Экспертная оценка прочности рам ТС при переоборудовании

Экспертная оценка прочности рам ТС при переоборудовании

Сообщение Пархоменко Юрий » 13 окт 2016, 10:27

ЭКСПЕРТНАЯ ОЦЕНКА ПРОЧНОСТИ РАМ ГРУЗОВЫХ АВТОМОБИЛЕЙ СЕМЕЙСТВА ГАЗ-3302 С УДЛИНЕННОЙ КОЛЕСНОЙ БАЗОЙ И ЗАДНИМ СВЕСОМ

1. Объект экспертной оценки.

Грузовой автомобиль категории N1 семейства ГАЗ-3302, в который вносятся изменения в конструкцию путем удлинения колесной базы до 4200 мм и заднего свеса на 450 мм без изменения разрешенной полной массы и распределения нагрузки на оси базового автомобиля. Цель экспертной оценки – техническая экспертиза конструкции транспортного средства.

Исходные данные ТС:
- Марка, модель ТС 173412-0000010
- Технически допустимая максимальная масса (Разрешенная максимальная масса), кг 3500
- Масса ТС в снаряженном состоянии (Масса без нагрузки), кг 2300
- Масса ТС в снаряженном состоянии (Масса без нагрузки), кг 2300
- Максимальная осевая масса (технически допустимая), кг
на переднюю ось 1200
на заднюю ось 2300
- База ТС, мм 2900
- Габаритные размеры автомобиля, мм
-длина 5620
-ширина 2040
-высота (по фургону) 2280
- Категория ТС (по Приложению № 1 ТР) N1
- Категория ТС (по Конвенции о дорожном движении) В

2. Требования нормативных документов и производителей автомобилей к возможности удлинения колесной базы и заднего свеса.

Законодательные требования к транспортным средствам не запрещают переоборудования автомобилей с целью придания новых или дополнительных свойств.
Требования к вносимым изменениям определяются техническим регламентом Таможенного союза «О безопасности колесных транспортных средств» (ТР ТС 018/2011), утвержденным Решением Комиссии Таможенного союза 09.12.2011 г. № 877.
Производимые изменения позволяют получить новые свойства транспортного средства.
-запрещается увеличение нагрузки на оси и изменение распределения нагрузки на оси сверх разрешенных нормативными документами и производителем.
-при переоборудовании рамы автомобиля применяемые материалы и профили должны быть не хуже по качеству прочностным характеристикам материалов и профилей, применяемых в рамах базовых серийных автомобилей.
-сварные работы приводят к ухудшению характеристик материалов в месте сварочного шва.
В местах стыковки лонжеронов рамы базового автомобиля и дополнительных секций необходимо снизить концентрацию напряжений, возникающих при сварке, за счет установки дополнительных усилителей. При проверке напряжений в зонах, подвергнутых сварке, необходимо учитывать снижение показателей прочности примерно на 15 %.
Запрещается сверлить отверстия в полках лонжеронов несущей рамы автомобиля. Новые отверстия не должны сверлиться в зонах повышенного напряжения (таких как опоры рессор), а также в местах изменения сечений лонжеронов. Диаметр отверстий должен быть пропорционален толщине стали лонжерона и не должен превышать 13 мм. Расстояние от центра отверстия до края лонжерона не должно быть менее 30 мм. Центры отверстий не должны располагаться на расстоянии менее 30 мм друг от друга или по отношения к существующим отверстиям. Отверстия должны располагаться в шахматном порядке.
Необходимо использовать соединения аналогичные по типу и классу прочности креплениям рамы базового серийного автомобиля. Болты и заклепки должны быть упрочненными и закаленными, гайки – самостопорящиеся. Болтовые соединения должны затягиваться установленным моментом затяжки. Удлинители средней части рамы крепятся к лонжеронам методом холодного клепания клепками диаметром 10 мм (сталь Ст3) по 15 шт. на каждом месте соединения. Удлинители задней части рамы крепятся к лонжеронам болтами М10 по 9 шт. на каждом соединении. Последняя поперечина рамы крепиться с помощью болтов М10 по 3 шт. сверху и снизу на каждом соединении.
При удлинении разрезы на лонжеронах не допускаются в зонах, где изменяется форма и ширина профиля, или в местах высокой концентрации напряжений (например, кронштейны рессор, силовые поперечины). Разрезы не должны производиться через имеющиеся в лонжероне отверстия. Разрез рамы производится в базе, вертикально, на расстоянии 560 мм от центра переднего кронштейна задней рессоры. Подготовка и порядок выполнения сварочных швов составных частей лонжерона показаны на Рисунке 1.

