SYSTEM DOBORU MOCOWAŃ ZABUDÓW SAMOCHODÓW CIĘŻAROWYCH

(1)

MODELOWANIE INŻYNIERSKIE 2017 nr 64, ISSN 1896-771X

SYSTEM DOBORU MOCOWAŃ ZABUDÓW SAMOCHODÓW CIĘŻAROWYCH

Grzegorz Spyra

^1a

, Witold Beluch

^1b

1Instytut Mechaniki i Inżynierii Obliczeniowej, Politechnika Śląska

agrzes@spyra.com.pl, ^bwitold.beluch@polsl.pl

Streszczenie

W pracy przedstawiono program mający na celu dobór typu, liczby oraz rozmieszczenia mocowań zabudów na samochody ciężarowe. Na podstawie dokumentacji producenta zabudów opracowano katalog mocowań, które pod- dano następnie analizie wytrzymałościowej. Zastosowane metody optymalizacji jednowymiarowej pozwoliły na wyznaczenie sił dla każdego modelu mocowania, które powodują naprężenia zbliżone do granicy plastyczności ma- teriału. Opracowany program dobiera mocowania na podstawie wytycznych producenta podwozi i obliczonych sił:

hamowania, wiatru, odśrodkowej oraz siły wynikającej z jazdy po wzniesieniach.

Słowa kluczowe: zabudowa samochodów ciężarowych, mocowania, MES, optymalizacja

COMPUTER SYSTEM SUPPORTING THE SELECTION

OF TRUCK BODY MOUNTINGS

Summary

The paper presents computer application for selecting type, number and location of truck body mountings. Based on manufacturer’s technical documentation, a body mounting catalogue has been made. Each mounting model has been verifed by FEM software. Forces, which cause tension close to yield strength, for each model has been designated using one dimensional optimization methods. The application selects body mounting based on car manufacturer guidelines and calculated forces: bracking force, wind power, centrifugal force and force that is result of slopes driving.

Keywords: truck body, mounting, FEM, optimization

1. WSTĘP

Samochody ciężarowe stanowią jeden z podstawowych środków transportu różnego rodzaju ładunków. Oprócz najbardziej popularnych zabudów takich jak wywrotka, skrzynia ładunkowa stała lub kontener można spotkać wiele zabudów specjalistycznych, np. cysterny, śmieciarki czy podnośniki koszowe.

Jednym z najważniejszych elementów każdej zabudowy mającym wpływ na jej bezpieczne użytkowanie jest mocowanie zabudowy do ramy głównej pojazdu. Moco- wanie stanowi zespół różnych uchwytów rozmieszczony na ramie pojazdu.

Celem niniejszej pracy było opracowanie oprogramowania mającego na celu dobór i rozmieszczenie odpowiednich elementów mocowania zabudowy z uwzględnieniem zaleceń producenta podwozi, warunków wytrzymałościo- wych oraz doświadczenia producenta zabudów.

2. WYTYCZNE PRODUCENTÓW

2.1 ZAGADNIENIA OGÓLNE

Producenci podwozi samochodów ciężarowych udostęp- niają wytyczne dotyczące projektowania zabudów. Są w nich ujęte wszystkie wymagania, jakie musi spełniać nadwozie. Uwzględniane są w nich istniejące przepisy

(2)

prawne, warunki homologacji oraz aspekty wytrzymał ściowe, m.in. zalecane materiały, połączenia ś czy mocowania.

W niniejszym artykule skupiono się na wytycznych marki MAN, udostępnionych w formie przewodnika

2.2 WYTYCZNE DOTYCZĄCE MOCOWAŃ

Zalecane jest podzielenie mocowań zabudowy na dwie strefy (rys. 1).

Rys. 1. Strefy mocowań [10]

Pierwsza strefa została oznaczona literą A i zawiera elementy elastyczne. Strefa ta rozpoczyna się z przodu ramy pomocniczej i kończy przed mocowaniem tylnego zawieszenia samochodu. Druga strefa (B)

od mocowania tylnego zawieszenia i kończy pojazdu. Jest to strefa mocowania sztywnego.

Mocowania występujące w pierwszej strefie składają się z dwóch elementów połączonych ze sobą za pomocą śrub.

