Högskolan i Halmstad Examensarbete C-Nivå 10p
Sektionen för Ekonomi och Teknik Handledare: Gunnar Weber
Maskiningenjörsprogrammet 15-05-2007
Projekt:
Rullandelandsväg Av:
Joel Lillie Erik Carlsson
________________________________________________________________________
Rullandelandsväg Bilagor
Examensarbete utfört i samarbete med Kalmar Industries i Lidhult.
Innehållsförteckning bilagor
Bilaga 1 - Dimensioner för berörda modeller Bilaga 2 - Kravspecifikation
Bilaga 3 - Dragkraft Bilaga 4 - Wichita Bilaga 5 - Effektbehov Bilaga 6 - Rotationskoppling Bilaga 7 - Vald drivenhet
Bilaga 8 - Jämförelse, Rulldiameter och Däckdimension Bilaga 9 - Beräkningar
Bilaga 10 - Kostnadskalkyl Bilaga 11 - Ritningar
Bilaga 1 - Dimensioner för berörda modeller
Modell Dimensioner (mm) Hjul Service vikt (kg) Dragkraft (kN) Ytterbredd Innerbredd
Reachstacker 42-45 ton
DRF420-60S5 4150 18x25 64500 355
DRF450-60S5 4150 18x25 66400 355
DRF450-60S5X 4150 18x33 76500 314
DRF420-65S5 4150 18x25 65000 355
DRF420-65S6 4150 18x25 66200 355
DRF450-65S5 4150 18x25 66800 355
DRF450-65S6 4150 18x25 67800 355
DRF450-65S5X 4150 18x33 76300 314
DRF450-65S6X 4150 18x33 77200 314
DRF420-70S5 4150 18x25 65800 355
DRF450-70S5X 4150 18x33 77800 314
DRF450-70S5XS 4150 18x33 79300 314
DRF450-75S5XS 4150 18x33 82100 317
DRD450-80S4X 4500 21x35 102600 449
DRD450-80S4XS 4500 21x35 103100 449
DRD450-80S5XS 449
Reachstacker 40-45 ton
DRF400-60C5 4150 18x25 72700 355
DRF450-60C5X 4150 18x33 81100 314
DRF450-65C5X 4150 18x33 80500 314
DRF450-70C5XS 4150 18x33 84200 314
DRF450-75C5XS 4150 18x33 88100 317
DRD450-80C4X 4500 21x35 105300 449
DRD450-80C4XS 4500 21x35 105800 449
DRD450-80C5X DRD450-80C5XS
Reachstacker DRD11 (Empty container)
DRD100-52S6 4150 37400 118
DRD100-52S8 4150 41100 118
Forklift Trucks 20-50 ton
DCD200-12 3050 1350 14x24 29800 161
DCD200-12LB 3050 1350 14x24 29800 161
DCD220-12 3050 1350 14x24 31200 161
DCD220-12LB 3050 1350 14x24 31200 161
DCD240-6LB 3050 1350 14x24 29400 161
DCD250-12 3050 1350 14x24 32900 161
DCD250-12LB 3050 1350 14x24 32900 161
DCD280-12 3410 1470 16x25 37700 163
DCD280-12LB 3410 1470 16x25 37700 163
DCD300-12 3410 1470 16x25 39000 163
DCD300-12LB 3410 1470 16x25 39000 163
DCD320-9LB 3410 1470 16x25 39200 163
DCD320-12 3410 1470 16x25 39200 163
DCD320-12LB 3410 1470 16x25 39200 163
DCD370-12 4150 1910 18x25 47500 343
DCD370-12CS 4150 1890 18x25 47500 343
DCD420-12 4150 1910 18x25 50000 370
DCD420-12CS 4150 1890 18x25 50000 370
DCD450-12 4450 1610 23.5x25 52300 343
DCD450-12CS 4450 1590 23.5x25 52300 343
DCD500-12 4450 1610 23.5x25 60500 350
Container Handlers 36-45 ton
DCF360-CSG 4450 66400 368
DCF410-CSG 4450 69750 368
DCF450-CSG 4450 75000 368
Bilaga 2 - Kravspecifikation
Kravspecifikation
Beskrivning av examensarbetets innehåll:
Konceptstudie och principkonstruktion av testrigg för simulering och verifiering av körning/bromsning med truckar med totalvikt upptill 135 ton. Testriggen skall av den typ som används för provning av bromsar för bilar och lastbilar, s.k. rullande landsväg.
