Belastning på främre spindel vid kurvtagning?

Tjena,

Jag håller på med examensarbete där jag skall konstruera främre hjulspindlar till en racebil (hembygge). Sitter just nu och FEM-beräknar dessa och har lite problem med belastningen jag vill ansätta på spindeln i CAD-programmet.

Är det någon som vet hur mycket belastning en främre hjulspindel utsätts för vid, låt oss säga 1,5g's kurvtagning vid en tjänstevikt på bil inkl förare på 1100 kg? Jag har fått fram siffror jag tycker känns anständiga men det skulle vara kul och veta av någon som har mätt i realiteten eller bara vet mera än jag själv.

Mvh
Nicke

om jag inte är helt fel ute i sortomvandlingsdjungeln:
60% av massan på framaxeln (approximering) och all kraft på ytterhjul ger 0.6*1100*1.5*9.81=9712N (Kg*m/s2) horisontellt i däckkontantytan.

Låter rimligt Niklas, tack för det!

Hjullagret sitter ju på spindeln, kan man då tänka att hjullagret fungerar som en "hävarm" och hjälper till att ta emot de radiella krafterna vid sväng så att belastningen blir mindre?

Mvh
Nicke

Re:

nickefruang skrev:

Hjullagret sitter ju på spindeln, kan man då tänka att hjullagret fungerar som en "hävarm" och hjälper till att ta emot de radiella krafterna vid sväng så att belastningen blir mindre?

Det där är ju en friläggningsövning i den högre skolan. Göran Malmbergs "Väghållningsboken" tror jag tar upp en del av teorierna, men annars har Göran (och en hel del andra här) full koll på allt man behöver tänka på när man designar Spindlar/upprights, bärarmar och infästningspunkter.

Rent spontant är hjullagret det enda som skall förmedla alla krafterna från däckytan till spindeln. Både axiella/radiella krafter och det "moment" ("tvärs" hjullagrets axel) som dessa krafter ger.

Belastningen på spindelns lagringar vid kurvtagning bör absolut tas i beaktning, men en mycket mycket viktig del du inte får förbise är spänningarna vid bromsoksinfästningen.

Re:

Pontus Fyhr skrev:

Belastningen på spindelns lagringar vid kurvtagning bör absolut tas i beaktning

Menar du att man bör kolla upp att lagren man väljer orkar med belastningen som uppstår (förenklat) i uträkningen ovan, eller menar du något annat?

Re:

Anders Jeppsson skrev:

Pontus Fyhr skrev: Belastningen på spindelns lagringar vid kurvtagning bör absolut tas i beaktning Menar du att man bör kolla upp att lagren man väljer orkar med belastningen som uppstår (förenklat) i uträkningen ovan, eller menar du något annat?

Det jag främst ville framföra är att det är lätt att förbise de väldiga krafter som bromsoket belastar spindeln med.

Men konstruerar man en egen lagring och inte använder en "färdig" tapered roller-historia från lämplig personbil så bör man absolut hålla koll på "kraften uppåt" i lagringen då hävarmen kontaktyta till hjulcentrum är väldigt stor i förhållande till avståndet mellan lagringarna (som ett exempel har bilen i min signatur ~35mm mellan vinkelkontaktlagrens "skärningspunkter", i lagringarna på dess efterträdare är avstånden 40mm fram och 60mm bak). Med en kraft på t.ex. 9500 N som nämdes som en uppskattning här blir momentet över lagringarna ~2400 Nm med en rulldiameter på 20"

Re:

Pontus Fyhr skrev:

Anders Jeppsson skrev: Pontus Fyhr skrev: Belastningen på spindelns lagringar vid kurvtagning bör absolut tas i beaktning Menar du att man bör kolla upp att lagren man väljer orkar med belastningen som uppstår (förenklat) i uträkningen ovan, eller menar du något annat? Det jag främst ville framföra är att det är lätt att förbise de väldiga krafter som bromsoket belastar spindeln med. Men konstruerar man en egen lagring och inte använder en "färdig" tapered roller-historia från lämplig personbil så bör man absolut hålla koll på "kraften uppåt" i lagringen då hävarmen kontaktyta till hjulcentrum är väldigt stor i förhållande till avståndet mellan lagringarna (som ett exempel har bilen i min signatur ~35mm mellan vinkelkontaktlagrens "skärningspunkter", i lagringarna på dess efterträdare är avstånden 40mm fram och 60mm bak). Med en kraft på t.ex. 9500 N som nämdes som en uppskattning här blir momentet över lagringarna ~2400 Nm med en rulldiameter på 20"

ovanstående är klart värt att notera. Dock nöjer jag mig med att beräkna lagrets hållbarhet med ovan nämnda formel, känns rimligt att göra så.
Angående bromsoksinfästningsbelastningen (längsta ordet?) fick det mig att tänka till lite på den punkten. Det blir ju en till brytning i spindeln jag inte räknat med tidigare. Vi får se vad FEM'en säger om det.

