Algemene informatie over krachten en bewegingen Algemene informatie over krachten en bewegingen Het chassisframe wordt aan krachten in verschillende richtingen blootgesteld afhankelijk van de manier van rijden en de aard van het wegdek. Het is belangrijk dat het chassisframe kan torderen in verhouding tot de grootte en de richting van de krachten. De carrosserie en het ontwerp van de bevestigingen op het chassisframe beïnvloeden de mogelijkheid tot torderen van het chassisframe. Daarom is het belangrijk het juiste type bevestiging te kiezen op basis van de weerstand van de carrosserie tegen torsiebewegingen. Definities Om het juiste type bevestiging voor de carrosserie te kunnen kiezen moet de torsiestijfheidsklasse van de carrosserie worden bepaald. Carrosserieën worden onderverdeeld in 3 verschillende klassen: Torsiesoepel Torsiestijf Zeer torsiestijf Torsiesoepele carrosserie Een torsiesoepele carrosserie heeft weinig weerstand tegen torderen. Dit betekent dat de carrosserie en het chassisframe zich goed kunnen aanpassen aan een oneffen wegdek, dat het chassis aan grote torsiebewegingen blootstelt. Voorbeelden van torsiesoepele carrosserieën: Vaste carrosserie diepladers Kiepplatformen Carrosserieën met mixereenheid Voorbeeld van torsiebewegingen in het chassisframe en de carrosserie. Boven: Torsiesoepele carrosserie. Onder: Torsiestijve carrosserie. 368 713 Scania CV AB 2016, Sweden 1 (11)
Torsiestijve en zeer torsiestijve carrosserie Definities Een torsiestijve carrosserie heeft een grote weerstand tegen torderen. Hierdoor worden hoge eisen gesteld aan de bevestigingen van de carrosserie op het chassisframe. Die moeten de vereiste flexibiliteit bieden zodat het chassisframe kan torderen. BELANGRIJK! De bevestiging van de carrosserie moet zo ontworpen zijn dat de torsiebewegingen van het chassisframe geen hoge lokale puntbelastingen in de carrosseriebevestigingen veroorzaken bij het rijden op een oneffen wegdek. Voorbeelden van torsiestijve carrosserieën: Variabele carrosserieën Carrosserieën met portaalarmafzetsysteem Gesloten carrosserieën Voorbeelden van zeer torsiestijve carrosserieën: Carrosserieën van tankwagens Carrosserieën van bulkwagens Carrosserieën van slurryzuigwagens Betonpompen Scania CV AB 2016, Sweden 2 (11)
Krachten en bewegingen in het chassisframe en de carrosserie Tijdens het rijden zijn het chassisframe en de carrosserie onderhevig aan statische en dynamische krachten. 1 2 3 1. Statische krachten 2. Dynamische krachten 3. Combinatie van statische en dynamische krachten 368 730 Scania CV AB 2016, Sweden 3 (11)
Statische krachten Veroorzaakt door de massa (dood gewicht) van het voertuig en zijn lading. Statische krachten zijn de enige krachten die op het voertuig inwerken wanneer het stilstaat. De spanningen die worden veroorzaakt door de statische krachten kunnen voor verschillende voertuigen en carrosserietypen worden berekend. Hoge plaatselijke belastingen moeten gelijk worden verdeeld over het chassisframe via een hulpchassis. Trekkers Trekkers worden blootgesteld aan een hoge plaatselijke belasting op de koppelschotel. Gebruik hoeksteunen om de belasting over het chassisframe te verdelen. Gebruik een hulpchassis in plaats van hoeksteunen als het voertuig onder moeilijke omstandigheden moet rijden, waarbij grote krachten en torsiebewegingen inwerken op het chassisframe. Meer informatie over bevestigingssteunen en koppelschotels vindt u in het document Koppelschotel aanbrengen. 368 732 368 731 Scania CV AB 2016, Sweden 4 (11)
Dynamische krachten Dynamische krachten treden op tijdens het rijden en hangen grotendeels af van de oneffenheid van het wegdek. De omvang van deze krachten en de invloed op de sterkte hangt af van de volgende factoren: Rijsnelheid Aard van wegdek Chassistype Carrosserietype 361 793 Een wijziging in een van bovenstaande factoren kan de belasting volledig wijzigen. De dynamische krachten beïnvloeden de vermoeidheidssterkte en dus de levensduur van de onderdelen die deze krachten absorberen. Het berekenen van de dynamische krachten is ingewikkelder dan het berekenen van de statische krachten. Bij het berekenen van dynamische krachten wordt doorgaans uitgegaan van de resultaten van uitgevoerde praktijktests. Scania CV AB 2016, Sweden 5 (11)
Dwarskrachten Bij voertuigen met een korte wielbasis, bogie of lange overhang achter met oplegger wordt het chassisframe blootgesteld aan hoge dwarskrachten. Een voertuig met een extra lange wielbasis heeft een zeer goede dwarsstijfheid nodig. Als het voertuig niet stijf genoeg is, dan kan stampen ontstaan. De stijfheid van het chassisframe hangt af van de wielbasis en het carrosserieontwerp. Dwarsbalken die evenwijdige verschuiving tussen de langsbalken voorkomen, bieden een grotere stijfheid in het chassisframe. 368 733 Hoge dwarskrachten treden op bij voertuigen met een bogie zonder stuurassen in bochten en bij het manoeuvreren. Dit is met name het geval in scherpe bochten op geasfalteerde wegen of op een slecht wegdek bij een hoge asdruk. Dit komt omdat de bogie probeert rechtdoor te gaan terwijl de voorwielen in een andere richting bewegen. Bij een vrachtwagen met volgwagen treden tijdens het nemen van bochten dwarskrachten op in de overhang achter. Een onderliggende draagbalk kan het achterste gedeelte van het chassis ook enigszins doen torderen. 368 738 Scania CV AB 2016, Sweden 6 (11)
