Calculul și proiectarea axelor unui vehicul
Cuprins:
1- Caracteristicile de construcție ale arborilor
1.2- Calități ale oțelului
1.3- Geometria profilului
2- Procedura de calcul
2.1- Distribuția sarcinilor pe osii
2.2- Stresurile provin din arbore
2.3- Calculul proprietăților mecanice ale arborelui
2.4- Calculul eforturilor de lucru pe arbore
2.5- Verificarea finală
Anexa nr. 1: Studiu de caz al calculului unei osii suplimentare spate
DEZVOLTAREA CONȚINUTULUI
1- Caracteristicile de construcție ale arborilor
1.1- Generalități
Importanța în proiectarea axelor unui vehicul este vitală, nu numai în ceea ce privește siguranța vehiculului și a ocupanților acestuia, ci și în ceea ce privește buna comportare a ansamblului său structural, ceea ce înseamnă că, dacă proiectarea este corectă, probabilitatea de uzură prematură, ruperea sau defectarea altor componente și sisteme asociate (suspensie, anvelope, cadru ...) este redusă.
Pe de altă parte, în funcție de poziția pe care o ocupă și de funcția axelor în cadrul schemei unui vehicul, indiferent dacă este sau nu o axă motrice, acestea vor fi de diferite tipuri. Astfel, există axe direcționale, față sau spate, axe motoare, axe pentru remorci și semiremorci, axe suplimentare etc.
În această primă revizuire a acestui tutorial, vom discuta despre cum să calculăm și să proiectăm osii spate suplimentare, care, pe de altă parte, se dovedește a fi cel mai frecvent caz care apare în companiile de transformare și construcție de caroserii pentru vehicule industriale (camioane, camionete ...) și remorci și semiremorci.
Necesitatea instalării unei noi osii suplimentare spate într-un vehicul apare atunci când este necesară o creștere a capacității de încărcare sau, de asemenea, atunci când este necesar să schimbați cutia curentă pentru una mai lungă, ceea ce implică uneori o creștere a sarcinii sale. depășește limitele legale și, prin urmare, o modalitate de a rezolva această problemă este instalarea unei noi osii spate suplimentare.
1.2- Calități ale oțelului
Tipurile de oțeluri utilizate la fabricarea axelor vehiculelor trebuie să ofere calitățile minime necesare pentru funcția pe care trebuie să o îndeplinească și tipul de solicitări la care vor fi supuși, în principal la sarcini dinamice.
În acest fel, oțelurile utilizate pentru fabricarea axelor trebuie să ofere o capacitate mare de încărcare, deoarece vor susține întreaga greutate a vehiculului și sarcina acestuia. De asemenea, acestea trebuie să prezinte o suprafață exterioară de o duritate mare, de o calitate excelentă și de o mare rezistență la uzură, deoarece butucii roților vor fi atașați la capetele axelor, care se vor roti pe lagăre perfect montate pe suprafața axului.
Dintre toate cele de mai sus, oțelurile care sunt cele mai potrivite pentru această utilizare sunt oțelurile cu conținut mediu de carbon (de la SAE 1035 până la 1053 sau, de asemenea, cele din seria F12 conform UNE-36009). Aceste oțeluri au în general un tratament termic pentru întărire, prin procese de călire și călire, care este capabil să asigure duritatea și calitatea necesare suprafeței lor. Tratamentul de călire la care este supusă piesa, după întărire, încearcă să îmbunătățească fragilitatea excesivă oferită de călire, chiar cu prețul pierderii unei rezistențe, dar servește pentru a introduce ceva mai multă tenacitate în partea de arbore, în general la nucleu, necesar pentru a oferi un comportament mai bun împotriva solicitărilor de îndoire la care arborii vor fi supuși pe parcursul vieții lor utile.
1.3- Geometria profilului
Geometria profilului utilizat pentru constituirea axelor va depinde de utilizarea și amplasarea acestora în cadrul schemei generale a vehiculului.
În general, axele direcționale față sunt de obicei de tip dublu forjat în T, în timp ce axele spate motrice vor fi de tip tubular circular, pentru a găzdui rulmenții de transmisie spate care se conectează la roată.
Pe de altă parte, puntile spate suplimentare vor fi realizate din profile de oțel cu secțiune circulară, care pot fi solide sau tubulare.
În cele din urmă, în cazul remorcilor și semiremorcilor, se folosesc de obicei secțiuni circulare sau pătrate solide.
1.4- Toleranțe
La fabricarea unei piese de arbore, valorile de toleranță sunt importante, având în vedere că este un element care trebuie cuplat la altele pentru a forma un ansamblu structural.
Standardul ISO distinge optsprezece grade sau grade de toleranțe, variind de la IT01 la IT16, așa cum se arată în tabelul următor din figura 1 exprimat în microni. Toleranțele variind de la IT1 la IT4 sunt utilizate pentru producția de arbori.
Figura 1. Tabelul toleranțelor în funcție de calități (toleranțe în µm)
Evident, nu va fi același lucru să luăm valoarea toleranței care depășește măsura nominală sau în mod implicit, adică peste sau sub măsura exactă. Pentru aceasta, se definește ceea ce se numește poziția de toleranță, care ia 21 de poziții diferite reprezentate prin litere (minuscule pentru axe și majuscule pentru găuri).
Următorul tabel din figura 2 prezintă cele 21 de poziții de toleranță pentru axe.