Lựa chọn thép để xây dựng một trailer


9

Tôi đang nghĩ về việc xây dựng một đoạn giới thiệu khác. Tôi đã từng xây dựng rất nhiều đoạn giới thiệu nhỏ hơn trong quá khứ, nhưng lần này tôi muốn xây dựng cho mình một cổ ngỗng trục nhỏ song song được đánh giá cho 7.500 lbs.

Tôi là một thợ hàn được chứng nhận, tôi có bằng Cử nhân Vật lý và tôi làm việc như một nhà phát triển phần mềm. Tôi có biết làm thế nào, nhưng tôi muốn một số đầu vào về lựa chọn vật liệu.

  • Ống tròn
  • Góc sắt
  • I-Beam
  • Ống hình chữ nhật

Tôi hiện đang nghiêng về Ripse Tubing là hỗ trợ tốt nhất, nhưng dường như tôi không thể tìm thấy bất cứ điều gì trực tuyến xác nhận điều này.

Sau khi quyết định chất liệu tốt nhất cho trailer, tôi sẽ tìm các biểu đồ tốt ở đâu để cho tôi biết nên sử dụng kích thước và độ dày nào? Rõ ràng, tôi có thể đi quá mức cần thiết, nhưng tôi muốn xây dựng cái này thông minh hơn thay vì ném nhiều sắt vào nó mà tôi có.

Có ai có bất kỳ đầu vào? Có một nhóm tốt hơn để gửi này trong? Tôi đã tìm kiếm một cái gì đó dọc theo dòng nếu Kỹ thuật công nghiệp, nhưng đây là tất cả những gì kéo lên.

EDIT:
Tôi đã cố gắng giữ câu hỏi chung chung này, nơi ai đó có thể nói với tôi một câu như "Đây là công thức chúng tôi sử dụng, và đây là cách sử dụng nó ..." Mặc dù vậy, có vẻ như tôi sẽ không hiểu điều đó.

Tải nặng nhất của tôi sẽ là một máy kéo với bộ tải phía trước và một bàn chải cắt ở phía sau với tổng trọng lượng từ 5500 đến 6500 lbs. Một rơ moóc trục song song với hai (2) trục 3500 lbs có thể hỗ trợ tốt cho tải này. Tôi đã chọn các trục từ trục xoắn của Bánh xe Tây Nam có phanh (trục trước sẽ có phanh, nhưng không phải là phía sau).

Chiều dài đoạn giới thiệu sẽ là 18 feet và có cấu hình cổ ngỗng (nó phân phối trọng lượng tốt hơn và kéo mượt mà hơn so với trailer giới thiệu). Để tính toán, tôi sẽ sử dụng công suất 7500 lb.

Tôi đang xem xét dữ liệu cấu trúc cho ống vuông bằng cách sử dụng một tờ đặc tả TẠI ĐÂY (cố gắng không quảng cáo trang web khác, nhưng đó là nơi tôi thấy dữ liệu). Trang 21 hiển thị giá trị dữ liệu cho các kích cỡ và độ dày khác nhau.

Có một dòng gọi là Bending Factor. Đối với đoạn giới thiệu 18 feet (18 x 12 = 216 inch), ống vuông 4x2 dày 3/8 inch cho thấy Hệ số uốn của (x = 1,03, y = 1,55).

Tôi đã sử dụng Máy tính của Rogue ngày hôm qua, nơi tôi đã nhập các giá trị sau: Tube Shape = Square Tubing, Đường kính ngoài = 4 in, Độ dày của tường = 0.1875-in, Chất liệu = "Ống có đường may giá rẻ", Tải = 3800 lbs, Ống Chiều dài = 216-in và Yếu tố nguy hiểm = 1, tôi nhận thấy rằng tài liệu của tôi mạnh gấp 1,22 lần so với điều kiện tải.

