ZAZ 1102 TAURIA TAGAVEDRUSTUSE KINEMAATIKA MUUTMINE

Transcription

1 Taavi Filatov ZAZ 1102 TAURIA TAGAVEDRUSTUSE KINEMAATIKA MUUTMINE LÕPUTÖÖ Transporditeaduskond Autotehnika eriala Tallinn 2016

2 Mina/meie,..., tõendan/tõendame, et lõputöö on minu/meie kirjutatud. Töö koostamisel kasutatud teiste autorite, sh juhendaja teostele on viidatud õiguspäraselt. Kõik isiklikud ja varalised autoriõigused käesoleva lõputöö osas kuuluvad autori/te/le ainuisikuliselt ning need on kaitstud autoriõiguse seadusega. Lõputöö autor/autorid Nimi, allkiri ja allkirjastamise kuupäev Üliõpilase kood Õpperühm Lõputöö vastab sellele püstitatud kehtivatele nõuetele ja tingimustele. Juhendajad Nimi, allkiri ja allkirjastamise kuupäev Konsultandid Nimi, allkiri ja allkirjastamise kuupäev Kaitsmisele lubatud..20.a.... teaduskonna dekaan.. Teaduskonna nimetus Nimi ja allkiri 2

3 SISUKORD SISSEJUHATUS SÕIDUKI AJALUGU Ümberehitamata sõiduk Sõiduki ümberehitus VEDRUSTUSE ÜLESMÕÕTMINE JUHITAVUST MÕJUTAVAD KARAKTERISTIKAD Külgkaldimistsenter ehk Roll centre Topelt A õõtshoob ja Toe link Pikisuunaline kaalu ümberjaotumine Külgsuunaline kaalu ümberjaotumine Rööpme suurendamisega kaasnevad mõjud Ratta külgkalde muutmine (Camber) OLEMASOLEVA VEDRUSTUSE ANALÜÜS Vedrustuse liik Rööbe Erineva pikkusega õõtshoovad Vedrustuse käik Ratta külgkalle Camber Kokku- ja lahkujooks UUE VEDRUSTUSE ANALÜÜS RC kõrguse muutus RC horisontaalne liikumine Ratta külgkalde (Camber) muutus Ratta kokkujooksu muutus

4 5.5 Vedrustuse käik Rööbe UUE VEDRUSTUSE PROJEKTEERIMINE Materjali valik TUGEVUSARVUTUSED VEDRUSTUSE KONSTRUEERIMISE TEHNOLOOGILINE PROTSESS MIG/MAG keevituse iseloomustus Keevisõmbluste iseloomustus ja tähistamine joonistel TIG keevituse iseloomustus Volframelektroodid KOKKUVÕTE CONCLUSION LISAD

5 SISSEJUHATUS Eesti Autospordi Muuseum soovis Tallinna Tehnkakõrgkooli abiga aastal ZAZ 1102 baasil ehitatud ralliauto taastada. Auto erinevad komponendid jagati erinevateks osadeks ja minule pakkus huvi tagumise vedrustusega seonduv töö. Töö eesmärgiks on muuta Taura baasil ehitatud ralliauto tagavedrustuse kinemaatikat vastavalt kliendi soovile ja ettemääratud eelarvele. Kinemaatika muutmist tingib eelkõige see, et autole paigaldatav jõuülekanne on teistsugune, kui ta oli orginaalis. Nimelt ei asu auto käigukast rööpme tsentris vaid on nihkes vasakule poole. Eelnevast tulenevalt on vasakpoolne veovõll pikem, kui seda on parempoolne. Samuti on selle töö sümboolseks eesmärgiks taastada väikene osa Eesti motospordi ajaloost. Soov oli, et mõlemat veovõlli ei peaks välja vahetama ja kuna vasakpoolne veovõll vastas oma pikkuselt ka soovitud rööpmele, siis jäi see puutumata. Käesoleva töö üleasanne oli selle veovõlli pikkuse järgi konstrueerida ka õõtshoobade uued pikkused. Tellija sooviks oli ka võimalikult väiksed muudatused raami osas, mis tähendas seda, et kerepoolsete vedrustuse kinnituspunktide asukoha muutmisel on üsna väike mängimisruum. Samuti sooviti originaalsena säilitada käändmik, et kulusid võimalikult palju kokku hoida. Tuli projekteerida sellest tulenevalt kõige optimaalsem lahendus, mis tagaks parema juhitavuse, kui seda oli orginaal lahenduse puhul. Peale kiirust 80 km/h oli auto tee peal ujuma hakanud ja polnud hästi juhitvav. Seda kirjeldas mees, kes oli selle autoga viimati võistlusel osalenud. Töö käigus tuleb välja selgitada, kas seda võisid põhjustada disainivead tagumise vedrustuse juures või oli probleem ainult esimese vedrustusega. 5

6 Töö jaguneb: 1. Sõiduki ajaloo kirjeldus 2. Vedrustuse ülesmõõtmine 3. Juhitavust mõjutavad karakteristikad 4. Olemasoleva vedrustuse analüüs 5. Uue vedrustuse projekteerimine 6. Tugevusarvutused 7. Vedrustuse konstrueerimise tehnoloogiliste protsesside kirjeldamine 8. Uue vedrustuse analüüs 6

