Yleisiä tietoja voimista ja liikkeistä Yleisiä tietoja voimista ja liikkeistä Alustarunko altistuu ajotavasta ja tienpinnan luonteesta riippuen eri suunnista tuleville voimille. On tärkeää, että alustarunko pääsee kiertymään suhteessa voimien kokoon ja suuntaan. Päällirakenne ja sen kiinnikkeiden rakenne suhteessa alustarunkoon vaikuttavat alustarungon kiertymiskykyyn. Siksi on tärkeää valita oikeantyyppinen kiinnike sen mukaan, kuinka hyvin päällirakenne kestää vääntöliikkeitä. Määritelmät Päällirakenteen vääntöjäykkyysluokka on määritettävä, jotta sille voidaan valita oikea kiinniketyyppi. Päällirakenteet on jaettu 3 eri luokkaan: Vääntöherkkä Vääntöjäykkä Erittäin vääntöjäykkä Vääntöherkät päällirakenteet Vääntöherkän päällirakenteen vääntövastus on pieni. Se tarkoittaa, että päällirakenteen ja alustarungon liikkeet mukautuvat hyvin toisiinsa epätasaisilla ajoalustoilla, jolloin alustaan kohdistuu suuria vääntöliikkeitä. Esimerkkejä vääntöherkistä päällirakenteista: Kiintolavat Kippilavat Betonisekoittimet Esimerkki vääntöliikkeistä alustarungossa ja päällirakenteessa Ylä: Vääntöherkkä päällirakenne Ala: Vääntöjäykkä päällirakenne 368 713 Scania CV AB 2016, Sweden 1 (11)
Vääntöjäykkä ja erittäin vääntöjäykkä päällirakenne Määritelmät Vääntöjäykän päällirakenteen vääntövastus on suuri. Tämä asettaa suuret vaatimukset sille, että kiinnikkeiden, jotka kiinnittävät päällirakenteen alustarunkoon, on sallittava alustarungon kiertyminen. TÄRKEÄÄ! Päällirakenteen kiinnitys on suunniteltava niin, että alustarungon vääntöliikkeet eivät aiheuta suuria paikallisia pistekuormituksia päällirakennekiinnikkeissä epätasaisilla ajoalustoilla ajettaessa. Esimerkkejä vääntöjäykistä päällirakenteista: Vaihtolavat Nostodumpperit Umpikorit Esimerkkejä erittäin vääntöjäykistä päällirakenteista: Säiliöautot Massatavarakorit Lieteimurit Betonipumput Scania CV AB 2016, Sweden 2 (11)
Runkoon ja päällirakenteeseen kohdistuu ajon aikana sekä staattisia että dynaamisia voimia. 1 2 3 1. Staattiset voimat 2. Dynaamiset voimat 3. Staattiset ja dynaamiset voimat yhdessä 368 730 Scania CV AB 2016, Sweden 3 (11)
Staattiset voimat Staattisia voimia saavat aikaan ajoneuvon (oman painon) ja sen kuorman massat. Ainoastaan staattiset voimat ovat aktiivisia ajoneuvon seisoessa paikallaan. Erityyppisten ajoneuvojen ja päällirakenteiden staattisista voimista aiheutuvat rasitukset lasketaan eri tavoin. Korkeat paikalliset kuormitukset tulee jakaa tasaisemmin alustarunkoon apurungon avulla. Vetoautot Vetoautoihin kohdistuu suuri paikallinen kuormitus vetopöydän kohdalla. Jaa kuorma alustarungolle käyttämällä kulmakiinnikkeitä. Käytä kulmakiinnikkeiden sijasta apurunkoa, jos ajoneuvolla ajetaan vaikeissa ajo-olosuhteissa, joissa alustarungossa esiintyy suuria voimia ja vääntöliikkeitä. Lisätietoja kiinnityskorvakkeista ja vetopöydistä on annettu asiakirjassa Vetopöydän asentaminen. 368 732 368 731 Scania CV AB 2016, Sweden 4 (11)