Arbetet bör åtminstone innehålla följande delar:
• Fastställande av tekniska dimensioneringsgrunder såsom dimensioner, axellaster, moment (bromsar och drivning), effektbehov (drivning och kylning) etc.
• Fastställande av de parametrar som skall kunna varieras och de mätvärden som är önskade.
• Säkerhetsaspekter avseende testning av truck i testriggen, riskanalys.
• Undersökning av redan befintliga system på marknaden.
• Uppskattning av erforderliga dimensioner för den mekaniska konstruktionen.
• Förslag på driv- och bromsutrustning (el eller hydraulik).
• Framtagning av teoretiska grunder (ekvationer) för styrparametrar och mätvärden.
• Framtagning av principkonstruktion Förväntningar på resultatet:
Att ha tillräckligt med fakta och data för att kunna ta fram ett konstruktionsunderlag för en testrigg där vi kan utföra testning av truckars körbeteende, kylkapacitet vid maximal belastning och bromsförmåga.
Testriggen skall kunna simulera körning i lutande plan, provning av körhastighet och inbromsning.
Följande parametrar skall kunna varieras:
• Vinkel på lutande planet.
• Maskinvikt
• Hjulstorlek (hjulradie)
Följande mätvärden för trucken skall kunna registreras:
• Lutningsvinkel på planet / rullningsmotstånd
• Hastighet
• Retardation / Acceleration
• Bromsmoment och bromskraft
• Drivande moment och dragkraft
• Avgiven effekt och energi
Joel Lillie Erik Carlsson
Halmstad University 2007-01-19
Bilaga 3 - Dragkraft
Innehåll
Powder dynamometer, dragkraft... 1
Water Brake, dragkraft... 2
Rototest, dragkraft... 3
Eddy Current, dragkraft ... 4
1
Powder dynamometer, dragkraft
Nedan ses truckens dragkraft på de fyra olika växlarna jämfört med pulver dynamometern med tre olika utväxlingar.
Powder Dynamometer
0 50 100 150 200 250 300 350 400
0 10 20 30 40
Speed km/h
D ra w p u ll k N
1:st Gear 2:nd Gear 3:rd Gear 4:th Gear 52 ggr 30 ggr 10 ggr
2
Water Brake, dragkraft
Nedan ses truckens dragkraft på de fyra olika växlarna jämfört med vattenbromsen med tre olika utväxlingar.
Water Brake
0 200 400 600 800 1000 1200
0 5 10 15 20 25 30 35
Speed km/h
D ra w p u ll
1:st Gear 2:nd Gear 3:rd Gear 4:th Gear 70 ggr 18 ggr 10 ggr
3
Rototest, dragkraft
Nedan ses truckens dragkraft på de fyra olika växlarna jämfört med Rototests utrustning med två olika utväxlingar.
Rototest
-100 0 100 200 300 400 500
0 10 20 30 40
Speed km/h
D ra w p u ll k N
1:st Gear 2:nd Gear 3:rd Gear 4:th Gear 45 ggr 10 ggr
4
Eddy Current, dragkraft
Nedan ses truckens dragkraft på de fyra olika växlarna jämfört med Eddy Current med tre olika utväxlingar.
Eddy Current
0 50 100 150 200 250 300 350 400
0 10 20 30 40 50
Speed km/h
D ra w p u ll k N
1:st Gear 2:nd Gear 3:rd Gear 4:th Gear 20 ggr 15 ggr 10 ggr
Bilaga 4 - Wichita
Nedan ses sex stycken av många bromsmodeller som Wichita brake har att erbjuda. Som exempel så betyder modellnamnet CSM236 att det är två stycken skivor och deras diameter är 36 tum (914,4mm). Skillnaden på modellerna med samma beteckning utom sista H:et, är att de har luftbälg med större area och därmed trycker med större kraft mot bromsarna vid samma lufttryck.