7 1. SÕIDUKI AJALUGU 1.1 Ümberehitamata sõiduk Kuuekümnendate aastaste lõpul hakkas tehas Kommunaar KB (ZAZ) omal algatusel välja töötama esiveolist väikeautot (töönimi Perspektiva), et välja vahetada Zaporožets ZAZ-966, kasutades NAMI (NAMI-0132) ja hiljem VAZ-а (VAZ-ZE1101) oskusteavet. Seitsmekümnendatel loodi mitu katsemudelit, mille keretüübid oli luukpära ja kaheukseline sedaan. Ametlik tehniline ülesanne väljatöötamiseks saadi NSVL Autotööstuse Ministeeriumilt alles aastal. Pärast katsepartii valmistamist ja viimistlusprotsessi alustamist muutis autotööstuse ministeerium täielikult tolleaegse juhi V. Poljakovi stiilis ülesannet kardinaalselt, sundides tehase KB-d autot ümber projekteerima lähtuvalt populaarsest Euroopa mudelist Ford Fiesta aastast 1976 vaatamata tehase kollektiivi täiesti negatiivsele hinnangule nimetatud mudeli kohta. [1] Tehasetestide läbiviija Ivan Koškin meenutas hiljem Ford Fiestat: Euroopas reklaamiti seda autot alates aastast kõvasti kui ülimat täiuslikkust. Aga kui ma sain selle võrdluskatseteks ja kontrollisin teedel, selgus, et reklaamiga pole midagi ühist. Tagaistmel sõitjate sisikond rappub juba väikese löökaugu korral. Konarlikel teedel juht pidevalt kummardub, tema pea liigub vedrustuse ebakõlade tõttu. Ühe šarniiri kokkuhoiu tõttu paigaldati rool mitte inimese moodi, vaid nurga all auto pikitelje külge. Kas kujutaksite ette "viltust ruleerimist"? Meid harjutati mõttega, et Lääne konstruktorid on ilmatu targad. Aga nad on samuti surelikud insenerid, kes pole kaitstud vigade eest. Samal ajal seati konstruktorite ette eesmärk ületada Fiesta omadusi. Umbes sama lugu juhtus nendel aastatel ka АZLK-ga, mis Poljakovi juhtimisstiili survel oli sunnitud nullist kujundama täiesti uue esiveoplatvormi tulevane Moskvitš-2141, vaatamata sellele, et oli juba olemas üsna kaasaegne ja tootmiseelses etapis tagaveoga prototüüp С-3. [1] Väljatöötamise jms ülesanne muudkui muutus - autotööstuse ministeerium esitas üha uusi nõudmisi tolleaegsete välismaiste väikeautode parameetrite ületamiseks: Fiat Uno, Austin-Metro, ja nii edasi. 7

8 Koos puuduliku rahastamisega, mis kuni kaheksakümnendate aastate keskpaigani läks peamiselt Volga tehase uute esiveoliste mudelite kasutuselevõtuks, tõi kaasa äärmusliku viivituse auto tootmisse andmisel. [1] Esimesed tootesarja Tauria sõidukid väljusid konveierilt 18. novembril aastal, auto hind oli 5100 rubla. Samaaegselt standardversiooniga alustati ZAZ-1102 tootmisega komplektis "norm. Samas positsiooniti Tauriat kui eriti säästlikku autot aastal ilmutas NSVL Autotööstuse Ministeerium reklaamklipp lääne turu jaoks, kus autojuht juhib Tauriat oma tulemasinast. See klipp võitis Cannes'is Pronkslõvi ärireklaamide kategoorias. Tehase juhtkond teatas korduvalt (2006. ja a.) mudeli peatsest eemaldamisest tootmisest. Mudeli ZAZ-1102 Tauria (luukpäraga) masstootmine lõpetati aastal, kuigi mõnda eksemplari toodeti kuni aasta sügiseni aasta jaanuari lõpus lahkus konveierilt viimane automudel ZAZ-1103 Slavuta, mis müüdi internetioksjonil 11. veebruaril aastal grivna eest. Slavuta otseseks järglaseks konveieril sai ZAZ Forza. [1] Sõiduki mõõtmed ja mass enne ümberehitust: Pikkus Laius Kõrgus [2]Kliirens Teljevahe Tagarataste rööbe Esirataste rööbe Mass 3708 mm 1554 mm 1410 mm 162 mm 2320 mm 1290 mm 1314 mm 710 kg 1.2 Sõiduki ümberehitus Küsides informatsioon auto ümberehituse eest vastutava isiku käest, kelleks oli Kalle Keel. Minu poolt tehtud arupärimise võttis konstruktor Kalle Keel kokku järgnevalt: 8