Dynaamiset voimat Dynaamisia voimia syntyy ajon aikana ja ne johtuvat useimmiten epätasaisista alustoista. Näiden voimien suuruus ja vaikutus ajoneuvorakenteen vahvuuteen riippuvat seuraavista tekijöistä: Ajonopeus Ajoalustan luonne Alustatyyppi Päällirakennetyyppi 361 793 Yhden edellä olevan tekijän muutos saattaa muuttaa kuormitusolosuhteet täysin. Dynaamiset voimat vaikuttavat väsymislujuuteen ja siten myös näitä voimia vastaanottavien komponenttien käyttöikään. Dynaamisten voimien laskenta on paljon vaikeampaa ja monimutkaisempaa kuin staattisten voimien laskenta. Dynaamisia voimia laskettaessa yleisenä käytäntönä on käyttää käytännön testeistä saatuja tuloksia. Scania CV AB 2016, Sweden 5 (11)
Sivuttaisvoimat Runkoon kohdistuu suuria sivuttaisvoimia seuraavissa tilanteissa: lyhyt akseliväli, teli tai pitkä takaylitys kytketyllä perävaunulla. Erittäin pitkän akselivälin ajoneuvo vaatii erityisen hyvää sivuttaisjäykkyyttä. Jos ajoneuvo ei ole riittävän jäykkä, se saattaa joutua kiemurtelevaan liikkeeseen. Alustarungon jäykkyys riippuu sekä akselivälistä että päällirakenteen tyypistä. Poikkipalkit, jotka estävät sivupalkkien siirtymistä toistensa suhteen, jäykistävät runkoa. 368 733 Telillä varustetuissa ajoneuvoissa ilman ohjaavia akseleita muodostuu suuria sivuttaisvoimia kaarre- ja siirtelyajossa. Näin on varsinkin silloin, kun ajetaan suurilla akselipainoilla ja käännytään jyrkästi päällystetyillä teillä tai uraisella tienpinnalla. Tämä johtuu siitä, että teli pyrkii kulkemaan suoraan eteenpäin vaikka etupyörät kääntyvät eri suuntaan. Kun autoon on kytketty perävaunu, takaylitykseen kohdistuu kaarreajossa sivuttaisvoimia. Alle asennettu vetopalkki voi myös aiheuttaa vääntöliikkeitä alustan takaosassa. 368 738 Scania CV AB 2016, Sweden 6 (11)
Pystyvoimat Perävaunu aiheuttaa pystysuoria taivutusvoimia alustarungon takaosaan varsinkin jarrutuksissa. Perälautanostin ja taakse asennettu nosturi aiheuttavat myös pystyvoimia. Alustarungon takaosan lujuuden ja jäykkyyden varmistamiseksi siihen tulee asentaa riittävä määrä poikkipalkkeja. Jos takaylitys on erityisen pitkä, voi olla suositeltavaa vahvistaa sitä ristikkäisvahvikkeella. Poikkipalkkien ja ristikkäisvahvikkeiden käyttötarve määräytyy seuraavien tekijöiden perusteella: Takaylityksen pituus Miten paljon päällirakenne lujittaa alustan takaosaa Vetolaitteen käyttötarve Lisätietoja takaylityksestä on annettu asiakirjassa Vahvistukset. Lisätietoja perälautanostimista on annettu asiakirjassa Perälautanostimet. Scania CV AB 2016, Sweden 7 (11)