Element dolny przykręcany jest do ramy pojazdu, nat miast element górny jest przyspawany

do ramy pomocniczej zabudowy. Przykład tego mocow nia przedstawia rys. 2. Tego typu mocowanie, oprócz utrzymywania zabudowy na ramie pojazdu, amortyzuje drgania powstałe w trakcie jazdy, co zapobiega pojawi niu się kumulacji naprężeń w pobliżu mocowań i w ramie głównej pojazdu. Takie rozwiązanie podnosi również komfort jazdy samochodem.

Rys. 2. Mocowanie elastyczne

aspekty wytrzymało- połączenia śrubowe

W niniejszym artykule skupiono się na wytycznych marki , udostępnionych w formie przewodnika [10].

WYTYCZNE DOTYCZĄCE

Zalecane jest podzielenie mocowań zabudowy na dwie

Pierwsza strefa została oznaczona literą A i zawiera Strefa ta rozpoczyna się z przodu ramy pomocniczej i kończy przed mocowaniem tylnego (B) rozpoczyna się od mocowania tylnego zawieszenia i kończy się z tyłu

Jest to strefa mocowania sztywnego.

Mocowania występujące w pierwszej strefie składają się z dwóch elementów połączonych ze sobą za pomocą śrub.

Element dolny przykręcany jest do ramy pojazdu, natomiast element górny jest przyspawany lub przykręcany

zabudowy. Przykład tego mocowa- 2. Tego typu mocowanie, oprócz utrzymywania zabudowy na ramie pojazdu, amortyzuje drgania powstałe w trakcie jazdy, co zapobiega pojawia-

żu mocowań i w ramie głównej pojazdu. Takie rozwiązanie podnosi również

Mocowanie znajdujące się na początku ramy pomocniczej powinno być wyposażone w dodatkowe elementy el styczne typu sprężyna lub tulejka z

W celu zredukowania możliwości przesuwania się zab dowy poprzecznie do ramy pojazdu należy zastosować dodatkowe płyty, które są przymocowane tylko do jednej części ramy. Przedstawia to rys.

Rys. 3. Płyta prowadząca

Mocowania znajdujące się w drugiej strefie stanowią specjalne płyty, tzw. „płyty policzkowe”.

jest przykręcana do ramy pojazdu przyspawana do ramy zabudowy.

usztywnić tylną część pojazdu oraz całkowicie zapobiegać przesuwaniu się zabudowy względem ramy pojazdu.

4 przedstawia przykłady takich mocowań

Rys. 4. Mocowanie sztywne

Zabronione jest stosowanie dodatkowych materiałów pomiędzy ramą pojazdu a ramą pomocniczą zabudowy.

Współczynnik tarcia (µ) pomiędzy ramami wyznaczony jest w zakresie od 0,09 do 0,15.

mie przyjęto współczynnik tarcia µ=0,1.

Odległość pomiędzy dwoma sąsiednimi mocowaniami nie może przekroczyć 1.200 [mm

kręcenia zabudowy muszą być wykonane w klasie min. 10.9.

3. ROZWIĄZANIA KONSTRUKCYJNE

Firma produkująca zabudowy na samochody ciężarowe posiada własne rozwiązania konstrukcyjne mocowań.

Istnieją modele mocowań dostosowane do danych wys kości profili ramy pomocniczej zabudowy

niem podziału na sztywne oraz elastyczne

Mocowanie znajdujące się na początku ramy pomocniczej powinno być wyposażone w dodatkowe elementy elastyczne typu sprężyna lub tulejka z tworzywa sztucznego.

W celu zredukowania możliwości przesuwania się zabudowy poprzecznie do ramy pojazdu należy zastosować dodatkowe płyty, które są przymocowane tylko do jednej

. 3.

Mocowania znajdujące się w drugiej strefie stanowią tzw. „płyty policzkowe”. Ich dolna część do ramy pojazdu, natomiast górna jest ramy zabudowy. Mają one za zadanie pojazdu oraz całkowicie zapobiegać przesuwaniu się zabudowy względem ramy pojazdu. Rys.

y takich mocowań.

Zabronione jest stosowanie dodatkowych materiałów pomiędzy ramą pojazdu a ramą pomocniczą zabudowy.

Współczynnik tarcia (µ) pomiędzy ramami wyznaczony W opracowanym programie przyjęto współczynnik tarcia µ=0,1.

