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.
Suporturile pentru rafturi de acoperiș auto sunt disponibile într-o mare varietate de tipuri, începând cu potrivirea universală, până la o anumită marcă și model de vehicul. Toate sunt modelate pentru a se potrivi perfect, a susține greutatea încărcăturii și a le expune la intemperii. Suporturile personalizate pentru rafturi de acoperiș se dovedesc a fi soluția ideală pentru persoanele care au nevoie de suporturi care sunt mai puternice sau de adaptare specifică vehiculului. Acestea pot fi amplasate cu precizie, au sarcini mai mari și pot fi prevăzute cu echipamente speciale.
Următorul articol se aventurează în ingineria materialelor și a proiectării la nivel de teste de oboseală și studii de caz reale.
Suporturi pentru rafturi de acoperiș
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 tip de suport care urmează să fie utilizate și materialul sunt de mare interes.
Diviziuni practice și utilizare
1. Suporturi personalizate OEM
Suporturile producătorilor de echipamente originale (OEM) sunt suporturi specifice vehiculelor. Acestea sunt convenabile și, în majoritatea cazurilor, nu sunt suficient de puternice sau de versatile pentru a fi utilizate în lucrări mai serioase. Pe de altă parte, suporturile personalizate pentru rafturi de acoperiș sunt fabricate luând în considerare anumite aplicații și se poate avea libertatea de a schimba dimensiunea, clasa materialului și metoda de fixare, de asemenea.
2. Suporturi pentru rafturi de acoperiș auto Cazuri de utilizare
Suporturile pentru rafturile de acoperiș ale mașinilor sunt de la ușoare la medii și cuprind corturi de acoperiș, suporturi pentru biciclete și cutii utilitare. Nivelul de personalizare în acest caz se va concentra pe distribuția greutății, aerodinamică, iar personalizarea poate fi instalată cu ușurință fără a deforma structura vehiculului.
Material utilizat și proprietăți mecanice
Designul suporturilor personalizate pentru rafturi de acoperiș și al suporturilor pentru rafturi de acoperiș auto se bazează în mare măsură pe alegerea materialului utilizat. Materialul utilizat determină, de asemenea, rezistența suportului, dar greutatea, rezistența la coroziune, durata de viață la oboseală și performanța sub diferite sarcini termice și mecanice depind de material.
Cele mai utilizate materiale, proprietățile lor mecanice și adecvarea lor pentru aplicații sunt următoarele.
1. Aliaj de aluminiu 6061-T6
Cel mai preferat aliaj pentru fabricarea suporturilor pentru rafturi de acoperiș ar fi aliajul de aluminiu 6061-T6, deoarece este foarte rezistent, dar ușor în greutate, necorosiv și poate fi prelucrat la mașină sau sudat.
Proprietăți mecanice:
- Rezistența la cedare: 276 MPa
- Rezistența maximă la tracțiune (UTS): 310 MPa
- Limita de oboseală (Stres inversat): ~96 MPa
- Modul elastic: 68,9 Giga Pascal
- Rezistența la forfecare: 207 MPa
- Densitate: 2,70 g/cm 3
- Punct de topire: ~582-652 o C
- Conductivitate termică 167 W/m K
- Intervalul de temperatură de funcționare: -200 °C până la 150 °C
Avantaje
- Lightweight – an amazing bearing strength with a negligible increase in mass
- Marginile pot fi anodizate sau acoperite cu pulbere.
- Temperamentul T6 are rezistență după prelucrare [răspuns]
Limitări:
- Neprietenos la fisurarea prin coroziune sub tensiune în medii bogate în cloruri (de exemplu, marine)
Aplicații:
Și a fost utilizat în aplicații off-road și overland în care suporturile pentru rafturile de acoperiș ar fi considerate personalizate, dar ar trebui să suporte sarcini dinamice de până la 120 kg și mai mult de 500.000 de cicluri de oboseală prin vibrații fără deformare permanentă (plasticitate).