Dynamic slipping
torque capacity (Nm) Weight (kg)
Model
(brake) Minimum
@ 0,2bar
Maximum
@ 5,5bar
Heat transfer capacity (intermittent)
Max speed
(rev/min) Total brake
hub &
centre plate
Water flow for max heat transfer (l/min)
CSM-136 1845 47200 260 640 916 - 192
CSM-236 3690 94400 520 640 1475 - 384
CSM-336 5535 141600 780 640 - - 576
CSM-236H 4050 103650 746 640 1724 416 192
CSM-336H 6080 155470 1120 640 2291 597 384
CSM-436H 8100 207300 1492 640 2860 780 576
Bilaga 5 - Effektbehov
I denna bilaga redovisas hydraulmotorer, oljeflöden och effektbehov för bromstestning vid högre hastigheter.
I tabell 5.1 redovisas egenskaperna för de motorer vi gick igenom för användning till simulering av inbromsning samt övrig bromstestning i högre hastigheter.
I tabell 5.2 visas exempel på Hägglunds olika ”Power units”, som är färdiga aggregat för drivning av hydraulmotorer. I tabellen ses vilka effektbehov som aggregaten kräver och vilka oljeflöden de klarar med den effekten. Oljeflödena kan jämföras med de flöden som de olika motorerna kräver vid max kontinuerligt varvtal (Tabell 5.1 kolumn 8). Då kan vi se att motorerna kräver ca 1000 – 2000 liter per minut, och för att få de varvtalen så måste vi bistå med ett effektbehov på ca 500 – 1000 kW.
I tabell 5.3 visas vad nominellt och max varvtal motsvarar i hastighet för trucken, vad hydraulmotorernas driv- bromsmoment motsvarar för driv- bromskraft på truckens däck samt vad de driv- bromskrafterna motsvarar för lutande plan för olika truckvikter. Dessa egenskaper illustreras även med växellåda mellan motor och drivrulle med en utväxling på 2:1. Överst i tabellen ses vad för moment som appliceras på rullarna då trucken gör en retardation på 2m/s² med olika truckvikter.
Torque (Nm/bar)
Max pressure (Bar)
Peak pressure (Bar)
Rated rpm
Max rpm
Displacement (cm³/rev)
Oil flow @ rated speed (l/min)
Torque (Max/Peak) (Nm)
CA
CA140-120 120 350 420 180 245 7543 1358 42000/50400
Ca100-80 80 350 420 220 310 5024 1105 28000/33600
CBP
CBP140 140 350 - 210 275 8800 1848 49000
CBP140-120 120 350 - 230 320 7543 1735 42000
Model Max installed power (kW)
Max oil flow (/min)
Max pressure
(bar) Weight (kg)
PEC-202 90 337 350 1500
PEC-402 355 737 350 2900
PEC-702 500 1257 350 4500
PEC-1003 710 1474 350 5500
PEC-1203 1000 2206 350 8600
Tabell 5.1
Tabell 5.2
Bilaga 5 - Effektbehov
Moment på rullar vid inbromsning med olika vikt
Massa Acceleration Rulle ø Vridmoment rulle
125000kg 2m/s² 600mm 75000Nm
88100kg 2m/s² 600mm 52860Nm
Egenskaper för Hägglunds olika modeller
Modell CBP-140-120 CBP-140 CA-140-120 CA-100-80
Vridmoment_Nm 42000 @ 350bar 49000 @ 350bar 42000/50400 28000/33600
Rpm_Nom. 230 Rpm 210 Rpm 180 Rpm 220 Rpm
Rpm_Max. 320 Rpm 275 Rpm 245 Rpm 280 Rpm
Hastighet_Nom 26 km/h 24 km/h 20 km/h 25 km/h
Hastighet_Max 36 km/h 31 km/h 28 km/h 31 km/h
Dragkraft_N 140000 163000 140000/168000 93300/112000
Vinkel 88100kg 16% el. 9,1° 19% el. 10,8° 16%/19%el. 9,1°/10,7° 11%/13%el. 6,3°/7,4°
Vinkel 125000kg 11% el. 6,3° 13% el. 7,4° 11% /14%el. 6,3°/8° 7% /9%el. 4°5,1°
Med utv. 2:1
Vridmoment_Nm 84000 98000 84000/100800 56000/67200
Hastighet_Nom 13 12 10 12,5
Hastighet_Max 18 15,5 14 15,5
Dragkraft_N 280000 326000 280000/336000 186600/224000
Vinkel 88100kg 32% el. 17,7° 38% el. 20,8° 32%/39%el.17,7°/21,3°
21%/29%el.
