TECHNICKÁ UNIVERZITA V KOŠICIACH STROJNÍCKA FAKULTA

Konštrukčný návrh a pevnostná kontrola prívesného

vozíka na prevoz motocyklov

Bakalárska práca

2015 Martin Kučinský

TECHNICKÁ UNIVERZITA V KOŠICIACH STROJNÍCKA FAKULTA

Konštrukčný návrh a pevnostná kontrola prívesného

vozíka na prevoz motocyklov

Bakalárska práca

Študijný program: Strojné inžinierstvo

Študijný odbor: 5.2.1 Strojárstvo

Školiace pracovisko: Katedra aplikovanej mechaniky a strojného inžinierstva

Školiteľ: Ing. Peter Sivák, PhD.

2015 Košice Martin Kučinský

Abstrakt v SJ

Cieľom práce je sumarizácia poznatkov, predpisov a konštrukčných zásad v oblasti návrhu

a výroby prípojných vozidiel získaných počas letnej praxe vo firme Agricom s.r.o. . Po

oboznámení sa so stručnou typológiou z hľadiska rôznych technických špecifikácii, sa orientuje

práca na riešenie konkrétneho problému z oblasti prípojných vozidiel do 750kg. Návrh rámovej

konštrukcie ako aj upínacieho mechanizmu určeného na zaistenie polohy je realizovaný v CAD

programe Solidworks 2011. Vybrané rámové uzly a prvky upínacieho mechanizmu sú

kontrolované a konštrukčne upravované na základe výstupných informácii statických MKP analýz

spomínaného programu. Výroba navrhovaného variantu je neskôr realizovaná.

Kľúčové slova v SJ

prípojné nemotorové vozidlo do 750kg , prevoz motocyklov, rámová konštrukcia, upínací

mechanizmus

Abstrakt v AJ

The aim of this thesis is summary of cognitions, dictations and construction principals gained in

resort of design and manufacturing trailer vehicles during summer praxis in company Agricom

s.r.o.. After identifying general trailer typology on principals of various technical specification the

paper is based on specific problem in construction trailer under weight 750 kg for transporting

motocross motorcycles. The frame and fixing mechanism of transporting object design is made in

Computed aided Design software Solidworks 2011. Chosen frame joints and fixing mechanism

components are modified on base of static FEA results from the mentioned software. The

manufacturing of model adequate to the requirements is later realized.

Kľúčové slova v AJ

Trailer under weight 750kg , fixing mechanizm, frame construction, motorcycle transport

Čestné vyhlásenie

Vyhlasujem, že som celú bakalársku prácu vypracoval samostatne s použitím uvedenej odbornej

literatúry.

Košice, 05. mája 2015 ..........................................

vlastnoručný podpis

Poďakovanie

Touto cestou si dovoľujem vyjadriť poďakovanie vedúcemu bakalárskej práce Ing.Petrovi

Sivákovi, PhD. za odborné rady a usmerňovanie pri spracovaní tejto práce, Renému Sekelskému

za pomoc s ilustráciami a oddeleniu konštruovania podniku AGRICOM, s.r.o, za venovaný čas a

poskytnuté podklady ako aj možnosť realizovať samotnú výrobu.

Obsah Zoznam obrázkov ............................................................................................................................... 9

Zoznam tabuliek ............................................................................................................................... 11

Zoznam symbolov a skratiek............................................................................................................ 12

Úvod ................................................................................................................................................. 13

1. Dôležitá terminológia a obmedzenia v problematike .............................................................. 14

1.1. Definícia prípojného vozidla ............................................................................................. 14

1.2. Maximálna povolená hmotnosť ....................................................................................... 14

1.3. Prevádzková hmotnosť ..................................................................................................... 14

1.4. Pevná nadstavba .............................................................................................................. 14

1.5. Maximálna prípustná hmotnosť na nápravu .................................................................... 15

1.6. Maximálna prípustná hmotnosť v bode spojenia do jazdnej súpravy ............................. 15

1.7. Súvisiace obmedzenia ...................................................................................................... 15

2. Legislatívna typológia ............................................................................................................... 16

2.1. Kategória O1 ..................................................................................................................... 16

2.2. Kategória O2 ..................................................................................................................... 16

2.3. Kategória O3 ..................................................................................................................... 17

2.4. Kategória O4 ..................................................................................................................... 17

3. Návrh prípojného vozidla ......................................................................................................... 18

3.1. Špecifikácia prevažného objektu ...................................................................................... 18

3.2. Návrh usporiadania objektov na PV ................................................................................. 19

3.3. Voľba typu rámovej konštrukcie ...................................................................................... 19

3.3.1. Rúrkové oje .............................................................................................................. 20

3.3.2. Oje tvaru V ................................................................................................................ 20

3.4. Voľba profilov rámovej konštrukcie ................................................................................. 22

3.4.1. I profil ....................................................................................................................... 22

3.4.2. U profil ...................................................................................................................... 22

3.4.3. Uzavretý tenkostenný profil ..................................................................................... 23

3.5. Povrchová úprava materiálu ............................................................................................ 23

3.6. Typológia náprav prípojných vozidiel ............................................................................... 24

3.6.1. Závislé zavesenie kolies ............................................................................................ 25

3.6.2. Nezávisle zavesenie .................................................................................................. 25

3.6.3. Gumená torzná náprava ........................................................................................... 26

3.7. Návrh geometrie rámu ..................................................................................................... 28

3.8. Voľba ťažného mechanizmu ............................................................................................. 30

3.8.1. Ťažné zariadenie ....................................................................................................... 30

3.8.2. Guľové spojky ........................................................................................................... 30

3.8.3. Ťažné oká .................................................................................................................. 31

3.9. Voľba kolies ...................................................................................................................... 31

3.10. Voľba blatníkov ............................................................................................................ 32

3.11. Pomocné koliesko ........................................................................................................ 32

4. Postup návrhu upínacieho mechanizmu .................................................................................. 33

4.1. Koncepcia upínača ............................................................................................................ 34

4.1.1. Plynová vzpera ......................................................................................................... 35

4.1.2. Pružinový piestik ...................................................................................................... 36

4.2. Návrh upevnenia na Rk .................................................................................................... 37

5. Namáhanie a kontrola vybraných prvkov konštrukcie ............................................................. 38

5.1. Výpočet sily potrebnej na zaistenie mechanizmu ............................................................ 38

5.2. Kontrola zaisťovacieho mechanizmu stúpačiek ............................................................... 40

5.3. Kontrola upínača na ohyb ................................................................................................ 41

5.4. Kontrola zadnej zábrany ................................................................................................... 43

Záver ................................................................................................................................................ 45

Zoznam použitej literatúry ............................................................................................................... 46

Prílohy .............................................................................................................................................. 48

Sjf KAMaSI

9

Zoznam obrázkov

Obr. 1 Percentuálny graf [4]............................................................................................................. 13

Obr. 2 Jazdná súprava [13] ............................................................................................................... 14

Obr. 3 Pv kategórie O1,O2 [13] ....................................................................................................... 16

Obr. 4 Pv kategórie O3,O4 [13] ....................................................................................................... 17

Obr. 5 Pv na prevoz špecifického nákladu [13] ............................................................................... 17

Obr. 6 Pohľad z hora [7] .................................................................................................................. 18

Obr. 7 Bočný pohľad [7] .................................................................................................................. 18

Obr. 8 Návrh usporiadania ............................................................................................................... 19

Obr. 9 Pv s rúrkovým typom oje [13] .............................................................................................. 20

Obr. 10 CAD model Rk s rúrkovým typom oje ............................................................................... 20

Obr. 11 Pv s V typom oje [13] ......................................................................................................... 21

Obr. 12 CAD model Rk s V typom oje ............................................................................................ 21

Obr. 13 Variantné prevedenia oje V typu [13] ................................................................................. 21