2. Oțel inoxidabil (304/316)
Aplicațiile din oțel inoxidabil, în care rigiditatea și rezistența la coroziune sunt mai importante decât greutatea, sunt utilizate la suporturile pentru rafturi de acoperiș auto. Cele mai comune sunt clasele 304 și 316.
Proprietăți mecanice (304):
- Rezistența la cedare: -215MPa
- UTS: 505-585 MPa
- Ruptura de alungire: 40 la sută.
- Densitate: 7,9 g/cm 3
- Temperatura de funcționare: -196C până la 870C
- Expansiune termică: 17,2 μm/m grade C.
- Rezistența la coroziune: foarte bună, în special în atmosfere urbane și industriale
Gradul 316 este utilizat în mod normal într-un mediu bogat în cloruri, deoarece conține molibden suplimentar, care oferă materialului o rezistență superioară.
Avantaje:
- Rezistent la oxidare, ploaie, UV și spray de sare
- Tensiune ridicată, rezistență la oboseală, sarcini, statice și dinamice.
De asemenea, poate fi utilizat în aplicații cu sarcini mari, în care greutatea încărcăturii care trebuie susținută de suporturile pentru rafturi de acoperiș pentru mașini trebuie să fie mai mare de 150 kg.
Limitări:
- Mai dens decât aluminiul ( aprox. 3x).
- mașini și suduri în special;
- Oțel moale (oțel carbon laminat la rece, A36 sau egal
Oțel moale
Oțelul moale este foarte răspândit în structurile low-cost care necesită rezistență și nu necesită o durată lungă de viață fără niciun alt strat de acoperire, cum ar fi suporturile pentru rafturile de acoperiș ale mașinilor.
Proprietăți mecanice:
- Rezistența la cedare: aproximativ 250 MPa
- UTS: ~370 MPa
- Limita de oboseală (Est): ~100 MPa
- Densitate: 7.85g/cm 3
- Duritatea Brinell: 120 -180
- Conductivitate termică 43 W/m K
- Temperatura de fuziune: -1540-1425 o °C.
Avantaje:
- Ieftin ca măsură temporară sau provizorie.
- Mașinabilitate ridicată
- Suporturi din cărămidă armată, sub un număr limitat de cicluri de solicitare
Limitări:
- Trebuie să fie vopsit, galvanizat sau acoperit cu pulbere; este gata să ruginească
- Supraviețuire slabă la oboseală în comparație cu aluminiul și oțelul inoxidabil
Caz de utilizare:
Aplicație pe sisteme de vehicule de flotă sau remorci utilitare în cazul în care suporturile pentru acoperișul mașinii sunt produse în masă, apoi acoperite cu pulbere pe bază de vopsea epoxidică cu 500 sau mai multe ore de rezistență la pulverizare salină (standardul ASTM B117).
3. Composite Materials (Carbon Fibre Reinforced Polymers – CFRP)
Suporturile pentru rafturi de acoperiș personalizate din CFRP sunt fabricate ocazional în utilizări high-end, deși în volume reduse și în principal în sporturile cu motor sau în utilizări de greutate extremă.
