9

Я думаю про створення ще одного трейлера. У минулому я будував багато менших причепів, але цього разу я хотів би побудувати собі невеликий гусеничний мост тандему, який оцінюється в 7500 фунтів.

Я сертифікований зварювальник, маю ступінь бакалавра з фізики і працюю розробником програмного забезпечення. Я знаю як, але я хотів би зробити деякий внесок у вибір матеріалу.

Кругла труба
Кут заліза
Я-Промінь
Прямокутна труба

В даний час я схиляюся до прямокутної труби як найкращого для підтримки, але я не можу знайти в Інтернеті нічого, що це підтверджує.

Вибравши найкращий матеріал для причепа, де я знайду хороші графіки, щоб сказати, який розмір і товщину я повинен використовувати? Очевидно, що я міг би переборщити, але я хотів би побудувати цей розумніший, а не кидати на нього стільки заліза.

Хтось має вклад? Чи є краща група, щоб розмістити це? Я шукав щось по лінії, якщо промислове машинобудування, але це все, що підтягнулося.

EDIT:
Я намагався утримати це загальне запитання, де хтось міг би сказати мені щось на кшталт "Ось формула, яку ми використовуємо, і це як її використовувати ..." Схоже, я цього не зрозумію.

Найважчим моїм тягарем був би трактор із фронтальним навантажувачем та фрезою на задній панелі загальною вагою від 5500 до 6500 фунтів. Причіп з тандемовою віссю з двома (2) осями 3500 фунтів може підтримувати це навантаження. Я вибрав осі з торсіонної осі Southwest Wheel із гальмами (передня вісь матиме гальмо, але не задню).

Довжина причепа становитиме 18 футів і матиме конфігурацію гусака (вона краще розподіляє вагу і тягне плавніше, ніж причіп для бампера). Для розрахунків я буду використовувати потужність 7500 фунтів.

Я переглядаю структурні дані для квадратних труб за допомогою специфікаційного листа ТУТ (намагаюся не рекламувати інший веб-сайт, але саме там я бачу дані). Сторінка 21 показує значення даних для різних розмірів і товщин.

Існує лінія під назвою Фактор згинання. Для 18-футового причепа (18 х 12 = 216 дюймів) 3/8-дюймові товщі 4х2 квадратної трубки показують коефіцієнт вигину (х = 1,03, у = 1,55).

Я вчора використовував калькулятор Rogue Fabrication , де вводив такі значення: форма труби = квадратна труба, зовнішній діаметр = 4 дюйма, товщина стінки = 0,1875 дюйма, матеріал = "дешева шва", завантаження = 3800 фунтів, трубка Довжина = 216 дюймів і Фактор небезпеки = 1, я зрозумів, що мій матеріал у 1,22 рази сильніший за умови завантаження.

Далі я спробував калькулятор відхилення променя EasyCalculation зі значеннями довжини = 216, ширини = 2, висоти = 4, товщини стінки = 0,1875, сили = 3750. Він показує прогин близько 100 дюймів на 2 довжини прямокутної труби. Якщо я використовую 4 довжини, це зменшує силу до 7500/4 = 1875 на промінь, а прогин - до 50 дюймів. Ці значення відхилення здаються справді високими. Це більше заліза, ніж у більшості причепів.

Старий причіп для мостів із тандемом, який я зараз використовую, має лише дві (2) довжини залізного кута 4 дюйма (товщиною 1/4). Він згинає пару дюймів, але не 50 дюймів. Мені, мабуть, чогось не вистачає.

Як я можу обчислити величину згину, яка мала б 20-футовий матеріал?

Якщо квадратна трубка не найкраща, це добре, якщо ви дасте мені знати, що було б краще і як ви вибрали цю конфігурацію, коли коментуєте.

— jp2код
джерело

1

Схоже, це питання не входить у рамки цього веб-сайту. Це сукупність суб'єктивної думки (кожен переріз має свої переваги та недоліки, тому ви не можете визначити "найкращого", не знаючи, що саме мається на увазі під цим) та вимагати посилань, жодна з яких не стосується обсягу.

— Васабі

2

Форма члена впливає на його область інерції в зоні , що впливає на навантаження в члені. Потрібно визначити навантаження, коефіцієнт безпеки, матеріал, а потім грати з розмірами і формою, поки не знайдете комбінацію, яка отримує ваше навантаження * (коефіцієнт безпеки) під міцністю текучості матеріалу. Я ставлю це в коментарі замість відповіді, тому що ви нічого не визначили про причіп, крім загального класу, і що ви хочете на ньому трактор. Якщо ви хочете посилання, спробуйте будь-який текст "тіл, що деформуються" або "конструкція машини".

