EXAMENSARBETE INOM TEKNIK, GRUNDNIVÅ, 15 HP
STOCKHOLM, SVERIGE 2021
Delsbo Electric:
Lättkonstruktion av spårfordon
Design och dimensionering av säten och skyddskåpor till axlar
ERIK SELLBERG
2 Abstract
Delsbo Electric is a competition in which the goal is to transport up to 6 passengers 3.36 km in an electrically powered rail-vehicle using as little energy as possible. In order to minimize the energy usage, the vehicle’s main structure will be constructed using light-weight
composite materials. This paper, part of a larger set of papers, discusses the design, the dimensions and construction of the vehicle’s seats and axle covers. Requirement
specifications, estimated loads and models of the components have been used and discussed in order to minimize the weight of each component. The composite material has been chosen based on weight, material properties and availability. The result is 6 seats made of T700S carbon fiber reinforcement with DION 9100-M800 vinyl ester resin as matrix material, which gives a total weight of 1.5 kg. The seats are adhered to the base plate of the vehicle using Araldite AV 138M-1 epoxy glue. The axle covers are constructed from the same composite, T700S carbon fiber with DION 9100-M800 vinyl ester resin matrix, for a total weight of 1.9 kg, which are then mounted on the base plate with screws.
Keywords
Bachelor’s thesis, Delsbo Electric, composites, CFRP, lightweight structures, lightweight construction, seats, axle cover/protection
Sammanfattning
Delsbo Electric är en tävling med målet att transportera 1–6 passagerare 3.36 km i ett elektriskt drivet rälsfordon med minimal energianvändning. För att minimera
energianvändningen kommer majoriteten av fordonets struktur att tillverkas av lättviktiga kompositmaterial. Den här rapporten, en delrapport av en större undersökning, tar upp designen, dimensioneringen, konstruktionen och monteringen av fordonets säten och skyddskåpor för axlarna. Kravspecifikationer, lastfall och modeller har tagits fram för
komponenterna för att minimera vikten och material har undersökts baserat på vikt, hållfasthet och tillgänglighet. Resultatet är 6st. säten tillverkade i kolfiberkomposit bestående av T700S kolfiber och DION 9100-M800 vinylester epoxi för en totalvikt på 15 kg. Sätena fästs i fordonets bottenplatta med epoxilim Araldite AV 138M-1. Skyddskåporna för axlarna är också tillverkade i samma komposit av T700S kolfiber och DION 9100-M800 vinylester epoxi för en totalvikt på 1.9 kg och fästs i bottenplattan via skruvförband.
Nyckelord
Kandidatexamensarbete, Delsbo Electric, kompositmaterial, CFRP, lättviktiga strukturer, lättviktig konstruktion, säten, skyddskåpa för axlar
Författarens tack
Jag vill tacka mina handledare Magnus och Per för all deras hjälp och tålamod under på tok för många zoom-möten. Jag vill också tacka mina medstudenter Bill, Gustaf, William och Jonathan i lättkonstruktionsgruppen för all deras hjälp och goda idéer under KEX:ets gång.
Författare
Erik Sellberg, eriksell@kth.se Maskinteknik
Plats för projekt
Kungliga Tekniska Högskolan
Examinator Gunnar Tibert
Kungliga Tekniska Högskolan
Handledare
Magnus Burman och Per Wennhage
Innehållsförteckning Innehåll
1 Introduktion ... 1
1.1 Kravspecifikation ... 1
1.2 Mål ... 1
1.3 Metod ... 1
1.4 Avgränsningar ... 2
2 Teoretisk bakgrund ... 2
3 Materialval ... 2
3.1 Kompositens mekaniska egenskaper ... 3
3.2 Fiberriktningar ... 3
4 Sätet ... 4
4.1 Val av upplägg för sätet ... 5
4.2 Dimensionering av sätet ... 6
4.2.1 Spänning i sätets delar ... 6
4.2.2 Knäckning av sätets baksida... 7
4.2.3 Utböjning av stolsrygg ... 8
4.3 Montering ... 9
4.4 Tillverkning ... 11
5 Skyddskåpor för axlar ... 12
5.1 Val av upplägg för skyddskåpor ... 12
5.2 Dimensionering av skyddskåpor ... 12
5.2.1 Spänningar i skyddskåpan ... 14
5.2.2 Utböjning vertikalt ... 17
5.2.3 Utböjning horisontellt ... 18
5.2.4 Spänningar i flänsen ... 19
5.3 Montering ... 19
5.4 Placering ... 20
5.5 Tillverkning ... 20
6 Resultat och slutsats ... 20
7 Diskussion ... 21
7.1 Diskussion om sätena ... 21
7.2 Diskussion om skyddskåporna ... 22
8 Referenser ... 23
Bilagor ... i
I Kravspecifikation ... i
II Utdrag ur Delsbo Electrics regler 2021 ... ii
III Datablad kolfiber T700S ... iii
IV Datablad Dion 9100-M800 vinylester epoxi ... v
V Utdrag ur datablad 3M VHB Tape – Specialty Tape 4930 ... viii
VI Utdrag ur datablad Araldite AV 138M-1/Hardener HV 998–1 ... x
1 1 Introduktion
Co2-utsläpp orsakade av transporter står för 25% av de globala utsläppen. Det största bidraget kommer från vägtransporter och andelen har ökat kontinuerligt de senaste åren.
Järnvägstransporter står ut som ett effektivt alternativ med en utsläppsandel på mindre än 1%
[1]. På grund av det är just utvecklandet av ett elektrifierat järnvägsnät en effektiv långsiktig lösning. Ett sätt att öka kunskapen i hur energieffektiva rälsfordon kan konstrueras är via tävlingen Delsbo Electric. Det är en tävling där studentlag från olika universitet och skolor ska konstruera och framföra ett batteridrivet spårfordon 3.36 km över normalspårig järnväg.
Det lag som har förbrukat minst energi per transporterad person och kilometer i fordonet vinner tävlingen. Förstudier med undersökningar av olika generella konstruktionsförslag och fordonsdynamiska analyser har genomförts av studenter på KTH [2] i samband med kurserna SD2229 och SD2230. I januari 2021 skapades KTH:s första lag som avser att bygga ett rälsfordon och delta i tävlingen. Arbetet delades upp i två grupper som ansvarade för
konstruktion av drivlina, hjulaxlar och hjul respektive kaross, säten, infästningar och bärande struktur. Det här arbetet utgör en del av en samling rapporter inom projektet Delsbo Electric på KTH och behandlar design, konstruktion och analys av sätena och skyddskåpor för axlarna.