Proprietăți:
- Rezistența la tracțiune: ~600-1200 MPa
- Densitate: 1,6 g/cm 3
- Oboseală nesănătoasă: enormă
- Stabilitate termică: Până la 150 o C în funcție de matricea rășinii,
- Rezistență la coroziune: Foarte bună
Avantaje:
- Ultra-lightweight
- Formele aerodinamice individuale pot fi turnate
Limitări:
- Foarte scump
- Cazuri lipsite de subtilitate
- Și un șurub, fără inserții, nu ar fi o perspectivă bună
Tabelul de comparare a materialelor
| Proprietate | Aluminiu 6061-T6 | 304 Oțel inoxidabil | Oțel moale | CFRP |
| Rezistența la cedare (MPa) | 276 | 215 | 250 | 600+ |
| UTS (MPa) | 310 | 585 | 370 | 1200 |
| Densitate (g/cm³) | 2.70 | 7.9 | 7.85 | 1.6 |
| Rezistența la coroziune | Moderat | Excelentă | Scăzut | Excelentă |
| Limită termică (°C) | 150 | 870 | 500+ | ~150 |
| Rezistența la oboseală | Moderat | Înaltă | Scăzut | Foarte ridicat |
| Mașinabilitate | Excelentă | Moderat | Înaltă | Scăzut |
Selectarea materialului
Materialul suporturilor pentru rafturi de acoperiș sau al suporturilor pentru rafturi de acoperiș pentru mașini trebuie selectat ținând cont de cerințele structurale, de mediu, de capacitatea de încărcare a greutății și de cost.
- În cazul utilizării grele în afara drumului, aluminiul 6061-T6 acoperit cu pulbere reprezintă un bun echilibru între rezistență și rezistența la coroziune.
- În cazul în care vehiculul trebuie să fie depozitat în mediu umed sau chimic, cum ar fi în cazul vehiculelor de coastă sau al vehiculelor industriale, ar fi de dorit oțel inoxidabil.
- Oțelul moale poate fi satisfăcător în utilizări temporare sau acoperite, dar trebuie să beneficieze de o anumită protecție împotriva coroziunii.
- CFRP este un material exotic, dar nu un material obișnuit, din cauza costurilor și a problemelor de fixare.
Inginerii și fabricanții ar trebui să ia în considerare și alți factori, printre care termoexpansiunea, modificarea preîncărcării șurubului în funcție de căldură și concentrarea tensiunilor la coturi și găuri, care influențează fiabilitatea pe termen lung în cazul ciclurilor de încărcare repetate.
Procesul de fabricație a suporturilor pentru rafturi de acoperiș
Tehnologia de fabricare a suporturilor pentru rafturi de acoperiș este un proces de lucru complex și necesită coordonarea formării precise a materialelor, îmbinarea, finisarea suprafețelor și inspecția. Dimensiunile, integritatea mecanică și rezistența la coroziune sunt de o importanță capitală, atât în cazul suporturilor pentru rafturi de acoperiș personalizate, cât și al suporturilor pentru rafturi de acoperiș auto. Etapele principale ale procesului de producție de la un capăt la altul sunt următoarele.
1. Proiectare CAD, analiză tehnică
Înainte ca suportul să fie produs în lumea reală, un inginer îl va modela pe unul dintre programele software CAD (proiectare asistată de calculator), care includ Solid Works, Auto CAD sau Fusion 360. Acest model are locațiile orificiilor de fixare, liniile de îndoire și locațiile de montare. Analiza elementelor finite (FEA) este efectuată în mod normal pentru a realiza simularea comportamentului suportului cu privire la sarcinile statice și dinamice. În cazurile în care sunt implicate suporturi personalizate pentru rafturi de acoperiș, FEA poate fi utilizată pentru a descoperi locurile de concentrare a tensiunilor care altfel nu ar fi fost rezolvate până în momentul în care grosimea materialului este optimizată sau piesa este consolidată.
Următorii parametri de proiectare sunt importanți:
- Indemnizația de îndoire și raza (1-2x grosimea normală a materialului).
- Toleranța găurii ( +-0,1 mm)
- Distanța dintre orificii de la centru la centru (de exemplu, 100 mm x 50 mm)
- Raza minimă de îndoire (20 deg -30 deg pentru a evita fisurarea)
2. Materiale - tăiere cu laser sau cu jet de apă
După ce s-a ajuns la un acord asupra designului, tabla brută este apoi tăiată în formă cu mașini de tăiat cu laser CNC de înaltă precizie sau mașini cu jet de apă. Procedurile asigură o precizie dimensională și un finisaj al marginilor superbe.
