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.
Az autós tetőcsomagtartó tartók sokféle típusban kaphatók, az univerzális illeszkedéstől kezdve az adott járműmárkához és -modellhez. Mindegyik úgy van kialakítva, hogy jól illeszkedjen, megtartsa a rakomány súlyát, és kitegye az elemeknek. Az egyedi tetőcsomagtartó konzolok ideális megoldásnak bizonyulnak azon személyek számára, akiknek erősebb vagy járműspecifikus alkalmazkodásra van szükségük. Pontosan elhelyezhetők, nagyobb teherbírásúak, és speciális felszereléssel is felszerelhetők.
A következő cikk a fárasztásvizsgálatok és valós esettanulmányok szintjén az anyag- és formatervezéssel foglalkozik.
Tetőcsomagtartó konzolok
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 fajta konzol a felhasználandó anyagok és a felhasznált anyagok nagy aggodalomra adnak okot.
Gyakorlati felosztás és használat
1. OEM Custom Brackets
Az eredeti berendezésgyártó (OEM) konzolok járműspecifikus konzolok. Kényelmesek, és a legtöbb esetben nem elég erősek vagy nem elég sokoldalúak ahhoz, hogy komolyabb munkákhoz használják őket. Az egyedi tetőcsomagtartó konzolok a másik oldalon bizonyos alkalmazások figyelembevételével készülnek, és bátran változtathatunk a méreten, az anyagminőségen és a rögzítési módszeren is.
2. Autó tetőcsomagtartó konzolok Felhasználási esetek
Az autó tetőcsomagtartó tartók könnyű és közepes teherbírásúak, és a tetőn elhelyezett sátrakat, kerékpártartókat és segéddobozokat foglalják magukban. A testreszabás szintje ebben az esetben a súlyelosztásra, az aerodinamikára összpontosít, és a testreszabás könnyen felszerelhető a jármű szerkezetének megrongálása nélkül.
Felhasznált anyag és mechanikai tulajdonságok
Az egyéni tetőcsomagtartó konzolok és az autós tetőcsomagtartó konzolok kialakítása nagyban függ a felhasznált anyag kiválasztásától. A felhasznált anyag határozza meg a konzol szilárdságát is, de az anyagtól függ a súly, a korrózióállóság, a fáradási élettartam és a különböző termikus és mechanikai terhelések alatti teljesítmény is.
A leggyakrabban használt anyagok, mechanikai tulajdonságaik és alkalmazhatóságuk a következők.
1. 6061-T6 alumíniumötvözet
A tetőcsomagtartó konzolok gyártásánál a legelőnyösebb ötvözet a 6061-T6 alumíniumötvözet, mivel nagyon erős, de könnyű, nem korrózióálló, és megmunkálható vagy hegeszthető.
Mechanikai tulajdonságok:
- Folyáshatár: 276 MPa
- Szakítószilárdság (UTS): 310 MPa
- Fáradási határérték (fordított feszültség): MPa: ~96 MPa
- Rugalmassági modulus: 68,9 Giga Pascal
- Nyírószilárdság: 207 MPa
- Sűrűség: 2,70 g/cm 3
- Olvadáspont: ~582-652 o C
- Hővezető képesség 167 W/m K
- Működési hőmérséklet-tartomány: -200 °C és 150 °C között
Előnyök
- Lightweight – an amazing bearing strength with a negligible increase in mass
- A szélek lehetnek eloxáltak vagy porszórtan bevonva.
- A T6-os edzettségnek megmunkálás utáni szilárdsága van [válasz]
Korlátozások:
- Kloridban gazdag környezetben (pl. tengeri környezetben) nem kedvez a feszültségkorróziós repedéseknek.
Alkalmazások:
És olyan off-road és szárazföldi alkalmazásokban használták, ahol a tetőcsomagtartó konzolok egyedi gyártásúnak tekinthetők, de akár 120 kg-os dinamikus terhelést és több mint 500 000 ciklusnyi vibrációs fáradást kell elviselniük maradandó deformáció (plaszticitás) nélkül.