1.1 Kravspecifikation
Kravspecifikationen för fordonet togs fram tillsammans med författarna för de andra delrapporterna, se bilaga I. Relevant för den här delrapporten från kravspecifikationen är följande:
• Fordonet ska vara så lätt som möjligt
• Fordonet ska ha 6st. säten för passagerare
• Axlarna ska vara inom carbodyn för ett lägre masscentrum, aerodynamisk vinst och enklare montering
• Inom carbodyn ska följande få plats: 6 säten, skyddskåpor för roterande delar/klämrisk Utöver den gemensamma kravspecifikationen för hela fordonet togs även krav fram för enbart sätena och skyddskåporna för axlarna. Komponenterna ska optimeras för vikt, men ändå klara av lastfallen, som tas fram i deras respektive kapitel, utan haveri med inkluderad
säkerhetsfaktor S=2, som används på krafterna i samtliga laster i det här projektet.
1.2 Mål
Målet med rapporten är att föreslå lämpliga lösningar för tillverkning och montering av säten och skyddskåpor till axlarna för KTH:s Delsbo Electric fordon. Komponenterna som tas upp i den här rapporten, sätena och skyddskåpor för axlarna, optimeras för att vara minsta möjliga vikt.
1.3 Metod
Analyser och dimensioneringar har utförts med grundläggande mekanik och ekvationer samt teori från hållfasthetslära. Verktyg som använts är MATLAB för simulering och beräkningar samt Solid Edge för CAD modellering av komponenter.
2 1.4 Avgränsningar
Det här examensarbetet är i ämnet lättkonstruktioner och kompositmaterial. Av den anledningen har icke-kompositmaterial ej undersökts, till exempel aluminium. Endast tillverkningstekniker och kompositmaterial som tillgängliga på KTH:s lättkonstruktionslabb undersöks i den här rapporten då det är där fordonet kommer tillverkas.
2 Teoretisk bakgrund
Kompositmaterial består utav två eller fler material med olika egenskaper som kombinerats för att skapa ett nytt material med bättre egenskaper än dess separata delar [3]. Materialet som används i den här rapporten är CFRP, Carbon Fiber Reinforced Plastics, kolfibrer förstärkta med en plast. CFRP består av två komponenter, kolfiber och matris. Matrisen binder ihop fibern och bidrar med styvhet där fiberns höga brottgräns ger ett material med bättre mekaniska egenskaper jämfört med ren matris [3].
CFRP tillverkas i lameller som placeras ovanpå varandra, där varje lamell består utav parallella fibrer i en riktning, se fig. 1. Det ger upphov till anisotropiska egenskaper i materialet. För komponenter som endast upplever laster i specifika riktningar används det fördelaktigt för att få ett starkare material för samma vikt som ett isotropt material, till
kostnaden av sämre mekaniska egenskaper i resterande riktningar. I det här projektet kommer lamellerna att designeras [0°/45°/90°/-45°], där varje nummer representerar en lamell och vilken riktning i grader fibrerna i lamellen ligger från x-riktningen av materialet, se fig. 1.
3 Materialval
Materialet som har valts för att konstruera sätena är en komposit av T700S kolfiber (se bilaga III) och DION 9100-M800 vinylester epoxi (se bilaga IV). En komposit av de produkterna ger en tillräckligt hållfast och lätt kolfiberkomposit som möjligt givet tillgängliga material för konstruktion.
fig. 1: Flera lameller tillsammans bildar ett laminat. Källa: [4]
3 3.1 Kompositens mekaniska egenskaper
För att kunna utföra dimensionering av komponenterna behövs vissa nyckelegenskaper hos materialet uppskattas. Först är volymfraktionen, mängden fiber och matris som den slutgiltiga kompositen består utav i volymprocent. Högre andel fiber leder till ett material med bättre mekaniska egenskaper, men är svårare att tillverka. Den högsta volymfraktionen som är möjligt med de tillverkningsmetoderna som är tillgängliga på KTH är 50% fiber och 50%
matris till volymen.
Det är nu möjligt att uppskatta E-modul och brottgräns för en singulär lamell där fibrerna är parallella. Det utförs med Rule-of-mixtures som enligt [4] ger följande ekvationer:
𝐸𝑙= 𝐸𝑓𝑉𝑓+ 𝐸𝑚𝑉𝑚 (1)
𝜎𝐵 = 𝜎𝐵𝑓𝑉𝑓+ 𝜎𝐵𝑚𝑉𝑚 (2)
Där El och σB är lamellens E-modul respektive brottgräns, Ef, σBf och Vf är fiberns E-modul, brottgräns och volymfraktion och Em, σBm och Vm är matrisens E-modul, brottgräns och volymfraktion. Med värdena Ef =230 GPa, Em=3.4 GPa, σBf = 4900 MPa, σB, m=78 MPa och Vm=Vf =0.5 fås resultaten El=116.7 GPa och σB = 2489 MPa med ekv. (1) och ekv. (2). De här resultaten gäller endast för en lamell eller en komposit med 100% av fibrerna i
längsriktningen
3.2 Fiberriktningar
I det här projektet används 2 olika upplägg av lameller i de färdiga kompositerna: kvasi- isotropt och 70%-upplägg. Båda uppläggen har 4 lameller fördelade riktningsvis enligt [0°/45°/90°/-45°]. Kvasi-isotropt upplägg betyder att fibrerna läggs jämnt fördelat med 25%
volym i var lamell för identiska egenskaper i lamellernas riktningar. 70%-upplägget har 70%
av fibrerna i en lamell och 10% i var av de 3 resterande lamellerna, vilket stärker den primära riktningen, längsriktningen, medan resterande riktningar blir svagare.
