Двутавр или труба в дуге безопасности?

[Саша Вии 783]

Привет коллеги, думаю инженерный подход и полунаучная дискуссия только на пользу делу. Голову ломать не стану вопрос сложный. Но мне кажется все забыли о том куда этот каркас будет крепится и насколько это будет прочно. Надо ли на кузове усиливать основания. У меня вмурован каблуковский фургончик, там по периметру обычные болты вроде на 8, но этот не то. Кузовов явно слабоват против силового каркаса любого профиля, как думаете совмещать?

Если по- хорошему ,каркас двутавр должен вырастать из самой лодки,проходя по низу наверх ,образуя замкнутое кольцо.

[Виктор 59 975]

Алексей, я сопроматом не козырял, а просто хотел, что бы Вы его не отбрасывали... ну да ладно... Вам виднее, я это сильно понял. И советы Вам такие не нужны... Особенно веселит флуд про "заткнуть рты" несогласным с Вашим подходом )) имеющим другую точку зрения...

К чему тогда 1 пост? Вы все давно решили. Делайте...

А про "изгиб со скольжением"... я уверен, Борис имел ввиду изгиб балки + усилия при скольжении автомобиля...

Т.е. речь об изгибе + об усилиях, направленных под углом к усилию изгиба, когда машина перевернулась и кроме силы тяжести на дугу действуют еще боковые усилия из-за скольжения МАШИНЫ. Но это так, пояснение чужого поста...

 

п.с. второй раз пожалел, что начал участвовать в Вашей теме

Попробую завершить "спор" ни о чем Удачи в поисках истины. 

[АлексейК 1 174]

Федот, я уже модель не прошу даже, вы мне фото скрученного а не согнутого каркаса покажите.. Где там в каркасе, при приложении усилий в любом направлении, "в первую очередь нагрузка на скручивание".

 

Как вы там людей пинаете? "Безграмотный человек - безграмотен во всем"?

Нету понятия "скручивание". Есть понятие кручение.

 

Круче́ние — один из видов деформации тела. Возникает в том случае, если нагрузка прикладывается к телу в виде пары сил в его поперечной плоскости. При этом в поперечных сечениях тела возникает только один внутренний силовой фактор — крутящий момент. На кручение работают пружины растяжения-сжатия и валы.
При деформации кручения смещение каждой точки тела перпендикулярно к её расстоянию от оси приложенных сил и пропорционально этому расстоянию.

 

 

И если вы писав свой пост, хотя бы немного уделили внимания элементарной оценки всей конструкции на приложение сил, то заметили бы, что на кручение работает только подкос, при приложении боковой нагрузки к дуге безопасности.

Изменено 23 октября 2016 пользователем АлексейК

[АлексейК 1 174]

Если по- хорошему ,каркас двутавр должен вырастать из самой лодки,проходя по низу наверх ,образуя замкнутое кольцо.

 

Совершенно верно. И если подходить к дуге безопасности вообще, с самого начала постройки/сварки кузова, то плясать надо именно от центральной поперечной балки кузова (восмиместка). И усиливая ее, к ней и изначально  крепить дугу.

[АлексейК 1 174]

Виктор, и вы не обижайтесь. Давайте просто будем реалистами. Можно и нужно иметь элементарные представления о механике и поведении железа вообще.

Но согласитесь, что теормех и сопромат - это вещи чуждые, для подавляющего большинства самоделкиных, кои мы все и являемся. По причинам, которые я уже приводил выше. Если замахиваться на эти науки, это надо заниматься расчетами, а если нет - упрощенными механическими испытаниями, что фактически недоступно широкому кругу людей.

Я бы с превеликим удовольствием сделал дугу из бесшовки, дугу из двутавра. Подавил бы и потянул бы с разных направлений гидравликой (благо - есть).

Но это нужно навешивать динамометры (которых нет) и самое главное - угробить кучу сил и времени.

Это допустимо лишь при массовом производстве конкретной детали или изделия. И расчеты, и испытания.