Tiếp theo, tôi đã thử Máy tính Độ lệch Chùm của EasyCalculation , với các giá trị Độ dài = 216, Chiều rộng = 2, Chiều cao = 4, Độ dày của Tường = 0,1875, Lực = 3750. Nó cho thấy độ lệch khoảng 100 inch cho 2 chiều dài ống hình chữ nhật. Nếu tôi sử dụng 4 độ dài, lực đó sẽ giảm lực xuống còn 7500/4 = 1875 mỗi chùm và độ lệch xuống còn 50 inch. Những giá trị lệch có vẻ thực sự cao. Đó là nhiều sắt hơn hầu hết các trailer có.

Rơ moóc trục song song cũ mà tôi sử dụng bây giờ chỉ có hai (2) chiều dài của sắt góc 4 inch (dày 1/4). Nó uốn cong một vài inch, nhưng không phải 50 inch. Chắc chắn là tôi đang thiếu gì đó.

Làm cách nào để tính lượng flex của chiều dài vật liệu 20 ft sẽ có?

Nếu ống vuông không tốt nhất, điều đó tốt miễn là bạn cho tôi biết cái gì sẽ tốt hơn và cách bạn chọn cấu hình đó khi bạn nhận xét.


1
Câu hỏi này dường như không nằm trong phạm vi của trang web này. Đó là sự pha trộn giữa ý kiến ​​chủ quan (mọi mặt cắt đều có ưu điểm và nhược điểm, vì vậy bạn không thể định nghĩa "tốt nhất" mà không biết ý nghĩa chính xác của điều đó là gì) và yêu cầu tài liệu tham khảo, không thuộc phạm vi nào.
Wasabi

2
Hình dạng của một thành viên ảnh hưởng đến thời điểm quán tính khu vực của nó , ảnh hưởng đến tải trong thành viên. Bạn cần xác định tải trọng, hệ số an toàn, vật liệu, sau đó chơi với kích thước và hình dạng cho đến khi bạn tìm thấy sự kết hợp có tải trọng * (hệ số an toàn) dưới cường độ năng suất của vật liệu. Tôi đặt điều này trong một bình luận thay vì một câu trả lời vì bạn chưa định nghĩa gì về đoạn giới thiệu ngoại trừ lớp chung và bạn muốn có một máy kéo trên đó. Nếu bạn muốn tham khảo hãy thử bất kỳ văn bản "cơ thể biến dạng" hoặc "thiết kế máy".
Chuck

6
Chúng tôi không yêu cầu làm cho nó phức tạp nhất có thể. Chúng tôi đang yêu cầu làm cho nó chính xác nhất có thể. Tìm ra thiết kế tốt không phải là chuyện nhỏ và không nên xem nhẹ.
Wasabi

4
Bạn có 3 lựa chọn - làm toán và lấy đúng phần, sao chép công việc của người khác và hy vọng họ đã làm toán, hoặc đoán và hy vọng nó hoạt động tốt. Ý tôi là, tải trọng 3,5 tấn tồi tệ nhất bị mắc vào một chiếc xe đi 55mph trên đường cao tốc đông dân có thể làm gì? Sarcasm sang một bên, có lẽ bạn nên thực hiện điều này một cách nghiêm túc và thực hiện công việc hoặc tìm một dự án khác.
Chuck

3
Trong văn phòng của chúng tôi, chúng tôi có một quy tắc chung ... "nếu có gì đó chuyển động, đó là cơ học" Có thể thử gắn thẻ này với Kỹ thuật cơ khí? Tải trọng động trên dầm và đặc biệt là các kết nối sẽ trở nên quan trọng. Chỉ làm một phân tích tĩnh trên cấu trúc sẽ không đủ.
NamSandStorm

Câu trả lời:


9

Đây là công thức chúng tôi sử dụng

Beam Bending ( có sẵn trên Wikipedia )

Tôi=(y- ˉ y )2dMột ˉ y =1

ETôid4δydx4= =q(x)
Tôi= =(y-y¯)2dMột
y¯= =1MộtydMột

σmmộtx= =ymmộtxEd2δydx2mmộtx

Trong đó là diện tích mặt cắt ngang của chùm tia, y là vị trí dọc theo trục theo hướng của chùm tia tải, δ y là độ lệch theo hướng tải, E là mô đun đàn hồi (tìm kiếm matweb để có được giá trị cho vật liệu của bạn) và cuối cùng q ( x ) là hàm tải trên mỗi khoảng cách.MộtyδyEq(x)