För att uppskatta egenskaperna hos kompositer med flera lameller i olika riktningar kommer 10%-regeln att tillämpas på resultaten från 3.1. 10%-regeln säger att alla lameller ej parallella med riktningen av en pålagd last bidrar med 10% av sin styrka till kompositens totala styrka i lastens riktning, längsriktningen, för både E-modul och brottgräns. Med 10%-regeln är det möjligt att uppskatta egenskaperna hos en komposit med lameller som ligger i olika riktningar. För E-modul och brottgräns i längsriktningen används följande ekvationer från 10%-regeln:
𝐸𝑥 = 𝜆𝐸𝑙 (3)
𝜎𝐵,𝑥 = 𝜆𝜎𝐵 (4)
𝜆 = 0.1 + 0.9 (%[𝑓𝑖𝑏𝑒𝑟 𝑖 𝑙ä𝑛𝑔𝑠𝑟𝑖𝑘𝑡𝑛𝑖𝑛𝑔]
100 ) (5)
4 Med ekv. (5) räknas λ-värdet ut för både kvasi-isotropt och 70% upplägget, vilket ger
resultaten: λki = 0.325 och λ70 = 0.73. Tillsammans med resultaten från 3.1 (El=116.7 GPa och σB = 2489 MPa) kan nu följande resultat fås med ekv. (3) och ekv. (4):
Tabell 1: Resultat från kapitel 3.2
E-modul i x-riktning Brottgräns σB i x-riktning
70%-upplägg 85.2 GPa 1827.5 MPa
Kvasi-isotropt 37.9 GPa 835.3 MPa
4 Sätet
Den första av de två komponenter till tävlingsfordonet som den här rapporten diskuterar är sätena. Förstudien [2] kom fram till att det optimala passagerarantalet är 6, det maximala antalet som tillåts av Delsbo Electrics regler (se bilaga II). En preliminär design togs fram i förstudien utan dimensionering eller tester, på vilket den slutgiltiga designen i den här rapporten är baserad på. Sätena designades för minimal vikt och enkel konstruktion och kommer tillverkas som en solid del utan skarvar. Sätena ska också vara ergonomiska vilket har testats genom att konstruera en prototyp som testats för komfort. Resultaten angående ergonomin är subjektiva, men har använts som en grund för vissa mått och designval.
Sätets mått bestämdes enligt Delsbo Electrics regler och för passagerarnas komfort. Sätets kompletta mått kan ses i fig. 2, där passageraren sitter på fordonets bottenplatta och vilar ryggen emot den sluttade ryggen av sätet. Bredden på sätet beror inte på lastfall och hållfasthet, utan ska vara bekväm för passagerare att luta på under färd. Tester av komfort som tidigare nämnts kom fram till slutsatsen är att den ej bör vara smalare än 60 mm.
Längden på sätets rygg är bestämd efter Delsbo Electrics tävlingsregler (se bilaga II), som säger att minimum är 350 mm. För att minimera vikt och volym sattes längden till 350 mm.
Vinkeln mot horisontalplanet är specificerat i reglerna, stolsryggen ska ha en lutning mellan 90° och 60° grader (se bilaga II). En vinkel på 75° valdes utifrån tidigare nämnda
komforttester. Resulterande längd på sätets baksida är 340 mm.
Placering av säten under montering har ej undersökts i den här rapporten, men har utförts utav G. Törner och B. Claesson [5] i samband med undersökningar av fordonets axelavstånd.
5 fig. 2: Vänster till höger: isometrisk vy, vy från sidan och vy underifrån av sätet. Mått i [mm]
4.1 Val av upplägg för sätet
70%-upplägget används i sätet då samtliga lastfall, 4.2.1 spänning i sätets delar, 4.2.2
knäckning av baksidan och 4.2.3 utböjning av stolsrygg hamnar i samma riktning i materialet.
Fördelaktigt kan endast en riktning förstärkas för att nyttja samtliga lastfall. Den riktningen kommer härifrån refereras som x-riktningen, se fig. 3.
fig. 3: Vänster: stolsrygg sett rakt framifrån. Höger: Sidovy och x-riktningar respektive delar
6 4.2 Dimensionering av sätet
Krafterna som sätena utsätts för har delats upp i tre olika lastfall: Vertikalt, framifrån/bakifrån och sidan. Lasterna som sätena utsätts för antags vara då en passagerare lutar sig emot stolen med hela sin kroppsvikt. En kroppsvikt på 50 kg togs från Delsbo Electrics regler (se bilaga II) som säger att passagerare skall väga 50 kg. De tre lastfallen har då en kraft på 500 N var och kommer enligt fig. 5 att härifrån kallas 1, 2 respektive 3. För att dimensionera togs en fackverksmodell fram, se fig. 4. Det antas det att inga moment upptas i knutpunkterna och att dess egenvikt är försumbar.
4.2.1 Spänning i sätets delar
Det här kapitlet kommer endast ta upp lastfall 1 och 2, vertikalt och framifrån/bakifrån.
Normalkrafterna i sätets rygg och baksida togs fram med friläggningen i fig. 4. Efter omskrivning fås följande ekvationer:
𝑁𝐵 = 𝑃𝑣+ 𝑃ℎtan 𝜃 (6)
𝑁𝑅 = 𝑃ℎ cos 𝜃
(7)
Där NB respektive NR är krafterna som uppstår i sätets baksida respektive rygg, se fig. 2, Pv
och Ph är lastfallen 1 respektive 2 och θ är vinkeln från sätets ryggstöd till horisontalplanet.
Enligt sätets design i kapitel 4 är θ=75° och krafterna Pv=Ph=500N. För att få fram spänningarna i sätet har krafterna NB från ekv. (6) och NR från ekv. (7) delats med
tvärsnittsarean av sätets rygg och baksida. Det är rektangulärt med en bredd på 60 mm, från fig. 5: Uppskattade lastfall på sätet fig. 4: Fackverksfriläggning
7 kapitel 4, och en konstant tjocklek. Eftersom sätet ska konstrueras så lätt som möjligt söks den minsta tjockleken som håller för lastfallen.
Resultaten från fig. 6 visar att det praktiskt inte finns någon risk att kompositens uppskattade brottgräns från tabell 1 uppnås, då tjockleken på sätet blir orealistiskt tunt. Det gäller för både kvasi-isotropt och 70%-upplägg som har uppskattade brottgränser på 835.3 MPa respektive 1827.5 MPa. Kommande analys i kapitel 4.2.2 kommer visa att spänningen i sätets delar ej är den dimensionerande faktorn för komponenten.
4.2.2 Knäckning av sätets baksida
Med det vertikala lastfallet 1, se fig. 5, uppstår risken att sätets baksida knäcks. Möjligheten har undersökts med hjälp av Eulers knäckningsfall [6]. Med följande ekvation kan den kritiska spänningen, spänningen då baksidan knäcks, hittas:
𝜎𝑐𝑟 = 𝜋2𝐸𝐼 𝐾𝐿2𝐴
(8)
𝐼 =𝑏ℎ3 12
(9)
𝐴 = 𝑏ℎ (10)
Där E är E-modulen, I är tvärsnittets tröghetsmoment, L längden på baksidan, A tvärsnittets area, K en faktor beroende på randvillkor och b och h är bredden respektive längden på tvärsnittet. Värdet på E är resultatet från tabell 1, L är 340 mm från fig. 2, b är 60 mm från fig.
d. Värden på K finns tabellerade i [6] och väljs baserat på randvillkor. Baksidans randvillkor fig. 6: Sätets tjocklek som funktion av spänningen i ryggen och baksidan av sätet
8 antags vara fast inspända vilket ger det teoretiska värdet på K=0.5. Det rekommenderade designvärdet för det lastfallet, K=0.65, har använts för en mer realistisk och konservativ uppskattning. Följande graf, fig. 7, visar den kritiska spänningen från ekv. (8), då knäckning sker, med kvasi-isotropt och 70%-upplägg tillsammans med spänningen som uppstår i sätets baksida från ekv. (7):
Resultatet från fig. 7 är att minsta tjockleken för stolen är 3.8 mm med 70%-upplägget. Kvasi- isotrop komposit kräver mer material vilket inför mer vikt vilket motarbetar projektets mål.