 

Так что сделаю я то что задумал, все таки из двутавра. Ну и обязательно укажу в завещании, что коли что - чтобы обязательно опубликовали фото скрученной и смятой дуги в этой теме форума.

[АлексейК 1 174]

Теперь по поводу перфорации в двутавре.

Немного кратких тезисов, и пояснение.

 

Перфорированные балки

Перфорированные балки получают путем разрезания двутаврового горячекатаного профиля ломаной линией в продольном направлении. Затем, обе части сдвигают до соединения гребней впритык, после чего их сваривают. В зависимости от длины и высоты профиля, а также от формы ломаной линии можно получать различные отверстия и различную высоту перфорированной балки. Перфорированные балки имеют ту же массу, что и прокатные профили. При этом их несущая способность и жесткость значительно выше, чем у исходного профиля, а следовательно они могут быть применены при большом пролете и большей нагрузке. Лучше всего использовать такие балки при больших пролетах и малых нагрузках. В этом случае влияние поперечных сил на напряжения в вертикальной стенке незначительно. Проектирование перфорированных балок позволяет получить экономию стали до 20-30%. Однако, учитывая боле высокую стоимость изготовления, их применение должно быть экономически оправдано.

 

Теперь про двутавр сварной, а не прокатный.\

 

 

Преимущества сварных двутавров по сравнению с прокатными металлоконструкциями:

1. Возможность снизить вес конструкции до 10% благодаря оптимально подобранному при проектировании составному сечению сварного двутавра в отличие от прокатного двутавра.
2. Применение в одном сварном двутавре различных марок стали, когда наиболее напряженные участки балки изготавливаются из стали повышенной прочности, а наименее напряженные - из малоуглеродистой стали, позволяет снизить стоимость балок на 5%.
3. Возможность изготовления двутавров переменного сечения.
4. Возможность изготовления сварных двутавров с вырезами и отверстиями, а также перфорированных двутавров. Несущая способность перфорированных двутавров за счёт увеличения высоты в 1,3-1,5 раза выше несущей способности исходных двутавров.
5. Возможность экономии на отходах при заранее выбранном правильном раскрое листов.

 

 

Ну и наконец, куча заумностей, расчетов, и испытаний (правда в основном при вертикальных нагрузках), но кое что любопытное есть.

 

Исследования сжатых перфорированных стоек и совершенствование их конструктивной формы

 

Южно-Российский государственный технический университет (Новочеркасский политехнический институт) - гы гы. Моя alma mater.

 

К чему эти заумства? А к тому самому "изгибу со скольжнием",  озвученным уважаемым Борисом.

То есть, когда машина перевернулась на скорости, и едет себе вперед на дуге. Дуга с подкосом в этом случае, работает как классическая нагруженная стойка. И основных сил прилагаемых к ней две:

Вертикальная - это масса машины

Горизонтальная на изгиб - это ее трение об (асфальт, грунт, покрытие) инерция авто двигает верхнюю часть дуги назад, к подкосу.

 

И чо? А то! Что вертикально нагруженная стойка, имеет большее сопротивление к боковой нагрузке, нежели не нагруженная.

Так что "Изгиб со Скольжением" - чистый пшик для такой конструкции. И в этом случае, двутавр значительно превышает по прочности трубу.

 

Исходя из всего, при самоизготовлении - сплошной шов. С идеей коротких швов,  я был не прав.

Изменено 23 октября 2016 пользователем АлексейК

[Федот68 4 283]

Сварить можно что угодно.

 Хоть турель для пулемёта/малЭнькой пушки, хоть стрелу подъёмного крана.

И хоть из прутиков, хоть из листов, сваренных шо в двутавр, шо в треугольник...

 Только дуга безопасности - ПО ОПРЕДЕЛЕНИЮ должна быть изготовлена из круглой бесшовной трубы.

С минимумом сварки.

Всё остальное - что угодно, но не правильный каркас безопасности.