2. Rozsdamentes acél (304/316)
A rozsdamentes acél alkalmazásai, és ahol a merevség és a korrózióállóság nagyobb jelentőséggel bír, mint a súly, az autó tetőcsomagtartó konzoloknál találhatók. A leggyakoribbak a 304-es és 316-os osztályok.
Mechanikai tulajdonságok (304):
- Folyáshatár: -215MPa
- UTS: 505-585 MPa
- Nyúlási szünet: 40%.
- Sűrűség: 7,9 g/cm 3
- üzemi hőmérséklet: -196C és 870C között
- Hőtágulás: 17,2 μm/m C fok.
- Korrózióállóság: nagyon jó, különösen városi és ipari környezetben.
A 316-os fokozatot általában kloridban gazdag környezetben alkalmazzák, mivel további molibdént tartalmaz, amely kiváló ellenállást biztosít az anyagnak.
Előnyök:
- Oxidáció-, eső-, UV- és sós permetnek ellenálló
- Nagy szakítószilárdság, fáradási szilárdság, terhelések, statikus és dinamikus.
Nagy igénybevételnek kitett alkalmazásokban is használható, ahol az autó tetőcsomagtartó konzolok által megtámasztandó teher súlya meghaladja a 150 kg-ot.
Korlátozások:
- Sűrűbb, mint az alumínium ( kb. 3x).
- gépek és különösen hegesztések;
- Enyhe acél (hidegen hengerelt szénacél, A36 vagy azzal egyenértékű)
Enyhe acél
Az enyhe acél nagyon gyakori az olcsó szerkezetekben, ahol szilárdságra van szükség, és nem igényel hosszú élettartamot egyéb bevonat nélkül, mint például az autó tetőcsomagtartó konzolok.
Mechanikai tulajdonságok:
- Folyáshatár: körülbelül 250 MPa
- UTS: MPa: ~370 MPa
- Fáradási határérték (Est): ~MPa
- Sűrűség: 7,85g/cm 3
- Brinell-keménység: 120 -180
- Hővezető képesség 43 W/m K
- Fúziós hőmérséklet: -1540-1425 o °C.
Előnyök:
- Olcsó ideiglenes intézkedésként vagy ideiglenes megoldásként.
- Nagyfokú megmunkálhatóság
- Téglaerősítésű konzolok, korlátozott számú stresszciklus alatt
Korlátozások:
- Festeni, horganyozni vagy porszórtan kell; készen áll a rozsdásodásra.
- Az alumíniumhoz és a rozsdamentes acélhoz képest gyenge fáradási túlélés
Felhasználási eset:
Alkalmazás flottajármű-rendszereken vagy haszonjármű-utánfutókon, ahol az autó tetőcsomagtartó konzolokat tömeggyártásban gyártják, majd epoxi alapú porszórt bevonattal porszórták, amely 500 vagy több órás sóspray-állósággal rendelkezik (ASTM B117 szabvány).
3. Composite Materials (Carbon Fibre Reinforced Polymers – CFRP)
A CFRP Custom tetőcsomagtartó konzolokat alkalmanként gyártják high-end felhasználásra, bár kis mennyiségben, és elsősorban motorsportban vagy extrém súlyú felhasználásra.
Tulajdonságok:
- Szakítószilárdság: ~600-1200 MPa
- Sűrűség: 1,6 g/cm 3
- Egészségtelen fáradtság: óriási
- Hőstabilitás: Gyanta mátrix függvényében 150 o C-ig,
- Korrózióállóság: Korrózióállóság: Nagyon jó
Előnyök:
- Ultrakönnyű
- Egyedi aerodinamikai formák alakíthatók ki
Korlátozások:
- Nagyon drága
- Finomság nélküli esetek
- És egy csavaros, betétek nélküli, nem lenne jó kilátás.