Obr. 14 I profil ................................................................................................................................. 22

Obr. 15 Uzavretý tenkostenný profil ................................................................................................ 23

Obr. 16 Pozinkovaný nosník RK [13] .............................................................................................. 24

Obr. 18 Kinematická schéma závislého a nezávislého zavesenia [9] .............................................. 25

Obr. 17 Závislé zavesenie kolies [13] ............................................................................................. 25

Obr. 19 Špeciálny typ nápravy [13] ................................................................................................. 25

Obr. 21 Pracovné polohy gumenej torznej nápravy [14] ................................................................. 26

Obr. 20 Torzná náprava s gumennymi elementami [14] .................................................................. 26

Obr. 22 G-LV náprava [10] ............................................................................................................. 27

Obr. 24 Geometria rámu................................................................................................................... 28

Obr. 23 CAD model nápravy ........................................................................................................... 28

Obr. 25 Vizualizácia rámu a jeho tvoriacich profilov ...................................................................... 29

Obr. 26 Vybratia pre upínacie popruhy ............................................................................................ 29

Obr. 27 Guľové ťažné zariadenie [10] ............................................................................................. 30

Obr. 28 Systém Ťažného oka [10] .................................................................................................... 31

Obr. 29 AL-KO EM80V-K [10] ...................................................................................................... 31

Obr. 30 CAD model kolesa .............................................................................................................. 31

Obr. 31 CAD model blatníka ........................................................................................................... 32

Obr. 32 Pomocné koliesko a držiak [10] .......................................................................................... 32

Obr. 33 Najčastejší spôsob upevňovania motocyklov [13] .............................................................. 33

Sjf KAMaSI

10

Obr. 34 Koncepcia upínača .............................................................................................................. 34

Obr. 35 Plynová vzpera [12] ............................................................................................................ 35

Obr. 36 Zakončenie plynovej vzpery [12]........................................................................................ 35

Obr. 38 Varianty pružinového piestika [11] ..................................................................................... 36

Obr. 37 Pružinový piestik [11] ......................................................................................................... 36

Obr. 40 Vizualizácia PV s upínačmi ................................................................................................ 37

Obr. 39 Varian upevnenie na Rk ...................................................................................................... 37

Obr. 41 Schematický znázornená pružina ........................................................................................ 38

Obr. 42 Schematické znázornenie pruženie motocykla ................................................................... 39

Obr. 43 Stavy zaťaženia pruženia motocykla .................................................................................. 40

Obr. 44 Stav napätosti upínacieho zariadenia .................................................................................. 40

Obr. 45 Variant spojený prostredníctvom kútových zvarov ............................................................ 41

Obr. 46 Variant s výstuhou z plechu h=3mm ................................................................................... 42

Obr. 47 Variant s výstuhou z plechu h=3mm ................................................................................... 42

Obr. 48 Stav napätosti zadného nárazníka ....................................................................................... 43

Obr. 49 Deformačný stav zadného nárazníka .................................................................................. 44

Obr. 50 Stav napätosti Rk ................................................................................................................ 49

Obr. 51 Deformačný stav Rk............................................................................................................ 49

Obr. 52 .............................................................................................................................................. 50

Obr. 53 .............................................................................................................................................. 50

Sjf KAMaSI

11

Zoznam tabuliek

Tab. 1 Sumarizácia výsledkov numerických analiz ........................................................................... 42

Sjf KAMaSI

12

Zoznam symbolov a skratiek

Pv Prípojné vozidlo

Rk Rámová konštrukcia

Tp Technický preukaz

σ Napätie

F Sila

k Miera bezpečnosti

kg Kilogram, základná jednotka hmotnosti v SI

mm Milimeter, jednotka dĺžky v SI

N Newton, jednotka sily v SI

Re Medza klzu

A Prierezová plocha

Sjf KAMaSI

13

Úvod

Doba 20.-21. storočia je charakteristická napredujúcou vedou , technikou, novými

poznatkami a vynálezmi , no v neposlednom rade od nich odvíjajúceho sa obchodu.

S potrebou obchodu vzniká potreba infraštruktúry ktorej vybudovanie kladie otázku

transportu tovaru. V súčasnosti z prakticko-ekonomických dôvodov je cestná nákladná

doprava globálne najvyužívanejším spôsobom prepravy tovaru ( Obr. 1) Konkrétne pre

prípad Slovenskej republiky v roku 2013 bolo prostredníctvom nákladnej dopravy

prepravených cca 225 tisíc ton nákladu čo tvorilo približne 78,1% celkovo prepravovaného

tovaru. Veľká variabilita rozmerov ako aj hmotnosti tovaru vytvára potrebu širokej škály

prepravných prostriedkov na to určených – prípojných nemotorových vozidiel. [4]

Obsahom práce okrem typológie prívesovej techniky na základe rôznych

technických parametrov je aj samotný návrh prípojného vozidla určeného na prevoz

motokrosových motocyklov. Nakoľko ide o motošport techniku ktorej hmotnosť

nepresahuje 150kg môžeme s istotou konštatovať, že Pv zaradujeme do kategórie O1

s celkovou hmotnosťou do 750 kg , teda bude spadať pod skupinu vozidiel zahŕňajúcich

vodický preukaz typu B. Do konštrukcie Pv bude zakomponovaný upínací mechanizmus

motocykla , navrhnutý tak , aby neobmedzoval užívateľa použitím upínacích popruhov.

Rámovú konštrukciu a vybrané konštrukčné uzly upínacieho mechanizmu

kontrolujeme pre viacero preddefinovaných prípadov zaťaženia. Návrh konštrukčne

modifikujeme z ekonomických , praktických a pevnostných dôvodov .

Výrobu modelu vyhovujúcemu všetkým požiadavkám práce realizujeme v

mierke 1:1 .

Obr. 1 Percentuálny graf [4]

Sjf KAMaSI

14

1. Dôležitá terminológia a obmedzenia v problematike

1.1. Definícia prípojného vozidla

Prípojné vozidlo (ďalej Pv ) zaraďujeme do kategórie nemotorových cestných

vozidiel, čím rozumieme transportný prostriedok neobsahujúci pohonný agregát , určený

na ťahanie iným motorovým

vozidlom. Kategória plne zahŕňa

prívesyťahan osobnými automobilmi,

ťahačmi, autobusmi, traktormi

poprípade motocyklam v rôznych

prevedeniach úžitkového priestoru,

prípadne karosérie. Takto spojene

motorové a nemotorové vozidlo

nazývame jazdnou súpravou

( Obr 2).[5]

1.2. Maximálna povolená hmotnosť

Rozumieme najväčšiu hmotnosť vozidla (vrátane nákladu) s ktorou môže byt

vozidlo užívané v premávke. U ťažných (motorových) vozidiel je uvádzaná v technickom

preukaze, vychádza z konštrukčno-pevnostných charakteristík, hmotnosti, výkonua

brzdného účinku vozidla. V prípade prípojných vozidiel sa vychádza vždy z predpokladu

užívania v zapojení jazdnej súpravy teda ak tomu nebraní špecifické legislatívne

nariadenie volí sa najväčšia povolená hmotnosť v TP hornou hranicou zvolenej prívesnej

kategórie O. Je súčtom prevádzkovej hmotnosti prípojného vozidla v nenaloženom stave

a užitočnej hmotnosti nákladu. [5]

1.3. Prevádzková hmotnosť

Hmotnosť nenaloženého vozidla s nadstavbou a so spojovacím zariadením. [5]

1.4. Pevná nadstavba

Samostatný technicky celok ktorý je so základným rámom vozidla pevne spojený a

je jeho súčasťou. [5]

Obr. 2 Jazdná súprava [13]