[АлексейК 1 174]

"Определению" - это, Федот, регламент и требования к спортивным автомобилям от ФИА. И я его читал. Там вообще (если говорить о "пятидесятке") -  труба 50х2

Большинство же газостроителей, спортивными нормами не ограничены. Именно по этому с упоением варят отводы со вставками или без. Для того и прописано в регламенте - чтобы не парится с испытаниями на прочность всяких г-образных отводов ("Г" - в переносном и прямом смысле), и швов.

По вопросу "приложится головой" - я уже писал. К нижней полке двутавра, неизмеримо легче изготовить, прикрепить, мягкую накладку, нежели к трубе.

И по тем же требованиям РАФ к стандартам ТР - ремни безопасности - обязательны. Сколько народу прикрутило себе ремни, а?

 

Так что и нефиг вообще разводить антимонии, вокруг "правильного каркаса". Начиная с того, что в классическом исполнении кузова ГАЗ-69, его вообще не куда надежно и правильно закрепить.

Изменено 23 октября 2016 пользователем АлексейК

[Kedr 2 216]

Коллеги, давайте успокоимся, не надо хамства. Ещё посоветую чтобы в дебри не лезть применить макетное моделирование. Может есть смысл уменьшить в несколько раз и сделать две модели. Ну и ломать их хоть скольжением хоть вращением хоть трением. В такой ситуации многое становится ясно. Насчёт теормех и сопромата, примерно в 30-50 х годах того века всегда в инженерной литературе давались простые схемы сил и рекомендованные материалы и профили, очень просто бери и делай или совершенствуй. Сейчас такое встречается редко но отыскать можно. Это науки для самодельщиков очень нужные, главное в дебри не залезать чтобы мозги не вывихнуть.

[АлексейК 1 174]

Сергей, моделирование - это все классно. Но чем прикажете мерить усилия деформации моделей? Пальцем?

[Гость Юрий72]

Тут вот речь о каркасе безопасности для спорта, но кое что может быть полезно и для изготовления дуг безопасности для повседневной эксплуатации:

8.2. Конструкция.

 8.2.1. Каркас безопасности должен быть разработан и изготовлен так, чтобы при правильной установке он существенно уменьшал деформацию кузова и риск получения травм лицами, находящимися внутри автомобиля. Элементы каркаса могут проходить через пассажирское пространство, сквозь отверстия в приборной панели и переднюю боковую обивку, а также через заднюю боковую обивку и заднее сиденье. Заднее сиденье может быть сложено вниз. В продольной плоскости автомобиля каркас безопасности должен располагаться между верхними точками крепления передней и задней подвесок. Элементы каркаса безопасности должны располагаться настолько близко к внутренним панелям кузова, насколько это возможно.

8.2.2. Главная, передняя и боковые дуги изготавливаются из непрерывного отрезка трубы, начиная от места крепления к кузову. Изготовление дуг из отрезков труб, соединенных сваркой или другими способами, не допускается. Изгибы труб должны быть плавными, без складок и смятия стенок. В случае составления каркаса безопасности из главной и боковых дуг, боковые дуги должны присоединяться к главной как можно ближе к панели крыши.

 8.2.3. Задние распорки обязательны. Они должны быть выполнены из непрерывного отрезка трубы и пристыковываться к главной дуге в наиболее высоких точках гибов, симметрично относительно продольной оси автомобиля. Они должны располагаться под углом не менее 30о к вертикали, быть прямыми, направленными назад и находиться как можно ближе к внутренним боковым панелям кузова.

8.2.4. Наличие хотя бы одного диагонального элемента обязательно. Эти элементы должны быть выполнены из прямых непрерывных отрезков труб.. Они могут быть съемными, но должны быть на месте в течение всего соревнования. Точки крепления диагональных элементов должны быть расположены следующим образом: · более низкий конец диагонали должен присоединяться к задней распорке или главной дуге не далее чем в 100 мм от места ее крепления к кузову; · верхний конец диагонали должен присоединяться к главной дуге или задней распорке не далее 100 мм от места их соединения между собой.