Anyag összehasonlító táblázat
| Ingatlan | 6061-T6 alumínium | 304 rozsdamentes acél | Enyhe acél | CFRP |
| Folyáshatár (MPa) | 276 | 215 | 250 | 600+ |
| UTS (MPa) | 310 | 585 | 370 | 1200 |
| Sűrűség (g/cm³) | 2.70 | 7.9 | 7.85 | 1.6 |
| Korrózióállóság | Mérsékelt | Kiváló | Alacsony | Kiváló |
| Hőmérsékleti határérték (°C) | 150 | 870 | 500+ | ~150 |
| Fáradási ellenállás | Mérsékelt | Magas | Alacsony | Nagyon magas |
| Megmunkálhatóság | Kiváló | Mérsékelt | Magas | Alacsony |
Anyag kiválasztása
A tetőcsomagtartó konzolok vagy autó tetőcsomagtartó konzolok anyagát a szerkezeti követelmény, a környezet, a súlyterhelhetőség és a költség figyelembevételével kell kiválasztani.
- Nagy igénybevételű terepjáró használat esetén a szilárdság és a korrózióállóság közötti jó egyensúlyt a porszórt 6061-T6 alumínium biztosítja.
- Ha a járművet nedvességnek vagy vegyi anyagoknak kell tárolni, mint például a tengerparti járművek vagy ipari járművek esetében, rozsdamentes acélra lenne szükség.
- Az enyhe acél kielégítő lehet ideiglenes vagy fedett felhasználás esetén, de a korrózió ellen valamilyen védelmet kell biztosítani.
- A CFRP egzotikus, de a költségek és a rögzítési problémák miatt nem egy általános anyag.
A mérnököknek és a gyártóknak más tényezőket is figyelembe kell venniük, amelyek közé tartozik a hőtágulás, a csavar előfeszítésének változása a hő hatására, valamint a feszültségkoncentráció a hajlításoknál és a furatoknál, amelyek befolyásolják a hosszú távú megbízhatóságot ismételt terhelési ciklusok esetén.
Tetőcsomagtartó konzolok gyártási folyamat
A tetőcsomagtartó konzolok gyártásának technológiája összetett munkafolyamat, és megköveteli a pontos anyagalakítás, az illesztés, a felületkezelés és az ellenőrzés összehangolását. Mind az egyedi tetőcsomagtartó konzolok, mind az autós tetőcsomagtartó konzolok esetében a méretek, a mechanikai integritás és a korrózióállóság elsődleges szempont. A végponttól végpontig tartó gyártási folyamat főbb lépései a következők.
1. CAD tervezés, mérnöki elemzés
Mielőtt a konzolt a valóságban legyártják, a mérnök modellezi azt a CAD (számítógépes tervezés) szoftverek egyikében, például a Solid Works, az Auto CAD vagy a Fusion 360 programban. Ez a modell tartalmazza a rögzítőfuratok helyét, a hajlítási vonalakat és a rögzítési helyeket. A végeselem-elemzést (FEA) általában a konzol statikus és dinamikus terhelésekkel szembeni viselkedésének szimulációjának megvalósítására végzik. Egyedi tetőcsomagtartó konzolok esetén a FEA felhasználható a feszültségkoncentráció olyan helyeinek feltárására, amelyeket egyébként nem oldottak volna meg, amíg az anyagvastagság optimalizálása vagy az alkatrész megerősítése meg nem történik.
A következő tervezési paraméterek fontosak:
- Hajlítási engedmény és sugár (1-2x anyagvastagság normál esetben).
- Furattűrés ( +-0,1 mm)
- A furatok középponti távolsága (pl. 100 mm x 50 mm)
- Minimális hajlítási sugár (20 fok -30 fok a repedések elkerülése érdekében)
2. Anyagok - Lézeres vagy vízsugaras vágás
Ha a tervezésről megállapodás született, a nyers fémlemezeket nagy pontosságú CNC lézervágó vagy vízsugaras gépek segítségével alakra vágják. Ezek az eljárások kiváló méretpontosságot és élfinomságot biztosítanak.
