosaženo dalších
5,5x2x5,2 = 57,2 kg, takže celková úspora hmotnosti bude 277 kg.
To platí pro nákladní vozidlo s rámem podvozku F950 a pomocným rámem
s rozměry 70x80x6 ve srovnání s nákladním vozidlem s rámem podvozku F957 a
pomocným rámem 180x80x6.
04:10-03 Vydání 3 cs-CZ
10 (10)
©
Scania CV AB 2015, Sweden