Odległość pomiędzy dwoma sąsiednimi mocowaniami mm]. Śruby użyte do przy- kręcenia zabudowy muszą być wykonane w klasie

ROZWIĄZANIA KONSTRUKCYJNE

Firma produkująca zabudowy na samochody ciężarowe posiada własne rozwiązania konstrukcyjne mocowań.

Istnieją modele mocowań dostosowane do danych wyso- ocniczej zabudowy z uwzględnie- niem podziału na sztywne oraz elastyczne [11].

(3)

3.1 OBLICZENIA MES

Autorzy poddali wybrane modele analizie wytrzymał ściowej metodą elementów skończonych

tej analizy było wyznaczenie maksymalnej statycznej siły wywołującej naprężenia zbliżone do granicy

materiału. Szukano siły zarówno działającej wzdłuż jak i poprzecznie w odniesieniu do ramy pojazdu.

W tym celu każdy analizowany model przygotowano w taki sposób, aby szukana siła przyłożona była do jednego węzła modelu. Zastosowano elementy które łączyły dany węzeł z obszarami działania szukanej siły (rys. 5).

MPC (Multi-Point Constraint) to specjalny typ eleme tów pozwalający na utworzenie sztywnego połączenia pomiędzy danymi węzłami. Są one najczęściej wykorz stywane do nadawania warunków brzegowych lub łącz nia różnych rodzajów elementów skończonych ze sobą.

W analizowanych modelach tworzono siatkę z elementów płaskich z kwadratowymi funkcjami kształtu. Materiałem była stal konstrukcyjna S355 z granicą wytrzymałości Re=355 MPa.

Rys. 5. Elementy MPC

Tak przygotowany model eksportowano do pliku „bdf”.

Jest to format wejściowy solwera MSC W miejscu, gdzie była zadeklarowana siła

„znacznik siły”. Był to ciąg znaków nie występują w dokumentacji solwera,

ło kolizji z innymi poleceniami. Następnie opracowano program, który wyszukiwał w pliku ten znacznik i zast pował go konkretną wartością liczbową siły. Nowy plik z modelem był obliczany przez Nastrana. Autorski pr gram odczytywał pliki wynikowe solwera i wyszukiwał w nich największe uzyskane naprężenie w elemencie.

Grzegorz Spyra, Witold Beluch

Autorzy poddali wybrane modele analizie wytrzymało- (MES) [1]. Celem tej analizy było wyznaczenie maksymalnej statycznej siły ołującej naprężenia zbliżone do granicy plastyczności materiału. Szukano siły zarówno działającej wzdłuż jak i poprzecznie w odniesieniu do ramy pojazdu.

W tym celu każdy analizowany model przygotowano w taki sposób, aby szukana siła przyłożona była do jednego węzła modelu. Zastosowano elementy MPC, obszarami działania szukanej

to specjalny typ elemen- ywnego połączenia pomiędzy danymi węzłami. Są one najczęściej wykorzy- stywane do nadawania warunków brzegowych lub łącze- nia różnych rodzajów elementów skończonych ze sobą.

W analizowanych modelach tworzono siatkę z elementów i kształtu. Materiałem była stal konstrukcyjna S355 z granicą wytrzymałości

Tak przygotowany model eksportowano do pliku „bdf”.

MSC Nastran 2016 [7].

siła, wpisano tzw.

„%sila%”, które co nie powodowa- ło kolizji z innymi poleceniami. Następnie opracowano program, który wyszukiwał w pliku ten znacznik i zastę-

ością liczbową siły. Nowy plik z modelem był obliczany przez Nastrana. Autorski program odczytywał pliki wynikowe solwera i wyszukiwał w nich największe uzyskane naprężenie w elemencie.

Program wykorzystywał metody optymalizacji jednow miarowej [2]. Wynikiem jego działania była wartość siły, która powoduje wystąpienie naprężenia maksymalnego nieprzekraczającego granicy wytrzymałości materiału.

Początkowo program badał naprężenia dla dwóch wielk ści sił, z czego jedna powodowała naprężenia przekracz jące granicę plastyczności materiału. Pierwszym krokiem było zastosowanie interpolacji liniowej. Jeżeli naprężenie było inne od zakładanego, program stosował interpolację kwadratową. Optimum szukane było metodą złotego podziału. Program zatrzymywał się, gdy zn

powodującą naprężenie w przedziale

Model wejściowy oraz postprocesing wykonany został w programie FEMAP 10.1 [8].