11,9°/16,2°
Vinkel 125000kg 23% el. 13° 27% el. 15,1° 23% /27%el.13°/15,1°
15%/18%el.
8,5°/10,2°
Tabell 5.3
Bilaga 6 - Rotationskoppling
Innehåll
Utdrag ur Wichitas katalog, sid 10 ... 1
Rotationskopplingen som är användbar i det här fallet är den som visas i figuren till höger, Mid Shaft Air Seal.
Källa: http://www.wichita.co.uk/pdfs/wichitamaincat.pdf
10
1
Bilaga 7 – Vald drivenhet
I denna bilaga presenterar vi den hydraulmotor som har valts till drivenhet för testutrustningen.
Motorn som valdes är CA-210, i tabell 7.1 visas även Ca-210-180 för att jämföra hur modellen under CA-210 presterar.
Hägglunds drives levererar även Power units för mindre effekter och flöden. I tabell 7.2 kan modellerna LPU och HPU ses tillsammans med dess egenskaper.
I tabell 7.3 kan vi se vad de olika LPU- och HPU modellernas flöden tillsammans med CA-210 och CA-210-180 motsvarar för hastighet för trucken.
Modell (Nm/bar) Torque
Max pressure
(Bar)
Peak pressure
(Bar)
Rated rpm
Max rpm
Displacement (cm³/rev)
Torque @ 350bar
CA
CA210-180 180 350 420 100 135 11314 63000
Ca210 210 350 420 85 115 13200 73500
Modell Max installed
power (kW) Max oil flow (l/min) Max pressure (bar) Weight (kg)
LPU
LPU-0100 22 0-50 350 492
LPU-0300 45 0-118 350 770
HPU
HPU-0070 30 147 350 550
HPU-0170 55 220 350 800
HPU-0170 90 264 350 1050
HPU-0350 200 264 350 1900
HPU-0350 200 328 350 2050
Modell Speed @ 50l/min 118l/min Speed@ Speed @ 147l/min 220l/min Speed@ Speed @ 264l/min 328l/min Speed @ CA
CA210-180 0,5 km/h 1,18 km/h 1,47 km/h 2,2 km/h 2,64 km/h 3,28 km/h Ca210 0,43 km/h 1,01 km/h 1,26 km/h 1,9 km/h 2,26 km/h 2,81 km/h
Tabell 7.1
Tabell 7.2
Tabell 7.3
Bilaga 8 - Jämförelse, Rulldiameter och Däckdimension
Tillverkare (Bilar) Rulldiameter C-C Rullavstånd Faktor (C-C/Rulldia) Vinkel vid olika däck, se bild.