Tjockleken på 3.8 mm med 70%-upplägget är den slutgiltiga tjockleken då resultatet från kapitel 4.2.1 visat att för enbart spänning kan en tunnare stol hålla utan brott. Resultatet från fig. 7 används i kapitel 6 för att bestämma slutgiltiga vikten på sätet.
4.2.3 Utböjning av stolsrygg
Då passagerare vilar mot sätets rygg kommer det att deformeras i form av böjning.
Utböjningen kan approximeras som en fast inspänd balk med en punktkraft på mitten, vilket ges av följande ekvation [6]:
𝑤 = 𝑃𝐿3 192𝐸𝐼
(11) fig. 7: Kritiska spänningarna för olika fiberupplägg och spänningen i sätets baksida som funktion av
sätet tjocklek
9 Där w är utböjning i mm, P är punktkraften som verkar på sätets rygg, L är sätets ryggs längd från fig. 2, E är E-modulerna från resultatet i tabell 1 och I är tvärsnittets tröghetsmoment från ekv. (9). Med värdet P=500 N och varierande tjocklek fås följande resultat:
Resultatet från fig. 8 visar att en komposit med 70% fiber i x-led ger en maximal utböjning på 9.5 mm på ryggens mittpunkt och ett kvasi-isotropt komposit ger 21.4 mm utböjning.
Eftersom utböjningen har främst med komfort och inte hållfasthet att göra finns det ej en strikt gräns för tillåten utböjning, men med testerna för komfort som nämnts i kapitel 3 sattes en rekommenderad gräns på 10 mm maximal utböjning. Den kvasi-isotropa kompositen kräver en grövre tjocklek för att klara av kravet, vilket inför mer vikt. Resultatet visar att 70%- upplägget ger upphov till lägre utböjning med tjockleken bestämd i kapitel 4.2.2.
4.3 Montering
För att fästa sätena i bottenplattan undersöktes huvudsakligen lim eller tejp för att minska den totala vikten och göra monteringen av det kompletta fordonet enklare. Andra metoder som undersöktes var skruvförband, vilket tillåter enklare demontering men bidrar med högre vikt och kräver modifikationer av fordonets bottenplatta. Materialen som undersökts är tejpen 3M VHB Tape - Specialty Tape 4930 och epoxilimmet Araldite AV 138M-1. Det häftande materialet kommer vid montering fästas under sätets botten som vidare fäst i fordonets bottenplatta. Det ger upphov till en limyta på lika med sätets bottenarea, vilket är enligt fig. 2 54 cm2.
fig. 9: Lap Shear Strength test
fig. 8: Stolens tjocklek som funktion av utböjning. Svart streck: Stolens slutgiltiga tjocklek
10 Materialen har jämförts i lastfallet ren skjuvspänning med Lap Shear Strength test, se fig. 9.
Testet visar hur mycket skjuvspänning limmet kan tåla innan brott. Formeln som används för att bestämma skjuvspänningen är följande:
𝜏 =𝐹 𝐴
(12)
Där τ är skjuvspänningen i limmet, A är limytan och F är kraften. Med värdena F=500 N och A=5400 mm2 fås resultatet τ=0.19 MPa. Enligt bilaga V har VHB tejpen en styrka i
skjuvspänning innan brott på 0.69 MPa och Alderide 2015–1 epoxilim har 20 MPa. Resultatet är att båda vidhäftningsmaterialen klarar av kravet som ställs.
Spänning i normalriktning mot limytan har också undersökts, då spänningar uppstår p.g.a.
lastfall 2. Det antas att kraften från lastfall 2 från fig. 5 och sätets höjd agerar som en hävarm, där den resulterande kraften får stolens bredd som hävarm. Det antas även att endast den yttre centimetern av limytan tar upp kraft, och att den gör så linjärt. Se fig. 10 för ett diagram av hävstängerna. Friläggning av fig. 10 ger följande ekvationer, för båda fallen:
𝑃ℎ1 = 𝑅ℎ2 (13)
Med ekv. (13) och den yttre centimetern av limytan Ay får följande ekvation, med vilket spänningen i limytans yttre centimeter kan uppskattas:
fig. 10: Diagram över hävarmsantaganden. Vänster: sidovy med kraft bakifrån. Höger: Vy bakifrån med kraft från sidan
11 𝜎𝑙 = 𝑃ℎ1
ℎ2 1 𝐴𝑦
(14)
Med värdena P=500 N, h1=33cm, h2=9cm och Ay=60 mm×10 mm=600 mm2. Resultatet blir σl = 6.1 MPa. Även lastfall 3 från fig. 5, kraft från sidan, har undersökts. Med ekv. (14) och värdena P=500 N, h1=33cm, h2=6 cm och Ay=90 mm×10 mm=900 mm2 fås resultatet σl = 6.1 MPa. VHB tejpen har en brottgräns i normalriktning från ytan på 1.1 MPa och Araldite AV 138M-1 epoxilim har 31 MPa. Slutsatsen är att 3M VHB Tape - specialty tape 4930 ej håller för krafterna som sätet kommer att utsättas för. Därför kommer Araldite AV 138M-1 att användas vid montering.
4.4 Tillverkning
Vid publiceringen av den här rapporten har ej komponenterna tillverkats, följande är rekommendationer på tillverkningsmetoder baserat på teori och tillgängliga metoder vid KTH:s lättkonstruktionslabb. De faktorerna som undersökts till valet av tillverkningsteknik är seriestorlek, geometri av komponenten, tillgänglighet och pris. Seriestorleken är låg, då endast 6 säten behöver tillverkas till ett fordon. Fordonet, som beskrivet i kapitel 1, kommer
användas till tävlingssyfte och endast ett exemplar planeras att tillverkas, vilket tillåter för manuella tillverkningsmetoder att användas. Geometrin av komponenten är simpel, se kapitel 4 och fig. 2 för detaljer. Sätena kommer att tillverkas som en solid del utan intern montering.
Priset och tillgänglighet hör ihop, eftersom de metoder som finns tillgängliga på KTH medför ingen uppstartskostnad utan endast materialkostnad. Metoder som ej finns tillgängliga på KTH har ej undersökts då de medför för höga uppstartskostnader i form av inköp av maskiner.