схема подготовки свариваемых частей лонжерона .png
Подготовка свариваемых частей лонжерона и порядок выполнения сварочного шва

Рисунок 1

При удлинении колесной базы лонжерон-удлинитель должен иметь момент сопротивления сечения не ниже величины для лонжерона базовой серийной рамы, с ближайшей колесной базой.
Стык основного лонжерона и лонжерона-удлинителя должен быть усилен П-образным профилем, имеющим характеристики аналогичные стали, использованной для базовой рамы. Усиливающий профиль должен крепиться только к вертикальной стенке лонжерона с использованием сварочного соединения (электрозаклепок) болтов или заклепок. Сечение и длина сварных швов, а также число и расположение болтов и заклепок должны быть достаточными для передачи изгибающего момента.

Способ усиления сварного соединения.png
Усиление сварного соединения лонжерона

Рисунке 2

Все добавляемые детали рамы должны быть защищены от коррозии (окрашены).
Удлинение колесной базы должно производиться на серийно выпускаемом автомобиле с колесной базой, длина которой ближе всего к требующемуся новому размеру колесной базы.
Величина усилий в раме с удлинённой базой не должна превышать допустимых, принятых производителем для серийного базового образца, при допущении, что нагрузка равномерно распределена, а рама рассматривается в качестве балки на двух опорах.
Необходимо использовать дополнительные силовые поперечные балки при удлинении базы более чем на 600 мм. Как правило, расстояние между двумя силовыми поперечными балками не должно быть более 1000…1200 мм и менее 600 мм.
При удлинении заднего свеса, без удлинения колесной базы, необходимо помнить о том, что подобное изменение конструкции приводит к уменьшению нагрузки на переднюю ось. Поэтому необходимо проверять расчетным путем или взвешиванием требования п. 14.2 Приложения 3 Технического регламента Таможенного союза «О безопасности колесных
транспортных средств» (ТР ТС 018/2011):
«В случае, когда транспортное средство категории N нагружено до технически допустимой максимальной массы, то при технически допустимой максимальной нагрузке на его заднюю ось (группу осей), масса, приходящаяся на управляемую ось или оси, должна быть не менее 20% от технически допустимой максимальной массы этого транспортного средства».
При перемещении задней поперечной балки необходимо использовать соединения аналогичные с исходным (т.е. число болтов (заклепок), размеры, класс прочности).
Требования к соединению удлинителя заднего свеса с основным лонжероном, аналогичные требованиям удлинения базы.
При значительном удлинении заднего свеса необходима установка дополнительной силовой поперечной балки, если расстояние между поперечинами больше 1200 мм.

3. Оценка прочности рамы.
В качестве базовой, выбрана рама серийно выпускаемого сертифицированного автомобиля ГАЗ-330202, имеющего максимальную колесную базу 3500 мм, полную массу 3500 кг (1290 кг на переднюю ось, 2210 кг на заднюю ось). Габаритные размеры автомобиля приведены на Рисунке 3.

Газель бортовая.png
Газель бортовая, габаритные размеры

Рисунок 3

На основании сертифицированного базового автомобиля, любые изменения базы автомобилей семейства ГАЗ-3302 до значения 3500 мм при выполнении требований п. 2 можно считать соответствующими нормам прочности, принятым в отечественном автомобилестроении.
Оценку прочности рам с заданным диапазонам колесных баз произведем, как статический расчет лонжерона в виде балки постоянного сечения на двух опорах, принятый при конструировании рам грузовых автомобилей. Сечение лонжерона и удлинителя – швеллер гнутый равнополочный 170х70х6 мм, соответствующий профилю лонжерона в середине колесной базы автомобиля ГАЗ-3302. Материал лонжерона – сталь с пределом текучести 250 Мпа.
Балка нагружается сосредоточенными и распределенными по длине силами, соответствующими подрессоренным массам установленных на раме агрегатов, кабины, платформы, экипажа и груза до значения нагрузок на оси от полной массы за вычетом неподрессоренных масс. Опоры балки соответствуют центрам колес автомобиля. Расчетная схема показана на Рисунке 4.