3.2 POŁĄCZENIA ŚRUBOWE

Na środku każdego z otworów, gdzie występuje połącz nie śrubowe, utworzono dodatkowy węzeł, który był połączony z krawędzią otworu za pom

MPC.

Nowo utworzone węzły połączono elementem belk którego parametry odpowiadały zastosowanej śrubie M14 w klasie 10.9. Połączenie śrubowe zostało obciążone siłą pochodzącą z jego dokręcenia momentem 143,2 Nm Dodatkowo pomiędzy przylegającymi powierzchniami skręconych elementów nadano warunek kontaktu.

wszystkich przypadkach zostały spełnione warunki w trzymałościowe śrub.

Miejsce połączenia uchwytu do ramy

potraktowano jako utwierdzenie modelu MES. Aby uniknąć spiętrzenia naprężeń, w obliczeniach

wano podkładkę śruby, którą utwierdzono.

podkładką a uchwytem zastosowano warunek kontaktu.

Ilustruje to rys. 6.

Rys. 6. Podkładki śrub

Rys. 7 przedstawia analizę przykładowej płyty policzk wej. W tego typu modelach utwierdzenie również nadano na podkładkach śrub mocujących. Elementy MPC powi zane były z krawędziami modelu

czenie spawane.

Program wykorzystywał metody optymalizacji jednowy- ikiem jego działania była wartość siły, która powoduje wystąpienie naprężenia maksymalnego

granicy wytrzymałości materiału.

Początkowo program badał naprężenia dla dwóch wielko- ści sił, z czego jedna powodowała naprężenia przekracza- materiału. Pierwszym krokiem było zastosowanie interpolacji liniowej. Jeżeli naprężenie było inne od zakładanego, program stosował interpolację Optimum szukane było metodą złotego Program zatrzymywał się, gdy znaleziono siłę powodującą naprężenie w przedziale od 345 do 355 MPa.

Model wejściowy oraz postprocesing wykonany został

POŁĄCZENIA ŚRUBOWE

Na środku każdego z otworów, gdzie występuje połącze- utworzono dodatkowy węzeł, który był połączony z krawędzią otworu za pomocą elementów

Nowo utworzone węzły połączono elementem belkowym, którego parametry odpowiadały zastosowanej śrubie M14 w klasie 10.9. Połączenie śrubowe zostało obciążone siłą jego dokręcenia momentem 143,2 Nm [11].

Dodatkowo pomiędzy przylegającymi powierzchniami skręconych elementów nadano warunek kontaktu. We wszystkich przypadkach zostały spełnione warunki wy-

Miejsce połączenia uchwytu do ramy głównej pojazdu potraktowano jako utwierdzenie modelu MES. Aby w obliczeniach zamodelo- wano podkładkę śruby, którą utwierdzono. Pomiędzy podkładką a uchwytem zastosowano warunek kontaktu.

7 przedstawia analizę przykładowej płyty policzko- W tego typu modelach utwierdzenie również nadano na podkładkach śrub mocujących. Elementy MPC powią- zane były z krawędziami modelu, co symulowało połą-

(4)

Rys. 7. Płyta policzkowa

Takie mocowania mają znacznie większą wytrzymałość na siły działające wzdłuż ramy pojazdu niż w poprzek.

3.3 WYNIKI ANALIZ MES

Wyniki wszystkich analizowanych mocowań zebrano w tabeli 1. Stanowią one bazę danych do działania programu mającego na celu dobór i rozmieszczenie odpowiednich elementów mocowania zabudowy.

Siła x oznacza siłę działającą wzdłuż ramy pojazdu, natomiast siła y to siła poprzeczna. W nawiasie podano naprężenia maksymalne, jakie wywołuje dana siła w modelu.

Tabela 1. Wyniki analiz MES

Lp. Nazwa Typ Siła x [kN]

napr. [MPa]

Siła y [kN]

napr. [MPa]

1

Uchwyt pojedynczy sprężynowy z płytą

prowadzącą

elastyczne - 6,5

(354)

2 Uchwyt pojedynczy elastyczne 3,9 (354)

3,7 (344) 3 Uchwyt podwójny elastyczne 17,5

(347)

11,3 (350) 4 Płyta policzkowa

200 środkowa sztywne 42 (347)

2,6 (354)

5

Płyta policzkowa 200 końcowa

standard

sztywne 215 (349)

7,2 (351)

6

Płyta policzkowa 200 końcowa wzmocnione

sztywne 370 (352)

15,4 (353)

Uchwyt pojedynczy sprężynowy ma za zadanie głównie amortyzację drgań pionowych, dlatego też nie analizowa- no jego wytrzymałości wzdłuż i w poprzek ramy pojazdu.

