About the vehicle modification and utility addition, the term custom Roof rack brackets has become common in the groups of outdoor enthusiasts, overlanders, and commercial fleet managers as an accessory they cannot do without. Those brackets form the structural connection point of a vehicle roof with whatever is mounted to it cargo baskets, rooftop tents, solar panels, or jerry cans. The real world demands that roof rack brackets must be capable of supporting both static and dynamic load, be it and preparing a 4×4 to go bang on trail or just the need to carry more cargo with a daily driver.
Autojen kattotelineen kiinnikkeitä on saatavana monenlaisia, alkaen yleissovituksesta aina tiettyyn ajoneuvomerkkiin ja -malliin. Ne kaikki on muotoiltu siten, että ne istuvat tiiviisti, kantavat kuorman painon ja altistavat elementeille. Räätälöidyt kattotelineen kiinnikkeet osoittautuvat ihanteelliseksi ratkaisuksi henkilöille, jotka tarvitsevat vahvempia kiinnikkeitä tai ajoneuvokohtaista mukautusta. Ne voidaan sijoittaa tarkasti, niissä on suuremmat kuormat ja ne voidaan varustaa erikoisvarusteilla.
Seuraavassa artikkelissa tutustutaan materiaalien ja suunnittelun suunnitteluun väsymistestauksen ja todellisten tapaustutkimusten tasolla.
Kattotelineen kiinnikkeet
Roof rack brackets are structural support items used to mount racks, baskets, and accessories to the roof of a vehicle. Load-bearing systems are built on these brackets, which make them highly utilize in cargo transportation, overlanding, and industrial use. Regarding the issue of fitting a utility van or even coming up with a custom-made 4×4 system, the eräänlainen kiinnike ja materiaali ovat erittäin huolestuttavia.
Käytännön jako ja käyttö
1. OEM Custom Brackets
Alkuperäisvalmistajan (OEM) kiinnikkeet ovat ajoneuvokohtaisia kiinnikkeitä. Ne ovat käteviä, mutta useimmissa tapauksissa ne eivät ole riittävän tehokkaita tai monipuolisia käytettäväksi vakavammissa töissä. Custom Roof rack -kiinnikkeet taas valmistetaan joitakin sovelluksia ajatellen, ja niiden kokoa, materiaalilaatua ja kiinnitystapaa voi vapaasti muuttaa.
2. Auton kattotelineen kiinnikkeet Käyttötapaukset
Autojen kattotelineiden kiinnikkeet ovat kevyitä tai keskiraskaita, ja niihin kuuluvat kattoteltat, pyörätelineet ja hyötylaatikot. Räätälöinnin taso keskittyy tässä tapauksessa painon jakautumiseen, aerodynamiikkaan ja räätälöinti voidaan asentaa helposti ilman, että ajoneuvon rakenne muuttuu.
Käytetty materiaali ja mekaaniset ominaisuudet
Mukautetun kattotelineen kiinnikkeet ja auton kattotelineen kiinnikkeiden suunnittelu riippuu pitkälti käytetyn materiaalin valinnasta. Käytetty materiaali määrittää myös kiinnikkeen lujuuden, mutta materiaalista riippuvat myös paino, korroosionkestävyys, väsymiskestävyys ja suorituskyky erilaisissa lämpö- ja mekaanisissa kuormituksissa.
Eniten käytetyt materiaalit, niiden mekaaniset ominaisuudet ja soveltuvuus sovelluksiin ovat seuraavat.
1. Alumiiniseos 6061-T6
Kattotelineen kiinnikkeiden valmistuksessa suositeltavin seos on alumiiniseos 6061-T6, koska se on erittäin vahva mutta kevyt, ei-korroosiota aiheuttava ja se voidaan työstää koneellisesti tai hitsata.
Mekaaniset ominaisuudet:
- Myötölujuus: 276 MPa
- Murtovetolujuus (UTS): 310 MPa
- Väsymisraja (käänteinen jännitys): ~96 MPa
- Kimmomoduuli: 68,9 Giga Pascalia.
- Leikkauslujuus: 207 MPa
- Tiheys: 2,70 g/cm 3
- Sulamispiste: ~582-652 o C.
- Lämmönjohtavuus 167 W/m K
- Käyttölämpötila-alue: -200 °C - 150 °C
Edut
- Lightweight – an amazing bearing strength with a negligible increase in mass
- Reunat voivat olla anodisoidut tai jauhemaalatut.