— Чак

6

Ми не просимо зробити це якомога складніше. Ми просимо зробити це максимально правильно. Виявлення хорошого дизайну не є банальним і не слід сприймати його з легкістю.

— Васабі

4

У вас є три варіанти - виконайте математику і отримайте потрібні деталі, скопіюйте чужу роботу і сподівайтеся, що вони зробили математику, або здогадайтесь і сподіваюся, що це все добре. Я маю на увазі, що найгірше вантажем на 3,5 тони, прив'язаним до машини, яка їде 55 км / год на населеному шосе? Сарказм убік, вам, мабуть, слід сприймати це серйозно і виконувати роботу, або знайти інший проект.

— Чак

3

У нашому офісі є загальне правило ... "якщо щось рухається, це механічно" Можливо, спробуйте позначити це за допомогою Механічного машинобудування? Динамічні навантаження на балки та особливо з'єднання стануть критичними. Просто робити статичний аналіз структури не буде достатньо.

— NamSandStorm

9

Ось формули, які ми використовуємо

Згинання променя ( доступне у Вікіпедії )

E I \frac{d^{4} δ y}{d x^{4}} = q (x)

$EI\frac{d^4\,\delta y}{d\,x^4}=q(x)$

I = \int (y - \bar{y})^{2} d A

$I=\int (y-\bar y)^2 dA$

\bar{y} = \frac{1}{A} \int y d A

$\bar y= \frac1{A}\int y \;dA$

σ_{m a x} = y_{m a x} E {\frac{d^{2} δ y}{d x^{2}}}_{m a x}

$\sigma_{max} = y_{max}E\frac{d^2\,\delta y}{d\,x^2}_{max}$

$A$ $y$ $\delta y$ $E$ $q(x)$

Ось як їх використовувати

$H$ $W$ $t$

\bar{y} = 0

$\bar y=0$

I = W \int_{- \frac{H}{2}}^{\frac{H}{2}} y^{2} d y - (W - 2 t) \int_{- \frac{H}{2} + t}^{\frac{H}{2} - t} y^{2} d y = \frac{H^{3} W - (H - 2 t)^{3} (W - 2 t)}{12}

$I=W\int_{-\frac{H}2}^{\frac{H}2}y^2\;dy-(W-2t)\int_{-\frac{H}2+t}^{\frac{H}2-t}y^2\;dy=\frac{H^3W-(H-2t)^3(W-2t)}{12}$

$H=4\,in\,,\quad W=2\,in\,,\quad t=.1875\,in$

I \approx 4.2 i n^{4}

$I\approx4.2\,in^4$

Зараз є завантаження променя, імовірно, там ви зіткнулися з труднощами. Спочатку давайте подивимося на консольний брус:

$x=0$ $F$ $x=L$

q (x) = - δ (x) F + δ (x - L) F

$q(x)= -\delta(x)F+\delta(x-L)F$

E I \frac{d^{4} δ y}{d x^{4}} = q (x)

$EI\frac{d^4\,\delta y}{d\,x^4}=q(x)$

E I \frac{d^{3} δ y}{d x^{3}} = \int_{0^{-}}^{x} q (x) d x = F

$EI\frac{d^3\,\delta y}{d\,x^3}=\int_{0^-}^xq(x) dx = F$

Це в основному говорить про те, що в промені весь час є постійні напруги стрижки.

E I \frac{d^{2} δ y}{d x^{2}} = \int F d x + C = F (x - L)

$EI\frac{d^2\,\delta y}{d\,x^2}=\int F dx +C=F(x-L)$

Цей вираз є для згинального моменту в промені. Ми знаємо, що вільний кінець повинен мати нульовий момент згину, тому ми встановлюємо константу інтеграції для його утримання.

\frac{d δ y}{d x} = \frac{1}{E I} \int F (x - L) d x + C = \frac{F}{E I} (\frac{1}{2} x^{2} - L x)

$\frac{d\,\delta y}{d\,x}=\frac1{EI}\int F(x-L) dx +C=\frac{F}{EI}(\frac12 x^2-Lx)$

Це являє собою нахил відхиленої балки. Тут ми знаємо, що нахил повинен бути нульовим при підтримці, тому ми відповідно встановили константу інтеграції.