Sjf KAMaSI

15

1.5. Maximálna prípustná hmotnosť na nápravu

Rozumieme hmotnosť ,ktorej statický vertikálny účinok zodpovedá najväčšiemu

technicky prípustnému zaťaženiu povoleného výrobcom pre pôsobenie nápravy na povrch

vozovky. [5]

1.6. Maximálna prípustná hmotnosť v bode spojenia do jazdnej

súpravy

Hmotnosť zodpovedajúca maximálnemu prípustnému statickému vertikálnemu

zaťaženiu v bode spojenia, vychádzajúca z konštrukcie motorového vozidla alebo

spojovacieho zariadenia, stanovená výrobcom. [5]

1.7. Súvisiace obmedzenia

Vzhľadom na bezpečnosť premávky za motorové (ťažné) vozidlo môže byť

zapojené prípojné vozidlo príslušnej kategórie, ktorého okamžitá hmotnosť (súčet

prevádzkovej hmotnosti a hmotnosti nákladu, (príp. pomocných zariadení) neprevyšuje

najväčšiu prípustnú hmotnosť prípojného vozidla a ktorého okamžitá hmotnosť v bode

spojenia neprevyšuje najväčšiu prípustnú hmotnosť v bode spojenia uvedenú v osvedčení

o evidencii motorového (ťažného) vozidla. [5]

Najväčšia prípustná celková hmotnosť prípojného vozidla ako aj najväčšia

prípustná hmotnosť v bode spojenia uvedená v osvedčení o evidencii prípojného vozidla

môže byť pritom vyššia, ako je uvedené v osvedčení o evidencii motorového (ťažného)

vozidla. [5]

Okamžitá hmotnosť prípojného vozidla u súprav s konštrukčnou rýchlosťou

prevyšujúcou 40 km/h môže byť najviac jeden a pol násobkom okamžitej hmotnosti

ťažného vozidla. [5]

Maximálna povolená hmotnosť prívesu s jednou nápravou nesmie prekročiť 8000 kg.

Maximálna povolená šírka prípojného vozidla je 2550 mm.

Maximálna povolená výška prípojného vozidla je 4000 mm.

Maximálna dĺžka súpravy ťažného vozidla s jedným prípojným vozidlom je 1875 mm. [5]

Sjf KAMaSI

16

2. Legislatívna typológia

Podľa zákona o cestnej premávke č.725 z roku 2004 priateho parlamentom SR

v súvislosti s vstupom do Európskej únie a osvojením európskych cestných noriem. Vo

všeobecnosti zaradujeme prípojné vozidla do kategórie O ,ktorá je členená na 4

podkategórie na základe definovania najväčšej prípustnej celkovej hmotnosti. [5,13]

2.1. Kategória O1

Pv s najväčšou prípustnou celkovou hmotnosťou neprevyšujúcou 750 kg.

Charakteristické nebrzdenou nápravou, upevnenou pomocou listových pružín, prípadne je

použitá napráva uložená v gumenných elementoch. Ako upínací mechanizmus sa

používajú ťažné gule. Súčasná legislatíva neudáva podmienku pevnostnej skúšky

prípojných vozidiel tejto kategórie ( Obr. 3 vľavo ). [5,13]

Obr. 3 Pv kategórie O1,O2 [13]

2.2. Kategória O2

Pv s najväčšou prípustnou celkovou hmotnosťou vyššou ako 750 kg, ale

neprevyšujúcou 3 500 kg( Obr. 3 vpravo). Zásadne je volená jedna alebo viac brzdených

náprav v závislosti na predpokladanom zaťažení. Brzdový systém je najčastejšie riešený

prostredníctvom pákového mechanizmu nájazdovej brzdy. Ako upínací mechanizmus je

volená ťažňa guľa, dimenzovaná na vyžšie predpokladané zaťaženia, prípadne ťažné oko.

[5,13]

Sjf KAMaSI

17

Obr. 4 Pv kategórie O3,O4 [13]

2.3. Kategória O3

Pv s najväčšou prípustnustnou celkovou hmotnosťou vyššou ako 3 500 kg, ale

neprevyšujúcou 10 000 kg ( Obr. 4 vľavo). [5]

2.4. Kategória O4

Pv s najväčšou prípustnou celkovou hmotnosťou presahujúcou 10 000 kg (Obr. 4

vpravo). Nosné konštrukcie kategórie O3 a O4 sú konštruované podstatne masívnejšie. Sú

osadené nápravou s pneumatickým odpružením (minimálne 70% pružiaceho elementu

tvorí kompresný plyn) ako aj reverzného brzdného systému na rovnakom princípe. Ako

upínací mechanizmus sú volené ťažné oka. [5,13]

Z hľadiska funkčnosti nadstavby rozlišujeme množstvo ďalších variant prívesovej

techniky ,napr: valníkové , sklápacie ,skriňové ,izolované chladiarenské . [13]

Prípadne Pv určené na prevoz špecifického nákladu : cisternové ( Obr. 5),

agregátové , prívesy určené na prevoz stavebných strojov , prípadne obytné karavany. [13]

Obr. 5 Pv na prevoz špecifického nákladu [13]

Sjf KAMaSI

18

3. Návrh prípojného vozidla

3.1. Špecifikácia prevažného objektu

Navrhované Pv bude určené na prevoz motošportového náčinia po cestných

komunikáciách. Konkrétne motocyklov kategórie Mx (motocross) a En (enduro), ktoré

nevyhovujú homologizácii.

Návrh geometrie nosného rámu Pv vychádza z charakteristík motocykla označenia Suzuki

RMZ 450. Hmotnosť motocykla v továrenskom prevedení je 115 kg. Geometrické rozmery

jednotlivých časti uvedené v mm sú znázornené v Obr. 6 a Obr. 7. [7]

Obr. 6 Pohľad z hora [7]

Obr. 7 Bočný pohľad [7]

Sjf KAMaSI

19

3.2. Návrh usporiadania objektov na PV

Vzájomnú polohu motocyklov volíme, tak aby došlo k efektívnemu využitiu úžitkového

priestoru Pv , zároveň s ohľadom na symetrickosť zaťaženia . Charakteristické rozmery

usporiadania sú znázornene na Obr. 8.

Obr. 8 Návrh usporiadania

3.3. Voľba typu rámovej konštrukcie

Kategóriu nosných rámových konštrukcii Pv O1 rozdeľujeme na základe tvaru oji

do dvoch hlavných kategórii.

Oj Pv- pod týmto pojmom rozumieme prepojenie hlavnej časti rámovej konštrukcie

s časťou umiestnenia upínacej hlavice . [6]

Sjf KAMaSI

20

3.3.1. Rúrkové oje

Ide o výhodný variant z hľadiska skladnosti prívesu( Obr. 9, Obr. 10). Poskytuje

možnosť zasunutia oje , prípadne optimalizácie jeho dĺžky. Geometria tejto varianty taktiež

dovoľuje podstatne väčší uhol zalomenia pozdĺžnej osy jazdnej súpravy, čo poskytuje

značnú výhodu z hľadiska manévrovateľnosti. [6]

Obr. 9 Pv s rúrkovým typom oje [13]

Obr. 10 CAD model Rk s rúrkovým typom oje

3.3.2. Oje tvaru V

Tvorený pevne zvarenými nosníkmi do tvaru písmena V( Obr. 11, Obr. 12).

Poskytuje výhodu z hľadiska rozloženia hmotnosti prevážaného nákladu. Pri

použití tejto koncepcie vzniká plocha trojuholníkového tvaru ,ktorá pri vhodnej

úprave môže slúžiť ako zväčšenie ložnej plochy, prípadne miesto uloženia

rezervy.[6]

Sjf KAMaSI

21

Obr. 11 Pv s V typom oje [13]

Obr. 12 CAD model Rk s V typom oje

V typ oje má v praxi množstvo variant prevedenia napr. Obr. 13.