- Lézervágás: A Servo lézer fókuszált CO2 vagy szálas lézer (~336kW) segítségével akár 10 mm vastagságú fémeket is vághat.
- Vízsugaras vágás: A vízsugaras vágás nagynyomású víz (~60,000 psi) és csiszolórészecskék keveréke, amelyet hőmentes vágás érdekében alkalmaznak.
A lézervágás azért kívánatos, mert rövid idő alatt képes vágni a lágyacélból vagy rozsdamentes acélból készült, úgynevezett autós tetőcsomagtartó konzolokat. Mindazonáltal az alumínium vízsugaras vágása az egyedi tetőcsomagtartó konzolok esetében nem jár vetemedéssel vagy mikrorepedésekkel, amelyek a hőhöz kapcsolódnak.
- Közös tolerancia: +/- 0,05 mm
- A lemez vastagsága: 3 mm (normál esetben), 4 6 mm a nagy igénybevételnek kitett alkalmazásokban.
3. CNC hajlítás és alakítás
Ezután az üres fémlemezeket hidraulikus vagy szervoelektromos sajtolófékkel préselik formába. A CNC hajlítás nagy ismételhetőséggel és kis szögtűrésekkel jár, amelyek kicsi.
- Sajtóerő: This varies with the material – 60 tons on 4 mm stainless steel.
- Hajlítási szög tűrés: +0,5 -0,5 fok
- Visszarugózási kompenzáció: Ezt az anyag tulajdonságai alapján határozzák meg.
- Hajlítási sugár: legalább az anyagvastagság 1,5-szeresének kell lennie a repedések elkerülése érdekében.
Az egyedi tetőcsomagtartó konzolok összetett formájúak lehetnek, mint például Z- vagy C-alakúak, sok kanyarral, amelyek csak CNC hajlítással biztosíthatók.
4. Hegesztés és illesztés
Ha egynél több darabra van szükség, pl. többkomponensű egyedi tetőcsomagtartó-konzolok, akkor hegesztést kell alkalmazni. Az alkalmazott hegesztési eljárások többsége a következő:
- MIG hegesztés (fém inert gáz): Enyhe acél hegeszthető; a védőgáz CO 2 vagy Ar/CO 2 2030 CFH mellett.
- TIG hegesztés (volfrám inert gáz): Ez a legjobb választás alumínium és rozsdamentes acél megmunkálásakor; tiszta argont használnak.
- Ponthegesztés: Vékony acéltartókhoz alkalmazva, nagy volumenű gyártási sorozatban, autós tetőcsomagtartó tartókonzolok gyártásához.
Különösen az alumínium esetében érdekes a hőhatás által érintett zóna (HAZ) kezelése a vetemedés elkerülése érdekében. Az őrölt hegesztési varratokat a hegesztés után az éles élek és a feszültségfelhajtások elsimítása érdekében őrlik, hogy biztonságosak és fáradásmentesek legyenek.
A hegesztés utáni szokásos vizsgálat a következőket tartalmazza:
- A porozitást vagy az alulmaradásokat szemrevételezéssel vizsgálják.
- Felületi repedésvizsgálat - festékszűrő vizsgálat.
- A menet vagy szegecs nyomatékának vizsgálata, beágyazva
- Bevonatok és felületkezelés
A felületkezeléseket a formázás és hegesztés után alkalmazzák a korrózióállóság, a megjelenés és az élettartam javítása érdekében. Ez egy szép lépés, különösen az autó tetőcsomagtartó konzoloknál, amelyek kültéri tárgyak.
5. Népszerű bevonati alkalmazások
- Porbevonat: Ez egy elektrosztatikusan felhordott száraz bevonat, amely 180 200 o C-on, 2030 perc alatt keményedik. Rendkívül UV- és sóálló.
- Eloxálás: Az eloxálásnak nevezett eljárással kemény, kopásálló oxidbevonatot lehet kialakítani az alumíniumon.
- Meleghorganyzás: Az alkatrészeket egy olvasztott cinkkel (~450 o C) teli üstbe adagolják, amely az acélnak egyfajta áldozati korrózióállóságot biztosít.