- T6-karkaisulla on työstön jälkeinen lujuus [vastaus]
Rajoitukset:
- Epäsuotuisa jännityskorroosiohalkeilulle kloridipitoisissa ympäristöissä (esim. merialueilla).
Sovellukset:
Sitä käytettiin maasto- ja maastokäytöissä, joissa kattotelineen kannattimia pidettäisiin mittatilaustyönä, mutta niiden olisi kestettävä jopa 120 kg:n dynaamiset kuormitukset ja yli 500 000 syklin värähtelyväsymys ilman pysyviä muodonmuutoksia (plastisuus).
2. Ruostumaton teräs (304/316)
Ruostumattoman teräksen sovelluksia, joissa jäykkyys ja korroosionkestävyys ovat painoa tärkeämpiä, käytetään autojen kattotelineiden kiinnikkeissä. Yleisimpiä ovat laatuluokat 304 ja 316.
Mekaaniset ominaisuudet (304):
- Myötölujuus: -215MPa
- UTS: 505-585 MPa
- Venymiskatkos: 40 prosenttia.
- Tiheys: 7,9 g/cm 3
- käyttölämpötila: -196C - 870C
- Lämpölaajeneminen: 17,2 μm/m C astetta.
- Korroosionkestävyys: erittäin hyvä, erityisesti kaupunki- ja teollisuusympäristöissä.
Luokkaa 316 käytetään yleensä kloridipitoisessa ympäristössä, koska se sisältää lisäksi molybdeeniä, joka antaa materiaalille erinomaisen kestävyyden.
Edut:
- Hapettumisen, sateen, UV-säteilyn ja suolasuihkun kestävä.
- Korkea vetolujuus, väsymislujuus, staattiset ja dynaamiset kuormat.
Voidaan käyttää myös suuritehoisissa sovelluksissa, joissa auton kattotelineen kiinnikkeillä tuettavan kuorman painon on oltava yli 150 kg.
Rajoitukset:
- Tiheämpi kuin alumiini ( noin 3x).
- erityisesti koneet ja hitsaukset;
- Lievä teräs (kylmävalssattu hiiliteräs, A36 tai vastaava).
Lievä teräs
Kevyt teräs on hyvin yleistä edullisissa rakenteissa, joissa se vaatii lujuutta ja joissa se ei vaadi pitkää käyttöikää ilman muuta pinnoitusta, kuten auton kattotelineen kannattimissa.
Mekaaniset ominaisuudet:
- Myötölujuus: noin 250 MPa
- UTS: ~370 MPa
- Väsymisraja (Est): ~MPa
- Tiheys: 7,85 g/cm 3
- Brinellin kovuus: 120 -180
- Lämmönjohtavuus 43 W/m K
- Sulamislämpötila: -1540-1425 o °C.
Edut:
- Halpaa tilapäisenä toimenpiteenä tai tilapäisratkaisuna.
- Hyvä työstettävyys
- Tiilellä vahvistetut kannattimet, kun rasitussyklien määrä on rajoitettu.
Rajoitukset:
- Pitää maalata, sinkitä tai pulverimaalata; on valmis ruostumaan.
- Huono väsymiskestävyys verrattuna alumiiniin ja ruostumattomaan teräkseen.
Käyttötapaus:
Sovelletaan ajoneuvokannan ajoneuvojärjestelmiin tai hyötyperävaunuihin, joissa auton kattotelineen kiinnikkeet valmistetaan massatuotantona ja jauhemaalataan epoksipohjaisella jauhemaalilla, joka kestää vähintään 500 tuntia suolasuihkua (ASTM B117 -standardi).
3. Composite Materials (Carbon Fibre Reinforced Polymers – CFRP)
CFRP Custom kattotelineen kiinnikkeet valmistetaan toisinaan korkealuokkaiseen käyttöön, vaikkakin pieninä määrinä, ja pääasiassa moottoriurheilussa tai painoltaan äärimmäisissä käyttötarkoituksissa.
Ominaisuudet:
- Vetolujuus: ~600-1200 MPa
- Tiheys: 1,6 g/cm 3
- Epäterveellinen väsymys: valtava
- Lämpöstabiilisuus: Jopa 150 o C:seen asti, riippuvainen hartsimatriisista,
- Korroosionkestävyys: Korroosionkestävyys: Erittäin hyvä
Edut:
- Erittäin kevyt
- Yksilöllisiä aerodynaamisia muotoja voidaan muovata.