- Tăiere cu laser: Un laser Servo este concentrat fie pe CO2, fie pe un laser cu fibră (~336kW) pentru a tăia metale cu o grosime de până la 10 mm.
- Tăiere cu jet de apă: Tăierea cu jet de apă este un amestec de apă de înaltă presiune (~60,000 psi) și particule abrazive utilizate pentru a realiza o tăiere fără căldură.
Tăierea cu laser este dorită deoarece poate tăia oțel moale sau oțel inoxidabil, numit suporturi pentru portbagaj de acoperiș auto, într-un timp scurt. Cu toate acestea, tăierea cu jet de apă a aluminiului pentru suporturi personalizate pentru rafturi de acoperiș nu implică deformări sau microfisuri, care sunt legate de căldură.
- Toleranță comună: +/- 0,05 mm
- Grosimea foii: 3 mm (normală), 4 6 mm în aplicații grele
3. CNC îndoire și formare
Apoi, foile metalice brute sunt presate în formă cu ajutorul preselor hidraulice sau al preselor servoelectrice. Îndoirea CNC este asociată cu o repetabilitate mare și toleranțe unghiulare mici, care sunt mici.
- Forța de presă: This varies with the material – 60 tons on 4 mm stainless steel.
- Toleranța unghiului de îndoire: +0,5 -0,5 deg
- Compensare cu arc de întoarcere: Acesta este determinat în funcție de proprietățile materialului
- Raza de curbură: trebuie să fie de cel puțin 1,5 ori mai mare decât grosimea materialului pentru a preveni fisurarea.
Suporturile personalizate pentru rafturi de acoperiș pot avea forme complexe, cum ar fi forma Z sau forma C, cu multe curbe în ele, care pot fi asigurate doar prin îndoire CNC.
4. Sudare și îmbinare
Atunci când este necesară mai mult de o piesă, de exemplu, suporturi personalizate pentru rafturi de acoperiș cu mai multe componente, trebuie utilizată sudarea. Majoritatea procedeelor de sudare utilizate sunt:
- Sudare MIG (Metal Inert Gas): Oțelul moale poate fi sudat; gazul de protecție este CO 2 sau Ar/CO 2 la 2030 CFH.
- Sudare TIG (Tungsten Inert Gas): Aceasta este cea mai bună alegere pentru a fi utilizată atunci când se lucrează pe aluminiu și oțel inoxidabil; se utilizează argon pur.
- Sudare prin puncte: Aplicat la suporturi din oțel de calibru subțire, în serii de producție de volum mare pentru a produce suporturi de acoperiș pentru mașini.
De interes pentru aluminiu, în special, este gestionarea zonei afectate de căldură (HAZ) pentru a evita deformarea. Șlefuire Cusăturile de sudură sunt șlefuite după sudare pentru a netezi marginile ascuțite și sursele de tensiune, pentru a le face sigure și lipsite de oboseală.
Examinarea post-sudură normală va include:
- Porozitatea sau adânciturile sunt investigate prin inspecție vizuală.
- Testarea fisurilor de suprafață - Testarea prin penetrare cu colorant.
- Testarea cuplului filetului sau nitului, încorporat
- Acoperirea și finisarea suprafețelor
Tratamentele de suprafață sunt aplicate după formare și sudare pentru a spori rezistența la coroziune, aspectul și durata de viață. Este un pas frumos, în special în cazul suporturilor de acoperiș pentru mașini, care sunt articole pentru exterior.
5. Aplicații populare de acoperire
- Acoperire cu pulbere: Aceasta este o acoperire uscată aplicată electrostatic, care se întărește la 180-200 o C în intervalul de 2030 min. Este foarte rezistent la UV și sare.
- Anodizare: Printr-un proces numit anodizare, aluminiul poate fi acoperit cu un strat de oxid dur, rezistent la uzură.
- Galvanizare la cald: Componentele sunt adăugate într-o cuvă de zinc topit (~450 o C), care oferă oțelului un tip sacrificial de rezistență la coroziune.
