Anotace: Tato diplomová práce se zabývá pevnostní kontrolou rámu tínápravového pívsu pro pepravu odvalovacích kontejner. Celková hmotnost pívsu je 27 000 kg. Tento výpoet je proveden pomocí metody konených prvk v programu I-DEAS. Dále byla posouzena nebezpená místa a navržena jejich optimalizace. Souástí této práce je výkresová dokumentace navržených zmn.
Klíþová slova: Pívs, rám, ACTS peprava, MKP
Annotation: This diploma thesis deals with the strength analysis of three-axle frame for containers with driving drum. Total weighth of the trailer is 27 000 kg. Finite elemenths method was used for this calculation in programme I-DEAS. Dangerous parts of the construction were examined and their optimization was proposed. The final part consists of the drawing documentation of the recomended design changes.
Key words: Trailer, frame, ACTS transport, FEM
Obsah 1. 2.
Úvod .................................................................................................................................... 4 Provedení pívsu ................................................................................................................ 5 2.1. Rám .............................................................................................................................. 5 2.2. Nápravy ....................................................................................................................... 6 2.3. Brzdný systém ............................................................................................................. 7 3. Peprava a manipulace s kontejnerem ................................................................................. 7 3.1. Princip nakládky kontejneru ........................................................................................ 7 3.2. Odvalovací kontejner ................................................................................................... 8 4.2. Program I-DEAS ....................................................................................................... 11 5. Aplikace MKP na tuto úlohu ............................................................................................ 12 5.1. Pípravná fáze (Preprocessing) ...................................................................................... 12 5.1.1. Tvorba výpotové sít (meshing)........................................................................... 12 5.1.2. Problematika vazeb ................................................................................................ 13 5.1.3. Zatžování .............................................................................................................. 13 5.2. ešení (Solution) ....................................................................................................... 14 5.3. Fáze vyhodnocovací (Postprocessing)....................................................................... 14 6.1. Odvalování kontejneru po pojezdových plechách ..................................................... 14 6.1.1. Výpoet síly Fp pi styku váleku s pojezdovým plechem ................................. 15 6.2. Kontejner je naložen na pívsu na dosedacích plochách ......................................... 19 6.2.1. Stojící pívs ....................................................................................................... 23 6.2.2. Brzdní ............................................................................................................... 23 6.2.3. Akcelerace .......................................................................................................... 23 6.2.4. Prjezd zatákou ................................................................................................ 23 7. Výsledky zatžování MKP: .............................................................................................. 24 7.1. Najíždní kontejneru...................................................................................................... 26 7.1.1. Najíždní kontejneru – 800 mm od poátku (bod 3) .......................................... 27 7.1.2. Najíždní kontejneru – 2200 mm od poátku (bod 6) ............................................ 28 7.1.3. Najíždní kontejneru – 2700 mm od poátku (bod 7) ............................................ 30 7.1.4. Najíždní kontejneru – 3700 mm od poátku (bod 8) ............................................ 32 7.1.5. Najíždní kontejneru – 5800 mm od poátku (bod 11) .......................................... 33 7.1.6. Najíždní kontejneru – 6300 mm od poátku (bod 12) .......................................... 35 7.2. Zatžovací stavy s naloženým pívsem ................................................................... 36 7.2.1. Stojící kontejner ...................................................................................................... 36 7.2.2. Brzdní .................................................................................................................... 38 7.2.3. Akcelerace............................................................................................................... 39 7.2.3. Prjezd zatákou ..................................................................................................... 41 8. Optimalizace stávajícího ešení ........................................................................................ 42 9. Závr ................................................................................................................................. 44 10. Seznam použitých symbol ................................................................................................ 45 11. Literatura: ........................................................................................................................... 46 Seznam píloh ........................................................................................................................... 47 Seznam výkresové dokumentace ............................................................................................. 47
1. Úvod PĜepravní systém Pro pepravní systém, umožující kombinovat dopravu silnice-železnice, používáme zkratku ACTS (z nmeckého Abroll Container Transport System). V rámci tohoto systému jsou využívány odvalovací kontejnery, které jsou pepravovány na speciáln upravených železniních vozech i na automobilových návsech a pívsech. Jedná se o prostedek sloužící k peprav voln loženého materiálu, napíklad železného šrotu, stavebního i jiného odpadu, zeminy. Setkáme se s následujícími typy provedení: valník, kontejner, skí nebo cisterna. V silniní peprav je možné transportovat na jednom automobilu pouze jeden kontejner. V pípad použití pívsu i návsu se pepravní kapacita zvtšuje.