9 Idee luua üks S rühma auto- tekkis 1986 a ERF-Mobile Ralliklubi juhtfiguuridel. Seoses sellega külastasin 1986 märtsis ZAZ tehasid Zaporožjes ja Melitoopolis, et osaleda läbirääkimistel 2 Tauria katseauto (auto ei olnud siis veel seeriatootmises) ja mõningate komponentide ostus. [2] Kusagil mai teises pooles sain ühe Tauria oma käsutusse. Sirvisin neid väheseid kättesaadud ajakirjaartikleid B rühma autode kohta. Kujundasin endale nägemuse auto kompositsioonist, kohendasin oma vedrustuse geomeetria programmi. Juuni teises pooles otsustati 2 auto ümberehitamine Tauria kere baasil. [2] Konstruktoritöö alguseks loen , kui võtsime koduõuel koos abikaasaga Tauria originaalkere pealt vertikaalprofiilide šabloonid. [2] Kolm kuud hiljem (1986 a. septembri lõpus) ümberehitatud autod jõudsid Krimmi, et testida neid Jalta rallil, üks neist oli teinud proovisõidu Tallinas, teine sai esmakordselt Krimmis liikuma. [2] Mõne sõnaga asjade käigust: MN autobaasis loodi minule töötingimused - pandi kokku 2 joonestuslauaplaati, joonestasin Tauria kere välispinna 3 vaates ja kasvatasin sinna peale kere muudatused, peale valgusjoonte kontrollimist hakkasin väljastama mudeliehitamiseks profiilide šabloone paberil (see võis olla nädal peale Tauria originaali mõõtmist). Autobaasi puusepp rakendati kere mudelit ehitama (ta lõikas puidust ja vineerist profiilid, ning kinnitas need kere välispinnale. Mudeliehitamine koos maalritööga kestis juuli lõpuni. ( töö käigus selgus, et selle Tauria uksed olid erineva pikkusega, mudel tuli kohandada, et kere tõmmised sobiksid mõlemale autole). Kere vormid ja 2 auto kere osad tehti Ortos. (Tegin selleks joonised, kus näha vormi lahutuspinnad ja tugevdused samuti kere detailide paksused ja tugevdused). [2] Mudeliehituse kõrval lahendasin auto raami-ohutuspuuri ja selle koostamisrakise. Rakis sai kinnitatud autobaasi kereõgvenduspingi siinidele ja teine Tauria sai paralleelselt ette võetud. [2] Augusti läksid töösse ka vedrustuse komponendid koos nende koostamisrakistega. Põhiline jooniste maht sai kodus ööseti tehtud. [2] Katsetamise ralli tähtaeg lähenes ja autobaas kauples minule Autoteeninduse töökohalt septembrikuuks vabastuse siis tuli leida ka lahendused kokkulepitud aga saabumata jäänud komponentide osas, mootori paigutus, jahutus, õlitus, transmissioon,samuti lõppkoostamisel tehtavad lahendused. [2] 9

10 Esi ja tagavedrustuse lahendused tegin põikiõõtshoobadega nii nagu seda sai vormelitel tehtud. Minu kaasatehtud 10 aasta jooksul arenesid vedrustused kindlas suunas - algul olid kasutada kitsad kõrge profiiliga rehvid ja ebatasased rajapinnad. Tasasema ja laiema kandepinnaga rehvid nõudsid paralleelsemaid õõtshoobasid, mis viisid graafilise analüüsi punktid joonestuslaualt kuhugi kaugusesse. Kui lisandusid veel anti dive ja squat nurgad tuli vedrustuse geomeetriat arvutis lahendada. Antud auto vedrustuse väljatöötamiseks kasutasin oma kunagi arendatud programmi (TPI arvutis Minsk 32). Hoobade koostamiseks projekteerisin rakised. Vedrustuse kinnituskõrvad said koostamisel raami rakisega fikseeritud. [2] Mingi otsese eeskuju kasutamine ei olnud mõttekas. [2] Ajasurve tõttu asendasin ajutiselt esivedrustuse õõtshoovad VAZ 2101 omadega. Omatehtud õõtshoovad said hiljem paigaldatud ühele autole. [2] Probleemid tekkisid Ukraina tehaste poolt kokkulepete mittetäitmisega. Käigukastid jäid seetõttu tegemata ja tuli laenata asenduseks vormeli käigukastid kontrollimata materjalist peaülekandega. [2] Ehituse lõppfaasis reeglina uutel vormeli mudelitel või modifikatsioonidel mõõdeti teljekoormus ja raskuskese, selle järgi tehti vedrud. Kuna tegu oli väljast tellitava tööga ja vajalikku aega selleks enam ei olnud siis tuli ajutiselt leida laost mingisugused vedrud ja kohendada need paigalduseks. [2] Krimmis purunesid vormeli kasutatud poolteljed. Uued tehti öö jooksul ühes sõjatehases. Järmiseks purunesid mittekvaliteetsed Volga kardaaniristid. Uued ristid tehti Tallinnas Spetsautobaasis. Sama aasta lõpus Moskvas Pamjat rallil ei pidanud vastu ka kasutatud (ja võimalik et ka odavamast materjalist tehtud) peaülekanne. Peaülekande oma konstruktsioon jäi paberile. [2] Edasised plaanid jäid ära kuna 1987 a jäeti klassifikatsioonist välja B ja S rühm. [2] Nende autode ehitamisega sai tõestatud, et ilma oma seadmepargi ja tootmispersonalita on taolise projekti realiseerimine võimalik. See julgustas hiljem ühisettevõtte ESTTEC rajamise. [2] Valmis toodang on näha fotol 1. Ümberehitatud auto parameetrid meie poolt mõõdetud: 10

11 Tagarööbe Teljevahe Mass 1330 mm 2350 mm 750 kg Foto 1. Pilt autost peale ümberehitust [3] 11

12 2. VEDRUSTUSE ÜLESMÕÕTMINE Tervele sõidukile teostati 3D skaneerimine, aga selle skaneerimise käigus ei saadud kätte täpseid punkte, mida oli tarvis vedrustuse ülesmõõtmiseks. Eelkõige käändmiku poolseid punkte. Vedrustuse ülesmõõtmiseks tuli kasutada pendli meetodit, kus niidi otsa riputatud pendli abil kantakse vedrustuse kinnituskohad põrandale. See toimib selliselt, et niidi ots paigutatakse vedrustuse kinnituspunkti keskele ja seejärel lastakse pendel rippu ja märgitakse see punkt põrandale. Seejärel määratakse ka 0 punktid. Kõikidel punktidel, mis põrandale kantakse mõõdetakse ära 3 telge. Kõrgus maapinnast, kaugus risti auto keskteljest ja kaugus paralleelselt auto keskteljega eelnevalt määratud 0 punktist. Seda tuleb teha, et saaks hiljem need punktid määratleda Susprog3d programmis. Kindlasti tuleb ka ära määratleda auto sõiduasend. Saadud tulemused kantakse seejärel Susprog3d programmi, mis loob virtuaalse mudeli auto vedrustusest. Selliselt sai teostada sõiduki kerepoolsed vedrustuse kinnituskohad ja alumise õõtshoova käändmikupoolsed kinnituskohad. Foto 2. Vedrustuse punktide märkimine põrandale [4] 12