Rajoitukset:
- Erittäin kallista
- Tapaukset, joista puuttuu hienovaraisuutta
- Ja ruuvikiinnitteinen, ilman inserttejä, ei olisi hyvä tulevaisuudennäkymä.
Materiaalien vertailutaulukko
| Kiinteistö | 6061-T6 alumiini | 304 ruostumatonta terästä | Lievä teräs | CFRP |
| Myötölujuus (MPa) | 276 | 215 | 250 | 600+ |
| UTS (MPa) | 310 | 585 | 370 | 1200 |
| Tiheys (g/cm³) | 2.70 | 7.9 | 7.85 | 1.6 |
| Korroosionkestävyys | Kohtalainen | Erinomainen | Matala | Erinomainen |
| Lämpöraja (°C) | 150 | 870 | 500+ | ~150 |
| Väsymiskestävyys | Kohtalainen | Korkea | Matala | Erittäin korkea |
| Työstettävyys | Erinomainen | Kohtalainen | Korkea | Matala |
Materiaalin valinta
Kattotelineen kiinnikkeet tai auton kattotelineen kiinnikkeiden materiaali on valittava ottaen huomioon rakenteelliset vaatimukset, ympäristö, painokantavuus ja kustannukset.
- Raskaassa maastokäytössä hyvä tasapaino lujuuden ja korroosionkestävyyden välillä on jauhemaalattu 6061-T6-alumiini.
- Jos ajoneuvoa on säilytettävä kosteudessa tai kemikaaleissa, kuten rannikkoajoneuvoissa tai teollisuusajoneuvoissa, ruostumatonta terästä olisi suotavaa käyttää.
- Kevyt teräs voi olla tyydyttävä väliaikaiseen tai katettuun käyttöön, mutta se on suojattava korroosiolta.
- CFRP on eksoottinen materiaali, mutta se ei ole valtavirran materiaali kustannusten ja kiinnitysongelmien vuoksi.
Insinöörien ja valmistajien on otettava huomioon myös muita tekijöitä, kuten lämpölaajeneminen, pultin esijännityksen muuttuminen lämmön vaikutuksesta sekä jännityskeskittymät taivutuksissa ja rei'issä, jotka vaikuttavat pitkäaikaiseen luotettavuuteen toistuvissa kuormitussykleissä.
Kattoteline kiinnikkeet valmistusprosessi
Kattotelineen kiinnikkeiden valmistustekniikka on monimutkainen työprosessi, ja se edellyttää tarkan materiaalinmuodostuksen, liittämisen, pintakäsittelyn ja tarkastuksen koordinointia. Sekä räätälöidyissä kattotelinekannattimissa että autojen kattotelinekannattimissa mitat, mekaaninen eheys ja korroosionkestävyys ovat ensiarvoisen tärkeitä. Tuotantoprosessin päävaiheet ovat seuraavat.
1. CAD-suunnittelu, tekninen analyysi
Ennen kuin kiinnike valmistetaan todellisessa maailmassa, insinööri mallintaa sen jollakin CAD-ohjelmalla (Computer-Aided Design), kuten Solid Works, Auto CAD tai Fusion 360. Tässä mallissa on kiinnitysreikien sijainnit, taivutuslinjat ja kiinnityspaikat. FEA-analyysi (Finite Element Analysis) tehdään yleensä, jotta voidaan simuloida kiinnikkeen käyttäytymistä staattisten ja dynaamisten kuormitusten suhteen. Jos kyseessä ovat räätälöidyt kattotelineen kannattimet, FEA:n avulla voidaan löytää jännityskeskittymiä, joita ei muuten olisi ratkaistu ennen kuin materiaalin paksuus optimoidaan tai osaa vahvistetaan.
Seuraavat suunnitteluparametrit ovat tärkeitä:
- Taivutusvara ja säde (1-2x materiaalin paksuus normaalisti).
- Reiän toleranssi ( +-0,1 mm)
- Reikien väli keskeltä keskelle (esim. 100 mm x 50 mm).
- Pienin taivutussäde (20-30 astetta halkeilun välttämiseksi)
2. Materiaalit - Laser- tai vesisuihkuleikkaus
Kun suunnittelusta on päästy sopimukseen, raakalevy leikataan muotoonsa erittäin tarkoilla CNC-laserleikkureilla tai vesisuihkukoneilla. Menetelmillä saavutetaan erinomainen mittatarkkuus ja reunojen viimeistely.