Tillverkningen börjar med konstruktion av en form som komponenten kan tillverkas kring. På grund av den simpla geometrin och låga seriestorleken tillverkas formen för hand, en metod så kallad Direct Manual Mold Fabrication [3]. Formen kan tillverkas av lämpliga tillgängliga material, t.ex plywood, som sedan ytbehandlas för att förhindra kompositen från att fastna på formen. Fördelen med Direct Manual Mold Fabrication är låga kostnader samt det är snabbt och utförbart med de tillgängliga verktygen på KTH. Största nackdelen är att precisionen och ytjämnheten ej kan bli bättre än formen [3].
Metoden som undersökt för att tillverka sätet är Vacuum Injection Molding [3]. Metoden innebär att fibermattan läggs upp för hand på formen som sedan innesluts i en vakuumpåse.
Epoximatrisen i flytande form är kopplad till vakuumpåsen via en reservoar. Matrisen sugs in sedan in via att ett vakuum formas i påsen via en pump. Matrisen härdas sedan i
rumstemperatur. Fördelarna med metoden, och den största anledningen till att den valts, är att Vacuum Injection Molding finns tillgängligt på KTH tillsammans med utbildad personal vilket eliminerar uppstartskostnader och tillåter snabb tillverkning. Nackdelarna är att varje individuell del tar lång tid att tillverka då matrismaterialet måste impregnera fibern helt. Det påverkar ej projektet substantiellt då seriestorleken är liten.
12 5 Skyddskåpor för axlar
I det slutgiltiga fordonet kommer axlarna positioneras ovanför bottenplattan inuti fordonet, vilket tillför kravet att axlarna måste täckas för att förhindra främmande objekt skadar axlarna eller att passagerare blir skadade av de roterande axlarna. Skyddskåporna för axlarna har designats som upphöjda halvcirklar för att helt täcka de roterande axlarna, se fig. 11.
Skyddskåporna har flänsar längs botten för att tillåta montering på bottenplattan. På axlarna sitter komponenter som ej är kompatibla med skydden och måste anpassas individuellt:
Bromsskiva, drev och lagerhus. Den här rapporten kommer ej att behandla dessa komponenter och deras skyddskåpor utan endast skyddet för axeln.
5.1 Val av upplägg för skyddskåpor
Ett kvasi-isotropt upplägg med 25% av fibrerna i var riktning [0°/45°/90°/-45°], kommer att användas då spänningar kan uppstå i axiell riktning (z-led i fig. 11). De axiella spänningarna är mindre än de radiella (x- och y-led i fig. 11) spänningarna som analyserats i den här rapporten, men är generellt svårare att uppskatta korrekt [7]. Ett kvasi-isotropt komposit som dimensioneras med endast de radiella krafterna i åtanke kommer att klara av de axiella, vilket ej kan garanteras för kompositer med 70%-upplägg då dess ortogonala riktningar har sämre mekaniska egenskaper till skillnad från ett kvasi-isotropt.
5.2 Dimensionering av skyddskåpor
fig. 11: Axelskyddets design och mått, vy i profil längs med axeln
13 Två dimensionerande lastfall har undersökts för skyddskåporna, en kraft vertikalt ovanifrån för att simulera att en passagerare kliver på skyddet och en kraft horisontellt för att simulera en spark från sidan, se fig. 12. Kraften har satts till F=1000 N för båda lastfallen. Eftersom den slutgiltiga totala längden av skyddskåporna ej är känd kommer de att behandlas som 10 cm långa segment. Anledningen för 10 cm bredd är för approximera bredden på en fot som trampar på skyddskåpan och sprider ut trycket, och kommer därför hädanefter användas som en enhetsbredd på skyddskåpan.
Skyddets tvärsnitt är rektangulärt och dess tröghetsmoment räknas ut med ekv. (9), där b=100 mm och h skall vara så tunn som möjligt och hålla vid lastfallen. Brottgränsen för den kvasi- isotropa kompositen har uppskattats i kapitel 3.2 (se tabell 1), σB,isotropt=835.3 MPa.
fig. 12: Antagna lastfall för skyddskåpan som undersökts
14 5.2.1 Spänningar i skyddskåpan
Den axiella spänningen som uppstår i skyddskåpans cirkulära del p.g.a. det vertikala lastfallet i fig. 12 har undersökts. Problemet har approximerats som en cirkel med en punktlast ovan- och underifrån, då reaktionskrafterna på en halvcirkel ger samma ekvationer. Ett diagram på approximationen och de krafter och moment som uppstår när en kvartscirkel snittas syns i fig.
13.
Genom symmetrin från resterande kvartscirklar fås att τA=τB=0 och F som är kraften från kapitel 5.2. Friläggning av fig. 13 ger följande ekvationer:
Σ𝐹𝑥 = 0 → 𝑅𝐴 = 0
Σ𝐹𝑦 = 0 → 𝑅𝐵 = 𝐹 2
(15)
Σ𝐹𝑀 = 0 → 𝑀𝐵 = 𝑀𝐴−𝐹𝑟 2
Problemet är nu statiskt obestämt med 4 okända och 3 ekvationer. Med Castiglianos metod kan vi få en fjärde ekvation, den relativa rotationen mellan två punkter ѰA/B, genom att lägga till ett fiktivt moment, m, och lösa ut MA [8]:
fig. 13: Vänster: Problemet approximeras som en cirkel under punktlast. Höger: Friläggning av en kvartscirkel och krafterna som uppstår
15 Ψ𝐴/𝐵 = ∫𝑀𝐶
𝐸𝐼
𝜕𝑀
𝜕𝑚𝑟 𝑑𝜃 = 0
𝐵
𝐴
(16)
𝑀𝑐 = 𝑀𝐴 + 𝑚 −𝐹
2𝑟 sin 𝜃 (17)
𝑚 ⟶ 0, 𝜕𝑀
𝜕𝑚 ⟶ 1 (18)
Där MC är momentet på valfri punkt, C, på kvartscirkeln, r och θ definieras i fig. 13, E är E- modulen och I är tvärsnittets tröghetsmoment. Genom att substituera ekv. (17) och ekv. (18) in i ekv. (16) fås resultatet MA=Fr/π, vilket insatt i ekv. (17) tillsammans med ekv. (18) ger en ekvation som tillåter uträkningen av moment på valfri plats i kvartscirkeln:
𝑀𝑐 = 𝐹𝑟 (1
𝜋−sin 𝜃
2 ) (19)
Det är nu möjligt att räkna ut maximala momentet i kvartscirkeln genom att substituera θ=0°, vilket ger resultatet Mmax=19.1 Nm. Med det resultatet kan böjspänningen räknas ut.