δ y = \frac{F}{E I} \int \frac{1}{2} x^{2} - L x d x + C = \frac{F}{E I} (\frac{1}{6} x^{3} - \frac{L}{2} x^{2})

$\delta y=\frac{F}{EI}\int \frac12 x^2-Lx \; dx +C=\frac{F}{EI}(\frac16 x^3-\frac{L}2 x^2)$

$x=L$

δ y = - \frac{F L^{3}}{3 E I}

$\delta y=-\frac{FL^3}{3EI}$

Це відповідає рівнянню на останньому веб-сайті у вашій публікації.

$E=30\,000\,ksi$

δ y = - \frac{3.750 k l b (216 i n)^{3}}{3 30000 k s i 4.2 i n^{4}} \approx - 100 i n

$\delta y= -\frac{3.750\,klb \, (216 in)^3}{3\,30000\,ksi\,4.2\,in^4}\approx -100\,in$

Саме це і створив онлайн-калькулятор. Однак, якщо ви спробували завантажувати брус таким чином, він назавжди деформується. 18-футовий важільний важіль дійсно довгий і буде вигинати соплі з 4-дюймової балки тонкої стіни лише з помірною складністю. Проблема полягає в тому, що причіп не є консольним балкою.

$40\,in$ $80\,in$ $7500 lbf$ $18\,ft$ $5ft$

$\alpha$

F_{a x l e s} = F_{r e a r} \frac{1}{α} = F_{f r o n t} \frac{1}{(1 - α)}

$F_{axles}=F_{rear} \frac1{\alpha}=F_{front}\frac1{(1-\alpha)}$

Тепер ми маємо:

q (x) = - \frac{F}{L} H (L - x) + F_{a x e l s} (α δ (x - x_{r e a r}) + (1 - α) δ (x - x_{f r o n t}) + (F - F_{a x e l s}) δ (x - x_{g o o s e})

$q(x)=-\frac{F}{L}H(L-x)+F_{axels}(\alpha\delta(x-x_{rear})+(1-\alpha)\delta(x-x_{front})+(F-F_{axels})\delta(x-x_{goose})$

Інтеграція:

E I \frac{d^{3} δ y}{d x^{3}} = {\begin{cases} - \frac{F}{L} x & x \leq x_{r e a r} \\ - \frac{F}{L} x + F_{a x e l s} α & x_{r e a r} < x \leq x_{f r o n t} \\ - \frac{F}{L} x + F_{a x e l s} & x_{f r o n t} < x \leq L \\ F_{a x e l s} - F & L \leq x \end{cases}

$EI\frac{d^3\,\delta y}{d\,x^3}=\begin{cases} -\frac{F}{L}x & x\leq x_{rear} \\ -\frac{F}{L}x+F_{axels}\alpha & x_{rear} \lt x\leq x_{front} \\ -\frac{F}{L}x+F_{axels} & x_{front} \lt x\leq L \\ F_{axels}-F & L \leq x \end{cases}$

Потім знову інтегруємо:

E I \frac{d^{2} δ y}{d x^{2}} = {\begin{cases} - \frac{F}{2 L} x^{2} & x \leq x_{r e a r} \\ - \frac{F}{2 L} x^{2} + F_{a x e l s} α (x - x_{r e a r}) & x_{r e a r} \leq x \leq x_{f r o n t} \\ - \frac{F}{2 L} x^{2} + F_{a x e l s} (x - (1 - α) x_{f r o n t} - α x_{r e a r}) & x_{f r o n t} \leq x \leq L \\ (F_{a x e l s} - F) (x - x_{g o o s e}) & L \leq x \end{cases}

$EI\frac{d^2\,\delta y}{d\,x^2}=\begin{cases} -\frac{F}{2L}x^2 & x\leq x_{rear} \\ -\frac{F}{2L}x^2+F_{axels}\alpha (x-x_{rear}) & x_{rear} \leq x\leq x_{front} \\ -\frac{F}{2L}x^2+F_{axels} (x-(1-\alpha)x_{front}-\alpha x_{rear}) & x_{front} \leq x\leq L \\ (F_{axels}-F) (x-x_{goose}) & L \leq x \end{cases}$

$F_{axles}$

F_{a x e l s} = F \frac{x_{g o o s e} - \frac{L}{2}}{x_{g o o s e} - (1 - α) x_{f r o n t} - α x_{r e a r}}

$F_{axels}=F\frac{x_{goose}-\frac{L}2}{x_{goose}-(1-\alpha)x_{front}-\alpha x_{rear}}$

$F_{axels}$ у виразах.