- Laserleikkaus: Servolaser kohdistetaan joko CO2- tai kuitulaserilla (~336 kW) jopa 10 mm:n paksuisten metallien leikkaamiseen.
- Vesisuihkuleikkaus: Vesisuihkuleikkauksessa käytetään korkeapaineista vettä (~60 000 psi) ja hiomahiukkasten seosta, jolla saadaan aikaan lämpöä sisältämätön leikkaus.
Laserleikkaus on haluttua, koska sillä voidaan leikata lyhyessä ajassa mietoa terästä tai ruostumatonta terästä, jota kutsutaan auton kattotelineen kannattimiksi. Kuitenkin alumiinin vesisuihkuleikkaus räätälöityjä kattotelineen kiinnikkeitä varten ei aiheuta vääntymistä tai mikrosäröjä, jotka liittyvät lämpöön.
- Yleinen suvaitsevaisuus: +/- 0,05 mm
- Levyn paksuus: 3 mm (normaali), 4 6 mm raskaissa sovelluksissa.
3. CNC-taivutus ja muokkaus
Tämän jälkeen aihiot puristetaan muotoonsa hydraulisilla puristimilla tai servosähköisillä puristimilla. CNC-taivutukseen liittyy suuri toistettavuus ja pienet kulmatoleranssit, jotka ovat pieniä.
- Lehdistön voimat: This varies with the material – 60 tons on 4 mm stainless steel.
- Taivutuskulman toleranssi: +0,5 -0,5 astetta
- Jousitettu korvaus: Se määräytyy materiaalin ominaisuuksien mukaan.
- Taivutussäde: on oltava vähintään 1,5 kertaa materiaalin paksuus halkeilun estämiseksi.
Mukautetut kattotelineen kiinnikkeet voivat olla monimutkaisia muotoja, kuten Z- tai C-muotoisia, ja niissä voi olla monia mutkia, jotka voidaan varmistaa johdonmukaisiksi vain CNC-taivutuksella.
4. Hitsaus ja liittäminen
Kun tarvitaan useampi kuin yksi kappale, esim. monikomponenttiset räätälöidyt kattotelineen kiinnikkeet, on käytettävä hitsausta. Useimmat käytetyt hitsausmenetelmät ovat:
- MIG-hitsaus (metallin suojakaasu): Lievää terästä voidaan hitsata; suojakaasuna käytetään CO 2:ta tai Ar/CO 2:ta 2030 CFH:ssa.
- TIG-hitsaus (volframi-inertti kaasu): Tämä on paras valinta alumiinin ja ruostumattoman teräksen käsittelyyn; käytetään puhdasta argonia.
- Pistehitsaus: Sovelletaan ohuisiin teräskannattimiin suurissa tuotantomäärissä auton kattotelineen kannattimien valmistukseen.
Erityisesti alumiinin kohdalla kiinnostavaa on lämpövaikutteisen vyöhykkeen (Heat-Affected Zone, HAZ) hallinta vääntymisen välttämiseksi. Ground Weld -saumat hiotaan hitsauksen jälkeen terävien reunojen ja jännityskohtien tasoittamiseksi, jotta ne olisivat turvallisia ja väsymättömät.
Normaaliin hitsauksen jälkeiseen tutkimukseen kuuluu:
- Huokoisuus tai alikulut tutkitaan silmämääräisesti.
- Pinnan halkeamien testaus - väriaineella tehtävä tunkeutumistestaus.
- Kierteen tai niitin vääntömomentin testaus, upotettu
- Pinnoitus ja pintakäsittely
Pintakäsittelyt tehdään muotoilun ja hitsauksen jälkeen korroosionkestävyyden, ulkonäön ja käyttöiän parantamiseksi. Se on mukava askel, erityisesti auton kattotelineen kannattimien kanssa, jotka ovat ulkotiloissa käytettäviä esineitä.
5. Suosittuja pinnoitussovelluksia
- Jauhemaalaus: Kyseessä on sähköstaattisesti levitettävä kuivapinnoite, joka kovettuu 180 200 o C:ssa 2030 minuutin kuluessa. Se kestää hyvin UV-säteilyä ja suolaa.