Böjspänningen har räknats ut med 2 metoder: Genom att se skyddskåpan som en tjock krökt balk och som en tunn krökt balk. Spänningen i en tjock krökt balk kan räknas ut med följande ekvation från Roark’s formulas for stress and strain [7]:
𝜎𝜃 𝑡𝑗𝑜𝑐𝑘 =𝑀𝑚𝑎𝑥𝑦 𝐴𝑒𝑟
(20)
Där Mmax är momentet, y, r och e är längder som definieras i fig. 14 och A är tvärsnittets area.
fig. 14: Tvärsnittet av en tjock krökt balk
16 Spänningen i en tunn krökts balk kan approximeras som böjspänning i en rak balk enligt följande ekvation [9]:
𝜎𝜃 𝑡𝑢𝑛𝑛= 𝑀𝑚𝑎𝑥𝑦𝑡 𝐼
(21)
Där yt är halva materialets tjocklek och I är tvärsnittets tröghetsmoment. Tvärsnittet är
rektangulärt med en bredd 10 cm (enligt kapitel 5.1) och varierande bredd, det kan bestämmas med ekv. (9). Med ekv. (20) och ekv. (21) har följande figur tagits fram. Den visar spänningen som tjock balk, inner- och yttersida samt som tunn balk som funktion av skyddskåpans tjocklek.
Resultatet från fig. 15 är att skyddskåpan måste vara minst 1.2 mm tjock innan brottgränsen σB,isotropt nås. Vidare analys kommer visa att det här ej är det dimensionerande lastfallet.
Grafen visar även att modellerna för tjock eller tunn balk ger approximativt samma resultat för det undersökta fallet. För undersökningen av skyddskåpans utböjning har det med det resultatet i åtanke bestämts att approximera skyddskåpan som en tunn krökt balk, då modellen för en tjock krökt balk kräver antingen Poissons tal ν eller kompositens skjuvmodul G, båda vilka måste uppskattas för det valda materialet.
fig. 15: Spänningarna approximerats som tjock krökt balk (insida och utsida) och tunn krökt balk som funktion av skyddskåpans tjocklek
17 5.2.2 Utböjning vertikalt
Skyddskåpan kommer att deformeras p.g.a. det vertikala lastfallet i fig. 12. Deformationen tillåts maximalt vara 10 mm, vid större deformationer kommer skyddskåpan att vidröra axeln.
Deformationen har beräknats som deformationen av en cirkel med en vertikal punktlast, se fig. 13. Skyddskåpan approximeras som en tunn krökt balk. Deformationen av cirkelns diameter i vertikalt led kan bestämmas som en tunn krökt balk med följande ekvation [9]:
𝛿𝑉 = 𝐹𝑟3 2𝐸𝐼(𝜋
4−2
𝜋) (22)
Där F är kraften från det vertikala lastfallet, E är E-modulerna från tabell 1 och I är
tvärsnittets tröghetsmoment, samma som ekv. (21). Med värdena E=37.9 GPa, F=1000 N, r=30 mm och varierande tjocklek fås följande figur:
Resultatet som fig. 16 visar är att den minsta tjockleken är 1.1 mm innan den maximala tillåtna utböjningen på 10 mm nås med det kvasi-isotropa materialet, vilket betyder att den vertikala utböjningen ej är det dimensionerande lastfallet. Trots att 70%-upplägget ger en tunnare skyddskåpa kommer det ej att användas, vilket diskuterades i kapitel 5.1.
fig. 16: Skyddskåpans tjocklek som funktion av den vertikala utböjningen
18 5.2.3 Utböjning horisontellt
Det här kapitlet diskuterar det horisontella lastfallet i fig. 12, och hur skyddskåpan kommer deformeras under dess last. Lastfallet kan approximeras som 2 balkar som böjs av en
punktlast som verkar på skyddets mitt enligt fig. 12, och följande formel från elementarfall i [6] har använts:
𝛿𝐻 =𝐹𝐿3 3𝐸𝐼
1 2
(23)
Där δH är deformationen, F kraften, L längden på balken, E är E-modulerna från tabell 1 och I tvärsnittets tröghetsmoment. Faktorn ½ kommer från att det är 2 balkar som tar upp lasten.
Med värdena L=50 mm (från fig. 11) F=1000 N fås följande resultat med varierande tjocklek:
Resultatet från fig. 17 visar att den minsta tjockleken innan deformationen når 10 mm är 2.4 mm för det kvasi-isotropa materialet.
fig. 17: Skyddskåpans tjocklek som funktion av den horisontella utböjningen
19 5.2.4 Spänningar i flänsen
I botten av skyddskåpan, närmast bottenplattan uppstår böjspänningar i flänsen p.g.a. det horisontella lastfallet i fig. 12. Spänningarna har undersökts med följande ekvation från [6]:
𝜎 =𝑀𝑦
𝐼 , 𝑀 = 𝐹𝐿 (24)
Där M är momentet som uppstår i flänsen p.g.a. F med hävarmen L, y är halva skyddskåpans tjocklek och I är tvärsnittets tröghetsmoment, samma som i ekv. (21). Med värdena M=100 N och y låts variera fås följande figur, där spänningen i flänsen plottas som funktion av
skyddskåpans tjocklek:
Resultaten från fig. 18 visar att minsta tillåtna tjockleken i flänsen innan brottgränsen σB,isotropt
nås är 2.7 mm. Den slutgiltiga tjockleken och samtliga resultat från kapitel 3.2 diskuteras i kapitel 6.
5.3 Montering
Skyddskåporna har valts att fästas till bottenplatta via skruvförband för att tillåta demontering för uppgraderingar och reparationer. Limförband, som må bidra med mindre vikt, tillåter ej för demontering. Skruvförbandet bedöms ej behöva dimensioneras då lastfallet F=1000 N är under brottgränsen i skjuvspänning för skruvar av typ M5 klass 4.6 [10].
fig. 18: Skyddskåpans tjocklek som funktion av spänningen som uppstår längst ned vid bottenplattan
20 5.4 Placering
Som nämnt i kapitel 4 har bakaxeln flera komponenter vars skydd måste behandlas
individuellt, vilket ej diskuteras av den här rapporten. För bakaxeln kommer det axelskydd som tagits fram kommer att placeras enbart över axeln vilket betyder att skyddens längd kommer behöva anpassas vid montering. Framaxeln har endast lagerhusen som påverkar skydden. Skydden kommer att placeras hela axelns längd mellan lagerhusens insida och från lagerhusens utsida till bottenplattans kant.
5.5 Tillverkning
Tillverkningstekniken som kommer användas för skyddskåpan är detsamma som sätet, se kapitel 4.4. Formerna kommer att tillverkas via samma metod, men kommer skilja i form.