- E-bevonat: Sima alapozóréteget helyez el a következő festéktermékeken.
- A bevonat átlagos tömege 60-100 mikron. A jól bevont alkatrészek több mint 500-1000 órás védelmet nyújtanak sós permetben (ASTM B117).
- Fúrás, csavarozás és összeszerelés előkészítése: Fúró és csapoló szerelvény előkészítése.
- A felszerelendő lyukakat most is ki lehet vágni, vagy később meg kell őket munkálni, hogy a konzol jól illeszkedjen. A csavaros tartozékok felszerelésénél gyakoriak a rivális anyák vagy hegesztőanyák menetes betétek.
- Lyukméretek: A leggyakoribb furatok az M6 (6,5 mm), M8 (8,5 mm) vagy M10 (10,5 mm).
- Menetes betétek Nyomatékérték: M8 acélbetét 25 Nm-ig
- Összeszerelő állványok: Az összeszerelő állványokat a tömeggyártásban használják olyan elemek megtartására, mint az igazítások és illesztések.
- Az egyedi tetőcsomagtartó konzolokat gumitömítésekkel, távtartókkal vagy rezgésgátló párnákkal is el lehet küldeni, mielőtt véglegesen becsomagolnák.
6. Terhelésvizsgálat és minőségellenőrzés
A zárójelek minden szállítmányát a minőségre való hivatkozással vizsgálják meg a kiszállítás előtt. Az egyedi tetőcsomagtartó konzolok nagy terhelésre készülnek, és terhelésvizsgálatnak kell alávetni őket.
- Méretellenőrzés: Mérőműszereket, mérőórákat és 3D lézerszkennereket használnak.
- Terhelésvizsgálat: A névleges terhelés 1,5-2-szeresét (azaz 300 kg statikus terhelést) viselő konzolok.
- Ciklusos fáradásvizsgálat: 1 millió rezgési ciklust utánoz szervohidraulikus tesztrendszerekkel.
- Termikus ciklikusság: Az alkatrészeket +85 °C és -40 °C között melegítik és hűtik, hogy megállapítsák az anyag viselkedését ezen körülmények között.
Csak akkor kerülhetnek forgalomba, ha az autó tetőcsomagtartó-konzolok minden vizsgálaton megfeleltek.
7. Csomagolás és nyomon követhetőség
A végleges zárójeleket megtisztítják, felcímkézik, és hab- vagy műanyag távtartókkal töltik ki, hogy elkerüljék a felületek sérülését. Minden egység vagy tétel fel van címkézve:
- Tételszám
- Anyagminőség
- Bevonat típusa
- Gyártás dátuma
Az egyedi tetőcsomagtartó konzolok esetében, ahol azokat egy működő flottában vagy egy kormányzati pályázatban használják, teljes nyomonkövethetőségi dokumentációt szolgáltatnak, malomigazolásokkal, hegesztési naplókkal és bevonatellenőrzési jelentésekkel.
Stressz-szimuláció és terheléses tesztelés
Statikus terhelési tesztelés
A konzolok rögzítési pontonként 150-300 kg függőleges statikus terhelést fogadnak el. A próbapad 10 kg-os lépésekben terheli a terhelést, és az elhajlást minden egyes lépésben digitális elmozdulásmérővel olvassa le.
Dinamikus rezgésvizsgálat és fáradásvizsgálat
A Custom tetőcsomagtartó tartókonzolokon dinamikus vizsgálatokat végeztek 1 millió ciklussal 2 -5 Hz-en, hogy reprodukálják a tényleges vezetési körülményeket terepen való vezetés esetén.
- Ciklus élettartam: 1 millió ciklusnak kell ellenállnia látható fáradási repedések nélkül.
- Fáradásbiztonsági tényező: 1,5x -2x a várható üzemi terhelés
Termikus tesztelés
A konzolok súlyos éghajlati változásokkal szembeni teszteléséhez a konzolokat 24 órás ciklusoknak vetik alá -440 °C és 85 °C közötti hőmérsékletű kamrákban. A teszt során az anyag tágulását és a csavarok nyomatékának megtartását ellenőrzik.