13 Susprog3d programmis jagunevad teljed järgnevalt. Auto liikumise suund on pikitelg ehk x - telg, auto keskjoonest külgede suunas on y - telg ja suund maapinnast üles on z - telg. Kordinaatteljestiku paiknemist kirjeldab joonis 1. Joonis 1. Sõiduki paiknemine kordinaatteljestiku suhtes. Teiste käändmiku kinnituspunktide mõõtmiseks tuli teostada täpsem mõõtmine. Selle jaoks kasutati 3D käppa, mis koostas käändmikust CAD faili. Seejärel oli programmi CatiaV5 abil võimalik võimalik leida vedrustuse käändmikupoolsete punktide kordinaadid ja kanda need samuti programmi Susprog3d. Järgnevalt sai koostada olemasoleva vedrustuse mudeli. Sellest mudelist nähtus, kui suur on autol hetkel rööbe ja kui palju seda suurendada on vaja. Foto 3. Koostatud mudel programmis susprog3d 13

14 3. JUHITAVUST MÕJUTAVAD KARAKTERISTIKAD Jättes kõrvale rehvide mõju, siis mõjutab auto käitumist kurvis kaalu ümberjaotumise suurus ja selle ümberjaotumise kiirus. Mida suurem on kaalu ümberjaotumine, seda väiksem on summaarne külgsidestus. Samuti on võimalik öelda kaalu ümberjaotumise suuruste erinevuse kohta esi- ja tagateljel, kas auto on pigem üle- või alajuhitav. Kaalu ümberjaotumist mõjutavad: Sõiduki mass Massikeskme kõrgus Esirööbe, tagarööbe Vedrude ja stabilisaatorvarda jäikused Külgkaldumistsentri (Roll centre) asukoht [5] 3.1. Külgkaldimistsenter ehk Roll centre Roll centre (edaspidi RC) kõrgus ei tohiks hea juhitavusega autol ületada 200 mm. RC kõrgus mõjutab elastse ja geomeetrilise kaalu ümberjaotumise suhet. Juhul kui RC on teepinnast allpool on geomeetriline kaalu ümberjaotumine negatiivne. Kuna elastne kaalu ümberjaotumine toimub läbi vedrude ning geomeetriline läbi vedrustuse hoobade, on viimane oluliselt kiirem. Mida kõrgem on RC, seda kiirem on üldine kaalu ümberjaotumine ja külgjõu teke. Kõrge RC korral aga tekib ka kere tõstev effekt, mis on negatiivne nähtus. Kui RC on liiga kõrgel tekib sõidukil kurvis hüplemine ja ebastabiilne külgjõud. RC kõrgus mõjutab ka kaalu ümberjaotumise suhet. [5] Väga oluline on ka RC kõrguse muutus kurvi läbides. Kui auto kere kaldub, siis RC kõrgus ei tohiks väga suures ulatuses muutuda. Liigne RC asukoha muutus kurvi läbimisel mõjutab auto juhitavuse tasakaalu ja seega tuleks see hoida minimaalsena, külgsuunaline liikumine maksimaalselt 100mm ja vertikaalne liikumine 50mm [6, p. 66]. 14

15 3.2. Topelt A õõtshoob ja Toe link See on väga levinud lahendus esivedrustuse puhul ja samuti võib seda lihtsasti kasutada ka tagavedrustuse puhul. Toe link ühendatakse auto raami külge mis on näidatud joonisel 2. Kui soovitakse selles stiilis vedrustust kasutada tagavedrustuses siis peab meeles pidama, et esi vasak läheb tagumisel paremale poole ja esi parem läheb tagumisel vasakule poole. Põhjus miks seda tehakse tuleneb Toe link-i geomeetrilise asukoha eelisest. Need peavad olema täpselt vastupidi kui esivedrustuse puhul, et tagada tagavedrustusele roll understeer. [7] Joonis 2. Toe link paiknemine. Vähestel juhtudel projekteeritakse vedrustus selliselt, et Toe link kinnitub kas ülemise või alumise õõtshoova külge, näidatud joonisel 3. Nii on võimalik teha, kui Toe link ja alumise õõtshoova käändmikupoolsed kinnitused on üsna lähestikku ja samal kõrgusel. Seda kutsutakse ungrounded Toe link, ehk siis maandamata Toe link. Antud lahenduse puhul ei pruugi vedrustuse karakteristikad olla ilmselged, eriti muutuva järeljooksu juures. Sellise lahendusega vedrustuse konstrueerimisel tuleks eelnevalt teostada arvuti simulatsioonid. [7] 15