Wytrzymałość poprzeczna pochodzi z płyty prowadzącej.

4. SIŁY DZIAŁAJĄCE NA SAMOCHÓD

Przy obliczaniu obciążeń, jakimi poddawane są rozpatry- wane mocowania, uwzględniono siły powstałe podczas poruszania się pojazdu po drogach. Są to: siła hamowania, siła wynikająca z ruchu po okręgu, wiatr boczny oraz wzniesienia terenu [4][5][6].

4.1 SIŁA HAMOWANIA

Układ hamulcowy jest jednym z najważniejszych ukła- dów bezpieczeństwa każdego pojazdu. Podczas hamowania pojazd porusza się ruchem opóźnionym. Siła hamowania przeciwstawia się siłom bezwładności.

Na rys. 8 przedstawiono siły działające na samochód podczas hamowania.

Rys. 8. Siły hamowania [4]

Siła hamowania wywołuje reakcje styczne Xp oraz Xt

przeciwdziałające ruchowi pojazdu. Jednocześnie pojawia się siła bezwładności Fb przeciwdziałająca hamowaniu.

Ciężar samochodu G powoduje powstanie reakcji podłoża Zp oraz Zt.

Na analizowane mocowania oddziałuje siła bezwładności pochodząca tylko z masy zabudowy wraz z jej ładunkiem.

Można ją wyznaczyć z wzoru 1. Opóźnienie hamowania może wynieść do 5 m/s² [5].

= ∙ (1)

gdzie:

mz – masa zabudowy i ładunku aH – opóźnienie hamowania.

4.2 RUCH PO OKRĘGU

Aby samochód poruszał się torem krzywoliniowym, należy przyłożyć do niego siły boczne. Powstają one m.in. poprzez skręcenie kół. Przedstawiono je na rys. 9 i oznaczono przez Yi. Wypadkowa Y tych sił równoważy siłę odśrodkową Fr. Punkt O nazywany jest chwilowym środkiem obrotu, natomiast punkt C jest środkiem masy pojazdu.

Rys. 9. Siły w ruchu po okręgu [4]

(5)

Siłę odśrodkową można wyznaczyć ze wzoru:

= gdzie:

vc – prędkość pojazdu

Rc – odległość środka ciężkości od chwilowego środka obrotu.

Do obliczeń, jako prędkość pojazdu, przyjęto 90 km/h Jest to maksymalna prędkość pojazdów ciężarowych w Polsce powyżej 3,5 tony dopuszczalnej masy całkow tej.

Jako promień Rc przyjęto wymiar 1600 m to minimalny promień łuku jezdni

prędkości do 90 km/h zawarty w rozporządzeniu

transportu w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać drogi publiczne i ich usytuowanie [12].

4.3 WIATR BOCZNY

Wiatr boczny uwzględniony był jako napór powietrza na boczną ścianę zabudowy. Siła nacisku wiatru

obliczana według wzoru:

= gdzie:

cx – współczynnik kształtu – gęstość powietrza v – prędkość wiatru

A – powierzchnia boczna zabudowy.

Do obliczeń siły bocznej przyjęto współczynnik kształtu równy 0,9. Jest to standardowa wartość dla samochodów ciężarowych, natomiast prędkość wiatru

4.4 WZNIESIENIE

W trakcie jazdy po wzniesieniach pojawia się

składowa siły wynikająca z ciężaru samochodu. Jest on skierowana równolegle do nachylenia jezdn

wyznaczyć ze wzoru:

= ∙ ∙

gdzie:

Fw – składowa siły ciężaru α – kąt nachylenia jezdni.

Przyjęto, że maksymalny kąt nachylenia jezdni wynosi ok. 15° [6].

5. OPIS PROGRAMU

Program służący do doboru mocowań został

jako aplikacja internetowa [3]. Zastosowane rozwiązanie

Grzegorz Spyra, Witold Beluch

odkową można wyznaczyć ze wzoru:

(2)

odległość środka ciężkości od chwilowego środka

przyjęto 90 km/h.