A tetőcsomagtartó tartójának tervezési szempontjai
A tetőcsomagtartó konzolok koncepcionális tervezése számos fontos kérdést vet fel a szerkezeti terhelés, az anyagviselkedés és a járműbe való integráció tekintetében. Mind az egyedi tetőcsomagtartó-konzoloknak, mind az autós tetőcsomagtartó-konzoloknak képesnek kell lenniük a valós igénybevételeket meghibásodás nélkül kezelni, és különböző típusú tetőkre is fel kell tudni illeszkedniük.
Feszültségkapacitás és súlykapacitás
A konzoloknak képesnek kell lenniük a statikus súly, például a poggyász vagy a rakomány megtartására, és általában 50 és 150 kg közöttiek. A dinamikus erők akkor erősödnek meg, amikor az autó mozgásban van; ezt a gyorsítás, a fékezés és a kanyarodás okozza. A dinamikus súlyok a statikus súly kétszerese vagy akár háromszorosa is lehet. A konzoloknak kemény vezetési körülmények között a névleges teherbírás akár ötszörösét elérő ütőterheléseket is el kell viselniük. Ez különösen fontos az egyedi tetőcsomagtartó-konzolok esetében, mivel ezeket általában terepjáró vagy kereskedelmi célokra szabják. A tervezés során a mérnökök általában 2,0 vagy magasabb biztonsági tényezőt alkalmaznak.
Anyagok alakjának és vastagságának optimalizálása
A szilárdságot és a merevséget az anyagvastagság befolyásolja. Acél esetében 4-6 mm a jellemző. Az alumínium esetében a 2 -3 mm a szokásos a súlymegtakarításban. Az egyedi tetőcsomagtartó konzolokban gyakran alkalmaznak olyan formázott formákat, mint a C-profilok vagy a Z-konzolok, hogy növeljék a merevséget anélkül, hogy növelnék a tömeget. A dobozos kialakítások nagyobb ellenállást biztosítanak a hajlítással és a csavarodással szemben. A geometria és a feszültségeloszlás optimalizálása FEA szoftver segítségével történik. Ez a módszer az autó tetőcsomagtartó konzolokra, és különösen a sorozatgyártásra alkalmazható.
A szerelés beállítása és a jármű illesztése
- Az illeszkedés a fontos: Az autó tetőcsomagtartó konzoloknak meg kell felelniük a gyári csavarozási mintának, a síntávolságnak vagy a jármű tetejének kemény pontjainak. Pontos furatokra van szükség, +/- 0,1 mm tűréssel.
- Egyedi tetőcsomagtartó konzolok: A tetőgörbék lekövetéséhez gyakran egyedi CAD-modellekre van szükség. A megfelelő érintkezés elkerüli a zajokat és javítja a teherátvitelt.
- Gumi párnák vagy tömítések: A konzol és a karosszéria közé gumipárnákat vagy tömítéseket helyeznek. Ezek megállítják a korróziót és a vezetés közbeni rezgések elnyelésére szolgálnak.
- Élet és rezgés fáradtság tartósság
A konzoloknak el kell viselniük az úthibák és a szél okozta rezgéseket. Ezek a terhelések idővel fáradásos meghibásodáshoz vezethetnek, ha nem teszünk intézkedéseket. A tervezőknek kerülniük kell az éles sarkokat és a feszültségemelkedéseket. Az enyhített élek és átmenetek kiküszöbölik a repedések kockázatát. A terepjáró helyzetekben alkalmazott egyedi tetőcsomagtartó-konzolokat laboratóriumi környezetben több cikluson keresztül tesztelik. Ez hosszú távú biztonságot és tartósságot biztosítana.