Verticale krachten Een volgwagen veroorzaakt verticale buigkrachten in het achterste gedeelte van het chassisframe, met name tijdens het remmen. Een laadklep en een achterop gemonteerde kraan veroorzaken eveneens verticale krachten. Om het achterste gedeelte van het chassisframe de nodige stijfheid en sterkte te geven, moet u dit met een passend aantal dwarsbalken uitrusten. Bij voertuigen met een lange achteroverhang is het tevens raadzaam deze te verstevigen met een diagonale versteviging. De vereisten voor dwarsbalken en diagonale verstevigingen worden bepaald door de volgende factoren: Lengte van overhang achter. De mate waarin de carrosserie het achterste gedeelte van het chassis versterkt. Vereiste voor een trekeenheid Meer informatie over de overhang achter vindt u in het document Verstevigingen. Meer informatie over laadkleppen vindt u in het document Laadkleppen. Scania CV AB 2016, Sweden 7 (11)
Torsiekrachten Tijdens het rijden op een oneffen wegdek wordt het chassisframe blootgesteld aan grote torsiekrachten. Het voorste gedeelte van het chassisframe is torsiesoepel, terwijl het achterste gedeelte bij de achteras of de bogie torsiestijf is. Dit geeft het voertuig een goede mobilitieit en sterkte. De flexibiliteit van de voorste gedeelten wordt verkregen door de U-profielconstructie van de dwarsbalken. De dwarsbalken zijn dusdanig aan de U-profielen van de langsbalken van het frame bevestigd dat de torsieflexibiliteit van de profielen behouden blijft. De torsiestijfheid van het achterste gedeelte wordt normaal gezien verkregen door de gesloten profielconstructie van de dwarsbalken. Torderen van het chassisframe 368 734 Voorbeeld van een torsiesoepele bevestiging van een U-profieldwarsbalk aan de langsbalk van het frame. 316 004 Scania CV AB 2016, Sweden 8 (11)
Als zware onderdelen zoals reservewielhouders, brandstoftanks en compressoren zijn bevestigd op de langsbalken van het chassis, dan ontstaan grote torsiekrachten en hoge plaatselijke spanningen in de langsbalken. Breng extra dwarsbalken of diagonale stangen aan om het risico op torderen van de langsbalken te verminderen. Meer informatie over de bevestiging van zware onderdelen op de langsbalk van het chassis vindt u in het document Bevestiging van zware onderdelen. Meer informatie over extra dwarsbalken en diagonale stangen vindt u in het document Verstevigingen. Torsiekrachten in de langsbalken van het chassis 363 341 Scania CV AB 2016, Sweden 9 (11)
Spanningsverdeling in langsbalken De krachten in het chassisframe veroorzaken trek- en drukspanningen in de langsbalken van het frame. De afbeelding toont de spanningsverdeling tijdens verticale verbuiging. De pijlen in de balk tonen de grootte en de richting van de spanningen. De spanning is het hoogst in de flenzen en neemt af in de richting van het neutrale vlak van de balk, waar de spanning nul is. Afhankelijk van de richting van de verbuiging ontstaan trek- of drukkrachten boven of onder het neutrale vlak. 1 Spanningsverdeling in langsbalken 2 Voorbeeld van spanningsverdeling tijdens verticale verbuiging. 1. Gebied met trekspanning. 2. Gebied met drukspanning. 368 735 De afbeelding toont de spanningsverdeling tijdens horizontale verbuiging. Afhankelijk van de richting van de verbuiging treden dus trek- of drukspanningen op in de vrije flensrand en de balkribben. Langsbalken worden gelijktijdig aan verticale en horizontale verbuiging onderworpen. Bij het berekenen van de spanning moeten de waarden van beide spanningen worden opgeteld. Daarnaast worden de langsbalken ook aan torsie onderworpen, wat ook spanningen veroorzaakt. 1 2 Voorbeeld van spanningsverdeling tijdens horizontale verbuiging. 1. Gebied met trekspanning. 2. Gebied met drukspanning. 368 736 Scania CV AB 2016, Sweden 10 (11)
Spanningsverdeling in langsbalken De grootste spanning komt voor in de flenzen van de langsbalken, vooral in de vrije flensrand. Daarom is dit deel bijzonder schadegevoelig. Alle bevestigingen van de carrosserie en de onderdelen op het chassisframe moeten daarom worden uitgevoerd met behulp van boutverbindingen in de balkribben van de langsbalken van het chassis. BELANGRIJK! Lassen op de langsbalken van het chassis is niet toegestaan. Het boren van gaten of doorsnijden van flenzen is evenmin toegestaan. Neem bij het bepalen van de boorgaten in de langsbalkribben de aanbevolen afstand tussen de gaten en de aanbevolen afstand tot de flenzen in acht. Meer informatie over lassen vindt u in het document Lassen. Horizontale buiging van balk met gaten in de balkribben. 368 737 Meer informatie over de aanbevolen plaatsen voor gaten in de langsbalk van het chassis vindt u in het document Gaten boren. Scania CV AB 2016, Sweden 11 (11)