235/55R17 165/70R13
Superflow (Autodyn 11) 270 505 1,87 70,13 74,85
Piper (CD2000) 300 487 1,62 64,79 68,89
MustangDyno (MD-250) 275 498 1,81 68,58 73,12
Maha (LPS 3000 Car) 318 540 1,70 71,26 75,81
Dynomite 12" 305 0
V-tech 355 0
Medel 303,83 507,50 1,75
Tillverkare (Lastbilar) 315/80R22,5 295/80R22,5
MustangDyno (MD-1000) 452 762 1,69 59,83 61,42
Maha (LPS 3000 Truck) 318 565 1,78 47,82 49,17
Medel 385 663,5 1,73
Vår Utrustning 21x35 14x24
Den här väljs! 600 1050 1,75 48,51 66,31
600 1140 1,90 52,98 72,85
Däck Bredd Profil Fälj Däckdiameter
Lasbil 315 / 80 R 22,5 1075,5
Personbil 235 / 55 R 17 690,3
Truck 21 x 35 1955,8
Jämför största däcket med minsta rullen (Lastbil)
Tillverkare Rulldiameter Faktor (Rulldia/Däckdia)
Maha (Truck) 318 0,296
Jämför största däcket med minsta rullen (Personbil)
Tillverkare Rulldiameter Faktor (Rulldia/Däckdia)
Superflow Autodyn 11 270 0,391
Jämför största däcket med minsta rullen (Vår Utrustning)
Rulldiameter Faktor (Rulldia/Däckdia)
Den här väljs! 578,28 0,296
764,98 0,391
Bilaga 9 - Beräkningar
Innehåll
Beräkning av rullar, böjspänning ... 1
Skjuvning där tvärkraften är störst... 6
Nedböjning... 7
Vridning, Rulle ... 8
Vridning, Axel ... 8
Kontakttryck, två cylindrar ... 8
Skjuvspänningar i svetsen på stödringen ... 9
Skjuvspänningar i svetsen mellan fläns och axel... 9
Friktion... 9
Sammansatta spänningar, rulle ... 10
Antal kilar, axel i skivbroms ... 10
Antal skruvar på flänsen ... 11
Kritiskt varvtal ... 12
Beräkningar
ü Beräkning av rullar, böjspänning
Remove@"Global`∗"D Data
Tryck från trucken på ett hjulpar.
Q= 100000
2
∗9.81;
Längd på rullen/rullarna.
l=2000;
Bredd på hjulparet (lh) och lastintensiteten (lillaq).
lh=1200;
lillaq= Q
lh êêN 408.75
Längd till c-c, se bild.
c=1180;
Använder oss av snittmetoden för att lösa problemet.
Kraftekvation
ekv1=Ra+Rb−Q0;
Momentekvation
ekv2=Rb∗l−Q∗c0;
Löser ut stödkrafterna
1
solve1=Solve@8ekv1, ekv2<,8Ra, Rb<D êêFirst 8Ra→201105., Rb→289395.<
Ra=Raê. solve1@@1DD êêN;
Rb=Rbê. solve1@@2DD êêN;
Snitta 1-1 0 § x < 580
Kraftekvation första delen.
ekv3=T1@x_D −Ra0;
Momentekvation första delen.
ekv4=M1@x_D −Ra∗x0;
Löser ut tvärkraft och moment första delen.
solve2=Solve@8ekv3, ekv4<,8T1@x_D, M1@x_D<D êêFirst 8T1@x_D →201105., M1@x_D →201105. x<
T1@x_D =T1@xD ê. solve2@@1DD; M1@x_D =M1@xD ê. solve2@@2DD; Snitta 2-2
580 § x § 1780
Kraftekvation andra delen.
ekv5=T2@x_D −Ra+lillaq∗Hx−580L 0
−201105.+408.75H−580+xL +T2@x_D 0
2
Momentekvation andra delen.
ekv6=M2@x_D +lillaq∗Hx−580L ∗Hx−580L 2
−Ra∗x0
204.375H−580+xL2−201105. x+M2@x_D 0 Löser ut tvärkraft och moment andra delen.
solve3=Solve@8ekv5, ekv6<,8T2@x_D, M2@x_D<D êêFirst
8T2@x_D →201105.−408.75H−580.+xL, M2@x_D → −204.375H−580.+xL2+201105. x<
T2@x_D =T2@xD ê. solve3@@1DD; M2@x_D =M2@xD ê. solve3@@2DD; Snitta 3-3
1780 < x § 2000
Kraftekvation tredje delen.
ekv7=T3@x_D +Rb0 289395.+T3@x_D 0 Momentekvation tredje delen.
ekv8=M3@x_D −Rb∗Hl−xL 0
−289395.H2000−xL +M3@x_D 0 Löser ut tvärkraft och moment andra delen.
solve4=Solve@8ekv7, ekv8<,8T3@x_D, M3@x_D<D êêFirst 8T3@x_D → −289395., M3@x_D →289395.H2000.−1. xL<
T3@x_D =T3@xD ê. solve4@@1DD; M3@x_D =M3@xD ê. solve4@@2DD; Plottar tvärkraften över de tre snitten.
