5. KIỂM TRA BỀN.
5.3. Kiểm tra bền dầm ngang.
5.3.1. Kiểm tra bền dầm ngang khi phanh gấp.
Săn ô tô khâch được cấu tạo từ 8 dầm ngang chịu lực 40×60×3mm vă câc thanh gia cường bằng vật liệu CT3, câc dầm ngang năy liín kết với sat-xi ô tô bằng phương phâp hăn, kết cấu chi tiết của dầm ngang săn ô tô được thể hiện trong bản vẽ bố trí săn.
Bảng 5-3-1 Thông số dùng kiểm tra bền dầm ngang khi phanh gấp
Thông số Ký hiệu Đơn vị Giâ trị
Số dầm ngang săn xe (kể cả thanh gia cường) n - 17
Tiết diện dầm ngang - mm 60×40×3
Vật liệu chế tạo dầm ngang - - CT3
Trọng lượng tập trung tâc dụng lín đầu dầm ngang Qtt kG 121,96 Trọng lượng phđn bố do:
- Săn xe Gsăn kG 526,09
- Ghế Ggh kG 700
- Hănh khâch vă hănh lý Q kG 2450
Gia tốc phanh Jpmax m/s2 6,3
Săn ô tô lă kết cấu siíu tĩnh phức tạp. Để đơn giản trong tính toân có thể giả thiết: - Coi câc dầm ngang thĩp chịu toăn bộ lực tâc dụng, còn câc thanh giằng lă kết cấu gia cường. Giả thiết níu trín lă chấp nhận được vì kết quả tính thiín về tính an toăn.
- Coi lực tâc dụng phđn bố đều lín 17 thanh (kể cả thanh gia cường) dầm ngang bằng thĩp CT3. Giả thiết năy cũng có thể chấp nhận vì khi chuyển băi toân siíu tĩnh không gian về băi toân phẳng phải qua nhiều kết cấu gia cường.
Khi ô tô chuyển động, dầm ngang săn chịu tâc dụng của câc tải trọng như: - Trọng lượng bản thđn khung xương, hănh lý vă hănh khâch.
- Tải trọng động khi phanh gấp hoặc khi quay vòng.
Dầm ngang săn chịu tải trọng lớn nhất khi ô tô chở đủ tải vă phanh đột ngột. Vì vậy khi tính bền dầm ngang săn chỉ cần tính cho trường hợp năy.
Khi phanh gấp câc dầm ngang săn chịu tâc dụng của lực quân tính tâc dụng trong mặt phẳng nằm ngang vă trọng lượng của khung vỏ, săn, ghế vă tải trọng tâc dụng trong mặt phẳng thẳng đứng.
- Tải trọng tập trung đặt tại đầu câc dầm ngang chính do trọng lượng khung vỏ sinh ra (không kể trọng lượng săn).
Qtt= Gkv/(2n) = 1951,42/(2.8) = 121,96 (KG) = 1196,43 (N) Trong đó:
n: Số dầm ngang săn chịu lực; n = 8 Gkv gồm:
Trọng lượng phần khung xương (trừ săn vă
khoang hăng hóa): Gkx = 582,87 KG Trọng lượng hệ thống điều hoă lắp trín ôtô: Gđh = 295 KG
Trọng lượng tôn vỏ: Gt = 433,17 KG Trọng lượng kính: Gk = 245,38 KG Trọng lượng phần nội thất: Gnt = 220 KG Trọng lượng hănh lý: Ghl = 175 KG
- Tải trọng phđn bố lín câc đă của săn do trọng lượng săn, ghế, hănh khâch sinh ra:
qs = (Gsăn + Ggh + Qkhâch Gnt)/(n.l + 2.ld)
= (526,09 + 700 + 2275)/(17.2307 + 2.5245) = 0,07 (KG/mm) = 0,6867 (N/mm) l: chiều dăi dầm ngang săn; l = 2307 mm
ld: chiều dăi dầm dọc săn; ld = 5245 mm
- Tải trọng tập trung sinh ra trín câc điểm nút dầm của khoang hăng hóa do trọng lượng hăng hóa, vân lót, nội thất, bản thđn khoang hăng hoâ:
qhh = (Ghh + Gv + Gnt + Gbt)/(m.n)
= ( 894 + 83.3 + 50 + 130)/(4.8) = 36,17 (KG/mm) = 354,78 (N/mm) m: số nút trín mỗi dầm ngang; m = 4
n: số dầm ngang; n = 8
- Lực quân tính tập trung đặt tại đầu câc dầm ngang sinh ra do trọng lượng khung vỏ (trừ phần săn xe vă khoang hăng hóa) gđy ra:
Pj = mkv.jmax/2.n = (Gkv/g).jmax/(2.n) = (1951,42/9,81).6,3/(2.17) = 36,86 (kG)
= 361,6 (N)
- Lực quân tính phđn bố sinh ra trín đă ngang săn do trọng lượng của săn, ghế, hănh khâch:
qj = qs.jmax/g = 0,07.6,3/9,81 = 0,045 (kG/mm) = 0,4415 (N/mm)
- Lực quân tính tập trung sinh ra trín đă ngang khoang hăng hóa do trọng lượng của hăng hóa, khoang hăng hóa:
qjhh= qhh.jmax/g = 354,78.6,3/9,81 = 227,84 (N)
Hình 5-3-1 Sơ đồ lực tâc dụng lín dầm ngang săn. Sử dụng phần mềm RDM để kiểm tra bền ta có sơ đồ lực như sau:
+ Sơ đồ biến dạng của dầm ngang săn.