Jest to maksymalna prędkość pojazdów ciężarowych w Polsce powyżej 3,5 tony dopuszczalnej masy całkowi-

przyjęto wymiar 1600 m. Jest to minimalny promień łuku jezdni dla ograniczenia

zawarty w rozporządzeniu ministra w sprawie warunków technicznych, jakim drogi publiczne i ich usytuowanie

Wiatr boczny uwzględniony był jako napór powietrza Siła nacisku wiatru Fp była

(3)

Do obliczeń siły bocznej przyjęto współczynnik kształtu równy 0,9. Jest to standardowa wartość dla samochodów

wiatru 18 m/s [9].

W trakcie jazdy po wzniesieniach pojawia się dodatkowa składowa siły wynikająca z ciężaru samochodu. Jest ona skierowana równolegle do nachylenia jezdni. Można ją

(4)

nachylenia jezdni wynosi

Program służący do doboru mocowań został opracowany Zastosowane rozwiązanie

jest architekturą typu klient-serwer.

serwer stron internetowych Apache, na któ

lowany jest interpreter PHP. Informacje przechowywane są w bazie danych MySQL. Interfejs użytkownika został oparty na kodzie HTML oraz Javascript.

5.1 INTERFEJS

Interfejs programu podzielon

"SAMOCHODY", "OPRACOWANIE", "WYNIKI" oraz

"HISTORIA".

Moduł „SAMOCHODY” służy do wprowadzania i mod fikowania informacji na temat rozpatrywanych

Każdy z nich wyświetlany jest w postaci prostokąta z logiem producenta podwozia oraz podstawowymi info macjami o nim.

W module "OPRACOWANIE" użytkownik podaje ni zbędne informacje potrzebne do obliczenia opisywanych w poprzednim rozdziale sił oraz doboru poszczególnych mocowań (rys. 10).

Rys. 10. Moduł opracowanie

W module "WYNIKI" dostępne są efekty działania programu. Po wyborze zabudowy użytkownik uzyskuje dostęp do listy dobranych mocowań dla danego pojazdu.

Moduł "HISTORIA" zawiera zlecenia zarchiwizowane oraz usunięte. Pojazdy są tam ułożone według numeru fabrycznego.

5.2 ALGORYTM DOBORU MOCOWAŃ

Algorytm rozpoczyna swoją pracę od odczytania i zapis nia w bazie danych informacji na temat opracowywanej zabudowy. Są to: długość ramy pomocniczej, wysokość profilu ramy, miejsce mocowania tylnego zawieszenia, długość i wysokość ściany bocznej oraz waga podwozia.

Następnie z bazy danych pobierana jest lista dostępnych mocowań dla danej wysokości ramy pomocniczej oraz współczynniki potrzebne do obliczeń.

jest współczynnik bezpieczeństwa konstrukcji. Przyjęto jego wartość równą 5. Jest to spowodowane dodatkowymi obciążeniami zmęczeniowymi, które

w trakcie eksploatacji zabudowy.

Dopuszczalna masa całkowita pojazdu obowiązuje czas poruszania się po drogach publicznych.

również, że zabudowa przewozi ładunek poza drogami serwer. Podstawę stanowi serwer stron internetowych Apache, na którym zainsta- lowany jest interpreter PHP. Informacje przechowywane

Interfejs użytkownika został Javascript.

Interfejs programu podzielono na cztery moduły:

"SAMOCHODY", "OPRACOWANIE", "WYNIKI" oraz

służy do wprowadzania i mody- rozpatrywanych pojazdów.

wyświetlany jest w postaci prostokąta oraz podstawowymi infor-

W module "OPRACOWANIE" użytkownik podaje nie- zbędne informacje potrzebne do obliczenia opisywanych w poprzednim rozdziale sił oraz doboru poszczególnych

W module "WYNIKI" dostępne są efekty działania programu. Po wyborze zabudowy użytkownik uzyskuje mocowań dla danego pojazdu.

Moduł "HISTORIA" zawiera zlecenia zarchiwizowane oraz usunięte. Pojazdy są tam ułożone według numeru

ALGORYTM DOBORU MOCOWAŃ

Algorytm rozpoczyna swoją pracę od odczytania i zapisa- nia w bazie danych informacji na temat opracowywanej zabudowy. Są to: długość ramy pomocniczej, wysokość profilu ramy, miejsce mocowania tylnego zawieszenia,

wysokość ściany bocznej oraz waga podwozia.