Đây là cách sử dụng chúng

Đối với một ống hình chữ nhật có chiều cao , chiều rộng W và chiều dày t chúng ta có:HWt

Tôi=W H

y¯= =0
Tôi= =W-H2H2y2dy-(W-2t)-H2+tH2-ty2dy= =H3W-(H-2t)3(W-2t)12

Cho H= =4Tôin,W= =2Tôin,t= =.1875Tôin

Tôi4.2Tôin4

Bây giờ có tải chùm, đây có thể là nơi bạn gặp khó khăn. Đầu tiên chúng ta hãy nhìn vào một chùm đúc hẫng:

x= =0Fx= =L

q(x)= =-δ(x)F+δ(x-L)F

ETôid4δydx4= =q(x)

ETôid3δydx3= =0-xq(x)dx= =F

Về cơ bản, điều này nói rằng có một sự căng thẳng liên tục trong toàn bộ chùm tia.

ETôid2δydx2= =Fdx+C= =F(x-L)

Biểu thức này là cho thời điểm uốn trong chùm. Chúng tôi biết rằng đầu tự do phải có momen uốn bằng 0 nên chúng tôi đặt hằng số tích hợp để phù hợp với điều đó.

dδydx= =1ETôiF(x-L)dx+C= =FETôi(12x2-Lx)

Điều này thể hiện độ dốc của chùm tia bị lệch. Ở đây chúng tôi biết rằng độ dốc phải bằng 0 tại hỗ trợ nên chúng tôi đã đặt hằng số tích hợp tương ứng.

δy= =FETôi12x2-Lxdx+C= =FETôi(16x3-L2x2)

x= =L

δy= =-FL33ETôi

Điều này tương ứng với phương trình trên trang web cuối cùng trong bài viết của bạn.

E= =30000kSTôi

δy= =-3.750ktôib(216Tôin)3330000kSTôi4.2Tôin4-100Tôin

Đây chính xác là những gì máy tính trực tuyến sản xuất. Tuy nhiên, nếu bạn cố tải một chùm như thế này thì nó sẽ biến dạng vĩnh viễn. Một cánh tay đòn 18 feet thực sự dài và sẽ bẻ cong mũi ra khỏi một chùm tường mỏng 4 inch chỉ với độ khó vừa phải. Vấn đề là một trailer không phải là một chùm đúc hẫng.

40Tôin80Tôin7500tôibf18ft5ft

α

FmộtxtôieS= =Fremộtr1α= =Ffront1(1-α)

Bây giờ chúng tôi có:

q(x)= =-FLH(L-x)+FmộtxetôiS(αδ(x-xremộtr)+(1-α)δ(x-xfront)+(F-FmộtxetôiS)δ(x-xgooSe)

Tích hợp:

ETôid3δydx3= ={-FLxxxremộtr-FLx+FmộtxetôiSαxremộtr<xxfront-FLx+FmộtxetôiSxfront<xLFmộtxetôiS-FLx

Sau đó tích hợp lại:

ETôid2δydx2= ={-F2Lx2xxremộtr-F2Lx2+FmộtxetôiSα(x-xremộtr)xremộtrxxfront-F2Lx2+FmộtxetôiS(x-(1-α)xfront-αxremộtr)xfrontxL(FmộtxetôiS-F)(x-xgooSe)Lx

FmộtxtôieS

FmộtxetôiS= =FxgooSe-L2xgooSe-(1-α)xfront-αxremộtr

FmộtxetôiS

Bây giờ độ dốc sẽ là:

dδydx= =1ETôi{-F6Lx3+C1xxremộtr-F6Lx3+FmộtxetôiSα12(x-xremộtr)2+C1xremộtrxxfront-F6Lx3+FmộtxetôiS(α12(x-xremộtr)2+(1-α)12(x-xfront)2)+C1xfrontxL(FmộtxetôiS-F)12(x-xgooSe)2+C2Lx

Và tại thời điểm này, tôi chuyển sang một giải pháp số. Tôi đã tích hợp lại và tìm thấy các giá trị cho tất cả các hằng số sao cho cả độ dốc và độ dịch chuyển đều liên tục và độ dịch chuyển tại ngỗng và trục sau bằng không. Độ lệch kết quả có tối đa khoảng 2 inch. Nhưng tôi đã sử dụng toàn bộ tải và tôi nên sử dụng một nửa tải cho 1 inch. Điều đó đúng với tôi.