Тепер ухил буде:

\frac{d δ y}{d x} = \frac{1}{E I} {\begin{cases} - \frac{F}{6 L} x^{3} + C_{1} & x \leq x_{r e a r} \\ - \frac{F}{6 L} x^{3} + F_{a x e l s} α \frac{1}{2} (x - x_{r e a r})^{2} + C_{1} & x_{r e a r} \leq x \leq x_{f r o n t} \\ - \frac{F}{6 L} x^{3} + F_{a x e l s} (α \frac{1}{2} (x - x_{r e a r})^{2} + (1 - α) \frac{1}{2} (x - x_{f r o n t})^{2}) + C_{1} & x_{f r o n t} \leq x \leq L \\ (F_{a x e l s} - F) \frac{1}{2} (x - x_{g o o s e})^{2} + C_{2} & L \leq x \end{cases}

$\frac{d\,\delta y}{d\,x}=\frac1{EI}\begin{cases} -\frac{F}{6L}x^3+C_1 & x\leq x_{rear} \\ -\frac{F}{6L}x^3+F_{axels}\alpha \frac12 ( x-x_{rear})^2+C_1 & x_{rear} \leq x\leq x_{front} \\ -\frac{F}{6L}x^3+F_{axels}(\alpha \frac12 (x-x_{rear})^2+(1-\alpha)\frac12(x-x_{front})^2)+C_1 & x_{front} \leq x\leq L \\ (F_{axels}-F)\frac12 (x-x_{goose})^2 +C_2 & L \leq x \end{cases}$

І в цей момент я перейшов до чисельного рішення. Я знову інтегрувався і знайшов значення для всіх констант, так що і нахил, і зміщення були безперервними, а зміщення на гусі та задній осі було нульовим. Отримане відхилення мало максимум приблизно в 2 дюйма. Але я використовував повне навантаження, і я повинен був використовувати половину навантаження, даючи 1 дюйм. Це звучить приблизно для мене.

$9\, kN \,m$ $38 ksi$

Сили прискорення на причепі можуть легко втричі навантажувати протягом коротких періодів. Крім того, удари в дорозі будуть здійснювати циклічне завантаження, що робить його не силою врожаю, яку ви хочете подивитися, а міцністю на втому за відповідну кількість циклів, на яких хочете, щоб причіп тривав. В'язкість може бути меншою, ніж 10% від межі текучості, тому я хотів би, щоб коефіцієнт мінімального навантаження становив приблизно 30 (3/10%), тоді слід додати коефіцієнт безпеки 2, а ваші промені повинні бути приблизно в 60 разів сильніше, ніж потрібно для задоволення ваших напруг врожаю в сценарії статичного навантаження. Коротше кажучи, я б пішов з більшими променями.

— Рік
джерело

2

+1 за ефектну відповідь. Сподіваюся, @ jp2code реалізує зусилля, пов'язані із створенням "просто трейлера".

— Чак

@ Чхук, я сумніваюся, будь-який виробник причепів з гусей використовував ці розрахунки. Це вражаюча відповідь, яку я, зрештою, можу прийняти, але я хотів би знати, як виробники визначають, який розмір матеріалу їм потрібен, будуючи причіп для заданого діапазону навантаження.

— jp2code

1

@ jp2code це це чи здогадки.

— Чак

@ jp2code Як і більшість проблем, як тільки ви вирішите проблему, ви зможете зробити інструмент для повторного виконання всіх обчислень, коли ваші цифри змінюються. Отже, ні, вони не переживають цього для кожного дизайну причепів. Вони зробили інструмент, щоб зробити це для них. Тоді вони, ймовірно, підтверджують свою конструкцію за допомогою аналізу FEA. Я сумніваюсь, що будь-який виробник причепів з гусиною використовував менше, ніж цей рівень детальних розрахунків, це, швидше за все, буде вбудовано в інструмент, подібний до знайдених в Інтернеті інструментів.

— Рік

1

Я не впевнений, що це дійсно додає нічого корисного дизайну реального світу. Я колись проектував 6-смуговий дорожній міст, не будуючи взагалі нічого. Я думаю, що це все ще стоїть. Інженер не інтегрується.