8.2.5. С каждой стороны автомобиля должны быть установлены одна или более продольных распорок . Они должны крепиться сваркой или разъемными соединениями к дугам каркаса. Распорки должны устанавливаться настолько высоко, насколько возможно, но точки их крепления должны располагаться не выше половины общей высоты двери, измеренной от ее основания. Если точки крепления расположены перед дверным проемом или позади него, то это ограничение высоты также имеет силу для соответствующего пересечения распорки и проема двери. Угол, образуемый распоркой с порогом кузова, не должен превышать 15 град. (переднее крепление на высоте заднего или ниже). Разрешается применение элементов в форме "X" .

8.3. Монтаж. Монтаж каркаса безопасности к кузову автомобиля должен быть выполнен при помощи стальных пластин следующим образом:

8.3.1. Главные дуги: · одна пластина, толщиной не менее 3 мм и площадью не менее 120 см2, должна быть приварена к полу. При этом не менее 1/3 площади пластины должно быть соединено с вертикальным элементом кузова .  Если, ввиду индивидуальных особенностей кузова, установка усилительной пластины приводит к образованию коробчатого сечения, то такая конструкция не должна иметь открытых торцов, т.е. торцы должны быть заварены пластинами соответствующего профиля и толщиной не менее толщины основной усилительной пластины. Другая пластина, толщиной не менее 3 мм, приварена к торцу дуги. Обе пластины должны быть соединены между собой не менее чем тремя болтами М8, соответствующими как минимум стандарту ISO 8.8, с гайками, имеющими фиксацию любого типа. Если дуга опирается на коробчатое сечение кузова, последнее должно иметь местные усиления, состоящие из вваренных распорных втулок (рис. 102-28). Это - минимальные требования. В дополнение к ним может использоваться большее количество соединительных деталей. Вертикальные части дуг могут быть приварены к усилительным пластинам, каркас безопасности может иметь дополнительные крепления к кузову посредством сварки.Торцы дуг не могут быть приварены непосредственно к кузову, без усилительных пластин.

8.3.2. Задние распорки: · усилительная пластина на кузове должна быть толщиной не менее 3 мм и площадью не менее 60 см2. · каждая монтажная пластина распорки должна крепиться к усилительной пластине хотя бы двумя болтами М8. Допускается крепление распорки к кузову одним болтом только при клеммном соединении, и при условии, что в распорку вварена втулка. 8.4. Дополнительные усилительные элементы. Эти элементы должны быть или вварены или установлены посредством разборных соединений. Разрешается комбинация или объединение нескольких элементов.

 8.4.1. Поперечные распорки. Разрешается применение двух поперечных элементов . Поперечный элемент, установленный на переднюю дугу, не должен проходить через пространство передних пассажиров. Он должен располагаться настолько высоко, насколько возможно, но его нижний край не должен быть выше, чем верхний край приборной панели.

8.4.2. Усиление крыши. Разрешается усиление верхней части каркаса безопасности добавкой элементов .

8.4.3. Усиление сгибов и соединений. Разрешается усиление соединений главной или передней дуги с продольными распорками, верхних задних изгибов боковых дуг и соединений между главной дугой и задними распорками. Концы этих усилительных элементов должны располагаться не далее половины длины элементов, к которым они пристыковываются, если это не точка соединения элемента боковой защиты с передней дугой.

8.5. Защитные чехлы. В местах, где части тел водителя и штурмана или их защитные шлемы могут контактировать с каркасом безопасности, должны быть установлены защитные чехлы изготовленные из материала не поддерживающего горения.

8.6. Съемные элементы и их соединения.

8.6.1. Если в конструкции каркаса безопасности используются разъемные соединения, то они не могут использоваться в соединениях главной, передней или боковых дуг, так как они будут действовать как шарниры в основной структуре и допускать ее деформацию. Разрешается их использование исключительно для присоединения к каркасу безопасности дополнительных элементов.