3
p1=Plot@T1@xD,8x, 0, 580<, AxesLabel→8"x", "T1"<D;
100 200 300 400 500 x 100000
200000 300000 400000 T1
p2=Plot@T2@xD,8x, 580, 1780<, AxesLabel→8"x", "T2"<D;
800 1000 1200 1400 1600 1800 x
-300000 -200000 -100000 100000 200000 T2
p3=Plot@T3@xD,8x, 1780, 2000<, AxesLabel→8"x", "T3"<D;
1850 1900 1950 2000
x
-500000 -400000 -300000 -200000 -100000 T3
Plottar sedan momentet över de tre snitten.
p4=Plot@−M1@xD,8x, 0, 580<, AxesLabel→8"x", "M1"<D; p5=Plot@−M2@xD,8x, 580, 1780<, AxesLabel→8"x", "M2"<D; p6=Plot@−M3@xD,8x, 1780, 2000<, AxesLabel→8"x", "M3"<D;
4
100 200 300 400 500 x
-1×108 -8×107 -6×107 -4×107 -2×107
M1
800 1000 1200 1400 1600 1800 x
-1.6×108 -1.4×108 -1.2×108 -8×107
M2
1850 1900 1950 2000
x
-6×107 -5×107 -4×107 -3×107 -2×107 -1×107
M3
Till sist sätts de tre snitten ihop i resp diagram.
Show@8p1, p2, p3<, Axes→True, AxesLabel→8"x", "T"<D; Show@8p4, p5, p6<, Axes→True, AxesLabel→8"x", "M"<D;
500 1000 1500 2000
x
-300000 -200000 -100000 100000 200000 T
5
500 1000 1500 2000 x
-1.5×108 -1.25×108 -1×108 -7.5×107 -5×107 -2.5×107 M
Vid vilken längd (x) är tvärkraften (T(x)) =0.
solve5=Solve@T2@xD 0D 88x→1072.<<
x=xê. solve5@@1DD; Maxmoment i Nmm.
M2@xD
1.66113×108
Rullens inre(ld) och yttre(sd) diameter.
sd=610;
ld=585;
Ger följande böjmotstånd (wb).
solve6=SolveAwb π ∗Hsd4−ld4L 16∗sd E 99wb→ 4268091875π
1952 ==
wb=wbê. solve6@@1DD; Böjspänningi N/mm2.
solve7=SolveAδb== M2@xD wb
E 88δb→24.1824<<
δb= δbê. solve7@@1DD;
ü Skjuvning där tvärkraften är störst Tvärkrafterna är störst i ändarna, vid l=0 och l.
6
T1@0D 201105.
T3@lD
−289395.
Mathematica väljer ut den största tvärkraften och berättar var den är, till höger eller vänster. Räknar med absoluta värden.
If@Abs@T1@0DD >Abs@T3@lDD, vänster, högerD höger
tmax=Max@8Abs@T1@0DD, Abs@T3@lDD<D 289395.
Tvärsnittsarean för rullen (arulle).
arulle= πsd2
4 − πld2
4 ; Skjyvspänningen blir följande, N/mm2.
τs== tmax
arulle
τs12.3337
ü Nedböjning
Elastisitetsmodulen.
estål=210∗103; Tröghetsmoment.
i= π
64 Hsd4−ld4L;
Nedböjning i mitten av balken med lasten Q utbredd över hela rullens längd.
w1 5 Q l3
384 eståli w10.23226
Nedböjning i mitten av balken med punklasten Q i mitten rullen.
w2 Q l3
3 eståli 0.520.52 w20.371616
7
w2= Q l3
48 eståli 0.371616
ü Vridning, Rulle Vridmotstånd.
wv= π
16
sd4−ld4
sd ;
Max vridmoment
mv=105000∗103;
Maximal skjuvspänning pga vridning av rulle.
τv1= mv
wv
êêN 15.2857
ü Vridning, Axel
Vridmotstånd och axeldiameter (ad).
ad=160;
wv= πad3
16 ;
Maximal skjuvspänning pga vridning av axel.
τv2= mv
wv
êêN 130.557 σtillåten
σv2= τv2
0.6 217.595
Den här spänningen är hög, därför krävs det ordentliga radier och ett material med hög sträckgräns. Dock gäller det uträknade värdet endast för axeln som ansluts till bromsen, i övriga fall på konstruktionen är spänningen mindre.