- E-coating: Depune un strat neted de grund pe produsele de vopsire viitoare.
- Greutatea medie a stratului de acoperire este de 60 -100 microni. Piesele bine acoperite au mai mult de 500-1000 de ore de protecție în ceață de sare (ASTM B117).
- Pregătirea pentru găurire, filetare și asamblare: Pregătiri pentru găurirea și filetarea ansamblului.
- Orificiile care urmează să fie montate pot fi tăiate acum sau pot fi prelucrate ulterior pentru a permite o potrivire bună în suport. Inserțiile filetate cu piulițe rivale sau piulițe de sudură sunt comune la montarea accesoriilor cu șuruburi.
- Dimensiuni găuri: Cele mai comune găuri sunt M6 (6,5 mm), M8 (8,5 mm) sau M10 (10,5 mm)
- Inserții filetate Cuplu nominal: Inserție din oțel M8 la 25 Nm
- Jig-uri de asamblare: Jig-urile de asamblare sunt utilizate în producția de masă pentru a menține elemente precum alinieri și potriviri.
- Suporturile personalizate pentru rafturi de acoperiș pot fi, de asemenea, expediate cu garnituri de cauciuc, distanțiere sau tampoane anti-vibrații deja montate înainte de a fi ambalate definitiv.
6. Testarea încărcăturii și inspecția calității
Fiecare lot de suporturi este examinat cu referire la calitate înainte de expediere. Suporturile personalizate pentru rafturi de acoperiș sunt destinate unei sarcini mari și trebuie să fie testate în sarcină.
- Verificare dimensională: Se utilizează calibre, gabarite și scanere laser 3D
- Testarea încărcăturii: Suporturi încărcate de 1,5-2 ori sarcina nominală (de exemplu, 300 kg static)
- Testarea la oboseală ciclică: Imită 1 milion de cicluri de vibrații cu sisteme de testare servo-hidraulice.
- Ciclism termic: Componentele sunt încălzite și răcite între +85 °C și -40 °C pentru a verifica comportamentul materialului în aceste condiții
Numai după ce suporturile pentru rafturi de acoperiș auto au trecut toate testele, acestea pot fi admise pe piață.
7. Ambalare și trasabilitate
Suporturile finale sunt curățate, etichetate și umplute cu spumă sau distanțiere din plastic pentru a evita deteriorarea suprafețelor. Fiecare unitate sau lot este etichetat cu:
- Numărul lotului
- Calitatea materialului
- Tip de acoperire
- Data fabricației
În cazul suporturilor personalizate pentru rafturi de acoperiș, în cazul în care acestea sunt utilizate într-o flotă de lucru sau într-o licitație guvernamentală, este furnizată documentația completă de trasabilitate, cu certificate de fabrică, jurnale de sudură și rapoarte de inspecție a acoperirii.
Simularea stresului și testarea sarcinii
Testarea sarcinii statice
Suporturile acceptă sarcini statice verticale de 150 -300 kg per punct de montare. Instalația de testare va încărca în pași de 10 kg, iar deformarea va fi citită în fiecare pas cu ajutorul unor manometre digitale.
Încercarea la vibrații dinamice și încercarea la oboseală
Testarea dinamică este efectuată pe suporturile pentru rafturi de acoperiș personalizate cu 1 milion de cicluri la 2 -5 Hz pentru a reproduce condițiile reale de conducere în condiții off-road.
- Ciclul de viață: Trebuie să reziste la 1 milion de cicluri fără fisuri de oboseală vizibile.
- Factor de siguranță la oboseală: 1,5x -2x sarcina anticipată
Testarea termică
Pentru a testa suporturile împotriva schimbărilor climatice severe, suporturile sunt supuse unor cicluri de 24 de ore în camere care variază de la -440 grade C la 85 grade C. Testul monitorizează expansiunea materialului și menținerea cuplului șuruburilor.