Obr. 13 Variantné prevedenia oje V typu [13]

Pri konštruovaní Pv kategórie O1 je zásadou voľba variantu V oje, hlavne

v prípadoch ak ide o Pv s dĺžkou ložnej plochy presahujúcou 2500mm. [6]

Pre návrh Pv určeného na prevoz motocyklov volím variant oje V.

Sjf KAMaSI

22

3.4. Voľba profilov rámovej konštrukcie

Rámová konštrukcia Pv sa má vyznačovať dobrou funkčnosťou, životnosťou

a spoľahlivosťou, preto je nutné venovať veľký dôraz na výber použitých profilov a ich

materiálu .Vo všeobecnosti na tvorbu Rk Pv používame hutnícke polotovary ktoré vhodne

kombinujeme pre zabezpečenie maximálnej využiteľnosti materiálu . [13]

V minulosti boli jednotlivé časti spojované pomocou technológie nitovania,

nakoľko je tato metóda príliš nákladná, prechádza sa v súčasnosti na zvárané spojenia

ktoré dosahujú spojenie vyžšej tuhosti a pevnosti . Ako materiál volíme prevažne ocele

triedy 11300 a 11 500 podľa EN ISO 10219, prípadne jej obdobné varianty najmä kôli ich

zaručenej zvariteľnosti . Po tejto technologickej operácii je vhodne konštrukčné spojenia

žíhať , aby sa dosiahlo zníženie vnútorného napätia v miestach zvarov. Medzi najčastejšie

využívané profily v oblasti konštruovania PV patria : I-profil , U-profil a uzavretý

tenkostenný profil štvorcového a obdĺžnikového prierezu ( jakel). [13]

3.4.1. I profil

Je najdlhšie používaným profilom v oblasti

konštruovania PV , používa sa hlavne pre jeho výhodné

vlastnosti z hľadiska pevnosti a ceny. V praxi sa používa

variant valcovaný za tepla prípadne zváraný z plechov.

U tohto profilu je dosiahnutá vysoká tuhosť v pozdĺžnom

smere ako aj relatívne veľká miera pružnosti. Ta sa využíva

najmä pri konštruovaní Pv kategórie O2-O4 . [13]

3.4.2. U profil

Má podobné vlastnosti ako I profil ,teda dobrú dostupnosť, nízku cenu, vhodnú

pružnosť a vysokú tuhosť v pozdĺžnom smere. Nevýhodou sú vlastnosti profilu pri

namáhaní na krut . [13]

Obr. 14 I profil

Sjf KAMaSI

23

3.4.3. Uzavretý tenkostenný profil

Tento profil je predovšetkým využívaný v oblasti návesovej techniky, kde väčšinou

tvorí hlavné a pomocné časti rámu. Ako polotovary sa vyskytujú vo forme valcovaných za

tepla, prípadne zvárané dva U profily. Výhodou týchto profilov je ich vysoká tuhosť

v priečnom aj pozdĺžnom smere a nižšia hmotnosť. Naopak nevýhodou je ich cena

a dostupnosť. [13]

Obr. 15 Uzavretý tenkostenný profil

Návrh nosnej Rk Pv bol vypracovaný pre viacero profilových variant, ktoré

vykazovali rôzne napäťové a deformačné charakteristiky pri predpokladaných situáciách

zaťaženia. Z praktického hľadiska a s ohľadom na dostupnú technológiu ohraňovacieho

lisu bol zvolený špecifický profil obvodového rámu .Ako priečniky ( rebrá) U-profil

(40x60x3), rámová oj bude zhotovená z tenkostenného uzavretého profilu voleného

s ohľadom na rozmery prípojného zariadenia(60x60x3).

Materiál bol zvolený 11523.1, normalizačne žíhaný ,zaručene zvariteľný pomocou

použitej MIG technológie zvárania ( inertný plyn Corgon) s prídavným materiálom ( drôt

d=1 mm ) EN 10204 . [13]

3.5. Povrchová úprava materiálu

Nakoľko ide o korózne aktívnu konštrukčnú oceľ, je vhodné materiál náležite

povrchovo upraviť. Princíp spočíva vo vytvorení vrstvy odolnej voči korózii, ktorá

hermeticky obklopuje povrch materiálu. Bráni tak prístupu látkam potrebným pri procese

oxidácie železa. V súčasnosti existuje množstvo antikoróznych povrchových úprav, avšak

s ohľadom na prevádzkové podmienky Pv volím metódu povrchovej úpravy žiarového

zinkovania.

Sjf KAMaSI

24

Pri žiarovom zinkovaní sa oceľ po vhodnej úprave ponorí do približne 450 °C

horúcej taveniny zinku. Zinok a oceľ tak navzájom reagujú. Na povrchu ocele sa vytvorí

zliatina. Týmto neoddeliteľným prepojením zinku a ocele tak vznikne ochrana, ktorá sa

výrazne líši od ostatných procesov. Povrchy ošetrené žiarovým zinkovaním sú chránené

nielen pred vplyvom vetra a počasia, ale aj optimálne pred mechanickým poškodením, a to

po desaťročia. [8]

Obr. 16 Pozinkovaný nosník RK [13]

3.6. Typológia náprav prípojných vozidiel

Náprava je konštrukčný prvok PV spájajúci nadstavbu s vozovkou. Nadstavbou Pv

rozumieme pojmy : karoséria (samonosná) alebo rám. Nápravu tvoria kolesá, systém

zavesenia kolesa, systém uloženia kolesa a prípadne ďalšie systémy: odpruženie a brzdenie

kolesa. [9]

Pod zavesením kolies rozumieme spôsob pripojenia kolies ku rámovej konštrukcii.

Rieši kinematický pohyb kolesa , umožňuje zvislý relatívny pohyb kolesa vzhľadom ku

rámu. Tento pohyb je potrebný z hľadiska odpruženia .Nakoľko zavesenie kolesa presne

definuje jeho kinematickú dráhu pohybu ,všetky ostatné pohyby ako bočný posuv

a naklápanie kolesa sú eliminované – túto funkciu nazývame vedenie kolesa. Zavesenie

kolies zároveň prenáša zvislé sily ( zaťaženie vozidla ) a priečne sily ( vznikajú dôsledkom

odstredivej sily). Existuje množstvo technických riešení zavesenia kolies. Správne zvolené

môže výrazne ovplyvniť bezpečnosť a komfort jazdy s Pv. Kinematická schéma hlavných

typov zavesenia kolies je zrejmá z Obr. 18.

Sjf KAMaSI

25

3.6.1. Závislé zavesenie kolies

Ide o tzv. tuhú nápravu , kedy sú

kolesá uložené na spoločnom nosníku a ich

vzájomná poloha sa nemení. Tuhé nápravy

sú konštrukčne jednoduchšie z čoho

vyplýva aj ich nižšia cena na trhu . Ak je

náprava súčasťou odpruženého systému Pv,

je najčastejšie uchytená listovými

pružinami ( Obr. 17) .[9]

3.6.2. Nezávisle zavesenie

Je charakteristické pohybom protiľahlých kolies nezávisle na sebe . Jeho výhodou

je podstatné zníženie hmotnosti neodpružených hmôt ako aj zvýšenie komfortu , jazdných

vlastností a v neposlednom rade aj bezpečnosti jazdy s Pv na vozovke . [9]

Obr. 18 Kinematická schéma závislého a nezávislého zavesenia [9]

Existuje množstvo prevedení nezávislého zavesenia : McPherson systém,

lichobežníkové zavesenie, atď. Špeciálny typ nápravy je znázornený na Obr. 19.

Obr. 17 Závislé zavesenie kolies [13]

Obr. 19 Špeciálny typ nápravy [13]

Sjf KAMaSI

26

Najčastejším typom nezávislého zavesenia kolies Pv kategórie O1 je systém torznej

nápravy s gumennými elementami znázornený na Obr. 20.