Felületi bevonat és környezeti ellenállás
Nagyfokú védelmet igényel az eső, a só és a napsugárzás okozta korrózió ellen. Az autó tetőcsomagtartó konzolokat általában porszórt festékkel festik vagy horganyozzák. A porfestéket 180-200 o C-on égetik ki, és UV- és rozsdaálló. A közös acél egyedi tetőcsomagtartó konzolok cinkkel horganyzottak, ami áldozatos védelmet biztosít. A tengerparti vagy havas környezetben használt bevonatoknak legalább 500 órányi sós permetezéses vizsgálatot kell túlélniük ahhoz, hogy megbízhatónak tekinthetők legyenek.
Szerelési rendszerek és kompatibilitás
Az autó tetőcsomagtartó konzolok három fő stílusa a következő:
Ereszcsatorna rögzítő konzolok
A régebbi, esőcsatornával rendelkező autókra alkalmazva. Ezek a konzolok általában 80 kg/pár súlyt bírnak el.
Clamp Mount konzolok
Alkalmazza gumírozott lábakkal és nyomólapokkal az ajtófélfákra. Teherbírás statikusan 75 kg.
Pálya szerelési rendszerek
Megjelenik az egyedi tetőcsomagtartó konzolokban, ahol az extrudált alumínium síneket 1820 Nm-re meghúzott M8-as kötőelemekkel csavarozzák a tetőre, tömítő tömítésekkel, hogy a szerelés vízálló legyen.
Esettanulmány: Expedíció építése
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.
A járművek platformja és követelményei
A felhasznált jármű egy 2021-es Toyota Land Cruiser 76-os sorozatú jármű, amelynek felfüggesztése szilárd tengelyű, a tetőterhelése pedig 150 kg. A terepjáró út a tetőn elhelyezett sátrak, kannatartók és napelemes berendezések felszereléséből állt volna. A teljes statikus tetőterhelés becsült értéke 120 kg volt. A gyári sínek nem voltak megfelelőek, ezért a mérnökök készítettek egy pár egyedi tetőtartó konzolt, amelyek illeszkedtek a Land Cruiser esőcsatorna rendszeréhez. Az ilyen konzoloknak nemcsak a súlyt, hanem a terepjáró vezetés extrém rezgéseit is meg kellett tartaniuk.
Konzolok kialakítása és az anyag kiválasztása
A konzolokat 5 mm vastag, hidegen hengerelt lágyacélból (CR4 minőségű) lézerrel vágták ki. A merevített peremekkel ellátott U-profilokat CNC hidraulikus sajtolófékkel hajlították ki minden egyes konzolból. A konzol érvényesítésére 450 kg-os egyenértékű dinamikus terheléssel (3,75 × statikus) feszültségszimulációkat végeztek. A kifejezés a Custom Roof rack konzolok kritikus stresszpontjainál hegesztett kötőelemet kapott," hogy növelje a torziós merevséget anélkül, hogy túl nehéz lenne. A konzolkészletet tűzihorganyzással vonták be, majd a matt fekete porbevonatot 190 o C / 25 perc hőmérsékleten keményítették, hogy ellenálljon a sivatagi UV- és esetleges esőhatásnak.
Az elosztó betöltése és felszerelése
A konzolokat M8-as rozsdamentes acél U-csavarokkal és 20 Nm erősségűre meghúzott anyákkal rögzítették a Land Cruiser esőcsatornáihoz. A festék kopásának és a rezgésnek az elkerülése érdekében gumipárnákat (5 mm vastag neoprén) helyeztek a konzolok alapja és a jármű közé. Ezeket hat autó tetőcsomagtartó-konzolon keresztül terhelték (három mindkét oldalon), amelyek 650 mm-es távolságban helyezkedtek el egymástól, hogy a terhelés a lehető legjobban eloszoljon. A dinamikai vizsgálatok 500 km vegyes tesztelés után sem mutattak elmozdulást.
Az expedíció során nyújtott teljesítményt ebben a szakaszban tárgyaljuk.