16 Joonis 3. Toe link paiknemine õõtshoovaga ühenduses Pikisuunaline kaalu ümberjaotumine Massid, mis asetsevad auto esi- ja tagasillal, muutuvad, kui rakendatakse kiirendusest või pidurdusest tulenevat jõudu rehvi ja maapinna kontakti pinnas. Massi muutused tulenevad D Alembert inertsjõu mõjust massikeskmele, mis asub maapinnast kõrgemal. Selle tulemusena mõjub vertikaalne jõud rehvidele. Amordi sisejõud võivad autot kergitada või langetada ning see võib omakorda mõjutada massikeskme kõrgust. [7] 3.4. Külgsuunaline kaalu ümberjaotumine Ühtlasel kurvi läbimisel tekib vertikaalne koormuse muutus rehvides, mis on tingitud rehvile mõjuvast külgsuunalisest jõust. Kogu rullumismoment jaguneb eraldi sõiduki esimestel ratastel ja tagumistel ratastel. Jagunemine toimub kahes osas. Esimene osa hõlmab kere kaldumist läbi vedrude mööda vedrustuse rullumistelge. See osa (külgsuuna inertsjõud korrutada massikeskme kõrguse ja rullumistelje omavahelise vertikaalse vahega) jaguneb esi- ja tagasilla vahel proportsionaalselt silla vedrustuse rullumis jäikusele. Teine osa (külgsuuna inertsjõud korda rullumis telje kõrgus maapinnast) jaguneb pöördvõrdelise osana massikeskme kõrguse ja kummagi silla vahelise kauguse vahel ja võrdelise osana RC kõrguse ja kummagi silla vahelise kauguse vahel. Täpsete tulemuste saavutamiseks tuleb ka siin arvesse võtta vedrustuse üksikasjalikud detailid. RC võib liikuda mitte lineaarselt nii horisontaalselt kui ka vertikaalselt ja seeläbi mõjutada kaalu ümberjaotumist rattapaari vahel. [7] 16

17 3.5. Rööpme suurendamisega kaasnevad mõjud Rööpme suurendades väheneb kaalu ümberjaotumine kurvi sisenedes. Kui rehvid on ühtlasemalt koormatud pakuvad nad teega paremat sidesust. Ühtlasel kiirusel kurvi läbimisel määravad massikeskme kõrgus ja rööpme laius kogu kaalu ümberjaotumise. Rööpme suurendades väheneb kaalu ümberjaotumine ja see soodustab suurema külgkiirendusega kurvi läbimist. Kui rööbet suurendada väheneb kaalu ümberjaotumine ja selle tulemusena saab ratas, mis ei sukeldu, rohkem veeretakistust, mis aitab autot paremini kurvist välja kiirendada. Kui suurendada külgkiirendust suureneb ka maksimaalne pidurdusjõud kurvis. Konarlikul teel võib suurem rööbe mõjuda pärssivalt. Kui auto tabab konarlust ainult ühe rattaga, siis soodustab see laia rööpme puhul seegamise ja rullumis momendi suurenemist, mis omakorda võib muuta auto sõidusuunda. Laiem rööbe tagab parema pidamise ebatasase tee korral. Ühtlasemad rehvi koormused parandavad rehvide suutlikust. Väiksem kaalu ümberjaotumine külgsuunas tähendab väiksemat kere kaldumist. Sellest tulenevalt on saadaval rohkem vedrustuse käiku, enne kui jõutakse maksimaalse käiguni. [7] 3.6. Ratta külgkalde muutmine (Camber) Kurvi sisenedes mõjutavad ratta külgkallet erinevad asjaolud. Üks nendest on näiteks külgkalde normaalasend, kui mõjub külgkiirendus või kere rullumisest tekkiv külgkalde muutus. On äärmiselt ebatõenäoline, et see püsib erinevates olukordades ideaalne nagu näiteks pidurdusel, kurvi läbimisel ja kiirendusel. Kontrollimaks kas ratta külgkalle on sobilik mõõdetakse rehvi temperatuuri kogu kontaktpinna ulatuses ning temperatuuri erinevuste järgi saab vastu võtta otsuseid selle sobilikkuse kohta. [7] Ratta külgkalle mõjutab rehvide haardevõimet kogu siirdenurga ulatuses. Optimaalne negatiivne kalle suurendab läbi rehvi mõjuvat külgkiirendust. Ringraja sõitudel, kus enamus kurve on sama suunalised on võimalik mõlemaid rehve külgkalde mõttes kurvi poole kallutada. [7] Kurvist väljumisel on tihti probleemiks rehvide läbilibisemine. Ideaalses olukorras peaks rehvi külgkalle muutuma (peale kurvi tipu läbimist parimast külgkaldest kurvi jaoks) nulli, et tagada 17

18 rehvide maksimaalne sidesus kiirendusel. Reaalsuses ei ole aga rehv tihti oma ideaalses külgkaldes erinevate olukordade jaoks. [7] Kui sõiduki kliirensi muutusega kaasneb suur ratta külgkalde muutus, siis sellest tekkiva Camber thrust jõu mõjul halveneb rehvi sidestus ebaühtlasel teepinnal sõitmisel. [7] 18

19 4. OLEMASOLEVA VEDRUSTUSE ANALÜÜS 4.1. Vedrustuse liik Antud sõidukil on topelt õõtshoobadega sõltumatu vedrustus, ilma stabilisaator vardata. Sellise verdrustuse eelis võrreldes näiteks MacPherson tüüpi vedrustusega on, et amortisaatoritele ei mõju külgsuunalised jõud. Sõltuvvedrustusega võrreldes on eeliseks väiksem verdustamata mass, rattad pole omavahel jäigalt ühendatud ning seega nad ei mõjuta teineteist ja suurem seadistamise võimalus. [5] Selle verdustuse puhul ei ületanud RC vertikaalne ja horisontaalne liikumine kere kaldumisel peatükis 3.1 toodud lubatud maksimumi. Programm Susprog3d tõi välja RC kõrguse muutuse maksimaalselt 4 kere kaldumise korral. Graafikult on näha, et maksimaalne RC kõrgus on 114,6 mm. Joonis 4. RC vertikaalne liikumine. 19