Vääntövoimat Epätasaisilla alustoilla ajettaessa alustarunkoon kohdistuu suuria vääntövoimia. Alustarungon etuosa on vääntöherkkä, kun taas takaosa on vääntöjäykkä taka-akselin tai telin kohdalta. Siten ajoneuvolla on hyvä liikkuvuus ja myös hyvä lujuus. Etuosien joustavuus saavutetaan poikkipalkkien U-profiilin rakenteella. Poikkipalkit kiinnitetään rungon sivupalkkien U-profiileihin niin, että profiilien vääntöherkkyys säilyy. Takaosan vääntöjäykkyys saavutetaan yleensä poikkipalkkien suljettujen profiilien rakenteella. Rungon vääntyminen 368 734 Esimerkki U-profiilin poikkipalkin vääntöherkästä kiinnityksestä rungon sivupalkkiin. 316 004 Scania CV AB 2016, Sweden 8 (11)
Rungon sivupalkkeihin kiinnitettävät painavat komponentit, esimerkiksi varapyörätelineet, polttoainesäiliöt ja kompressorit, aiheuttavat suuria vääntövoimia ja paikallisia kuormituksia. Lisäpoikkipalkkien tai ristikkäispalkkien asennus vähentävät sivupalkkien vääntymisvaaraa. Lisätietoja raskaiden komponenttien kiinnityksestä rungon sivupalkkiin on annettu asiakirjassa Raskaiden komponenttien kiinnittäminen. Lisätietoja poikkipalkeista ja ristikkäispalkeista on annettu asiakirjassa Vahvistukset. Runkopalkkiin kohdistuva vääntövoima 363 341 Scania CV AB 2016, Sweden 9 (11)
Jännitysten jakautuminen sivupalkeissa Alustarunkoon vaikuttavat voimat aiheuttavat veto- ja puristusjännityksiä rungon sivupalkkeihin. Kuva näyttää jännitysten jakautumisen pystysuorassa taivutuksessa. Palkin nuolet näyttävät jännitysten suuruuden ja suunnan. Jännitykset ovat suurimmillaan laipoissa ja ne vähenevät palkin neutraalitasoa kohti, jossa jännitys on nolla. Väännön suunnasta riippuen veto- tai puristusvoimat syntyvät neutraalitason ylä- tai alapuolella. 1 Jännitysten jakautuminen sivupalkeissa 2 Esimerkki jännitysten jakautumisesta pystysuuntaisessa taivutuksessa. 1. Vetojännitysalue. 2. Puristusjännitysalue. 368 735 Kuva näyttää jännitysten jakautumisen vaakasuorassa taivutuksessa. Väännön suunnasta riippuen veto- tai puristusvoimat syntyvät laipan ulkoreunassa tai palkin uumassa. Sivupalkkeihin kohdistuu samanaikaisesti pysty- ja vaakasuuntaista taivutusta. Jännitystä laskettaessa molemmat jännitykset on laskettava yhteen. Lisäksi sivupalkit altistuvat kiertymiselle, mikä myös aiheuttaa jännityksiä. 1 2 Esimerkki jännitysten jakautumisesta vaakasuuntaisessa taivutuksessa. 1. Vetojännitysalue. 2. Puristusjännitysalue. 368 736 Scania CV AB 2016, Sweden 10 (11)
Jännitysten jakautuminen sivupalkeissa Suurin jännitys muodostuu rungon sivupalkkien laipoissa, varsinkin laipan ulkoreunassa. Siksi tämä osa on erittäin herkkä vaurioille. Kaikki päällirakenteen ja komponenttien kiinnitykset alustarunkoon tulee siksi toteuttaa pulttiliitoksilla rungon sivupalkkien uumaan. TÄRKEÄÄ! Rungon sivupalkkeja ei saa hitsata. Reikien poraaminen ja laippojen leikkaaminen on myös kielletty. Sijoita sivupalkin uumaan porattavat reiät suositeltujen matkojen päähän toisistaan ja laipoista. Lisätietoja hitsauksesta on annettu asiakirjassa Hitsaaminen. Rei'itetyn palkin vaakasuuntainen taipuminen uumassa. 368 737 Lisätietoja rungon sivupalkin reikien suositelluista paikoista on annettu asiakirjassa Reikien poraaminen. Scania CV AB 2016, Sweden 11 (11)