Skyddskåporna kommer tillverkas i längder som kan efterbehandlas till korrekta längder och monteras. Det uppskattas att 2.2 m av axelskydd kommer att behöva tillverkas.
6 Resultat och slutsats
Den här rapporten har tagit fram förslag på dimensioner, tillverkning och montering av säten och skyddskåporna till KTH:s tävlingsfordon till Delsbo Electric. Resultaten från kapitel 4 till 4.4 visar att ett säte med måtten enligt fig. 2, med bredd 60 mm och tjocklek 3.8 mm är ett säte som är möjligt att tillverka med tillgängliga metoder. Kompositens densitet kan räknas ut med följande:
𝜌 = 𝜌𝑓𝑉𝑓+ 𝜌𝑚𝑉𝑚 (25)
Där ρf och Vf är fiberns densitet respektive volymfraktion och ρm och Vm är matrisens densitet respektive volymfraktion. Med värdena Vf =Vm=0.5, ρf =1.8 g/cm2 (se bilaga IV) och ρm=1.12 g/cm2 (se bilaga IV) fås densiteten ρ=1.46 g/cm3. Den slutgiltiga vikten är 259.2 g/säte, en totalvikt för säten på 6×259.2 = 1555.2 g.
Resultaten för axelskydden är en minimal tjocklek på 2.4 mm för skyddskåpan och 2.7 mm för flänsen, vilket ger en vikt per 10 cm segment på 81.2 g/dm. Alternativet är att tillverka hela skyddskåpans profil med 2.7 mm tjocklek, vilket resulterar i 85.6 g/dm. Vikterna har räknats ut med dimensionerna från fig. 11 och ekv. (25). Skillnaden på 4.4 g/dm är
försumbart. Att tillverka med en konstant tjocklek tillåter för en enklare process, vilket leder till att den konstanta tjockleken 2.7 mm kommer användas för en vikt på 85.6 g/dm av axelskydd.
Tabell 2: Slutgiltiga resultat, tjocklek och vikt Tjocklek Vikt per enhet Total vikt
Säte 3.8 mm 259.2 g/säte 1.5 kg
Skyddskåpor 2.7 mm 85.6 g/dm 1.9 kg
21 För montering kommer sätena fästas med Araldite AV 138M-1 epoxilim och skyddskåporna för axlarna att fästas med skruvförband med minst M5 skruvar.
7 Diskussion
Det här kapitlet kommer att diskutera möjliga problem och förbättringar samt målen från kapitel 1.2. Specifika förbättringar för sätena/skyddskåporna finns under deras respektive kapitel 7.1 och 7.2.
Lastfallen och antagna krafter i den här rapporten är simplifierade och därmed kommer ej en praktisk produkt att uppleva samma krafter/deformationer som beskrivet. Den största
skillnaden är att alla krafter antas vara punktkrafter, vilket simplifierar beräkningar men modellerar ej verkligheten lika bra som alternativa, mer beräkningskrävande modeller. Att modellera som punktlaster är konservativt: all kraft läggs på en punkt, vilket betyder att den resulterande spänningen kommer bli högre än en mer realistisk utspridd last. De förenklade fallen i den här rapporten borde anses ge upphov till högre spänningar och krafter än vad som troligtvis sker i verkligheten med komponenterna. Tillsammans med en säkerhetsfaktor borde risken för haveri vara minimal. Om krafterna är överskattade/räknade högre än vad de
kommer att vara, betyder det också att det går att göra komponenterna lättare medan den håller för de satta hållfasthetskraven.
Målet i kapitel 1.2, att komponenterna ska designas för att vara så lätta som möjligt, är ej ett mätbart mål så det är ej möjligt att bestämma om målet är uppnått. Det är dock möjligt att se vad som kan göras för att förbättra och optimera resultatet. För båda komponenterna
undersöktes endast ett fibermaterial, för att som beskrivet i kapitel 3 var det mest passande tillgängliga materialet. Som framtida arbete kan fler material undersökas för att hitta ett material, inte nödvändigtvis komposit, som har liknande eller bättre mekaniska egenskaper och potentiellt lägre vikt. Det finns en risk att i det fallet kan andra faktorer som kostnad och svårighet vid tillverkning kan vara signifikanta medan minskningen i vikt inte är försumbar.
7.1 Diskussion om sätena
Sätet har en konstant tjocklek och bredd vilket förenklar tillverkningen, men kan leda till onödig vikt. Minimitjockleken från kapitel 4.2.2 krävs endast i sätets baksida där risken för knäckning är som störst. Det är möjligt att göra liknande analys för sätets rygg och ta fram en minimitjocklek för ryggen, som kan vara tunnare för att den upplever mindre kraft i de antagna lastfallen, vilket leder till mindre vikt. Dock så ökar utböjningen som diskuterades i kapitel 4.2.3 där en gräns på 10 mm sattes.
Bredden på stolen kan även diskuteras. Bredden bestämdes med ett subjektivt test där komfort bestämde bredden, ej hållfasthet. Det betyder att det är omöjligt att exakt veta den optimala bredden på sätet. Dock så påverkar endast sätets rygg hela sätets ergonomi, och baksidan kan vara smalare. En analys av att göra baksidan tunnare eller optimering av tvärsnittet skulle kunna utföras för att optimera vikten på sätet.
22 Vid analysen av limningen användes en konservativ uppskattning av kraften i
normalriktningen, att endast den yttre centimetern av limytan tar upp kraft. Kraften kan alltså vara lägre än uträknat i praktiken, alltså blir limningen överdimensionerad. För
viktoptimeringen är det negativt, då mindre limyta och lim leder till en lättare komponent. För monteringen har det ingen meningsfull påverkan, då seriestorleken är så låg. Hade fordonet tillverkats i större antal hade det behövts undersökas noggrannare för att minska mängden material som används till varje säte. För den horisontella skjuvkraften i limningen är det även förenklat. Det antags att kraften är jämnt utspridd vilket ger upphov till en mindre kraft än i verkligheten. En mer exakt modell hade varit att en majoritet av kraften tas upp av de yttre kanterna på limytan, som i normalkraftsfallet. Dock så är kraften som krävs för haveri av ren skjuvkraft i sätets konstruktion flera storleksordningar större än den uträknade kraften, så inga resultat hade ändrats av den ändringen i analysen.
7.2 Diskussion om skyddskåporna
Det som skulle kunna undersökas noggrannare när det kommer till skyddskåpornas
dimensionering är krafter längs med skyddskåpan, axiella krafter ortogonala mot lastfallen i fig. 12. Undersökningar av de krafterna skulle kunna resultera i ett mer optimalt fiberupplägg, vilket tillåter för en tunnare material och lättare produkt.