Considerații privind proiectarea suportului pentru raftul de acoperiș
Proiectarea conceptuală a suporturilor pentru rafturi de acoperiș prezintă mai multe aspecte importante privind încărcarea structurală, comportamentul materialelor și integrarea vehiculului. Atât suporturile personalizate pentru rafturi de acoperiș, cât și suporturile pentru rafturi de acoperiș auto trebuie să fie capabile să facă față solicitărilor din lumea reală fără a ceda și, de asemenea, trebuie să se poată potrivi pe diferite tipuri de acoperișuri.
Capacitatea de rezistență și capacitatea de greutate
Suporturile trebuie să poată susține greutatea statică, cum ar fi bagajele sau încărcătura, și sunt de obicei între 50 și 150 kg. Forțele dinamice sunt amplificate atunci când mașina este în mișcare; acestea sunt cauzate de accelerare, frânare și viraje. Greutățile dinamice pot fi de două sau chiar trei ori mai mari decât greutatea statică. Suporturile trebuie să fie capabile să suporte sarcini de impact care sunt de până la de cinci ori mai mari decât capacitatea nominală în condiții de conducere dificile. Acest lucru este deosebit de imperativ în cazul suporturilor personalizate pentru rafturi de acoperiș, deoarece acestea sunt de obicei personalizate pentru a fi orientate către off-road sau comerciale. Un factor de siguranță de 2,0 sau mai mare este utilizat în mod normal de ingineri în proiectare.
Optimizarea formei și grosimii materialelor
Rezistența și rigiditatea sunt influențate de grosimea materialului. În cazul oțelului, 4-6 mm este tipic. În cazul aluminiului, 2 -3 mm sunt obișnuiți pentru reducerea greutății. Formele profilate, cum ar fi profilele C sau consolele Z, sunt frecvent utilizate în suporturile pentru rafturi de acoperiș personalizate pentru a adăuga rigiditate fără a crește volumul. Modelele în formă de cutie sporesc rezistența la încovoiere și torsiune. Optimizarea geometriei și a distribuției tensiunilor se realizează cu ajutorul software-ului FEA. Această metodă se aplică suporților pentru portbagajele de acoperiș ale autovehiculelor și, în special, producției în serie.
Alinierea montării și potrivirea vehiculului
- Potrivirea este cea mai importantă: Suporturile suportului pentru acoperișul mașinii trebuie să se potrivească modelului de șuruburi din fabrică, distanței dintre șine sau punctelor dure de pe acoperișul vehiculului. Sunt necesare găuri precise cu o toleranță de +/- 0,1 mm.
- Suporturi personalizate pentru rafturi de acoperiș: Modelele CAD personalizate sunt frecvent necesare pentru a trasa curbele acoperișului. Contactul corect va evita zgomotele și va îmbunătăți transferul de sarcină.
- Plăcuțe sau garnituri de cauciuc: Între suport și caroserie se pun tampoane de cauciuc sau garnituri. Acestea opresc coroziunea și au rolul de a absorbi vibrațiile în timpul condusului.
- Viață și vibrații Oboseală Durabilitate
Suporturile trebuie să suporte vibrațiile cauzate de denivelările drumului și de vânt. Aceste tensiuni pot duce în timp la cedarea prin oboseală, dacă nu sunt luate măsuri. Proiectatorii trebuie să evite colțurile ascuțite și creșterea tensiunilor. Marginile și tranzițiile atenuate elimină riscul de fisuri. Suporturile personalizate pentru rafturi de acoperiș aplicate în situații off-road sunt testate pentru mai multe cicluri în mediul de laborator. Acest lucru ar oferi siguranță și durabilitate pe termen lung.