- Anodisointi: Anodisoinniksi kutsutun prosessin avulla alumiiniin voidaan kehittää kova, kulutusta kestävä oksidipinnoite.
- Kuumasinkitys: Komponentit lisätään sulaan sinkkialtaaseen (~450 o C), joka antaa teräkselle korroosionkestävyyttä.
- E-pinnoite: Levittää tasaisen pohjamaalikerroksen tuleviin maalaustuotteisiin.
- Pinnoitteen keskimääräinen paino on 60-100 mikronia. Hyvin pinnoitettujen osien suojaus suolasuihkussa on yli 500-1000 tuntia (ASTM B117).
- Poraus, napauttaminen ja kokoonpanon valmistelu: Porauksen ja hanojen asennuksen valmistelut.
- Asennettavat reiät voidaan leikata nyt tai ne voidaan joutua työstämään myöhemmin, jotta ne sopivat kiinnikkeeseen. Rivimutterit tai hitsausmutterien kierteitetyt lisäosat ovat yleisiä, kun asennetaan pultattavia lisävarusteita.
- Reikien koot: Yleisimmät reiät ovat M6 (6,5 mm), M8 (8,5 mm) tai M10 (10,5 mm).
- Kierteitetyt istukat Vääntömomentti: M8-teräspanos 25 Nm:iin
- Kokoonpanovälineet: Kokoonpanovälineitä käytetään massatuotannossa esimerkiksi kohdistusten ja sovitusten pitämiseen.
- Mukautetut kattotelineen kannattimet voidaan myös lähettää kumitiivisteiden, välikappaleiden tai tärinänestotyynyjen kanssa, jotka on jo asennettu ennen lopullista pakkaamista.
6. Kuormitustestaus ja laadun tarkastus
Jokainen sulkujen lähetys tarkastetaan laadun osalta ennen lähettämistä. Räätälöidyt kattotelineen kannattimet on tarkoitettu suurelle kuormitukselle, ja ne on kuormitustestattava.
- Mittojen tarkistus: Käytetään skalpereja, mittareita ja 3D-laserskannereita.
- Kuormitustestaus: Kannattimet kuormitetaan 1,5-2 kertaa nimelliskuorma (eli 300 kg staattisesti).
- Syklinen väsymistestaus: Jäljittelee 1 miljoonaa tärinäsykliä servohydraulisilla testausjärjestelmillä.
- Lämpökierto: Komponentteja lämmitetään ja jäähdytetään +85 °C:n ja -40 °C:n välillä, jotta voidaan varmistaa materiaalin käyttäytyminen näissä olosuhteissa.
Vasta kun auton kattotelineen kiinnikkeet ovat läpäisseet kaikki testit, ne voidaan päästää markkinoille.
7. Pakkaaminen ja jäljitettävyys
Lopulliset kiinnikkeet puhdistetaan, merkitään ja täytetään vaahtomuovi- tai muovivälikappaleilla, jotta pinnat eivät vahingoitu. Jokaiseen yksikköön tai erään merkitään:
- Erän numero
- Materiaaliluokka
- Pinnoitetyyppi
- Valmistuspäivämäärä
Kun kattotelineitä käytetään työkoneissa tai valtion tarjouskilpailussa, toimitetaan täydelliset jäljitettävyysasiakirjat, kuten tehdastodistukset, hitsauslokit ja pinnoitetarkastuspöytäkirjat, kun kyseessä ovat räätälöidyt kattotelinepidikkeet.
Stressisimulointi ja kuormitustestaus
Staattinen kuormitustestaus
Kannattimet kestävät 150-300 kg:n pystysuuntaisen staattisen kuormituksen kiinnityspistettä kohti. Testauslaitteisto kuormitetaan 10 kg:n askelin, ja taipuma luetaan jokaisella askeleella digitaalisilla siirtymämittareilla.
Dynaaminen värähtelytestaus ja väsymistestaus
Custom-kattotelineen kannattimille tehdään dynaaminen testaus, jossa tehdään 1 miljoona sykliä 2-5 Hz:n taajuudella, jotta voidaan jäljitellä todellisia ajo-olosuhteita maastoajossa.
- Syklin kesto: Sen on kestettävä 1 miljoona sykliä ilman näkyviä väsymissäröjä.
- Väsymisvarmuuskerroin: 1,5x -2x odotettu kuormitus.