Hình 5-3-2 Sơ đồ biến dạng của dầm ngang săn. + Biểu đồ lực dọc:
Hình 5-3-3 Biểu đồ lực dọc khi quay vòng. Lực dọc lớn nhất:
+ Biểu đồ lực cắt:
Hình 5-3-4 Biểu đồ lực cắt khi phanh gấp. Lực cắt lớn nhất:
TYmax = 1706,83 (N).
TZmax = 971,53 (N).
+ Biểu đồ moment xoắn:
Hình 5-3-5 Biểu đồ moment xoắn khi phanh gấp. Moment xoắn lớn nhất:
+ Biểu đồ moment uốn của dầm ngang săn.
Hình 5-3-6 Biểu đồ momen uốn dầm ngang săn khi phanh gấp Moment uốn lớn tại ngăm liín kết:
MFYmax = 414729,42 (N.mm)
MFZmax = 607384,19 (N.mm)
+ Biểu đồ ứng suất dầm ngang săn.
Hình 5-3-7 Biểu đồ ứng suất dầm ngang săn. Ứng suất lớn nhất tại ngăm liín kết như biểu đồ:
σu = 102,89 (N/mm2) < [σu] = (170,04 ÷ 222,36 ) (N/mm2) Như vậy σu< [σu] do đó dầm ngang đủ bền.
5.3.2. Kiểm tra bền dầm ngang khi chịu tải trọng gấp kd lần tải trọng tĩnh.
+ Lực tâc dụng:
Ta chỉ cần lấy phần tải trọng tĩnh ở phần trín nhđn với hệ số tải trọng động kd = 3 - Tải trọng tập trung đặt tại đầu câc dầm ngang chính do trọng lượng khung vỏ sinh ra (không kể trọng lượng săn).
Qtt= Gkv.kd/(2n) = 1951,42.3/(2.8) = 365,89 (KG) = 3589,40 (N)
- Tải trọng phđn bố lín câc đă của săn do trọng lượng săn, ghế, hănh khâch sinh ra:
qs = (Gsăn + Ggh + Qkhâch Gnt).kd/(n.l + 2.ld)
= (526,09 + 700 + 2275).3/(17.2307 + 2.5245) = 0,21 (KG/mm) = 2,06 (N/mm) l: chiều dăi dầm ngang săn; l = 2307 mm
- Tải trọng tập trung sinh ra trín câc điểm nút dầm của khoang hăng hóa do trọng lượng hăng hóa, vân lót, nội thất, bản thđn khoang hăng hóa:
qhh = (Ghh + Gv + Gnt + Gbt).3/(m.n)
= ( 894 + 83.3 + 50 + 130).3/(4.8) = 108,68 (KG/mm) = 1064,48 (N/mm) m: số nút trín mỗi dầm ngang; m = 4
n: số dầm ngang; n = 8
Sử dụng phần mềm RDM để kiểm tra bền ta có sơ đồ lực như sau: + Sơ đồ lực tâc dụng lín dầm ngang.
+ Sơ đồ biến dạng của dầm ngang săn. Hình 5-3-9 Sơ đồ biến dạng + Biểu đồ lực dọc: Hình 5-3-10 Biểu đồ lực dọc Lực dọc lớn nhất: Nmax = 9035,36 (N).
+ Biểu đồ lực cắt:
Hình 5-3-11 Biểu đồ lực cắt Lực cắt lớn nhất:
TYmax = 4751,03 (N).
TZmax = 685,15 (N).
+ Biểu đồ moment xoắn:
Hình 5-2-12 Biểu đồ moment xoắn Moment xoắn lớn nhất:
+ Biểu đồ moment uốn của dầm ngang săn.
Hình 5-2-13 Biểu đồ momen uốn dầm ngang săn Moment uốn lớn tại ngăm liín kết:
MFYmax = 348610,73 (N.mm)
MFZmax = 1375738,35 (N.mm)
+ Biểu đồ ứng suất dầm ngang săn.
Hình 5-2-14 Biểu đồ ứng suất dầm ngang săn. Ứng suất lớn nhất tại ngăm liín kết như biểu đồ:
σu = 156,70 (N/mm2) < [σu] = (170,04 ÷ 222,36 ) (N/mm2) Như vậy σu< [σu] do đó dầm ngang đủ bền.