ü Kontakttryck, två cylindrar
Största tryck i kontaktytan sh, enligt Karl Björk sid 35. Bredd på hjulparet anges med lh. Rullens yttrediameter anges med sd. Däckets diameter är 2000 mm. Emodul för gummi kan variera mellan 10 och 100 MPa.
egummi=100;
8
etot=2∗ egummi∗estål
egummi+estål
420000
2101
σh=0.418$%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%Q etot
lh
1 sdê2
+ 1
2000ê2 6.84176
Största huvudskjuvspänningen, strax under ytan.
σh∗0.3 2.05253
ü Skjuvspänningar i svetsen på stödringen
Vi räknar med ett a-mått, och ser hur mycket skjuvspänningen blir.
amått=8;
τsvets== mv
πld3
4 amått
∗ ld
amått êêN τsvets6.1039
Z-måttet.
zmtt== è!!!!2 amåttêêN zmtt11.3137
ü Skjuvspänningar i svetsen mellan fläns och axel.
Räknar på samma sätt.
τsvets== mv
πad3
4 amått
∗ ad
amått êêN τsvets81.598
Märker att spänningen blir stor, därför bör den svetsas på båda sidor. Då bli skjuvspänningen bara hälften.
ü Friktion
Vi räknar ut vilken friktionskoeffecient som krävs mellan däcket och rullen. Det här för att klara max dragkraft från trucken. n = normalkraften från trucken i Newton (dvs truckens vikt), rrulle = radien på rullarna.
rrulle= sd
2 ;
Tar reda på vilken friktionskoefficienten som behövs för truck med 55 ton axeltryck, att jämföra F = m N.
9
n1=55000∗9.81;
Solve@mv µstatisk∗n1∗rrulleD 88µstatisk→0.638054<<
Tar även reda på friktionskoefficienten för truck med 107,5 ton axeltryck.
n2=107500∗9.81;
Solve@mv µstatisk∗n2∗rrulleD 88µstatisk→0.326446<<
Gummi mot metall har enligt Nybergs mekanikbok (sid 109) en koefficient på 0.4 - 0.5 (statiskt) och 0.3 - 04 (dynamiskt). Med andra ord behövs en lettrad yta eller någon annan räfflad ytar som höjer friktionen. Det här för att kunna köra trucker olastad på rullarna.
ü Sammansatta spänningar, rulle
Räknar ut huvudspänningar med hjälp av ekvationen.
σ1= σx+ σy
2 $%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%Hσx− σyL2 4 + τxy2
σ1= δb+0
2 + $%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%Hδb−0L2
4 + τv12 êêN 31.5809
σ2= δb+0
2 − $%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%Hδb−0L2
4 + τv12 êêN
−7.39854
Effektivspänningar enligt von Mises.
σe= $%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%1
2
∗HHσ1− σ2L2+Hσ2−0L2+H0− σ1L2L 35.8573
ü Antal kilar, axel i skivbroms Axeldiameter där kilförbandet är.
adkil=200;
Förskjutningskraften (Fforskj) på kilen. Tillåtet yttryck (p). Kilens höjd (hkil) enligt tabell (beror på axeldiametern).
10
p=115;
hkil=28;
Fforskj=p∗ hkil
2 ∗langdkil;
Provar med 3 kilar och ser vilken killängd (langdkil) det medför
antalkilar=3;
SolveAantalkilar== mv
Fforskj∗adkil
2
E êêN 88langdkil→217.391<<
Det här är kilens längd med tvära ändar. Skall en kil med runda ändar användas, vilket är bättre, läggs dessa till på denna längden. Radien (r) för de runda ändarna blir då halva bredden (B).
ü Antal skruvar på flänsen
Räknar ut vilken kraft (Fskruv) som verkar på skruvarna, med hjälp av max vridmoment (mv i Nm) och på vilken radie (rskruvar i meter) som skruvarna ligger.
mv=mv∗10−3; rskruvar=0.255;
solve8=Solve@Fskruv∗rskruvar==mvD 88Fskruv→411765.<<
Fskruv=Fskruvê. solve8@@1DD;
Räknar ut tvärsnittsarean för en skruv (askruv) med hjälp av innerdiametern (id).
id=20.752;
askruv= πid2
4 338.228
Antal skruvar (nskruv) vid max tillåten skjuvspänning (τtill) N ê mm2.
