5. KIỂM TRA BỀN.
5.2.Kiểm tra bền thđn vỏ ôtô khâch.
Khởi động vă xâc định đơn vị đầu văo.
Chọn đối tượng đưa văo tính toân(dầm phẳng hay không gian).
Tiến hănh vẽ đối tượng cần kiểm tra bền.
Xâc định liín kết câc thanh, nội liín kết khung vỏ dầm.
Gân tiết diện cho câc thanh thĩp liín kết, vật liệu.
Gân tải trọng tâc dụng lín khung vỏ cần kiểm tra bền.
Xem kết quả vă so sânh với độ bền cho phĩp.
Khung xương ô tô lă một hệ kết cấu siíu tĩnh phức tạp. Để đơn giản trong tính toân ta có câc giả thiết sau:
Có thể coi câc cột đứng chịu toăn bộ lực tâc dụng, còn câc thanh liín kết phụ lă kết cấu gia cường.
Ta tính bền cho hệ giăn từ khung kính đến trần xe, giả thiết năy có thể chấp nhận được được vì câc đă liín kết ở dưới khung kính có câc đă chĩo liín kết với nhau có thể chống lại lực kĩo nĩn khi chịu tải trọng. Vả lại liín kết từ trần xe xuống lă kĩm bền nhất nín ta tiến hănh kiểm tra bền cho khung năy.
Để tính toân bằng phần mềm lực ta xem khung được liín kết từ câc thanh thẳng vă câc mối hăn liín kết đủ bền.
Khi vận hănh, hệ khung xương chịu tâc dụng của câc tải trọng sau đđy:
- Tải trọng tĩnh do trọng lượng bản thđn khung vỏ, trọng lượng hăng hoâ vă hănh khâch.
- Tải trọng động khi ô tô phanh gấp hoặc quay vòng.
- Trường hợp khung xương chịu tải trọng gấp kd lần tải trọng tĩnh do bânh gặp chướng ngại vật hoặc bânh bị rơi xuống rênh trong khi lưu thông trín đường.
Vật liệu chế tạo vă ứng suất cho phĩp.
Câc cột đứng của hệ khung xương 50×40×2 được chế tạo từ thĩp CT3 có giới hạn chảy:
σch = 26 ÷34 KG/mm2
Ứng suất uốn cho phĩp của vật liệu được xâc định theo công thức : [σ] = σch / n = (26 ÷ 34) / 1,5
= 17,33 ÷ 22,67 (KG/mm2) = 170,04 ÷ 222,36 (N/mm2) ở đđy : n - Hệ số an toăn: n = 1,5
5.2.1. Chế độ phanh gấp.
Khi phanh gấp, khung xương bị uốn do tâc dụng của lực quân tính. + Tải trọng do lực quân tính gđy ra:
Pjk = mkv .jpmax = (Gkv /g). jpmax (KG) Trong đó: jpmax - Gia tốc lớn nhất của ô tô khi phanh.
Lấy kết quả ở phần tính toân kiểm tra phanh ta có: jpmax = 6,3 (m/s2).
Gkv - Nếu coi câc cột vòm chính bị ngăm cứng ở vị trí hăn nối với thanh giằng ngang thì Gkv lă trọng lượng thđn vỏ tính từ thanh dầm ngang lín nóc ô tô; cụ thể như sau:
Gkv chia lăm hai thănh phần: Gkv1 trọng lượng phần trần Gkv2 trọng lượng phần kính
Gkv1 gồm:
- Trọng lượng phần khung xương: Gkx = 217,3 KG - Trọng lượng hệ thống điều hoă: Gđh = 275 KG - Trọng lượng tôn trần: Gt = 167 KG - Trọng lượng phần nội thất: Gnt = 90 KG - Trọng lượng hănh lý: Gvhl = 165 KG - Trọng lượng giâ để hănh lý: Gghl = 60 KG
Gkv1 = 974,3 KG Gkv2 gồm:
- Trọng lượng phần khung xương: Gkx = 80 KG - Trọng lượng kính: Gk = 206,85 KG - Trọng lượng phần nội thất: Gnt = 30 KG
Gkv2 = 316,85 KG (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Lực quân tính lớn nhất tâc dụng lín một điểm nút của khung xương lă: Ở phần trần: q1 = Pj1/(n.m) = Gkv1 . jpmax /(g.n.m) = 974,3.6,3/(9,81.7.5) = 17,88 (KG) = 175,37 (N) Ở phần kính: q2 = Pj2/(n.m) = Gkv1 . jpmax /(g.n.m) = 316,85.6,3/(9,81.14.1) = 14,53 (KG) = 142,58 (N) Trong đó: n: lă số cột đứng hoặc vòm.