Nicke! du kan väl fresta med lite cadritningar och femtestbilder när du börjar få klart för dig hur det kommer att se ut?

Vi hörs och ses kompis

Självklart kan jag göra det. Håller på med sista FEM-beräkningarna just nu och det ser lovande ut. Lite klurigt att få med alla belastningarna åt olika håll. Inte som en lyftkrok direkt då man (oftast) har endast en belastningsriktning.




Så pass bra värden att man kan börja tro att jag överarbetat konstruktionen, men lägger man sedan på resterande krafter visade det sig att det blir ganska lagom.

vad har du lagt för supports på den där, antar att du har ett skruvat nav och lagring i de fyra hålen kring centrum?

Är spindeln i aluminium, hur ska den tillverkas, använder du färdiga P-ändar eller någon annan form av lagring?

Re:

Pontus Fyhr skrev:

vad har du lagt för supports på den där, antar att du har ett skruvat nav och lagring i de fyra hålen kring centrum? Är spindeln i aluminium, hur ska den tillverkas, använder du färdiga P-ändar eller någon annan form av lagring?

Det blir ett bmw E39 hjullager/nav i hålen du ser på bilden.
Just denna bild är vid FEM-beräkning i kurvtagning av yttre främre hjulspindel, så kraften i detta fall är belastad utifrån (mot hjullagret sett) och spindeln är "fixerad" i spindelledsfästena. Jag ska lägga upp mer bilder sen på den "riktiga" FEM'en med samtliga krafter utsatta.

Japp Aluminium ska det bli, håller för närvarandet på och undersöker detta. Vi har några standardsorter här på företaget (www.aston.se) men jag tror att den jag planerat att använda kan vara lite för klen i detta sammanhang. Vore ju häftigt med nåt flygplansaluminium som är hållfast och lagom styvt, men då drar kostnaderna iväg.

Tillverkning sker mha CAM-beredning av CAD fil via post-processor till CNC-fräs. Programmet jag tänkt använda till det är Gibbs CAM (helt grön på programmet så om det finns någon som är vass på det, hojta gärna till så jag vet vem jag kan fråga :o)).

Angående p-ändar har du helt rätt, jag ser den ekonomiska fördelen med denna sorten gentemot uniballs. Sen är livslängden på dessa bättre. Uniballs har "fler" frihetsgrader och är smidigt, men kostar ju också mera.

Mvh Nicke

Re:

Hur har du tänkt styrarmsgeometrin (med Ackermann), SAI och scrub?
Jag ser dessa komponenter som begränsande (om man blir extrem med vinklarna)
för aluminiun som material i en spindel.
Göran

Re:

Göran Malmberg skrev:

Hur har du tänkt styrarmsgeometrin (med Ackermann), SAI och scrub? Jag ser dessa komponenter som begränsande (om man blir extrem med vinklarna) för aluminiun som material i en spindel. Göran

Då jag är lite involverad i konstruktionen av desa spindlar kanske jag kan svara!

SAI ligger på 5 grader (Caster tänkt till 5-7 grader)
Scrub på 40 mm ungefär "BMW 8,5*18 ET35"
Statisk Ackerman ligger på dubbla axelavståndet ungefär och för att få bra vinklar vid sväng så kommer styrväxeln att justeras i längsled, provade detta på vår Super seven och det verkar fungera bra.

Jag har inte cadfilerna och jag har lånat ut din bok till Niklas men jag tror att siffrorna stämmer och att jag kommer ihåg rätt!

Har du ngn fler tanke som kan vara värd att titta på?

Re:

Mattias Hahlin skrev:

...Statisk Ackerman ligger på dubbla axelavståndet ungefär...

Varför har ni valt 'så lite Ackermann?

Re:

ice skrev:

Mattias Hahlin skrev: ...Statisk Ackerman ligger på dubbla axelavståndet ungefär... Varför har ni valt 'så lite Ackermann?

Du menar att skärpunkten borde ligga i bakaxelklumpen?

Detta beror dels på att vi vill kunna använda hjul, lager, leder och bromsar från standardbilar.
dessa mått kommer ifrån en BMW E36 spindel, med befintlig styrarm, om man ska flytta ut styrarmen så kommer den troligen att hamna i bromsskivan, så där i ligger begränsningen på Statiska Acerman.

Sen en personlig åsikt är att om skärpunkten ligger bakom bakaxeln så kan man få positiva egenskaper som att man får mindre svängradie! (drifting och fickparkering!!)
Jag menar för att få rätt dynamisk Ackerman så flyttar man bak styrväxeln och då accelereras hjulens vinklar inför fullt rattutslag. lite svårt att förklara kanske men det var min erfarenhet efter att jag byggt ihop vår 7a!