20 Samuti ei ületanud ka RC horisontaalne liikumine ettenähtud soovituslikku maksimumi, kuid siiski oli see liikumine üsna maksimumi lähedane. RC horisontaalse liikumise maksimaalne väärtus on 84,73 mm RC horisontaalne liikumine (mm) 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 Joonis 5. RC horisontaalne liikumine kuni 4 kere kaldumise korral Rööbe Kaalu ümberjaotumise valemist 1 nähtub, et mida suurem on rööbe, seda väiksem on kaalu ümberjaotumine. Orginaal seisukorras sõiduki rööpme mõõtmise tulemuseks saadi 1330 mm. Tulemus on tehasest tulnud auto mõõtmetega võrreldes veidi suurem, aga seda suurendades saavutatakse kindlasti parem ja stabiilsem juhitavus. Kaalu ümberjaotumist arvutatakse eraldi vedrustatud massi puhul: Wt sm G lat m sm h Cg_ sm tr G lat [ m s2] = Külgkiirengus [kg] = Vedrustatud mass h Cg_sm [m] = Vedrustatud massikeskme kõrgus tr [m] = Rööbe Valem 1 Kaalu ümberjaotumise arvutamiseks 20

21 Vedrustamata massi puhul: Wt nsm G lat m nsm h Cg _ nsm Leidmaks kui suur erinevus on kaalu ümberjaotumise osas vana ja projekteeritava rööpme puhul tuleb mõlema rööpme korral arvutada läbi kaalu ümberjaotumine. All on toodud valem kogu sõiduki tagasilla massiga ja RC kõrgusega. tr Wt G lat m h tr Cg Leiame esmalt kaalu ümberjaotumise külgkiirendusel esialgse rööpme puhul. Wt sm 0,4 1, ,330 Wt sm = 225,6 kg Leiame kaalu ümberjaotumise külgkiirenduse korral uue konstrueeritava rööpme juures. Wt 0,4 1, ,512 Wt = 198,4 kg Nende arvutuste tulemusena on näha, et rööpme suurenedes 182 mm väheneb külgkiirenduse tekkimisel kaalu ümberjaotumine 21,2 kg Erineva pikkusega õõtshoovad Erineva pikkuse õõtshoovade eelis sama pikkusega hoobade ees ongi RC liikumise vähesus. Võttes auto, millel ainsate parameetritena muuta õõtsoobade pikkusi, kas samaväärseteks või eripikkusega, 21

22 Kere kaldumine kraadides saadakse RC seisukohalt paremad tulemused eripikkusega õõtshoobade puhul. Antud sõidukil ongi paigaldatud eri pikkusega topelt õõtshoovad. [7] 4.4. Vedrustuse käik Sõidukil all olnud amortisaatorite käik oli 88 mm. See tähendab ka vedrustuse maksimaalset käiku mitte rohkem kui 88 mm. Kui võtta arvesse, et sõidukiga sooviti võistelda ka konarliku pinnakattega teedel, siis sellest käigust võib rehvi piisava sidesuse tagamiseks väheseks jääda Ratta külgkalle Camber Ratta Camber on positiivne kui ratta ülemine osa kaldub auto suhtes väljapoole ja negatiivne, kui ratta ülemine osa kaldub auto suhtes sisse. Kurvi läbimisel on kõige parem olukord, kui välimine ratas saavutab negatiivse kalde ja sisemine ratas positiivse kalde [6, p. 64]. Antud vedrustuse puhul pole seda saavutatud. Auto kere kaldumisel 4 saavutab ratas, kuhu poole kere kaldu on, 2,84 positiivse kalde. Saavutamaks parimat sidesust ratta ja teepinna vahel, tuleb katsetada erinevaid ratta külgkaldeid. Palju oleneb ka rehvi omadustest. Sõiduki kiirendades tekib maksimaalselt negatiivne külgkalle kuni 1.97 ja selle muutumine on toodud joonisel 6. 4,5 4 3,5 3 2,5 2 1,5 1 0,5 0 Kurvi välimise ratta Camber 0 0,38 0,75 1,12 1,48 1,83 2,17 2,5 2,82 Ratta külgkalde muutus kraadides Joonis 6. Ratta külgkalde muutus kurvi läbimisel 22

23 Lahkujooks -1,97-1,79-1,61-1,45-1,28-1,13-0,98-0,84-0,7-0,57-0,44-0,32-0,21-0,1 0 Vedrustuse liikumine mm Külgkalde muutus kiirendusel 10 0 Ratta kalle Joonis 7. Ratta külgkalde muutus kiirendusel 4.6. Kokku- ja lahkujooks Vedrustuse üles-alla liikudes ei tohiks mingil juhul tekkida lahkujooksu. Kere vajumisel ehk vedrustuse üles liikumisel on hea väikene rataste kokkujooks, mis muudab auto stabiilsemaks ja paremini juhitavaks. Orginaal lahenduse puhul esineb 0,01 lahkujooks vedrustuse üles liikumisel ja 0,05 vedrustuse alla liikumisel. Lahkujooksu puutus toodud joonisel 8. 0,012 0,01 0,008 0,006 Lahkujooks 0,004 0, Vedrustuse üles liikumine Lahkujooks Joonis 8. Lahkujooksu muutus verdustuse üles liikudes 23