3.6.3. Gumená torzná náprava

Hlavný nosník nápravy je prostredníctvom konzolového plechu skrutkovým

spojením pripevnený na Rk Pv. V hlavnom nosníku sú po vnútornom obvode integrované

gumené elementy , vystreďujúce vsadenú oceľovú tyč štvorcového prierezu. Tyč je pevne

spojená s ramenom vretena. Gumený element sa pri vzájomnom rotačnom pohybe

komponentov deformuje .V kmitajúcej sústave figuruje zároveň ako pružina aj ako tlmič.

Preto takúto nápravu nie je nútené osadzovať aditívnymi viskóznimy tlmičmi. [10]

Nakoľko ľavá a pravá tyč štvorcového prierezu nie sú medzi ramenami vretena

pevne spojené ,umožňuje to kolesám pohyb nezávislý na sebe . Na Obr. 21 sú vyobrazené

jednotlivé pracovné polohy torznej gumenej nápravy:

Obr. 21 Pracovné polohy gumenej torznej nápravy [14]

Obr. 20 Torzná náprava s gumennymi elementami

[14]

Sjf KAMaSI

27

Odpružené nápravy pracujúce na spomínanom princípe gumeného elementu ,

dodávané firmou Knott ,typizujeme podľa tvaru hlavného nosníka nápravy a nosnosti na :

nápravy so štvorhranným profilom :

a) 60x60 mm -do nosnosti 750 kg označenie VG-L

b) 80x80 mm –do nosnosti 1350kg označenie VG-M

nápravy s kruhovým profilom

Ø 81 mm – do nosnosti 1350kg označenie G-LV

Obr. 22 G-LV náprava [10]

Ďalším typom nezávislého zavesenia náprav Pv je princíp torznej tyče uloženej

v nosníku kruhového prierezu. Konštrukčne je podobný predchádzajúcemu, avšak jeho

prevedenie neobsahuje gumené elementy, nápravu je teda nutné osadiť aditívnymi

viskóznymi tlmičmi. [10]

Všetky spomínané produkty spoločnosti Knott sú ďalej typizované na základe

rozmeru b , teda vzdialenosti dier upevňujúcich nápravu o nosnú rámovú konštrukciu Pv.

Voľba nápravy pri konštruovaní PV je zásadným krokom celkového návrhu. Je

nutné brať do úvahy viacero faktorov ako predpokladaná hmotnosť, rozmery

prepravovaného objektu ako aj jeho usporiadanie pri preprave. [13]

Pre navrhované Pv určené na prevoz motocyklov volím nápravu s nezávislým

zavesením typu VG-L, nakoľko nosnosťou postačuje predpokladanému zaťaženiu. Jej

konštrukcia je výhodná z hľadiska zníženia hmotnosti , zvýšenia bezpečnosti

a v neposlednom rade ušetrenia celkových nákladov, keďže nie je nutné osadzovať

aditívne viskózne tlmiče.

Sjf KAMaSI

28

Na základe vyhotoveného nákresu usporiadania prevážaných motocyklov volím

nápravu rozmeru b = 1400 mm ( Obr. 23 ) , z čoho sa vychádza pri nasledujúcom postupe

návrhu rámovej konštrukcie.

3.7. Návrh geometrie rámu

Na základe doterajšej analýzy je zvolená geometria rámu zrejmá z Obr. 24.

Vizualizácia rámu a jeho tvoriacich profilov je znázornená na Obr. 25.

Obr. 24 Geometria rámu

.

Obr. 23 CAD model nápravy

Sjf KAMaSI

29

Obr. 25 Vizualizácia rámu a jeho tvoriacich profilov

Obvodový profil vrátane zadnej zábrany ohraničuje zhora rúrka, ktorá má funkciu

dorazu ložnej plochy. Rúrka zároveň ohraničuje vybratia( Obr. 26 ), ktoré budú slúžiť ako

miesta uchytenia upínacích popruhov v prípade alternatívneho využitia PV.

Obr. 26 Vybratia pre upínacie popruhy

Sjf KAMaSI

30

3.8. Voľba ťažného mechanizmu

3.8.1. Ťažné zariadenie

Ako mechanické spojovacie zariadenia medzi motorovovým vozidlo a Pv , zahŕňa

tým všetky časti a zariadenia na rámoch , nosných častiach karosérie a podvozku vozidiel,

pomocou ktorých sú navzájom prepojené ťažné a ťahané vozidlá. Do tejto kategórie taktiež

zaraďujeme časti slúžiace k pripevneniu , zoradeniu alebo obsluhe spojovacieho

zariadenia. [5]

Podrobnejšie sa overovaniu a kontrole ťažných spojovacích zariadení venuje norma

STN ISO 1103. Legislatívna typológia ťažných zariadení ako aj postup samotného zápisu

do Tp sa riadi zákonom č. 388/2013 Z. Z konštrukčného hľadiska môžeme rozdeliť

spojovacie zariadenia na :

3.8.2. Guľové spojky

Ide o zaväzbenie vonkajšej ( ťažná

guľa motorového vozidla) a vnútornej

guľovej plochy (spojovacia hlavica Pv)

spojovaných objektov s možnosťou

vzájomného sférického pohybu.

Charakteristický rozmer týchto

spojovacích prvkov je normalizovaný priemer guľovej plochy . Výrobcovia

odporúčajú kontrolu skrutkových spojov každých 1000 km ako aj priemeru guľovej

plochy. V prípade ak hodnota klesne pod hranicu 49 mm, je nutné zariadenie vymeniť.

Údržba zariadenia spočíva v pravidelnom mazaní guľových plôch. Vo všeobecnosti sú

aplikované na Pv kategórií O1 a O2. [10,13]

Konštrukčné prevedenia sú prispôsobované na základe :

predpokladanej celkovej hmotnosti Pv

statického vertikálneho zaťaženia upínacieho mechanizmu

predpokladu dynamickej sily ,vznikajúcej v osi jazdy

Obr. 27 Guľové ťažné zariadenie [10]

Sjf KAMaSI

31

3.8.3. Ťažné oká

Z kinematického hľadiska ide o čapové spojenie , dovoľujúce vzájomný rotačný

pohyb telies okolo osi daného čapu( Obr. 28) .Z konštrukcie je zrejmé že prvok je

namáhaný v dvoch rovinách na strih. Spojovacie zariadenie takéhoto typu je osadzované

na Pv kategórie O3 a O4 teda je dimenzované na podstatne väčšie zaťaženia .Vyrábané je

technológiou odlievania. Nakoľko príslušné kategórie nie sú témou práce , nebude sa

podrobnejšiemu popisu ťažných ok venovať. [10,13]

Obr. 28 Systém Ťažného oka [10]

Pre návrh Pv určeného na prevoz motocyklov

volím spojovacie zariadenie výrobcu AL-KO :

EM80V-K s obmedzením maximálnej hmotnosti

Pv < 800 kg , spojované dvoma skrutkami M 12

vertikálne naprieč profilom oje ( Obr. 29).

3.9. Voľba kolies

Pri voľbe pneumatík a diskov kolies je nutné

brať ohľad na záťažové a rozmerové požiadavky.

Dnešná doba poskytuje široký výber kolies ,či už ide

o materiál alebo rozmery. Pre návrh Pv určeného na

prevoz motocyklov volím použitie 13 palcových

kolies s hliníkovými diskami. Presné označenie kolies

je 165/50R13C 6Jx14 4x100 ET35 ( Obr. 30 ), na

základe odporúčania výrobcu nápravy. [10,13]

Obr. 29 AL-KO EM80V-K [10]

Obr. 30 CAD model kolesa

Sjf KAMaSI

32

3.10. Voľba blatníkov

Pri voľbe blatníkov vychádzame

z rozmerových parametrov zvolených kolies,

zároveň sa držíme čo najjednoduchšej koncepcie.