Расчетная схема нагружения.png
Расчетная схема нагружения рамы ГАЗ-3302

Рисунок 4

Расчет производится в соответствии с известными правилами теории сопротивления материалов. В результате вычисляются максимальные нормальные напряжения и коэффициент запаса прочности.
Эпюра напряжений лонжерона рамы базового автомобиля ГАЗ-330202 с колесной базой 3500 мм показана на Рисунке 5. Максимальные напряжения – 34 Мпа, коэффициент запаса прочности – 7.

Эпюра напряжений колесная база 3500 мм.png
Эпюра напряжений лонжерона рамы штатного автомобиля ГАЗ-330202 с колесной базой 3500 мм

Рисунок 5

Эпюра напряжений лонжерона рамы автомобиля с колесной базой 4200 мм показана на Рисунке 6. Максимальные напряжения – 51,8 Мпа, коэффициент запаса прочности – 4.8.

Эпюра напряжений колесная база 4200 мм.png
Эпюра напряжений лонжерона рамы с колесной базой 4200 мм

Рисунок 6

Расчет рам с удлиненной базой колес производился без удлинения заднего свеса автомобиля ГАЗ-320202. С точки зрения сопротивления материалов задний свес лонжерона рамы является консольной балкой с равнораспределенной по длине нагрузкой. Удлинение заднего свеса приводит к перераспределению реакций опор (нагрузок на оси), как указывалось выше, следовательно, к перераспределению напряжений по длине рамы. Но, при этом, коэффициент запаса прочности не ухудшается. Для подтверждения этого вывода на Рисунок 7 показана эпюра напряжений лонжерона рамы с колесной базой 5250 мм и задним свесом, удлиненным на 700 мм.

эпюра напряж с колесной базой 5250 и удлин задн свесом на 700 мм.png
эпюра напряжений лонжерона рамы с колесной базой 5250 мм и задним свесом, удлиненным на 700 мм

Рисунок 7

Расчет на прочность рамы при удлинении только заднего свеса следует выполнять при увеличении заднего свеса более чем на 60 % от колесной базы, или при установке в заднем свесе сосредоточенного груза (например, крана-манипулятора или тяжелого грузоподъемного борта).

4. Вывод о возможности внесения изменений в конструкцию.

Проведенная экспертная оценка прочности рам грузовых автомобилей семейства ГАЗ-3302 с удлинённой колесной базой до 4200 мм и удлиненным задним свесом до 730 мм соответствуют нормам прочности и жесткости, принятым в отечественном автомобилестроении (коэффициент запаса прочности не менее 3 для грузовых автомобилей категории N1 при эксплуатации по дорогам I-IV категории с твердым покрытием).
На основании изложенного, при выполнении требований п.2, на переоборудованный аналогичным образом автомобиль может быть выдано положительное заключение (протокол) в отношении прочности конструкции.