24 Kui tagaveoga sõidukil on positiivne käänu raadius siis pikijõud rehvi kontaktpinnal sunnib rattaid tagasi poole liikuma. See põhjustab lahkujooksu. Negatiivse käänuraadiuse puhul sunnitakse uuesti esimesi rattaid taha poole liikuma, kuid sellelisel juhul tekib kokkujooks. [8] Pidurdamise ajal ei pruugi ühe telje ratastele mõjuda alati samaväärne jõud. Positiivne käänuraadius tingib selle, et sõiduk sõidutrajektoor kaldub rohkem ratta poole, millel on suurem pidurdusjõud. Negatiivse käänuraadiuse puhul on olukord vastupidine. Kui suures osas sõiduk kummalegi poole kaldub, sõltub käänuraadiuse suurusest. See on põhjus, miks auto suhtes diagonaali asetseva pidurisüsteemi puhul on autodel alati negatiivne käänuraadius. [8] Positiivse või negatiivse käänuraadiuse puhul sõltub kokku- või lahkujooksu tekkimine väga palju kinnitustest ja nende jäikusest, sellest tulenevalt prooviti teha võimalikult jäigad kinnitused. 24

25 5. UUE VEDRUSTUSE ANALÜÜS Võttes arvesse vasakpoolse veovõlli pikkust sai sellest tulenevalt projekteeritud uued ja pikemad õõtshoovad. Esialgselt oli plaan jätta kere poolsed õõtshoova kinnituskohad muutmata. Sisestati uued andmed Susprog3d keskonda ja selgus, et kui jätta kere poolsed kinnitused ka muutmata toimub liiga suur veovõlli pikkuse muutus. Sellest tulenevalt tuli hakata Susprog3d keskonnas kerepoolseid kinnituspunkte muutma. Tegemata suuri muudatusi kere osas oli selleks lahenduseks muuta kinnituspunktide kõrgust maapinnast, ehk liigutade kinnituspunkte mööda x- telge. Leides optimaalne lahendus sai hakata uut vedrustust analüüsima. 5.1 RC kõrguse muutus Uue vedrustuse projekteerimisega kasvas ka mõne võrra RC kõrgus kui kõrguse muutus kurvi läbimisel jäi samasse suurusjärku. Muutus oli tingitud selles, et käändmiku poolsed kinnitused jäid muutmata ja kere poolsed kinnitused muutusid vähesel määral. See pole parim lahendus aga selle kompromissiga tuli leppida. Joonis 9. RC vertikaalne liikumine sõiduki kaldumisel kurvis. 5.2 RC horisontaalne liikumine Võrreldes vana vedrustuse kinemaatikaga muutus RC horisontaalne liikumine üle 30 mm väiksemaks. See tagab juhile parema tunnetuse sest rullumismoment ei muutu nii järsult. 25

26 -2,49-2,3-2,11-1,92-1,74-1,56-1,38-1,2-1,03-0,86-0,7-0,54-0,38-0,22-0,07 Vedrustuse liikumine (mm) 60 RC horisontaalne liikumine (mm) ,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 Joonis 10. RC horisontaalne liikumine sõiduki kaldumisel kurvis. 5.3 Ratta külgkalde (Camber) muutus Sõiduki kiirendamisel tekiv maksimaalne ratta negatiivne külgkalle on 2,49. Seda on mõnevõrra rohkem kui orginaal lahenduse puhul kuid see muutus on alla 1 mis suuri muutusi kaasa ei too Ratta külgkalde muutus kiirendusel Külgkalde muutus Joonis 11. Ratta külgkalde muutus kiirendusel 26

27 Vedrustuse üles liikumine (mm) 5.4 Ratta kokkujooksu muutus Sõiduki vedrustuse maksimaalsel liikumisel tekib tekib kokku ja lahkujooksu kogumuutus 0,1. Kere vajumise ja vedrustuse üles liikudes tekib tekib lahkujooks 0,04 ja vastupidises olukorras on kokkujooks 0, Lahkujooksu muutus kiirendusel Lahkujooksu muutus Joonis 12. Lahkujooksu muutus vedrustuse üles liikudes. 5.5 Vedrustuse käik Vedrustuse projeteerimisel arvestati sellega, et senist vedrustuse käiku suurendada. Tänapäeva WRC autodel jääb see 300 mm lähedale. Seega leiti, et senine 88 mm pole piisav, et tagada piisav sidesus teepinnaga vedrustuse alla liikudes. Analüüsides arvestati seega vedustuse käiguks 200 mm. 5.6 Rööbe Võrreldes algupäraselt konstrueeritud vedrustusega suurenes rööbe 182 mm. See mõjub positiivselt juhitavusele, sest kaalu ümberjaotumine kurvis on väiksem. Kui võtta sama olukord, kui sõiduk läbib vana rööpmega kurvi ja uue rööpmega, siis kaalu ümberjaotumine suurema rööpme puhul on 21,2 kg vähem (toodud välja peatükis 4.2), kui seda oli väiksema rööpme puhul. Eelnev omakorda tagab kurvi sisemisele rattale suurema jõu rehvi kotaktpinna ja rehvi vahel, suurendades üleüldist külgkiirendust, mida rehvid suudavad vastu võtta. 27

