Etuvaunun suunnittelu ja rakenneanalyysi

Abstract

Työn tarkoituksena oli suunnitella kaksiakselinen etuvaunu maa-ainesta kuljettavan ajoneuvon perävaunussa käytettäväksi ja tarkastella sen lujuutta. Nykyistä kestävämmän rakenteen suunnittelu oli ajankohtaista, koska käytössä oleva yksiakselinen etuvaunu ei sovellu käytettäväksi raskaimmissa ajoneuvoyhdistelmissä, jos suunnitteilla oleva laki ajoneuvoyhdistelmien enimmäismassojen korotuksesta tulee voimaan.

Etuvaunun 3D-malli suunniteltiin Vertex-ohjelmalla muokkaamalla olemassa olevaa yksiakselisen etuvaunun mallia. Tavoitteena oli saada aikaan yhtenäinen, kaikki sallitut ajoneuvoyhdistelmät kattava etuvaunujen mallisto. Etuvaunun mallille suoritettiin staattinen FE-analyysi Ansys 14.5 -ohjelmalla. Samanlaiset analyysit tehtiin myös kahdelle jo käytössä olleelle etuvaunulle, joiden tuloksia verrattiin suunnitellun etuvaunun tuloksiin. Lisäksi etuvaunun rakenteen väsymistä arvioitiin.

Työssä saatiin aikaan etuvaunun 3D-malli, FE-analyysi ja väsymistarkastelu, jotka annettiin yrityksen käyttöön jatkojalostamista varten. FE-analyysin tulokset eivät olleet sellaisenaan käyttökelpoisia, koska etuvaunun todellisia kuormituksia ei tiedetty. Tulosten vertaamista kahteen käytännössä toimivaksi todettuun etuvaunuun voidaan kuitenkin pitää riittävänä menettelynä rakenteen kestävyyden arvioimiseksi. Uuden etuvaunun runkopalkkien jännitykset olivat noin 23 % alhaisemmat kuin vanhanmallisen etuvaunun. Todellisten kuormitusten selvittämiseksi olisi mahdolliselle prototyypille suoritettava venymäliuskamittauksia testiajojen aikana.

The purpose of this final year project was to design a truck trailer front dolly provided with an axle group and to perform a structural analysis to the designed model. Designing a new, but more durable structure became current because of the upcoming changes in the law concerning the weight of the combination vehicles. This final project was commissioned by Haapajärven Kome Oy.

The front dolly was designed using Vertex software. The 3D model of the old single axle front dolly was modified to meet the new needs. The aim was to create a continuous product line that covers all the allowed vehicle combi-nations. A static finite element analysis was carried out to the designed model using Ansys 14.5 software. The results of the analysis were compared to the results of two other front dollies which have been in use for several years. The fatigue of the structure was also investigated.

As a result of the project, a 3D model, a structural analysis and a fatigue analysis were made for the client to de-velop. The results of the structural analysis are not usable as they are because the loads of the front dolly were unknown. However, comparing the results to two other models that have been discovered functional in practice is a sufficient procedure for evaluating the structure. The stresses at the frame beams of the new front dolly were approximately 23 % lower compared to the old model. For more accurate results, testing and strain cauge measuring should be made to a prototype.