Lämpötilatestaus
Jotta kiinnikkeet voidaan testata kovia ilmastomuutoksia vastaan, kiinnikkeet altistetaan 24 tunnin jaksoille kammioissa, joiden lämpötila vaihtelee -440 C:sta 85 C:een. Testissä seurataan materiaalin laajenemista ja pultin vääntömomentin säilymistä.
Kattotelineen kiinnikkeen suunnitteluun liittyviä näkökohtia
Kattotelineen kannattimien konseptisuunnittelussa on useita tärkeitä asioita, jotka liittyvät rakenteelliseen kuormitukseen, materiaalien käyttäytymiseen ja ajoneuvon integrointiin. Sekä räätälöityjen kattotelinekannattimien että autojen kattotelinekannattimien on kestettävä reaalimaailman rasitukset ilman, että ne vioittuvat, ja niiden on myös sovittava erityyppisiin kattoihin.
Rasituskapasiteetti ja painokapasiteetti
Kannattimien on kestettävä staattista painoa, kuten matkatavaroita tai rahtia, ja niiden paino on yleensä 50-150 kg. Dynaamiset voimat voimistuvat, kun auto on liikkeessä; tämä johtuu kiihdytyksistä, jarrutuksista ja kaarreajoista. Dynaamiset painot voivat olla kaksi- tai jopa kolminkertaiset staattiseen painoon verrattuna. Kiinnikkeiden on kestettävä iskukuormia, jotka ovat jopa viisinkertaisia nimelliskapasiteettiin nähden ankarissa ajo-olosuhteissa. Tämä on erityisen tärkeää mukautettujen kattotelineiden kiinnikkeiden tapauksessa, koska ne on yleensä mukautettu maastokäyttöön tai kaupallisiin tarkoituksiin. Insinöörit käyttävät suunnittelussa yleensä vähintään 2,0:n turvallisuuskerrointa.
Materiaalien muodon ja paksuuden optimointi
Materiaalin paksuus vaikuttaa lujuuteen ja jäykkyyteen. Teräksen tapauksessa 4-6 mm on tyypillinen paksuus. Alumiinin tapauksessa 2 -3 mm on tavallista painon säästämiseksi. Muotoiltuja muotoja, kuten C-profiileja tai Z-kannattimia, käytetään usein mukautetuissa kattotelineen kannattimissa jäykkyyden lisäämiseksi lisäämättä tilaa. Laatikkomuotoiset mallit lisäävät taivutus- ja vääntökestävyyttä. Geometrian ja jännitysjakauman optimointi suoritetaan FEA-ohjelmiston avulla. Menetelmää sovelletaan autojen kattotelineiden kiinnikkeisiin ja erityisesti massatuotantoon.
Asennuksen kohdistaminen ja ajoneuvon sovittaminen ajoneuvoon
- Sovittaminen on tärkeintä: Auton kattotelineen kiinnikkeiden on sovittava tehtaan pulttien malliin, kiskojen väleihin tai ajoneuvon katolla oleviin koviin kohtiin. Reikien on oltava tarkkoja, ja niiden toleranssi on +/- 0,1 mm.
- Mukautetut kattotelineen kiinnikkeet: Kattokäyrien jäljittämiseen tarvitaan usein mukautettuja CAD-malleja. Oikealla kosketuksella vältetään äänet ja parannetaan kuormansiirtoa.
- Kumityynyt tai -tiivisteet: Kannattimen ja auton korin väliin asetetaan kumityynyt tai tiivisteet. Ne estävät korroosiota ja vaimentavat tärinää ajon aikana.
- Elinikä ja tärinän väsymiskestävyys
Kiinnikkeiden on kestettävä tien töyssyjen ja tuulen aiheuttamaa tärinää. Nämä rasitukset voivat johtaa ajan myötä väsymisvikaantumiseen, ellei toimenpiteisiin ryhdytä. Suunnittelijoiden olisi vältettävä teräviä kulmia ja jännityskorkeuksia. Lievennetyt reunat ja siirtymät poistavat halkeamien riskin. Maastossa käytettäviä Custom Roof Rack -kiinnikkeitä testataan laboratorio-olosuhteissa useiden syklien ajan. Tämä takaa pitkäaikaisen turvallisuuden ja kestävyyden.