V súčasnosti sa v prívesovej technike používajú

rôzne druhy blatníkov či už rozmerovo , tvarovo

alebo materiálovo. Volím použitie plastového

blatníka výrobcu Knott ( Obr. 31 ). Upevnenie

realizujeme skrutkovým spojením o konzolové

úchyty navarené na Rk Pv . [10,13]

3.11. Pomocné koliesko

Dôležitou súčasťou každého prívesu je pomocné koliesko. Upevňujeme ho

pomocou držiaka( Obr. 32 vpravo) , ktorý je väčšinou prizváraný o oj , prípadne spojený

skrutkovým spojením . Plní funkciu aretácie pomocného kolieska na potrebnú výšku ,či už

koliesko je alebo nie je v činnosti . Pracuje na princípe zverného spojenia . Pomocné

koliesko ( Obr. 32 vľavo ) slúži na manipuláciu s prípojným vozidlom v prípade, ak nie je

upevnené ťažným zariadením o automobil. Na pracovnú výšku ho vysúvame pomocou

držiaka , prípadné korekcie upravujeme závitovým mechanizmom integrovaným v telese

konštrukcie. [10,13]

Priemer kolieska: 200 mm

Šírka kolieska: 50 mm

Priemer telesa: 60 mm

Max. (statické) zaťaženie: 125 kg

Obr. 31 CAD model blatníka

Obr. 32 Pomocné koliesko a držiak [10]

Sjf KAMaSI

33

4. Postup návrhu upínacieho mechanizmu

V súčasnosti existuje množstvo spôsobov prevozu motocyklov , či už ide

o transport pomocou prípojného vozidla , ložnej plochy úžitkového automobilu , prípadne

na špeciálnych nosičoch upevňovaných o ťažne zariadenie.

Vo väčšine prípadov je motocykel upevňovaný prostredníctvom upínacích

popruhov o riadidla a aretácie predného kolesa do dorazu ( Obr. 33 ) . Takýmto spôsobom

kotvenia využívame uchytenie o podľa možnosti najvzdialenejší bod ťažiska kedy relatívne

malým pôsobením síl vieme kompenzovať snahy motocykla o pohyb pri transporte.

Použitie upínacích popruhov je z hľadiska jednoduchosti konštrukcie výhodné ,

avšak pri opakovanom používaní môže dôjsť k poškodeniu tkaniny a následne k jeho

pretrhnutiu v najnevhodnejší moment , čo môže mať až fatálne dôsledky.

Pre spomínané dôvody nespoľahlivosti boli zvolené ako prvok kotvenia stúpačky

motocykla. Svojou konštrukciou sú stavane na podstatne väčšie prevádzkové zaťaženia ako

riadidlá , umiestnením vyhovujú nakoľko sú lokalizovane v blízkosti ťažiska .

Konštrukciu upínacieho mechanizmu budeme prispôsobovať tak aby sme využili

predpätie sústavy pomocou pruženia samotného upínaného motocykla.

Obr. 33 Najčastejší spôsob upevňovania motocyklov [13]

Sjf KAMaSI

34

4.1. Koncepcia upínača

Zaistenie stúpačiek bude realizované systémom dvoch do seba zapadajúcich

tenkostenných uzavretých profilov, kde ku vonkajšiemu(40x40x2) bude privarená spodná

čeľusť a k vnútornému(35x35x2) horná čelusť. Čeľusť - časť mechanizmu (ohýbaný

plechový výpalok) ,ktorá bude v priamom kontakte so stúpačkami. Svojim tvarom

zamedzuje svojvoľnému uvoľneniu motocykla . Kontaktné plochy budú vybavené

pružnými elementmi, aby nedochádzalo k vzájomnému poškodzovaniu, vplyvom otrasov

pri transporte.

Obr. 34 Koncepcia upínača

Zaistenie vzájomnej pracovnej polohy sústavy realizujeme prostredníctvom

zaisťovacieho prvku -pružinového piestika, ktorý je závitovo spojený s vonkajším profilom

a čapom zapadá do pozičných dier vnútorného profilu. Po uvoľnení zaisťovacieho prvku sú

komponenty od seba odtláčané plynovou vzperou ,ktorá svojim zdvihom vymedzuje

pracovnú dráhu mechanizmu. Koncepcia upínača je zrejmá z Obr. 34.

Sjf KAMaSI

35

4.1.1. Plynová vzpera

Pracuje na princípe akumulácie energie spotrebovanej pri jej stlačení . Táto energia

je následne k dispozícii pri vysúvaní vzpery . Ako zásobník energie slúži tlakový valec

naplnený dusíkom . Zasúvacia a vysúvacia sila je prenášaná prostredníctvom piestnice

ktorá je pohyblivá v utesnenom valci .Veľkosti síl závisia od priemeru pracovného valca a

plniaceho tlaku . [12]

Výhody v porovnaní s vinutými pružinami :

nižšia hmotnosť o 75%

menšie priestorové požiadavky

kombinácia vysúvacej sily s cieleným tlmením v poslednom úseku zdvihu

Plynovú vzperu je nutné osadzovať piestnicou nadol. V opačnom prípade môže

dôjsť k postupnému úniku kompresného plynu. Piestnice sú zakončené závitom na ktorý

existuje množstvo konštrukčných prevedení

zakončenia. [12]

Technické parametre :

vysúvacia rýchlosť : 0,2-0,4 m/s

dĺžka koncového tlmenia : 20-10 mm

teplotný rozsah použitia: -30 -+80

prípustné zaťaženie v ťahu : 2 kN

Udávaná sila platí pri teplote 20 , v prípade zmeny teploty, každých 10 mení

silu o 3,4 %. V prípade správnej montáže výrobca udáva záruku 50 000 zdvihov, prípadne

24 mesiacov. [12]

Pre upínací mechanizmus bola zvolená vzpera 27100 o sile Fvz = 100 N ( Obr. 35).

Na závitové ukončenia sú umiestnené tzv. výkyvné

oka ( Obr. 36 ), ktoré charakterom väzby

kompenzujú nežiaduce sily vznikajúce prípadnými

nepresnosťami výroby resp. montáže.

Obr. 35 Plynová vzpera [12]

Obr. 36 Zakončenie plynovej vzpery [12]

Sjf KAMaSI

36

4.1.2. Pružinový piestik

Ide o súčiastku určenú na zaisťovanie

vzájomnej polohy a to prostredníctvom

vyskakujúceho čapu silou pružiny. Pre mechanizmus

motocyklového upínača volím zaisťovací element

GN 608.1- pružinový piestik s aretáciou

a montážnym lemom ( Obr. 37 ) . Lem je vytvorený

z tlakovo liatej zinkovej zliatiny a slúži na montáž

o tenkostenný profil prostredníctvom dvoch skrutiek

so zapustenou hlavou. Oceľový čap priemeru 8 mm

je ďalej materiálovo upravovaný kalením ,čo

poskytuje dobrú odolnosť pri zaťažení na strih

a otlačenie. Rukoväť tvorí vrúbkovane

tvarovaný technopolymer s vysokou mechanickou a chemickou odolnosťou. Doporučená

tolerancia otvorov pre čap piestika je H7.Poskytuje možnosť zaistenia čapu v zasunutej

polohe. [11]

Volím variant zdvihu 8 mm , dôležité rozmery sú zrejme z Obr. 37.

Obr. 38 Varianty pružinového piestika [11]

Obr. 37 Pružinový piestik [11]

Sjf KAMaSI

37

4.2. Návrh upevnenia na Rk

Prípojné vozidlo je určené na prevoz 1-3 motocyklov. Z tvarov a rozmerov sme

zvolili najvhodnejšie usporiadanie upínačov na ložnej ploche , z ktorého budeme

vychádzať pri osadzovaní upínača na na Rk.