8.6.3. Минимальный диаметр болтов: 8 мм при DЈ48 мм, 12 мм при D>48 мм, но меньше 57 мм и 16 мм при D>57 мм. Болты должны соответствовать как минимум стандарту ISO 8.8.

8.7. Сварные швы. Все сварные швы должны иметь высокое качество с полной проваркой. При консольном присоединении одной трубы к другой, сварочный шов должен быть непрерывен по всей длине образующей торца присоединяемой трубы. Предпочтение отдается использованию электродуговой сварки в среде защитного газа. Хотя хороший внешний вид сварного шва не обязательно гарантирует его качество, плохо выглядящие сварные швы никогда не являлись признаком хорошего качества.

8.8. Требования к размеру и материалу труб. Спецификация используемых труб: Материал Минимальный предел прочности Размеры (мм) Использование Холоднотянутая бесшовная труба из углеродистой стали с содержанием максимум 0.22 % углерода 45 кг/мм2 45x2.5или50x2.0 Главная, боковая дуга и их соединения согласно конструкции. Холоднотянутая бесшовная труба из углеродистой стали с содержанием максимум 0.22 % углерода 45 кг/мм2 38x2.5или40x2.0 Другие элементы каркаса безопасности

Изменено 24 октября 2016 пользователем Юрий72

[АлексейК 1 174]

8.2.2. Главная, передняя и боковые дуги изготавливаются из непрерывного отрезка трубы, начиная от места крепления к кузову. Изготовление дуг из отрезков труб, соединенных сваркой или другими способами, не допускается. Изгибы труб должны быть плавными, без складок и смятия стенок. В случае составления каркаса безопасности из главной и боковых дуг, боковые дуги должны присоединяться к главной как можно ближе к панели крыши.

 

 

Кстати, основная часть самоизготовленного двутавра - его верхняя и нижняя полки, не будут иметь поперечных швов, если делать как я описывал.

Это будут цельные полосы, выгнутые по вертикальной перфорированной перегородке двутавра. Вот вертикальная перегородка, швы будет иметь. Четыре. По угловым радиальным элементам.

Но дело в том, что эти швы будут как раз таки перекрыты цельными полосами полок, котрые привариваются сплошным перпендикулярным швом по отношению к швам на вертикальной полке.

Ну а о механических характеристиках не прокатного, а сварного двутавра, я давал пояснения выше.

Таким образом, даже имея швы, дуга из двутавра, несомненно выйгрышней любой трубы вареной с отводами, имеющей швы поперечные.

Тем более, что несущие швы, в данном случае продольные.

Так что если сравнивать по прочности максимальную "регламентную" трубу 50х2 с двутавром 50х50х4 - я думаю, тут даже спорить не о чем.

Изменено 24 октября 2016 пользователем АлексейК

[Mers126 979]

эк понравилось.... всю репу прочесал - щоб кошерно выглядело на мутанте Виллиса. Печеньку за идею )))

[Механник 3 310]

Как говорится:"Инструкции по безопасности пишутся кровью." Есть и сопромат и теор. мех. Есть еще ТКМ, есть технология производства и ремонта. Все можно расчитать и сделать. Будет это работать- это только опыт. Двутавр хорошо, но в определенной плоскости, как его в другой будет гнуть можно посчитать, а крутить его будет вообще скорее никак.

[Kedr 2 216]

Коллеги, все это херня, сопромат, диамат, термех. Главное это от души поругаться и обозвать ближнего своего, ну далее идут варианты. Скандал двигатель прогресса! Да здравствует перманентная революция !

[илья2004 359]

ну вы и завернули 

[Kedr 2 216]

Двутавр дело серьезное. !

[Механник 3 310]

https://youtu.be/v8W_zMsLZMA Ташкент Сопроматович....

Изменено 9 ноября 2016 пользователем Механник