Pinnan pinnoite ja ympäristönkestävyys
Se on suojattava hyvin sateen, suolan ja auringon aiheuttamaa korroosiota vastaan. Auton kattotelineen kiinnikkeet maalataan yleensä jauhemaaleilla tai sinkitään. Jauhemaalaus on poltettu 180-200 o C:ssa, ja se on UV:n ja ruosteen kestävä. Tavalliset teräksiset kattotelineen kannattimet on sinkitty sinkillä, joka antaa uhraussuojan. Rannikko- tai lumisissa ympäristöissä käytettävien pinnoitteiden on kestettävä vähintään 500 tuntia suolasuihkutestejä, jotta niitä voidaan pitää luotettavina.
Asennusjärjestelmät ja yhteensopivuus
Autojen kattotelineiden kiinnikkeiden kolme tärkeintä tyyliä ovat:
Räystäskourun kiinnityskorvakkeet
Sovelletaan vanhempiin autoihin, joissa on sadekourut. Nämä kiinnikkeet kestävät yleensä 80 kg:n painon paria kohti.
Kiinnityskiinnikkeet
Levitetään kumitetuilla jaloilla ja painelevyillä ovipieliin. Kantavuus staattinen 75 kg.
Track Mount -järjestelmät
Esiintyy mukautetuissa kattotelineen kiinnikkeissä, joissa suulakepuristetut alumiinikiskot ruuvataan katolle M8-kiinnikkeillä, jotka kiristetään 1820 Nm:n momenttiin, ja joissa on tiivisteet, jotka tekevät asennuksesta vedenpitävän.
Tapaustutkimus: Off-Road Expedition Build
An off-road trip requires some modification of a vehicle, which is not related to ordinary usage in the city. Fitting a 4×4 with stronger custom Roof rack brackets to make roof loads safe under severe conditions is one of such essential upgrades. Here in this case study, we look at a complete rig that would be used in a two-week overland expedition through rocky desert and forest roads.
Alusta ja ajoneuvoja koskevat vaatimukset
Käytetty ajoneuvo on vuoden 2021 Toyota Land Cruiser 76 -sarjan ajoneuvo, jonka jousitus on kiinteäakselinen ja jonka kattokuorma on 150 kg. Ylimaastomatkan oli tarkoitus koostua kattoteltan, kanisteritelineiden ja aurinkopaneelien asentamisesta. Arvio staattisesta kokonaiskattokuormauksesta oli 120 kg. Tehtaan kiskot olivat riittämättömät, joten insinöörit valmistivat pari mukautettua kattotelineen kiinnikettä, jotka sopivat Land Cruiserin sadekourujärjestelmään. Tällaisten kiinnikkeiden oli kestettävä painon lisäksi myös maastoajon äärimmäiset tärinät.
Kannattimen suunnittelu ja materiaalin valinta
Kannattimet laserleikattiin rakenteellisesti 5 mm paksusta kylmävalssatusta teräksestä (CR4-luokka). Kustakin kannattimesta taivutettiin U-profiili, jossa oli jäykistetyt laipat, CNC-hydraulisella puristusjarrulla. Kannattimen validoimiseksi tehtiin rasitussimulaatioita 450 kg:n ekvivalentilla dynaamisella kuormituksella (3,75 × staattinen). Termiin hitsattiin Custom Roof rack -kiinnikkeiden kriittisiin rasituskohtiin nivelside, joka parantaa vääntöjäykkyyttä ilman, että se on liian raskas. Kiinnityssarja pinnoitettiin kuumasinkityksellä, minkä jälkeen mattamusta jauhemaali kovetettiin 190 o C:ssa / 25 minuutissa, jotta se kestäisi aavikon ankaran UV-säteilyn ja mahdollisen sadealtistuksen.
Jakelulaitteen lataaminen ja asentaminen
Kannattimet kiinnitettiin Land Cruiserin sadevesikouruihin M8-ruostumattomasta teräksestä valmistetuilla U-pulteilla ja lukkomuttereilla, jotka kiristettiin 20 Nm:n momenttiin. Maalin kulumisen ja tärinän välttämiseksi kiinnikkeiden ja ajoneuvon väliin asetettiin kumityynyt (5 mm paksu neopreeni). Nämä kuormitettiin kuuden auton kattotelineen kiinnikkeen kautta (kolme kummallakin puolella), jotka oli sijoitettu 650 mm:n välein, jotta rasitus jakautuisi mahdollisimman hyvin. Dynaamiset testit osoittivat, ettei siirtymiä esiintynyt 500 kilometrin sekatestauksen jälkeenkään.