Następnie z bazy danych pobierana jest lista dostępnych mocowań dla danej wysokości ramy pomocniczej oraz współczynniki potrzebne do obliczeń. Pierwszym z nich jest współczynnik bezpieczeństwa konstrukcji. Przyjęto . Jest to spowodowane dodatkowymi , które pojawiają się w trakcie eksploatacji zabudowy.

Dopuszczalna masa całkowita pojazdu obowiązuje podczas poruszania się po drogach publicznych. Zdarza się

przewozi ładunek poza drogami

(6)

publicznymi, gdzie nie obowiązują przepisy ruchu drogo- wego. Jest to np. praca w obrębie placu budowy.

W takim przypadku ładowność zabudowy można obliczyć według technicznej dopuszczalnej masy całkowitej.

Dlatego też uwzględniono dodatkowy współczynnik dla masy zabudowy, który wyniósł 1,5.

Ostatnim współczynnikiem jest współczynnik tarcia, który wynosi 0,1. Siła tarcia występuje pomiędzy ramą podwozia a ramą zabudowy. Jest obliczana ze wzoru 5 lub w przypadku wzniesienia ze wzoru 6.

= ∙ ∙ (5)

= ∙ ∙ ∙ (6)

gdzie:

T – siła tarcia

µ – współczynnik tarcia.

Kolejnym krokiem jest obliczenie wszystkich sił, jakimi jest obciążona konstrukcja. Program oblicza siły osobno dla osi x oraz y wraz z uwzględnieniem współczynników bezpieczeństwa.

Następnie algorytm oblicza minimalną liczbę mocowań, jakie musi zawierać konstrukcja zgodnie z wytycznymi producenta podwozia.

W pierwszej iteracji dobierane są najmniejsze mocowania możliwe dla danego profilu ramy. Sumowana jest ich wytrzymałość osobno w osi x i y. Wyniki porównywane są z obliczonymi wcześniej obciążeniami. Jeżeli nie zosta- nie spełniony warunek wytrzymałościowy, to w kolejnej iteracji zmieniane jest jedno mocowanie na większe symetrycznie po obu stronach pojazdu. Mocowania zmieniane są kolejno o jeden rozmiar, rozpoczynając od końca zabudowy. Jeżeli algorytm wyczerpie wszystkie możliwości, to zwiększana jest ilość mocowań. Ponownie algorytm dobiera najmniejsze rozmiary i cykl się powta- rza.

Algorytm kończy swoje działanie, gdy znajdzie rozwiąza- nie, w którym sumy sił działających wzdłuż oraz w poprzek ramy jest mniejsza niż wytrzymałość dobranych mocowań.

Lista mocowań zostaje zapisywana w bazie danych, a użytkownik przekierowany na stronę z wynikami.

Schemat algorytmu przedstawia rys. 11.

Rys. 11. Algorytm doboru mocowań

6. PRZYKŁAD

Analizowanym przykładem była zabudowa wywrotka montowana na samochodzie MAN TGS o dopuszczalnej masie całkowitej 26 ton.

Danymi wejściowymi były: masa podwozia wynosząca 10.000 kg, długość ramy pomocniczej 5.500 mm, wyso- kość ramy pomocniczej 200 mm, odległość mocowania tylnego zawieszenia od przodu ramy pomocniczej 2.500 mm. Wymiary burt bocznych to 5.500 x 500 mm.

Wyniki prezentowane są w formie tabeli, gdzie oprócz nazw mocowań oraz ich wytrzymałości znajduje się informacja o odległości od przodu ramy pomocniczej.

Można również pobrać dokumentację techniczną danego mocowania.

Mocowania dobrane przez program do samochodu MAN TGS pokazane są na rys. 12.

Rys. 12. Wyniki

(7)

Poprawną konstrukcję otrzymano w drugiej iteracji algorytmu. Obliczone obciążenia wyniosły:

nia: 104 kN, siła odśrodkowa: 9,5 kN

0,5 kN oraz składowa siły ciężaru przy wzniesieniu 46 kN. Zatem suma sił działających w osi

150 kN, a suma sił w osi y 11 kN.

Wytrzymałość dobranych mocowań wynosi 185 kN w osi x oraz 14 kN w osi y. Warunek wytrzymałościowy został spełniony.