— Пол Ушак

4

Ось додаткова інформація та тривала дискусія щодо критеріїв дизайну причепа. На ній є навіть білий папір про коефіцієнти завантаження та безпеки, які слід використовувати:

Вантажі для дизайну причепів

На цьому сайті є багато інших тем, що надають хорошу інформацію щодо дизайну причепів.

Для чого це варто, я б розпочав свою конструкцію конструкції з певного типу прямокутної сталевої секції на увазі для причепа. Вони регулярно доступні та "прості" у роботі (різати, свердлити, зварювати, монтувати інші компоненти тощо).

— GisMofx
джерело

2

Для конструкції труби причепа прямокутної секції, ймовірно, буде найбільш ефективним компромісом між жорсткістю міцності та простотою конструкції та виготовлення. Кругла трубка має трохи більшу вагу, але набагато складніше зібрати та з'єднати точно, просто тому, що прямокутна трубка має зручні плоскі поверхні.

Як вже згадувалося, ця річ не розроблена з розрахунком у реальному світі, і, безумовно, найкраще скопіювати існуючий дизайн, оскільки збої в цьому застосуванні, як правило, трапляються, коли ви отримуєте несподівані концентрації навантаження, а не вважаєте конструкцію такою приблизний промінь, тому, якщо у вас немає доступу до програмного забезпечення FEA, то паперові розрахунки дещо безглузді.

— Кріс Джонс
джерело

Я сподівався, що хтось із інженерів на цьому сайті міг би сказати: "Найкраще використовувати X для {щось} фунтів". Зрештою, я щойно оцінив

— jp2code

1

Проблема полягає в тому, що фактичне навантаження на причіп є невеликою частиною загальної проблеми, про що я скажу, це те, що для вантажу 3000 кг на рамці A розміром прямокутної коробки довжиною близько 3 м 100 мм х 50 мм (товщина 3 мм ходу) є правильним як-небудь бальний парк, щоб забезпечити вам комфортний фактор безпеки.

— Кріс Джонс

2

Якщо ви вперше працюєте зі сталевими сталевими секціями або просто шукаєте точні дані про їхні механічні властивості, знайдіть офіційний «Довідник сталевого будівництва» для вашого регіону. Тут, у Канаді, це «Канадський інститут сталевого будівництва (CISC): Довідник з будівництва сталі», а в США - «Американський інститут сталевого будівництва (AISC): Посібник з будівництва сталі». Я не впевнений в інших країнах, але вони майже всі відповідають одному формату заголовків і називаються "Посібник з металоконструкцій" або "Посібник з виготовлення сталі". Якщо ви шукаєте її, вам слід досить легко знайти офіційну версію для вашого регіону.

Як хтось, хто наткнувся на цю нитку, намагаючись дослідити ці самі запитання, я знаю, як важко знайти достовірні відповіді. Тож я не можу наголосити на цьому достатньо. ЗБЕРІТЬ КОПІЮ !! Ця книга буквально відповість на кожне ваше запитання, і я дуже хочу, щоб я знайшов її раніше.

Ура, е-е.

— livedeht
джерело

1

Проста відповідь - це не дизайн - обман. Ідіть і шукайте трейлер, подібний до того, що ви хочете. Сфотографуйте його і виміряйте всі шматочки. (Не поводься так, як ти намагаєшся його пробити). Подібні розділи будуть, але я б помилявся на великих розмірах.

Тепер вашими питаннями будуть: -

Зварювання стиків. Я не впевнений, для якого типу зварювання ви сертифіковані, але зварювання філе сталі 10 мм не є таким самим, як наклеювання на крила автомобіля.
Гальма. Вам потрібно переконатися, що вони працюють. Як ви їх протестуєте? Тільки той факт, що причіп не котить ваш привід, не означає, що вони працюють.
В Англії, якщо ви виїхали на громадське шосе, йому знадобиться сертифікат тесту.

Я ненавиджу цілу нісенітницю щодо здоров’я та глупоти, але не варто недооцінювати відповідальність, яку ви візьмете на себе, якщо їхати по дорозі зі швидкістю.

— Пол Узак
джерело

Вибір сталі для побудови причепа

Як я можу обчислити величину згину, яка мала б 20-футовий матеріал?

Ось формули, які ми використовуємо

Згинання променя ( доступне у Вікіпедії )

Ось як їх використовувати