Chassi- och hjälpramsinfästningar : utredning och analys av flexibla fästen på lastbil

Sammanfattning: Lastbilar som har en påbyggnation, såsom en tippbil, sopbil eller lastbil med kran, behöver ha en hjälpram fastsatt på sin chassiram för att kunna säkerställa lastbilens form och funktion. Dessa chassiramar och hjälpramar sätts ihop med olika typer av fästen. Generellt sett används stela fästen längre bak på ramen, samt flexibla fästen längre fram på ramen. Syftet med de flexibla fästena är att försöka få chassiramen att röra sig som en del av fordonets fjädringssystem, för att bland annat minska komfortstörande vibrationer. Examensarbetets syfte var att på uppdrag av Scania utreda dessa flexibla fästelement. Utifrån syftet formulerades tre huvudfrågeställningar. Den första var om det på ett analytiskt sätt gick att ta fram för- och nackdelar med de olika typer av flexibla fästelement som i nuläget används. Den andra frågeställningen var gällande åtdragningsmomentet på fästena. Skruven som sammanfogar fästet på chassiramen med fästet på hjälpramen sätts med ett väldigt lågt moment, för att undvika att fästet böjs sönder då de sätts med en glipa mellan varandra. Frågan var då hur kritiskt detta låga åtdragningsmoment var, och vad som händer om montören råkar dra åt lite för hårt. Slutligen så var den tredje frågeställningen hur mycket fästena kunde röra sig från varandra innan låsning uppkom, för att studera risken för att byrålådseffekt uppstår i fästet. För att få fram svar på dessa frågor gjordes det faktasökande i Scanias påbyggarhandbok, samt annan litteratur. För att öka förståelsen för Scanias fästen, utfördes intervjuer med personal från olika avdelningar. Det gjordes även FEM-analyser på ett vinkelfäste för att få ut spänningsbilder vid olika åtdragningsmoment. Gällande den första frågeställningen så gav faktasökande och intervjuer inte heltäckande information. Faktasökandet gav inte den sökta teoretiska bakgrunden. Intervjuerna gav en god överblick, men inte den detaljinformation som krävdes för att få ut ett adekvat resultat. Det är inte uteslutet att den detaljkunskapen finns på andra delar av Scania. Således rekommenderas vidare intervjuer och undersökning för att besvara frågan gällande inbördes för- och nackdelar mellan de flexibla fästelementen. Angående den andra frågeställningen, hur kritiskt åtdragningsmomentet var, gav FEM-analyserna spänningsbilder som visar att en viss felmarginal kan tillåtas, men inte mycket. Enligt Scanias monteringsanvisningar ska åtdragningsmomentet vara 25 Nm. Vid en ökning med 30 % på detta låga moment gick minsta säkerhetsfaktorn från 4 till 2,2. En oförsiktig montör kan nästan halvera minsta säkerhetsfaktorn i fästet. Dras däremot skruven mellan de båda vinkelfästena åt med samma moment som används för att fästa dem i ramen, 170 Nm, uppstår plastisk deformation och en vertikal förskjutning som förstör fästets flexibilitet. Angående den tredje frågeställningen, om låsning i fästet uppstår, löstes det geometriskt med hjälp av CAD-ritningar i CREO. Enligt anvisningar från Scania sätts fästena med ett lodrätt avstånd på 10 ± 5 mm mellan varandra. Detta gav två extremvärden, 5 mm samt 15 mm. Låsning uppstod fortare i fallet med 5 mm. Detta fall tillät en längsgående rörelse på 6,4 mm samt en rörelse på 5 mm i sidled innan en låsning uppstod i fästet. Det är många olika typer av dynamiska krafter som verkar på ramarna vid körning och användning av lastbilen, samt det är flera olika fästen på rad med varierande avstånd. På grund av dessa faktorer anses resultatet vara svårtolkat och således rekommenderas ytterligare utredningar samt experiment för att svara på om oönskad låsning och byrålådseffekt uppstår.