Retkikunnan suorituskykyä käsitellään tässä jaksossa.
- Ajoneuvo kulki yli 2400 kilometriä erilaisissa maastoissa: aaltopahvia, kivikkoisia nousuja ja jokien ylityksiä. Ulkolämpötilat vaihtelivat aavikkoalueiden yölämpötiloista -3 celsiusasteeseen ja keskipäivän 42 celsiusasteeseen.
- Mukautetut kattotelineen kiinnikkeet pitivät pintansa loppuun asti: Silmämääräisissä tarkastuksissa ei havaittu maalin lohkeamia tai hitsausvikoja. Kuormien siirtyminen oli vähäistä, eikä kiinnikkeitä kiristetty koko matkan aikana.
- Tärinätasot kiinnityspisteissä: Asennuspisteiden tärinätasojen todettiin olevan +0,3 g RMS:n ja -0,3 g RMS:n välillä. Näin alhainen arvo oli osoitus hyvästä tärinänvaimennuksesta, joka johtui kumieristekerroksista ja kiinnikkeiden jäykkyydestä.
Matkan jälkeinen analyysi ja korjaus
Aseet irrotettiin, ja tarkastus suoritettiin matkan jälkeen. Yhdessäkään ei ollut havaittavissa väsymisen tai pintakorroosion merkkejä. Suolasumutesti osoitti, että pinnoite ylitti 750 tunnin kestävyysvaatimukset. Kenttäryhmän palaute johti tulevien mallien pieniin suunnittelun parannuksiin, kuten pidempiin rakoreikiin, jotka helpottavat säätöä, ja lisävarusteisiin lisävarusteiden kiinnittämistä varten. Seuraavat edistysaskeleet parantavat myös auton kattotelineen kiinnikkeiden monikäyttöisyyttä vaikeissa olosuhteissa.
Päätelmä
Kun valitset kattotelineen kiinnikettä, sopivuus ei ole ainoa näkökohta, vaan huomioon on otettava myös kestävyys, turvallisuus ja suorituskyky. Sekä räätälöidyt kattotelineen kiinnikkeet että auton kattotelineen kiinnikkeet on suunniteltava tarkasti, olipa kyseessä sitten karuihin retkiin osallistuminen tai jokapäiväinen hyöty. Olipa kyse sitten materiaalivalinnasta ja hitsausmenettelystä tai lämpölaajenemisesta ja syklitestauksesta, jokainen näkökohta on tärkeä tuloksena olevan järjestelmän luotettavuuden edistämiseksi. Laadukkaisiin kannattimiin investoiminen ei ehkä kuulosta paljolta, mutta kun varusteesi, työkalusi tai jopa sinun teltta on ylhäällä, siitä tulee yksi tärkeimmistä päätöksistä, joita voit tehdä.
UKK
Kysymys 1: Mikä on jälkimarkkinoiden kattotelineen kiinnikkeiden painoluokitus?
Mukautetuilla kattotelineen kiinnikkeillä on yleensä 75 150 kg:n staattinen kuormitusluokitus materiaalin ja rakenteen mukaan. Niiden on kestettävä 2-5-kertainen kuormitus dynaamisissa olosuhteissa, kuten maastoajossa tai suurnopeusajossa. Älä koskaan unohda kiinnikkeen turvallisuuskerrointa, jonka pitäisi olla vähintään 2,0.
Kysymys 2: Voidaanko autojen kattotelineen kiinnikkeet asentaa muuttamatta ajoneuvoa?
Ja kyllä, suurin osa autojen kattotelineiden kiinnikkeistä on tarkoitettu hyödyntämään tehtaalla asennettuja kiinnityspisteitä tai kattokiskoja. Räätälöidyt kattotelinekannattimet saattavat kuitenkin tarvita pieniä säätöjä tai erityisiä kiinnityssarjoja, erityisesti epätavallisissa ajoneuvoissa tai retkeilyajoneuvoissa.
Kysymys 3: Mitkä ovat sopivia materiaaleja kattotelineen kannattimille ankarissa olosuhteissa?
Sinkitty teräs ja eloksoitu alumiini ovat tavallisia. Kova ympäristö Mukautetut kattotelineen kannattimet voidaan valmistaa 4-6 mm paksusta teräksestä, joka on pulverimaalattu ja korroosiosuojattu, jotta ne kestävät suolaa, UV-säteilyä ja laajoja lämpötilavaihteluita.