Metoden för montering skulle även kunna undersökas för att finna en metod som är simplare att montera i bottenplattans sandwichstruktur än ett skruvförband som minskar vikten.
I resultatet i kapitel 5 nämns att tillverkning med en konstant tjocklek kan vara en enklare process. Utöver det kan det finnas svårigheter i att tillverka i en exakt tjocklek. Beroende på tillgängliga material kan tjockleken i den slutgiltiga produkten bli 3 mm, vilket gör den diskuterade viktskillnaden i kapitel 5 ej signifikant.
23 8 Referenser
[1] International Energy Agency, Railway handbook 2012: Energy consumption and Co2 emissions, Paris: IEA, 2012.
[2] P. Geiberger, G. Holmström Praesto, S. Ram Aravindababu, “Delsbo Electric:
Concept design for a rail vehicle with high energy efficiency,” KTH vehicle dynamics, Stockholm, 23 Oktober 2020.
[3] B.T. Åström, Manufacturing of polymer composites. Stockholm: Chapman & Hall, 1997.
[4] D. Zenkert, An introduction to sandwich structures: student edition. Stockholm: KTH, 2005.
[5] B. Claesson, G. Törner, “Delsbo Electric: Lättkonstruktion av spårfordon,”
kandidatexamensarbete, Farkostteknik, KTH, Stockholm, 2021.
[6] Institutionen för Hållfasthetslära, Handbok och formelsamling i hållfasthetslära, 4:de upplagan, Stockholm: Institutionen för hållfasthetslära, 2012.
[7] W.C. Young, R.G. Budynas, Roark’s formulas for stress and strain, 7:de upplagan, New York: McGraw-Hill.
[8] Task Committee on Buried Flexible (Steel) Pipe Load Stability Criteria & Design of the Pipeline Division of the American Society of Civil Engineers, Buried flexible steel pipe: Design and structural analysis, W.R. Whidden, Red., Reston, Virginia: ASCE, 2009.
[9] D. Wright (Maj 2005). Miscellaneous strength topics [Online]. Tillgänglig vid:
http://www-
mdp.eng.cam.ac.uk/web/library/enginfo/textbooks_dvd_only/DAN/MST/thin/thin.htm l#:~:text=A%20thin%20curved%20beam%20is,those%20of%20a%20straight%20bea m
[10] Design properties for metric hex bolts M5 to M39, EN 1993-1-8:2005 Sektion 3.8.
[Online]. Tillgänglig vid: https://eurocodeapplied.com/design/en1993/bolt-design- properties
i Bilagor
I Kravspecifikation Skall-krav:
• Konstruktionen skall vara i komposit.
• Vi ska tillverka bottenplatta, carbody och säten
• Måtten på bottenplattan och carbodyn ska ej överstiga de givna måtten i regelverket
• Bottenplattan ska kunna bära 6 passagerare, elektroniken, carbodyn, säten och resterande komponenter med säkerhetsmarginal
• Plattan för högst vara 1.3 m bred för att få plats innanför spårvidden.
• Inom carbody ska följande få plats:
o infästningar till lager för hjulaxlarna
o Elektronik (motor, batteri, arduino för styrning, transmission). Beräknas till storlek av en skolåda, ungefär 10 kg (preliminärt)
o Bromsarna ska sitta utanför carbodyn (en cykelskivbroms) men bromshandtagen ska finnas lätt tillgängligt i carbodyn för föraren.
o Skyddskåpor för roterande delar/klämrisk
o 6 st säten.
o Mätenheten och antenn ska vara enkla att montera
• Carbodyn, bottenplatta och säten ska alla vara så lätta som möjligt.
• Axlarna skall vara inom carbodyn för ett lägre masscentrum, aerodynamisk vinst och enklare montering.
• Carbodyn skall kapsla in det som skall vara inuti carbodyn för bästa aerodynamik.
• Spårfordonet skall vara bakhjulsdrivet.
Bör-krav:
• Konstruktion bör vara tillräckligt styv: maximal utböjning 3 mm
• Fordonets bottenarea bör vara så liten som möjligt.
ii II Utdrag ur Delsbo Electrics regler 2021
Fullständiga reglerna finns tillgängliga på Delsbo Electrics hemsida, https://www.delsboelectric.se/regler2021
Fordon
Fordonet ska vara försett med broms och vara konstruerat för att inte spåra ur. Förare och passagerare ska kunna ta sig i och ur fordonet utan assistans utifrån. Samtliga
ombordvarande ska färdas sittande med ryggstöd. Med sittande menas att större delen av tyngden fördelas på rumpan. Ryggstödet ska ha en lutning mellan 60 och 90 grader och en minimihöjd på minst 35 cm.
Den godkända lutningen för ryggstödet ligger inom det gröna intervallet.
Säkerheten ska vara sådan att inga personskador bedöms kunna uppstå vid kraftig
inbromsning, haveri eller urspårning. Fordonet ska ha ett golv eller nätgolv som hindrar att passagerarna sätter ner en fot eller en arm och fastnar mot mark eller slipers. Fordonet ska utrustas med skydd så att inte fingrar kan komma in i snurrande hjul och ekrar exempelvis vid bromsning.
Förare/passagerare
Varje fordon ska bemannas av 1 - 6 personer. Kravet på passagerarnas totala minimivikt varierar med antalet passagerare. Om 6 personer åker med måste de totalt tillsammans väga minst 300 kg, inklusive kläder. Om 5 personer åker med måste de tillsammans väga minst 250 kg, inklusive kläder. För 4 gäller 200 kg, för 3 gäller 150 kg, för 2 gäller 100 kg och för en passagerare gäller 50 kg. Invägning sker under förmiddagen på tävlingsdagen. Passagerarna ska vara nyktra och opåverkade av droger.
Fram till och med 2019 har vi bistått lagen med lätta passagerare i form av barn från orten som tycker det är ett äventyr att åka med. På grund av Covid-19 ersätter vi barnen under tävlingen 17 oktober 2020 med vikter. Vi kommer senare att ta ett beslut om vi igen ska låta barn vara passagerare eller om vi kommer att fortsätta använda vikter.
iii III Datablad kolfiber T700S
iv
v IV Datablad Dion 9100-M800 vinylester epoxi
vi
vii
viii V Utdrag ur datablad 3M VHB Tape – Specialty Tape 4930
Fullständiga databladet är tillgängligt vid: https://3m.citrination.com/pif/000334?locale=en- US
ix
x VI Utdrag ur datablad Araldite AV 138M-1/Hardener HV 998–1
xi
xii
xiii