11
τtill=160;
SolveAτtill Fskruv
askruv∗nskruv
E 88nskruv→7.60886<<
Talet avrundas förstås uppåt till närmsta heltal.
Kontrollerar även vilken friktion (µminsta) som krävs mellan fläns och ring om förspänningskraften (Ff) appliceras på varje skruv. Antalet skruvar är åtta.
Ff=165∗103;
Solve@Ff∗ µminsta∗8==FskruvD 88µminsta→0.311943<<
ü Kritiska varvtal
Räknat med nedböjningen som blir av rullens egenvikt. Tyngdkraften (Q2) från en rulle pga dess vikt i Newton.
Q2=368∗9.81;
Nedböjningen (w3) som rullen får pga dess egenvikt, enligt Karl Björk sid.
w3= 5 Q2 l3
384 eståli ∗10−1êêN 0.000170944
Det kritiska varvtalet.
nkrit 300
è!!!!!!w3
nkrit22945.4
Räknat med nedböjningen som blir med last på 100 ton på en rulle. (värsta tänkbara)
nkrit 300
è!!!!!!w2
nkrit492.123
Räknat med nedböjningen som blir av rullens egenvikt, enligt Tore Dahlberg. Gör om till SI enheter.
sd=sd∗10−3; ld=ld∗10−3; estål=estål∗106; l=l∗10−3;
Den kritiska vinkelhastigheten (we).
12
ωe= $%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%384∗estålπHsd4−ld4L 5∗l3 368∗64 êêN 2395.57
Det kritiska varvtalet.
solve7=SolveAωe 2πnkrit
60 E 88nkrit→22876.<<
Det kritiska varvtalet ligger i båda fallen runt 22 900 rpm för tom testrigg. Med hela truckens vikt på en rulle blir det kritiska varvtalet 490 rpm, alltså det kritiska varvtalet minskas med större last. Att hela truckens vikt är på en rulle är det värsta tänkbara, som i princip aldrig kommer hända. Max varvtal för vår utrustning är ca 270 rpm, alltså det kritiska varvtalet kommer ej att uppnås.
13
Bilaga 10 - Kostnadskalkyl
I denna ekonomikalkyl går vi endast igenom material- och produktkostnader på de ingående delar som arbetats fram i projektet. Detta är ingen komplett kalkyl utan är endast till för ge en blick på vad utrustningen kommer att kosta. Exempel på kostnader som inte är med i denna kalkyl är tillverkningskostnader, styr- och reglerutrustning samt övriga delar som inte kommit till i konstruktionen.
(Pris i kr) Antal Pris/kg Pris/m Pris/st Summa Kommentar Material
Rör VKR 200x200x12,5 701,3 17,4 12 202,8 Ram
Rör VKR 200x120x10 697,5 17,4 12 136,5 Ram
Rör Varmvals. 610x12,5 8 13 506 108 048,0 Rulle
Rör Varmvals. 610x80 0,3 79 608 23 882,4 Svetsring
Axel Varmvals. Ø 180 827,2 17,5 14 476,0 Rullaxel
Axel Varmvals. Ø 210 205,4 17,1 3 511,7 Axel skivbroms
Summa material 174 257,4
Komponenter
Hydraulmotor CA-210 1 199 220 199 220
Skivbroms Wichita CSM336H 1 820 600 820 600
Summa Komponenter 1 019 820
Summa Total 1 194 071
Bilaga 11 - Ritningar
Innehåll
Rulle 1:1
Ring 1:2
Bromsaxel 1:3
Flänsaxel 1 2:1
Flänsaxel 2 2:2
Delassembly 1 2:3
Delassembly 2 2:4
Huvudram 2:5
Assembly 3:1
Isommetrisk vy 3:2
Hydraulmotor CA 210, Splines Hydraulmotor CA 210, Klämfäste Skivbroms Wichita CSM 336 H