9kNm38kSTôi

Các lực tăng tốc trên xe kéo có thể dễ dàng tăng gấp ba tải trong khoảng thời gian ngắn. Ngoài ra, các va chạm trên đường sẽ quay vòng tải khiến nó không phải là cường độ năng suất mà bạn muốn xem xét mà là cường độ mỏi ở số chu kỳ thích hợp mà bạn muốn đoạn giới thiệu kéo dài. Độ bền mỏi có thể thấp tới 10% cường độ năng suất, vì vậy tôi muốn hệ số tải tối thiểu khoảng 30 (3/10%), sau đó thêm hệ số an toàn là 2 và dầm của bạn cần khoảng 60 lần mạnh hơn mức cần thiết để đáp ứng căng thẳng năng suất của bạn trong kịch bản tải tĩnh. Trong ngắn hạn, tôi sẽ đi với chùm lớn hơn.


2
+1 cho câu trả lời ngoạn mục. Tôi hy vọng @ jp2code nhận ra nỗ lực liên quan đến việc tạo ra "chỉ là một đoạn giới thiệu".
Chuck

@Chuck, tôi nghi ngờ bất kỳ nhà sản xuất trailer cổ ngỗng đã sử dụng các tính toán này. Đây là một câu trả lời ngoạn mục mà cuối cùng tôi có thể chấp nhận, nhưng tôi muốn biết làm thế nào các nhà sản xuất xác định kích thước vật liệu họ cần khi xây dựng một đoạn giới thiệu cho một phạm vi tải nhất định.
jp2code

1
@ jp2code là cái này hoặc phỏng đoán.
Chuck

@ jp2code Giống như hầu hết các vấn đề, một khi bạn giải quyết vấn đề một lần, bạn có thể tạo một công cụ để thực hiện lại tất cả các phép tính khi số của bạn thay đổi. Vì vậy, không có họ không trải qua điều này cho mỗi thiết kế trailer. Họ đã làm một công cụ để làm điều đó cho họ. Sau đó, họ có thể xác minh thiết kế của họ với một phân tích FEA. Tôi nghi ngờ bất kỳ nhà sản xuất trailer cổ ngỗng nào đã sử dụng ít hơn mức tính toán chi tiết này, nó chỉ có khả năng được nhúng vào một công cụ tương tự như các công cụ trực tuyến bạn tìm thấy.
Rick

1
Tôi không chắc chắn rằng điều này thực sự bổ sung bất cứ điều gì hữu ích cho thiết kế thế giới thực. Tôi đã từng thiết kế một cây cầu đường 6 làn mà không tích hợp bất cứ thứ gì. Tôi nghĩ rằng nó vẫn đứng. Kỹ sư không tích hợp.
Paul Uszak

4

Dưới đây là một số thông tin bổ sung và thảo luận dài về tiêu chí thiết kế trailer. Thậm chí còn có một tờ giấy trắng trong luồng về các yếu tố an toàn và tải trọng nên được sử dụng:

Tải cho thiết kế Trailer

Có rất nhiều chủ đề khác trên trang web đó cung cấp thông tin tốt về thiết kế trailer.

Để biết giá trị của nó, tôi sẽ bắt đầu thiết kế cấu trúc của mình với một số loại phần thép hình chữ nhật trong tâm trí cho một đoạn giới thiệu. Chúng thường có sẵn và "dễ dàng" để làm việc với (cắt, khoan, hàn, gắn các thành phần khác, v.v.).


2

Đối với cấu trúc của một đoạn ống hình chữ nhật rơ moóc có khả năng là sự thỏa hiệp hiệu quả nhất giữa độ cứng cường độ và dễ thiết kế và sản xuất. Ống tròn có trọng lượng mạnh hơn một chút đối với trọng lượng nhưng khó lắp ráp và nối chính xác hơn nhiều, đơn giản vì ống hình chữ nhật có bề mặt phẳng thuận tiện.