Acoperirea suprafeței și rezistența la mediu
Acesta are nevoie de protecție ridicată împotriva coroziunii datorate ploii, sării și expunerii la soare. Suporturile portbagajului de acoperiș al mașinii sunt în mod normal vopsite cu straturi de pulbere sau galvanizate. Acoperirea cu pulbere este coaptă la 180-200 o C și este rezistentă la UV și rugină. Suporturile pentru rafturi de acoperiș personalizate din oțel obișnuit sunt galvanizate cu zinc, care oferă protecție sacrificială. Acoperirile utilizate în medii de coastă sau înzăpezite trebuie să supraviețuiască la 500 de ore sau mai mult de teste în ceață de sare pentru a fi considerate fiabile.
Sisteme de montare și compatibilitate
Cele trei stiluri majore de suporturi de acoperiș pentru mașini sunt:
Suporturi de montare pe jgheaburi
Se aplică la mașinile mai vechi care au jgheaburi de ploaie. Aceste suporturi pot susține în mod normal o greutate de 80 kg/pereche.
Suporturi de fixare cu clemă
Se aplică cu picioare cauciucate și plăci de presiune pe montanții ușilor. Capacitate statică- 75 kg.
Sisteme de montare pe șine
Apare în suporturile personalizate pentru rafturi de acoperiș, unde șinele din aluminiu extrudat sunt fixate pe acoperiș cu șuruburi M8 strânse la 1820 Nm cu garnituri de etanșare pentru a face instalația impermeabilă.
Studiu de caz: Construire expediție off-road
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.
Platforma și cerințele vehiculelor
Vehiculul utilizat este o Toyota Land Cruiser seria 76 din 2021, a cărei suspensie este o punte solidă, iar sarcina sa pe acoperiș este de 150 kg. Călătoria pe uscat urma să consta în montarea de corturi pe acoperiș, suporturi pentru bidoane și panouri solare. Estimarea sarcinii statice totale pe acoperiș a fost de 120 kg. Șinele din fabrică erau inadecvate, prin urmare inginerii au produs o pereche de suporturi personalizate pentru portbagajul de acoperiș, care se potriveau sistemului de jgheaburi de ploaie Land Cruiser. Astfel de suporturi trebuiau să rețină nu numai greutatea, ci și vibrațiile extreme ale condusului off-road.
Proiectarea suportului și selectarea materialului
Suporturile au fost tăiate structural cu laser din oțel moale laminat la rece cu grosimea de 5 mm (clasa CR4). Un profil în U cu flanșe rigidizate a fost îndoit din fiecare suport cu ajutorul unei prese de îndoire hidraulice CNC. S-au efectuat simulări de stres pentru a valida suportul cu o sarcină dinamică echivalentă de 450 kg (3,75 × static). Termenul a primit un burduf sudat în punctele critice de solicitare a suporturilor pentru rafturi de acoperiș personalizate", pentru a spori rigiditatea torsională fără a fi prea greu. Galvanizarea la cald a fost utilizată pentru acoperirea setului de suporturi, iar apoi acoperirea cu pulbere neagră mată a fost întărită la 190 o C / 25 min pentru a rezista la razele UV severe din deșert și la posibila expunere la ploaie.
Încărcarea și montarea distribuției
Suporturile au fost fixate pe jgheaburile de ploaie ale Land Cruiser cu șuruburi în U din oțel inoxidabil M8 și contrapiulițe strânse la 20 Nm. Pentru a evita uzura vopselei și vibrațiile, s-au amplasat tampoane de cauciuc (neopren cu grosimea de 5 mm) între baza suportului și vehicul. Acestea au fost încărcate prin intermediul a șase suporturi pentru portbagajul de acoperiș al mașinii (câte trei pe fiecare parte), distanțate la intervale de 650 mm pentru a asigura cea mai bună distribuție a efortului. Testele dinamice au demonstrat că nu s-au deplasat nici după 500 km de teste mixte.
Performanța în expediție va fi discutată în această secțiune.