7. PODSUMOWANIE

Efektem niniejszej pracy jest program, który projektowanie zabudów na samochody ciężarowe.

la on w krótkim czasie dobrać z katalogu odpowiednie mocowania zabudowy, ich liczbę oraz rozmieszczenie.

Literatura

1. Bąk R., Burczyński T.: Wytrzymałość

2. Kusiak J.: Optymalizacja. Wybrane metody z przykładami zastosowań.

3. Meloni J. C.: PHP, MySQL i Apache dla każdego.

4. Orzechowski S.: Budowa podwozi i 5. Prochowski L., Żuchowski A.: Pojazdy 6. Siłka W.: Teoria ruchu samochodu.

7. Dokumentacja MSC Nastran 2016:

https://simcompanion.mscsoftware.com/infocenter/index?page=content&id=DOC10961&actp=LIST [dostęp:

15.11.2016]

8. Dokumentacja programu FEMAP 10.1.1

9. PN-ISO 4302 - Dźwignice - Wyznaczanie obciążenia 10. Wytyczne producenta pojazdów MAN:

https://www.manted.de/manted/aufbaurichtlinien/_pdf/tgl_tgm_e2017_v1_en.pdf [dostęp: 01.03.2017]

11. Dokumentacja techniczna firmy Z. P. U. Auto Truck Spyra.

12. http://www.gik.gda.pl/upload/attachments/rozporzadzenie

odpowiadac-drogi-publiczne-i-ich-usytuowanie.pdf [dostęp: 15.03.2017]

Artykuł dostępny na podstawie licencji Creative Commons Uznanie autorstwa 3.0 Polska.

http://creativecommons.org/licenses/by/3.0/pl

Grzegorz Spyra, Witold Beluch Poprawną konstrukcję otrzymano w drugiej iteracji

algorytmu. Obliczone obciążenia wyniosły: siła hamowa- N, nacisk wiatru:

przy wzniesieniu:

iałających w osi x wynosi

ć dobranych mocowań wynosi 185 kN . Warunek wytrzymałościowy

, który przyspiesza projektowanie zabudów na samochody ciężarowe. Pozwa-

w krótkim czasie dobrać z katalogu odpowiednie , ich liczbę oraz rozmieszczenie.

Jednocześnie uwzględnione są przez danego producenta podwozi.

Program umożliwia również dostęp do dokumentacji technicznej każdego dobranego mocowania. Użytkownik może ją pobrać w formacie PDF bezpośrednio na stronie z wynikami.

Dla pełnej funkcjonalności program o wszystkie rozwiązania mocowań producent.

Program może być również wykorzystany w przyszłości jako część większego systemu służącego do wspomagania projektowania całej zabudowy na samochody ciężarowe

R., Burczyński T.: Wytrzymałość materiałów z elementami ujęcia komputerowego. Warszawa: WNT, 2001.

Kusiak J.: Optymalizacja. Wybrane metody z przykładami zastosowań. Warszawa: PWN, 2009 MySQL i Apache dla każdego. Gliwice: Helion, 2007.

odwozi i nadwozi samochodowych. Warszawa: WSP, 1969.

Pojazdy samochodowe: samochody ciężarowe i autobusy. Warszawa: WKŁ, 2006 amochodu. Warszawa: WNT, 2002.

Dokumentacja programu FEMAP 10.1.1

Wyznaczanie obciążenia wiatrem Wytyczne producenta pojazdów MAN:

Dokumentacja techniczna firmy Z. P. U. Auto Truck Spyra.

http://www.gik.gda.pl/upload/attachments/rozporzadzenie-w-sprawie-warunkow-technicznych usytuowanie.pdf [dostęp: 15.03.2017]

http://creativecommons.org/licenses/by/3.0/pl

one są wymagania narzucone przez danego producenta podwozi.

Program umożliwia również dostęp do dokumentacji technicznej każdego dobranego mocowania. Użytkownik może ją pobrać w formacie PDF bezpośrednio na stronie

rogram można rozbudować mocowań, jakimi dysponuje

wykorzystany w przyszłości jako część większego systemu służącego do wspomagania na samochody ciężarowe.

Warszawa: WNT, 2001.

Warszawa: PWN, 2009.

utobusy. Warszawa: WKŁ, 2006.

technicznych-jakim-powinny-