- A jármű több mint 2400 km-t tett meg a legkülönbözőbb terepviszonyok között: hullámos pályák, sziklás emelkedők és folyóátkelések. A környezeti hőmérséklet az éjszakai -3 °C-tól a déli 42 °C-ig változott a sivatagi régiókban.
- Az egyedi tetőcsomagtartó konzolok a végsőkig megállták a helyüket: A szemrevételezéses vizsgálatok nem mutattak ki festéklepattanást vagy hegesztési hibát. Jelentéktelen tehereltolódás volt tapasztalható, és a konzolok nem voltak meghúzva az út során.
- Rezgésszintek a szerelési pontokon: A rögzítési pontokon a rezgésszintek a +0,3 g RMS és -0,3 g RMS közötti értéket mutattak. Ez az alacsony érték a gumiszigetelő rétegeknek és a konzolok merevségének köszönhető jó rezgéscsillapításról tanúskodik.
Utazás utáni elemzés és korrekció
A konzolokat leszerelték, és az utazás után ellenőrzést végeztek. Egyiken sem volt látható fáradás vagy felületi korrózió nyoma. A sóködvizsgálat bebizonyította, hogy a bevonat meghaladta a 750 órás ellenállási normákat. A terepi csapat visszajelzései a jövőbeli modellek kisebb tervezési finomításokat eredményeztek, mint például a hosszabb résfuratok a könnyebb beállítás érdekében és a tartozékok felszereléséhez szükséges további rendelkezések. A következő fejlesztések az autó tetőcsomagtartó-konzolok jobb sokoldalúságát biztosítják zord körülmények között is.
Következtetés
A tetőcsomagtartó-konzol kiválasztásakor nem csak az illeszkedés az egyetlen szempont; figyelembe kell venni a tartósságot, a biztonságot és a teljesítményt is. Mind az egyedi tetőcsomagtartó konzolokat, mind az autós tetőcsomagtartó konzolokat pontosan kell megtervezni, akár robusztus expedíciókhoz, akár mindennapi hasznossághoz hozza létre őket. Legyen szó anyagválasztásról és hegesztési eljárásról vagy hőtágulásról és ciklusvizsgálatról, minden egyes szempont fontos a kapott rendszer megbízhatóságának előmozdítása érdekében. Lehet, hogy nem hangzik soknak, hogy kiváló minőségű konzolokba fektessen be; azonban, amikor a felszerelését, szerszámait vagy akár az Ön a sátor fent van a tetején, ez lesz az egyik legfontosabb döntés, amit hozhat.
GYIK
1. kérdés: Mi a súlya az utángyártott tetőcsomagtartó konzoloknak?
Az egyedi tetőcsomagtartó konzolok általában 75 150 kg statikus terhelhetőséggel rendelkeznek, anyag és kialakítás szerint. Dinamikus körülmények között, például terepjáró vagy nagy sebességű utazás esetén ennek a terhelésnek a 2-5-szörösét kell kibírniuk. Soha ne hagyja figyelmen kívül a tartó biztonsági tényezőjét, amelynek legalább 2,0-nak kell lennie.
2. kérdés: Az autó tetőcsomagtartó konzolokat a jármű megváltoztatása nélkül lehet felszerelni?
És igen, az olyan dolgok többsége, mint az autós tetőcsomagtartó konzolok, a gyárilag beépített rögzítési pontok vagy tetősínek felhasználására szolgálnak. Mindazonáltal az egyedi tetőcsomagtartó-konzolok kisebb kiigazításokat vagy speciális rögzítőkészleteket igényelhetnek, különösen a szokatlan járműveken vagy expedíciós járműveken.
3. kérdés: Melyek a megfelelő anyagok a tetőcsomagtartó konzolok számára zord körülmények között?
A horganyzott acél és az eloxált alumínium a szokásos. Kemény környezet Egyedi tetőcsomagtartó tartókonzolok 4-6 mm vastag acélból készülhetnek, porszórtan bevonva és korrózióvédelemmel ellátva, így ellenállnak a sónak, az UV sugárzásnak és a széles hőmérsékleti tartományoknak.