m: lă số điểm lực tập trung trín một cột đứng hoặc vòm. + Tải trọng do tải trọng tĩnh gđy ra:
Ở phần trần: qt1 = Gkv1 /(n.m) = 974,3/(7.5) = 27,84 (KG) = 273,08 (N) Ở phần kính: qt2 = Gkv1 /(n.m) = 316,85/(14.1) = 22,63 (KG) = 222,02 (N)
Sử dụng phần mềm RDM tính bền khung ô tô ta có kết quả như sau:
Hình 5-2-1-1 Sơ đồ lực ở chế độ phanh gấp. + Biểu đồ biến dạng của khung ôtô khi đặt lực.
Hình 5-2-1-2 Sơ đồ biến dạng khi đặt lực ở chế độ phanh gấp.
Hình 5-2-1-3 Biểu đồ lực dọc ở chế độ phanh gấp. Lực dọc lớn nhất tại chđn của cột vòm số 6:
Nmax =3924,69 (N). + Biểu đồ lực cắt:
Hình 5-2-1-4 Biểu đồ lực cắt ở chế độ phanh gấp. Lực cắt lớn nhất tại thanh dọc nối cột vòm số 6 vă cột vòm số 7:
TYmax = 3500,87 (N).
TZmax = 473,68 (N).
Hình 5-2-1-5 Biểu đồ moment xoắn ở chế độ phanh gấp. Moment xoắn lớn nhất tại thanh dọc nối thanh ngang số 6 vă cột vòm số 6:
Mxmax = 38438,21 (N.mm).
+ Biểu đồ moment uốn:
Hình 5-2-1-6 Biểu đồ moment uốn ở chế độ phanh gấp. Moment uốn lớn nhất tại đỉnh cột vòm số 6:
MFYmax = 219471,21 (N.mm)
+ Biểu đồ ứng suất:
Hình 5-2-1-7 Biểu đồ ứng suất ở chế độ phanh gấp. Ứng suất lớn nhất tại đỉnh cột vòm số 6:
σu = 88,34 (N/mm2) < [σu] = 170,04 ÷ 222,36 (N/mm2) Như vậy câc cột đứng đủ bền khi ô tô phanh gấp.
5.2.2. Chế độ quay vòng.
Khi quay vòng câc cột đứng vă thanh vòm trần chịu tâc dụng của lực quân tính ly tđm theo chiều ngang, chiều dọc vă thănh phần lực theo phương thẳng đứng :
a) Lực quân tính li tđm:
Plt = mkv.V2 / ρ = (Gkv/g)V2/ ρ
ρ = Rqmin /cosα
Trong đó :
Rqmin - Bân kính quay vòng của ô tô, Rqmin = 6,33 (m)
V - Tốc độ giới hạn khi quay vòng, V = 6,5185 (m/s); tgα = b/Rqmin = 1,43/6,33 = 0,2259
Suy ra α = 12,730
Hình 5-2-1 Sơ đồ tính toân khi quay vòng Thay câc trị số văo biểu thức Plt ta có:
- Do Gkv1 gđy ra: (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Plt1 = (974,3/9,81).6,51852/6,49 = 650,24 KG. + Lực ly tđm theo chiều ngang:
Pltng1 = Plt1 . cosα = 650,24. cos12,730 = 634,26 (KG)
⇒ Lực li tđm theo chiều ngang phđn bố trín điểm nút khung vòm:
qltng1 = Pltng1/(n.m) = 634,26/(7.5) = 18,12 (KG)
= 177,77 (N) Trong đó:
n lă số khung vòm, n = 7.
m: lă số điểm lực tập trung trín một khung vòm. + Lực ly tđm theo chiều dọc:
Pltd1 = Plt1 . sinα = 650,24 . sin12,730 = 143,28 (KG)
⇒ Lực li tđm theo chiều dọc phđn bố trín một nút của khung vòm: qltd1 = Pltd1/(n.m) = 189,88/(7. 5) = 4,09 (KG)
= 40,16 (N) - Do Gkv2 gđy ra:
Plt2 = (316,85/9,81).6,51852/6,49 = 211,46 KG. + Lực ly tđm theo chiều ngang:
Pltng2 = Plt2 . cosα = 211,46. cos12,730 = 206,26 (KG)
⇒ Lực li tđm theo chiều ngang phđn bố trín điểm nút cột vòm:
qltng2 = Pltng2/(n.m) = 206,26/(14.1) = 14,73 (KG) L b a Plty Plt Pltx Rmin
= 144,53 (N) Trong đó:
n lă số cột vòm, n = 14.