Je podstatné si uvedomiť ,že výrobcovia

motocyklov vyrábajú stroje s rôznymi

rozmermi a umiestneniami stúpačiek. Preto je

nutné riešenie skonštruovať tak, aby bolo

adaptabilné pre rôzne modely motocyklov.

Zvolený variant upevnenia označujeme ako

"koľajnicové riešenie" ( Obr. 39 ).

Vo zvarenci spodných čeľustí sú integrované tenkostenné obdĺžnikové profily

orientované v smere jazdy (vodítka) do ktorých sa vkladá profil rovnakého druhu menších

rozmerov, dlhý 1000 mm (koľajnice). Koľajnice sú na koncoch vybavené dierami ,cez

ktoré prostredníctvom skrutiek M 12 realizujeme spojenie s rámovou konštrukciou. Táto

koncepcia umožňuje variabilitu 700 mm vzájomného posunutia upínačov. Uplatňujeme tu

princíp Eulerovského trenia, ktoré vzniká medzi spodnou plochou zvarenca dolných

čeľustí a podlahovou doskou Pv. Kontaktnú plochu osadzujeme gumenou vrstvou

pomocou ktorej zvyšujeme koeficient trenia trecieho spoja a zároveň zväčšujeme rozdiel

dosadacích plôch koľajníc a zvarenca o podlahu , teda priehyb nosníka koľajníc. Čo má za

následok zvýšenie normálovej sily.

Obr. 40 Vizualizácia PV s upínačmi

Obr. 39 Varian upevnenie na Rk

Sjf KAMaSI

38

5. Namáhanie a kontrola vybraných prvkov konštrukcie

Pv ako aj konštrukcia upínacieho zariadenia bude v prevádzke vystavená rôznym

druhom zaťaženia . Okrem statických budeme predpokladať zaťaženia aj dynamického

charakteru ku ktorým dôjde v prípade rôznych situácií v premávke. Konštrukcia upínača

ako aj celé Pv bude práve v takýchto prípadoch zaťažená zotrvačnými silami,

vznikajúcimi dôsledkom zmeny smeru a veľkosti vektora rýchlosti jazdnej súpravy.

Kontroly vybraných konštrukčných uzlov sú realizované pomocou modulu statickej

analýzy programu Solidworks 2011. Nakoľko metodológia programu nie je témou práce,

nebude jej ďalej venovaná pozornosť.

5.1. Výpočet sily potrebnej na zaistenie mechanizmu

V prípade motocykla, ide o hmotné

teleso spojené s podstavou prostredníctvom

paralelne radených pružín ( Obr. 41 ).

Pre každú pružinu platia nasledujúce

vzťahy:

(1)

kde - predĺženie (skrátenie) [mm]

- nestlačená dĺžka pružiny [mm]

- stlačená dĺžka pružiny [mm]

(2)

kde - sila v pružine [N]

- tuhosť [Nmm-1

]

- sila pôsobiaca na pružinu [N]

Systém pruženia motocykla je tvorený troma pružinami ( Obr. 42 ). Dve pružiny

o rovnakej tuhosti sú uložené v tzv. nohách prednej vidlice. Tretia pružina je uložená

centricky s tlmičom v jednočapovom kinematickom systéme kyvnej vidlice. Nakoľko ide

o paralelne radenú sústavu , prenášaná sila sa rozkladá medzi jednotlivé pružiny

a predĺženia ( skrátenia ) pružín sú rovnaké.

Obr. 41 Schematický znázornená pružina

Sjf KAMaSI

39

Pre takúto sústavu pružín platia nasledujúce vzťahy :

(3)

kde - celková tuhosť pruženia [ Nmm-1

]

(4)

Budeme vychádzať zo situácie( Obr. 43 A ) , kedy je motocykel zaťažený len silou

vlastnej tiaže Fg1 v takom prípade je vzdialenosť stúpačiek od podstavy rovná x1.

, , ,

.

Po nasadnutí jazdca( Obr. 43 B ) o hmotnosti m11 celková hmotnosť pôsobiaca na

pružiny bude m2 a zaťažujúca sila narastie na hodnotu Fg2 , výška stúpačiek klesne na

hodnotu x2.

, , ,

.

Za predpokladu lineárnej tuhosti pružín môžeme teda celkovú tuhosť kc zistiť

nasledovným spôsobom :

, , ,

.

V prípade upevnenia stúpačiek do upínača ( Obr. 43 C ) :

, ,

Obr. 42 Schematické znázornenie pruženie motocykla

Sjf KAMaSI

40

Táto hodnota zodpovedá sile pružín motocykla .

Obr. 43 Stavy zaťaženia pruženia motocykla

5.2. Kontrola zaisťovacieho mechanizmu stúpačiek

V prípade upevňovania motocykla do mechanizmu je nutné prekonať silu pruženia sčítanú

s hodnotou tlačných síl plynových vzpier umiestnených v mechanizme .

Celková potrebná sila: .

Za predpokladu správneho upevnenia bude táto sila rovnomerne rozložená na kontaktné plochy

čeľustí horných zvarencov . Teda zaťažujúca pôsobiaca sila:

.

Obr. 44 Stav napätosti upínacieho zariadenia

Sjf KAMaSI

41

Z výsledkov numerickej analýzy ( Obr. 44 ) vyplýva, že redukované napätie podľa von

Missesa dosiahlo maximálnu hodnotu v prechodovej časti horného zvarenca, čo

pre zvolený materiál vyhovuje s koeficientom bezpečnosti

.

Napätie piestika dosiahlo hodnotu , čo vyhovuje s

.

5.3. Kontrola upínača na ohyb

Vychádza zo situácie krízového brzdenia z rýchlosti 100 km/h na 0 km/h, ktorú na základe

štatistickej analýzy zvládne väčšina osobných automobilov na dráhe 42 m. Uvedenú situáciu

budeme považovať za modelový príklad rovnomerne spomaleného pohybu. [15]

Zo zákonov kinematiky je výpočtom dokázateľné , že pri takejto zmene rýchlosti je zrýchlenie

.

Na základe platnosti 2.Newtonovho zákona vieme vyjadriť zotrvačnú silu závislú na :

.

Budeme predpokladať rovnomerne pôsobenie síl na oba segmenty upínača teda :

.

Výsledky numerických analýz pre jednotlivé varianty spojenia sú zrejmé z Obr. 45- 47.

Obr. 45 Variant spojený prostredníctvom kútových zvarov

Sjf KAMaSI

42

Obr. 46 Variant s výstuhou z plechu h=3mm

Obr. 47 Variant s výstuhou z plechu h=3mm

Ide o modelový prípad votknutého nosníka zaťaženého silou na voľnom konci

ktorá vyvoláva ohybový moment rastúci s veľkosťou ramena od miesta pôsobenia.

Maximálna hodnota ohybového momentu vzniká v mieste votknutia , v tomto prípade vo

zvare.

Variant Maximálne redukované

napätie [ MPa ]

Maximálna

deformácia [ mm ]

Nevystužený 175,3 0,509

Výstuha b=3 107.8 0,368

Výstuha b= 5 91,5 0,3006

Tab. 1 Sumarizácia výsledkov numerických analýz

Sjf KAMaSI

43

Umiestnením výstuhy do miesta votknutia nastalo lokálne zväčšenie ohybového modulu

prierezu nosníka práve v miestach, kde dosahoval ohybový moment maximum. Z toho

dôvodu platí : .

Zvolený bol variant 3, ktorý pre podmienky danej skúšky dosiahol koeficient bezpečnosti

3.38 .

5.4. Kontrola zadnej zábrany

Zadná zábrana ( nárazník ) je integrovanou súčasťou zadnej rámovej konštrukcie.

Tvorí ju profilovaný plech hrúbky 3mm po bokoch uzavretý a vystužený plechom rovnakej

hrúbky. Hlavné obvodové nosníky rámu sú z bokov navarené na telese kútovými zvarmi .