- Vehiculul a parcurs mai mult de 2.400 km pe o varietate de terenuri: piste ondulate, urcări stâncoase și traversări de râuri. Temperaturile ambientale variau de la -3 °C noaptea la 42 °C la prânz în regiunile deșertice.
- Suporturile personalizate pentru rafturile de acoperiș au rezistat până la sfârșit: Examinările vizuale nu au evidențiat cioburi de vopsea sau defecțiuni ale sudurilor. A existat o deplasare nesemnificativă a sarcinilor, iar suporturile nu au fost strânse pe toată durata călătoriei.
- Niveluri de vibrații la punctele de montare: Nivelurile de vibrații la punctele de montare au fost găsite între +0,3 g RMS și -0,3 g RMS. O valoare atât de scăzută a fost dovada unei bune amortizări a vibrațiilor datorită straturilor izolatoare din cauciuc și rigidității suporturilor.
Analiza și corecția după călătorie
Suporturile au fost demontate, iar inspecția a fost efectuată după călătorie. Niciuna nu prezenta semne aparente de oboseală sau coroziune superficială. Testul de ceață sărată a demonstrat că acoperirea a depășit standardele de rezistență de 750 de ore. Feedback-ul echipei de pe teren a declanșat îmbunătățiri minore ale designului modelelor viitoare, cum ar fi găuri cu fante mai lungi pentru a permite o reglare mai ușoară și prevederi suplimentare pentru montarea accesoriilor. Următoarele progrese oferă, de asemenea, o mai bună versatilitate a suporturilor pentru rafturi de acoperiș auto în condiții dificile.
Concluzie
Atunci când selectați un suport pentru portbagaj de acoperiș, potrivirea nu este singurul aspect luat în considerare; există durabilitate, siguranță și performanță de luat în considerare. Atât suporturile personalizate pentru rafturi de acoperiș, cât și suporturile pentru rafturi de acoperiș auto trebuie să fie proiectate cu precizie, indiferent dacă le creați pentru a participa la expediții dificile sau pentru utilitatea zilnică. Fie că este vorba de selectarea materialului și procedura de sudare sau de dilatarea termică și testarea ciclurilor, fiecare aspect este important pentru a promova fiabilitatea sistemului rezultat. S-ar putea să nu pară mult, să investești în suporturi de înaltă calitate; totuși, atunci când echipamentul, uneltele sau chiar dvs. cortul este sus pe acoperiș, aceasta devine una dintre cele mai importante decizii pe care le puteți lua.
Întrebări frecvente
Q1: Care este greutatea nominală a suporturilor pentru rafturi de acoperiș aftermarket?
Suporturile pentru rafturi de acoperiș personalizate au, în general, o capacitate de încărcare statică de 75-150 kg, în funcție de material și design. Ele trebuie să fie capabile să suporte o sarcină de 2-5 ori mai mare în condiții dinamice, cum ar fi condusul în afara șoselei sau călătoriile de mare viteză. Nu neglijați niciodată factorul de siguranță al suportului, care ar trebui să fie de 2,0 sau mai mult.
Q2: Suporturile pentru rafturi de acoperiș auto pot fi instalate fără a modifica vehiculul?
Și da, majoritatea lucrurilor cum ar fi suporturile pentru rafturi de acoperiș auto sunt destinate să utilizeze punctele de montare sau șinele de acoperiș instalate din fabrică. Cu toate acestea, suporturile personalizate pentru rafturi de acoperiș ar putea necesita ajustări minore sau kituri speciale de montare, în special pe vehicule neobișnuite sau vehicule de expediție.
Q3: Care sunt materialele potrivite pentru suporturile portbagajului de acoperiș în condiții dificile?
Oțelul galvanizat și aluminiul anodizat sunt uzuale. Mediu dur Suporturi personalizate pentru portbagajele de acoperiș pot fi fabricate din oțel cu grosimea de 4-6 mm, acoperite cu pulbere și protejate împotriva coroziunii, astfel încât să poată rezista la sare, UV și intervale mari de temperatură.