obr.1 – ACTS dopravní systém
Nosiþ kontejnerĤ Pro pepravu odvalovacích kontejner vyrábí firma Svan Chrudim, spol. s.r.o., tonicové pívsy, se kterými má již dlouholeté zkušenosti. Nyní se je chystá pro požadavek trhu zaít vyrábt v tínápravovém provedení, ímž má vzrst maximální nosnost transportovaného kontejneru. Celková hmotnost plánovaného provedení má být 27 000 kg, z toho celková hmotnost pln naloženého kontejneru 23 500 kg. Z tohoto dvodu si firma Svan Chrudim, zadala požadavek na provedení statického pevnostního výpotu, který je pedmtem šetení této diplomové práce. Je nutno podotknout, že koncepce rámu je úpravou stávajícího dvounápravového provedení, kde došlo pouze k prodloužení pívsu pro potebu umístní tech náprav a k žádným zásadním modifikacím nedošlo. Dvounápravové provedení nebylo nikdy podrobeno analýze MKP.
obr. 2 – 3D model pívsu
2.2.
Nápravy
Tonicové pívsy mají v pední ásti umístnu oj, která je pivaena spolu s pední nápravou na spodní rámeek z ocelových I profil, který je pišroubován na spodní ást kulikové otoe, piemž horní ást otoe je pišroubována na hlavní rám vozu. V kategorii celkové hmotnosti nad 25 tun, kam spadá námi zkoumaný pívs, je nutno dodržet pedepsané maximální mrné zatížení na vozovku. Proto je zapotebí použít tí náprav. V tomto pípad se kola zadních dvou náprav smýkají po vozovce pi zatáení. Stejn tomu je i v pípad tandemových pívs a vícenápravových pívs. Firma Svan u svých pívs volí odpružení nejastji pomocí vzduchových vak neboli mch (viz obr. 3). Tento systém je v souasnosti hojn využíván, každé kolo je samostatn zavšeno bu na parabolické pružin nebo v našem pípad na nosníku z uzaveného tenkostnného profilu (viz obr. 3, poz. 1) a odpružení je provedeno pomocí mchu (viz obr. 3, poz. 2), který je souástí systému spoleného
obr. 4- princip nakládky kontejneru.
3.2.
Odvalovací kontejner
Tyto kontejnery spadají do normy DIN 30 722 [7], ve které je i kontejner s výškou závsného tmenu 1570 mm (systém 1570), který je pedmtem zkoumání této práce. Tyto kontejnery jsou vyrábny v normalizovaných rozmrech dle normy. obr.5 – odvalovací kontejner
4. poítaová – posloužila k aplikaci na ešení problému pevnostního výpotu rámu. Poþítaþová metoda se skládá z tČchto þástí: a) Fáze pípravná (preprocessing) – zde dochází k zadávání vstupních dat, grafického zobrazení lenní, výbr vhodných okrajových podmínek, zatížení, pípadné úpravy dat apod. b) ešení (solution) – výpoet matic prvk, výpoet matic celého systému, sestavení maticových rovnic a jejich ešení c) Fáze vyhodnocovací (postprocessing) – výpoty závislých parametr, výstupní soubory, grafické znázornní výsledk, výstupy výsledk na periferie apod. [3]
4.2.
Program I-DEAS
Pro pevnostní analýzu rámu pívsu pro pepravu odvalovacích kontejner byl použit program IDEAS, který i pes jeho uživatelsky mén pívtivé prostedí (obr. 7) dovoluje komplexn ešit mnohé problémy inženýrské praxe. Od prvotního návrhu pes tvorbu modelu, který je tvoen dílími skupinami, kterým jsou následn piazeny materiálové a fyzikální definice pes vytvoení konen-prvkové sít bylo pistoupeno k samotnému výpotu pro rzné zatžovací stavy.
obr. 7 – výpotový model rámu v prostedí programu I-DEAS
PĜíloha 1 - napČtí na rámu, zatČžovací stav 3 – 800 mm od poþátku najíždČní
PĜíloha 8 - napČtí na rámu, zatČžovací stav brzdČní
PĜíloha 9 - napČtí na rámu, zatČžovací stav akcelerace