V súčasnosti neexistuje norma zahrňujúca predpísaný spôsob pevnostnej kontroly

rámovej konštrukcie a zadnej zábrany pre PV kategórie O1-O2. Normy EHK č. 58

predpisujú kontrolný výpočet PV kategórie O3-O4, tento predpis je v práci optimalizovaný

pre prípad výpočtu zadnej zábrany PV O1-O2.

Rámová konštrukcia je vyšetrovaná pre vzdialenosť 1500 mm od zadnej zábrany,

pevne uložená na hlavných nosníkoch. Na zadnú zábranu pôsobíme silou prostredníctvom

tlačnej platne o rozmeroch 100x150x10 umiestnenou v osy PV. [16]

Celkový výpočet je vyhodnocovaný z hľadiska medzných stavov. Pripúšťame

trvalú deformáciu, ktorá nesmie presiahnuť hodnotu 100 mm v smere jazdy. Taktiež

pripúšťame vysoké napätia pod hodnotou medze pevnosti, ktoré síce spôsobia trvalú

lokálnu deformáciu, ale nespôsobia celkové porušenie konštrukcie. Za vyhovujúci

pokladáme stav, kedy nedôjde k porušeniu konštrukcie zadnej zábrany. [16]

Obr. 48 Stav napätosti zadného nárazníka

Sjf KAMaSI

44

Obr. 49 Deformačný stav zadného nárazníka

Maximálne redukované napätie podľa von Missesa vzniklo na obvodovom nosníku

blízko miesta kútového zvaru( Obr. 48 ). Dosahuje hodnotu .

Maximálna deformácia vznikla v mieste spodného okraja zadnej zábrany( Obr. 48 ).

Dosahuje hodnotu .

Sjf KAMaSI

45

Záver

Táto bakalárska práca bola zameraná na návrh konštrukcie a pevnostnú kontrolu Pv

určeného na prevoz motocyklov. V práci je obsiahnutý stručný prehľad legislatívnej

typológie a konštrukčných trendov ako aj najčastejších technologických riešení.

Pri návrhu upínacieho zariadenia boli ako prvok kotvenia motocykla z praktického

hľadiska zvolené stúpačky. Je realizovaný tak, aby užívateľa neobmedzoval používaním

upevňovacích popruhov, zároveň bol kladený dôraz na jeho jednoduchú a spoľahlivú

konštrukciu.

Cieľom práce bolo taktiež skontrolovať vybrané konštrukčné uzly pre

predpokladané stavy zaťaženia. Z výsledkov numerických analýz je možné skonštatovať,

že Pv ako aj upínací mechanizmus bol navrhnutý pre vypočítané namáhania bezpečne

a môže plniť svoju funkciu. Najnižší koeficient bezpečnosti dosiahol hodnotu 3.4 , čo značí

predimenzovanosť konštrukcie vzhľadom na predpokladané zaťaženie .

Celkový návrh by bolo vhodné konštrukčne modifikovať zmenšením rozmerov

profilov Rk , prípadne optimálnym odľahčením za účelom zlepšenia úžitkových vlastností

celkového riešenia.

Sjf KAMaSI

46

Zoznam použitej literatúry

[1] TREBUŇA, František – ŠIMČÁK, František – JURICA, Vladimír: Pružnosť a

pevnosť SjF TU Košice: Elfa, 2005. 236 s. ISBN 80-7099-763-2.

[2] TREBUŇA, František – ŠIMČÁK, František – JURICA, Vladimír: Pružnosť a

pevnosť 2. Vydavateľstvo Michala Vaška Prešov, 2002. 318s ISBN 80-7165-364-0.

[3] BOCKO, Peter – MANTIČ, Martin – KUĽKA, Jozef: Vstupné parametre pre

výpočet predpätých skrutkových spojov v MKP. Dostupné na internete:

<http://www.pbocko.szm.com/projects/publications/2006/vstupne%20parametre%2

0pre%20vypocet%20PSS%20v%20MKP%20BMK.pdf >.

[4] Aktuálne údaje o doprave [online]. [cit. 10-01-2015]. Dostupné na internete:

<http://www7.statistics.sk/PortalTraffic/fileServlet?Dokument=10ecf849-1790-

4932-80e5-652476a1728b>.

[5] Zákon č. 725/2004 Z. z. o podmienkach prevádzky vozidiel v premávke na

pozemných komunikáciách [online]. [cit. 15-01-2015]. Dostupné na internete:

<http://www.telecom.gov.sk/index/index.php?ids=15871>

[6] Jak správně vybrat přívěs? [online] .[cit. 21-02-2015]. Dostupné na internete:

<http://www.agados.cz/poradna/jak-spravne-vybrat-prives>

[7] Product catalog [online] .[cit. 23-02-2015]. Dostupné na internete:

<http://www.suzukicycles.com/Product%20Lines/Cycles/Products/RM-

Z450/2015/RMZ450.aspx>

[8] Žiarové zinkovanie [online] .[cit. 15-03-2015]. Dostupné na internete:

<http://www.signum-sk.sk/>

[9] Zavěšení kol [online] .[cit. 14-03-2015]. Dostupné na internete:

<http://www.autolexicon.net/cs/articles/zaveseni-kol/>

[10] Katalóg produktov[ online] .[cit. 25-03-2015]. Dostupné na internete:

<http://www.knott.sk/>

[11] PRODUCTS - Indexing element [ online].[cit. 26-03-2015]. Dostupné na

internete: <http://www.zmtechnik.sk/produkty/strojSuc/technicke_listy/8/24.pdf>

Sjf KAMaSI

47

[12] PLYNOVÁ VZPĚRA GF 8/19 - 27100[ online] .[cit. 30-03-2015]. Dostupné na

internete: <http://www.montako.cz/plynove-vzpery-8-19-m8/6993-plynova-vzpera-

gf-8-19-27100.html>

[13] Vlastné spracovanie textu vytvorené na základe konzultácií a interných materiálov

podniku AGRICOM s.r.o.

[14] Eliminator torsion axles. [online]. [cit. 8-04-2015]. Dostupné na internete:

<http://www.loadrite.com/pdf/LoadRite-ServiceBulletins/Torsion.pdf>.

[15] Brzdná dráha zo 100 km/h [online]. [cit. 10-04-2015]. Dostupné na internete:

<http://auto.idnes.cz/brzdna-draha-ze-100-km-h-rozdil-14-metru-d7c-

/automoto.aspx?c=A070727_145718_automoto_fdv>

[16] EHK č. 58 [online]. [cit. 11-04-2015]. Dostupné na internete:

http://www.telecom.gov.sk/externe/ehk_osn/ehkmain.htm

Sjf KAMaSI

48

Prílohy

Príloha A: CD médium – bakalárska práca v elektronickej podobe.

Príloha B: Kontrola rámovej konštrukcie pri maximálnom statickom zaťažení

Príloha C: Vizualizácia Pv

Sjf KAMaSI

49

Príloha B

V záťažovej skúške bolo uvažované pôsobenie tiažovej sily prevážaných objektov,

v prípade plného využitia úžitkovej hmotnosti objektov umiestnených na podlahovej

doske. Prostredníctvom tejto dosky je zaťaženie rovnomerne rozložené na dosadaciu

plochu rámovej konštrukcie.

Výpočet sily :

, ,

pohotovostná hmotnosť : ,

maximálna hmotnosť : ,

.

Obr. 50 Stav napätosti Rk

Obr. 51 Deformačný stav Rk

Maximálne napätie dosiahlo hodnotu v mieste spojenia

nápravy s Rk. Maximálna deformácia o hodnote vznikla dôsledkom ohybu

Rk v mieste zadného nárazníku.

Sjf KAMaSI

50

Príloha C

Obr. 52 Vizualizácia 1

Obr. 53 Vizualizácia 2