Описание производимых работ.
На транспортном средстве производится демонтаж: задних световых приборов, крепления государственного регистрационного знака, кузова-фургона, трубопроводов системы питания двигателя и тормозной системы, жгутов электрических проводов, вала карданной передачи. Рама удлиняется в средней части до колесной базы 4200 мм и в заднем свесе на 450 мм. Изготовить и подготовить к установке дополнительные секции рамы и усилители, оформить торцы секций прямым или косым (угол 45 град.) резом. Разрезать лонжероны рамы прямым или косым (угол 45 град.) резом. Просверлить отверстия в вертикальных стенках поперечин соединяемых секций для установки технологических крепежных болтов. Установить и закрепить технологическое приспособление (кондуктор) для соединения лонжеронов дополнительных секций и частей рамы. Выровнять с помощью технологического приспособления (кондуктора) плоскости соединяемых продольных лонжеронов дополнительной секции и частей рамы ТС. Контролировать геометрические размеры (диагонали, прогиб, длину). Произвести соединение удлинителей с лонжеронами рамы согласно рекомендаций Приложения 1. Окрасить дополнительные секции рамы.
Произвести монтаж бортовой платформы с задними распашными воротами на шасси автомобиля. Каркас тента представляет собой сварную конструкцию из профильной трубы 30/30 мм. Монтаж бортовой платформы осуществляется крепежными элементами заводского изготовления с использованием стандартных узлов и элементов. Надрамник бортовой платформы крепится к раме 6 (шестью) стремянками заводского изготовления М12х1,25, установочными пластинами. Производится монтаж и установка: задних световых приборов, крепления государственного регистрационного знака, трубопроводов системы питания двигателя, тормозной системы, жгутов электрических проводов, вала карданной передачи, брызговиков, двух с каждой стороны боковых габаритных огней автожелтого цвета.
Все провода должны быть надежно защищены и прочно прикреплены, чтобы исключалась возможность их обрыва, перетирания или износа. Все электрические кабели должны быть расположены таким образом, чтобы никакая часть не соприкасалась ни с каким топливопроводом или любой другой деталью системы выпуска и не подвергалась чрезмерному нагреву, если не предусмотрено надлежащей специальной изоляции и защиты. Электропроводка и соединения электрических приборов должны быть без видимых разрушений, следов короткого замыкания и пробоя изоляции.
При переоборудовании должны выполняться требования Приложения №9 Технического регламента Таможенного союза «О безопасности колесных транспортных средств» (ТР ТС 018/2011).
Максимальная масса и ее распределение по осям и бортам, а также изменение координат центра масс не должны превышать пределов, установленных изготовителем транспортного средства.
Габаритная ширина должна быть не более 2,55 м. Габаритная высота автомобиля не должна быть больше 4,0 м от поверхности дороги.
Бортовая платформа должна надежно крепиться к раме автомобиля крепежными элементами, аналогичными по конструкции, количеству и материалу элементам крепления бортового кузова того же автомобиля, изготовленного в условиях серийного производства, той же или большей технически допустимой максимальной массы.
Узлы и агрегаты должны надежно крепиться на предусмотренные конструкцией места элементами, аналогичными по конструкции, количеству и материалу элементам крепления базового автомобиля. Соединения в системе выпуска отработавших газов, питания двигателя топливом, тормозной системы и системы ГУР должны осуществляться с помощью стандартных деталей и конструктивных элементов (штуцеры, трубопроводы, шланги и т.д.).
Двигатель и система выпуска отработавших газов должны быть расположены таким образом, чтобы не происходило чрезмерное нагревание элементов системы питания, тормозной системы и частей кузова. Составные части системы питания должны быть защищены от деформации, вибрации и коррозии.
Пожароопасные трубопроводы и агрегаты, входящие в системы питания и смазки двигателя и др., должны быть расположены таким образом, чтобы при их неисправности капающая или испаряющаяся жидкость не могла попасть на детали, температура которых способна вызвать воспламенение.
Ослабление затяжки резьбовых соединений карданной передачи и подвески не допускается.
Кабина водителя должна быть оборудована с обеих сторон стандартными зеркалами заднего вида.
Место расположения и установка задних внешних световых приборов и приборов освещения заднего государственного регистрационного знака должны соответствовать Правилам ЕЭК ООН № 48.
На транспортном средстве длиной более 6 м обязательно наличие боковых габаритных огней автожелтого цвета, схема размещения которых должна соответствовать требованиям п.6.18 Правил ЕЭК ООН № 48.
В зоне наружной поверхности бортовой платформы, расположенной между линией пола и высотой 2 м от дорожной поверхности, не должно быть элементов конструкции, которые могли бы захватить (зацепить) или увеличивали бы риск или степень тяжести травмирования любого лица, которое может соприкоснуться с транспортным средством.
В соответствии с классификацией ТС п.1 Приложения №1 Технического Регламента Таможенного Союза «О безопасности колесных транспортных средств» (ТР ТС 018 / 2011) переоборудуемый автомобиль будет относиться к категории ТС N1 «В».
Пархоменко Юрий Александрович
эксперт "УСЛУГИАВТО"
(495) 741-12-56 E-mail: 77@uslugiavto.ru
(965) 121-94-51
Наглядное пособие легализации переоборудования
Виды экспертиз
НАШИ РАБОТЫ
Аватара пользователя
Пархоменко Юрий
Услугиавто
 
Сообщения: 2073
Зарегистрирован: 20 апр 2009, 13:15
Откуда: Россия

Вернуться в Испытательная лаборатория УСЛУГИ-АВТО

Кто сейчас на конференции

Сейчас этот форум просматривают: нет зарегистрированных пользователей и гости: 1