Như đã đề cập như thế này không được thiết kế bởi tính toán trong thế giới thực và cho đến nay, cách tốt nhất của bạn là sao chép một thiết kế hiện có vì các lỗi trong loại ứng dụng này có xu hướng xảy ra khi bạn nhận được nồng độ tải bất ngờ thay vì xem xét thiết kế như một chùm gần đúng vì vậy trừ khi bạn có quyền truy cập vào phần mềm FEA thì việc tính toán trên giấy là hơi vô nghĩa.


Tôi đã hy vọng rằng một trong những kỹ sư trên trang web này có thể đã nói: "Tốt nhất là sử dụng X cho {cái gì đó £". Cuối cùng, tôi chỉ là khách mời: i.imgur.com/mkOJrhS.jpg
jp2code

1
Vấn đề là tải thực tế trên rơ moóc là một phần nhỏ của vấn đề tổng thể mà tôi sẽ nói là đối với tải 3000 kg trên khung A dài khoảng 3 m hình chữ nhật 100mm x 50mm (độ dày wal 3 mm) là đúng loại sân bóng để cung cấp cho bạn một yếu tố an toàn thoải mái.
Chris Johns

2

Nếu đây là lần đầu tiên bạn làm việc với các phần thép kết cấu, hoặc đơn giản là tìm kiếm dữ liệu chính xác về các tính chất cơ học của chúng, hãy tìm "Sổ tay xây dựng thép" chính thức cho khu vực của bạn. Ở Canada, đây là "Viện xây dựng thép Canada (CISC): Sổ tay xây dựng thép" và tại Hoa Kỳ, đó là "Viện xây dựng thép của Mỹ (AISC): Cẩm nang xây dựng thép". Tôi không chắc chắn về các quốc gia khác nhưng tất cả đều theo cùng một định dạng tiêu đề và được gọi là "Sổ tay xây dựng thép" hoặc "Sổ tay xây dựng thép". Sẽ khá dễ dàng để tìm phiên bản chính thức cho khu vực của bạn nếu bạn tìm kiếm phiên bản đó.

Là một người tình cờ tìm hiểu chủ đề này, tôi cố gắng tìm ra những câu trả lời đáng tin cậy. Vì vậy, tôi không thể nhấn mạnh điều này đủ. NHẬN BẢN QUYỀN CỦA BẠN MỘT BẢN SAO !! Cuốn sách này sẽ trả lời đúng mọi câu hỏi của bạn và tôi thực sự ước mình sẽ tìm thấy nó sớm hơn.

Chúc mừng, eh.


1

Câu trả lời dễ dàng là không thiết kế - gian lận. Đi và tìm một đoạn giới thiệu tương tự như những gì bạn đang theo đuổi. Chụp ảnh và đo tất cả các bit. (Đừng hành động như bạn đang cố gắng đặt tên cho nó). Các phần tương tự sẽ làm, nhưng tôi sai ở kích thước lớn hơn.

Bây giờ vấn đề của bạn sẽ là: -

  1. Hàn các khớp. Tôi không chắc chắn loại hàn nào được chứng nhận, nhưng hàn fillet thép 10 mm không giống như hàn trên cánh xe hơi.
  2. Phanh. Bạn cần chắc chắn rằng chúng hoạt động. Làm thế nào bạn sẽ kiểm tra chúng? Thực tế là đoạn giới thiệu không lăn xuống ổ đĩa của bạn không có nghĩa là chúng đang hoạt động.
  3. Ở Anh, nếu bạn mang nó lên đường cao tốc công cộng, nó sẽ cần chứng chỉ kiểm tra.

Tôi ghét toàn bộ Sức khỏe & Sự ngu ngốc vô nghĩa, nhưng đừng đánh giá thấp trách nhiệm mà bạn sẽ phải gánh chịu nếu bạn lái xe này xuống đường với tốc độ cao.

Khi sử dụng trang web của chúng tôi, bạn xác nhận rằng bạn đã đọc và hiểu Chính sách cookieChính sách bảo mật của chúng tôi.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.