m: lă số điểm lực tập trung trín một cột vòm, m = 1. + Lực ly tđm theo chiều dọc:
Pltd2 = Plt2 . sinα = 211,46 . sin12,730 = 46,6 (KG)
⇒ Lực li tđm theo chiều dọc phđn bố trín một nút của cột vòm: qltd2 = Pltd2/(n.m) = 46,6/(14.1) = 3,33 (KG)
= 32,65 (N) b) Tải trọng do tải trọng tĩnh gđy ra:
qt1 = Gkv1 /(n.m) = 974,3/(7.5) = 27,84 (KG) = 273,08 (N) qt2 = Gkv1 /(n.m) = 316,85/(14.1) = 22,63 (KG) = 222,02 (N)
Sử dụng phần mềm RDM ta tính bền khung ô tô ta có kết quả như sau: + Biểu đồ phđn bố lực:
+Biểu đồ biến dạng của khung ôtô khi đặt lực.
Hình 5-2-3 Biểu đồ biến dạng khi quay vòng. + Biểu đồ lực dọc:
Hình 5-1-4 Biểu đồ lực dọc khi quay vòng. Lực dọc lớn nhất tại chđn của cột vòm số 5:
+ Biểu đồ lực cắt:
Hình 5-2-5 Biểu đồ lực cắt khi quay vòng. Lực cắt lớn nhất tại chđn cột vòm số 5:
TYmax = 917,50 (N).
TZmax = 603,57 (N).
+ Biểu đồ moment xoắn: (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Hình 5-2-6 Biểu đồ moment xoắn khi quay vòng. Moment xoắn lớn nhất tại chđn cột vòm số 6:
+ Biểu đồ moment uốn:
Hình 5-2-7 Biểu đồ moment uốn khi quay vòng. Moment uốn lớn ở nhất chđn cột vòm số 5:
MFYmax = 369086,93 (N.mm)
MFZmax = 521764,54 (N.mm)
+ Biểu đồ ứng suất:
Hình 5-2-8 Biểu đồ ứng suất khi quay vòng. Ứng suất lớn nhất tại chđn cột vòm số 5:
σu = 136,22 (N/mm2) < [σu] = (170,04 ÷ 222,36 ) (N/mm2); Như vậy câc cột đứng đủ bền khi ô tô quay vòng.
5.2.3. Khung xương chịu tải trọng gấp kd lần tải trọng tĩnh. + Lực tâc dụng: Ở phần trần: qt1 = Gkv1.kd /(n.m) = 974,3.4/(7.5) = 111,35 (KG) = 1092,33 (N) Ở phần kính: qt2 = Gkv1.kd /(n.m) = 316,85.4/(14.1) = 90,53 (KG) = 888,09 (N) Trong đó: n: lă số cột đứng hoặc vòm.
m: lă số điểm lực tập trung trín một cột đứng hoặc vòm.
Sử dụng phần mềm RDM ta tính bền khung ô tô ta có kết quả như sau: + Biểu đồ phđn bố lực:
Hình 5-2-9 Sơ đồ phđn bố lực. +Biểu đồ biến dạng của khung ôtô khi đặt lực.
Hình 5-2-10 Sơ đồ biến dạng khi đặt lực + Biểu đồ lực dọc: Hình 5-2-11 Biểu đồ lực dọc Lực dọc lớn nhất tại chđn của cột vòm số 5: Nmax = 5666,95 (N). + Biểu đồ lực cắt:
Hình 5-2-12 Biểu đồ lực cắt Lực cắt lớn nhất tại đỉnh cột vòm số 5:
TYmax = 1863,58 (N).
TZmax = 377,01 (N).
+ Biểu đồ moment xoắn:
Hình 5-2-13 Biểu đồ moment xoắn
Moment xoắn lớn nhất tại thanh dọc nối vòm số 6 vă cột vòm số 6:
+ Biểu đồ moment uốn:
Hình 5-2-14 Biểu đồ moment uốn
Moment uốn lớn nhất trín thanh dọc tại vị trí liín kết với vòm số 6:
MFYmax = 229410,08 (N.mm)
MFZmax = 481114,23 (N.mm)
+ Biểu đồ ứng suất:
Hình 5-2-15 Biểu đồ ứng suất ở chế độ phanh gấp. Ứng suất lớn nhất tại đỉnh cột vòm số 5:
σu = 126,29 (N/mm2) < [σu] = 170,04 ÷ 222,36 (N/mm2)
Như vậy câc cột đứng đủ bền khi ô tô chịu tải trọng thẳng đứng gấp 4 lần tải trọng tĩnh.