28 28

29 6 UUE VEDRUSTUSE PROJEKTEERIMINE Uue vedrustuse projekteerimise juures kõige tähtsamaks aspektiks ja suurimaks muutuseks oli rööbe. Rööbet oli vaja suurendada, et säilitada üks doonorauto Moskvitš 2141 veovõll. Kulude kokkuhoiu mõttes võeti otsus vastu, et säilitada ka käändmikud. Samuti oli omaniku sooviks, et raami ei muudetaks. Eelnevalt nimetatud asjaolud seadsid uue vedrustuse projekteerimisele üsna suured piirangud ja tekitasid ka mõningaid probleeme. Projekteerimist alustati veovõlli pikkuse mõõtmisega. Selle mõõdu teadmisega oli võimalik Susprog3d programmis koostada uue vedrustuse kinemaatika, mis rööbet piisaval määral suurendaks. Esialgu jäid kõik vedrustuse kinnituspunktid omale kohale, suurenesid ainult õõtshoobade pikkused. Seejärel konstrueeriti esialgne mudel veendumaks, kas selline lahendus sobib. Paljusid probleeme, mis võivad tekkida läbi programmi ei näe või jääb tähelepanematuse tõttu avastamata ja seetõttu on hea mudelit ka reaalselt katsetada. Esialgse lahenduse konstrueerimisel tekkis probleem veovõlliga. Sellise lahenduse puhul oli veovõlli pikkuse muutus vedrustuse käigu ulatuses liiga suur. Kuna veovõlli käigukasti poolne tsenter asub kõrgemal kui sõiduasendis käändtelje poolne tsenter, siis vedrustuse üles liikumist hakkas veovõll takistama. Antud olukorras ei saanud ka õõtshoobasid lihtsalt pikendada, sest vedrustuse alla liikudes oleks veovõll lihtsalt käändmiku rummu seest välja tulnud. Lahendus tuli õõtshoobade kerepoolsete kinnituspunktide muutmise tulemusel.selleks liigutati kerepoolseid kinnituspunkte maapinna suhtes üles poole. Alumise õõtshoova kinnituspunkte liigutati üles poole 74 mm võrra ja ülemise õõtshoova kinnituspunkte 49 mm võrra. Seda tehes polnud vaja viia sisse muudatusi raami osas, kuna need kinnitused saab ühendada olemasolevate torude peale. Järgmiseks oli vaja luua verdustusele reguleerimis võimalus. Lähteülesandest tulenevalt pidi olema reguleeritav nii ratta külgkalle kui ka kokkujooks. Olemasoleval vedrustusel sai ainult kokkujooksu muuta vähesel määral. Samuti ei olnud olemasolev lahendus hea kuna alumine õõtshoob ei olnud jäik ja ratta pidurdamisel võttis suuremal osal jõud vastu ainult ülemine õõtshoob. Reguleerimise tagamiseks kinnitatakse õõtshoobade otsa uniball liigendid, mis reguleerimist võimaldavad. Uniball liigendid projekteeriti ülemisele õõtshoovale ainult kerepoolsete kinnituste otsa ja alumisele õõtshoovale kerepoolsete ja käändmikupoolsete kinnituste otsa. See tagab lihtsa ja kiire reguleerimis võimaluse. 29

30 Soetatud uniball liigendite töönurk ei olnud aga piisavalt suur ja selle tõttu tuli muuta ka kerepoolsete kinnituste vahekaugust. Õõtshoobade kinnitusi tuli keerata rohkem käändmiku vertikaalse kesktelje suunas. Alumise õõtshoova kerepoolsete kinnituste asukohta tuli liigutada teineteisele ning pikiteljel käänmiku tsentrile lähemale. 6.2 Materjali valik Õõtshoobade konstrueerimiseks kasutati 25CrMo4 teras toru. Toru läbimõõt on 25 mm ja seina paksus 2 mm. Terase keemiline koostis on: raud (Fe), süsinik (C) %, kroom (Cr) %, molübdeen (Mo) % [9]. Terase 25CrMo4 terase omadused on toodud tabelis all olevas tabelis. Tihedus Löögitugevus Tõmbetugevus Voolavuspiir 7850 kg m 2 0,7 J cm MPa 695 MPa Sulamistemperatuur 1500 C Tabel 2. 25CrMo4 mehaanilised omadused [9]. 30

31 7 TUGEVUSARVUTUSED Tugevusarvutuste tegemiseks kasutati Catia5v programmi. Selle jaoks, et teada saada kui suured jõud projekteeritavaid õõtshoobasid mõjutavad, tuli need esmalt välja arvutada. Suurimad jõud, mis õõtshoobasid mõjutavad on külgkiirendusel tekiv jõud ning pidurdusel tekkiv jõud. Jõudude leidmiseks on meil tarvis teada auto telje koormust, maksimaalset külgkiirendusst ja pidurdusel maksimaalne aeglustus. Teada on, et jõud võrdub mass korda kiirendus, siis esmalt on tarvis teada, kui suur on kaalu ümberjaotumine pidurdamisel tagasillast esisillale ja kurvi läbimisel tagumise silla ühelt küljelt teisele. Kiirendamisel mõjuvad jõud on võrreldes teiste jõududega väiksemad kuna auto mootor pole eriti võimas. Samuti mõjutab see jõud üsna sarnaselt pidurdusjõuga, kuid on vastupidise suunaga. Jõudude arvutamiseks on vaja leida joonisel 6 toodud jõuõlgade pikkused. Esmalt leiti auto kurvi läbimisel tekkiv kaalu ümberjaotumine. Selleks kasutati valemit 1. Wt sm G lat m sm h Cg_ sm tr G lat [ m s2] = Külgkiirengus [kg] = Vedrustatud mass h Cg_sm [m] = Vedrustatud massikeskme kõrgus tr [m] = Rööbe Kuna autoga sõita pole võimalik, siis maksimaalne külgkiirendus võeti oletuslik ja seda mõningase varuga. Külgkiirenduseks määrati suurem väärtus, kui ta kunagi olema hakkab. 31

32 Wt sm 0,4 1, ,512 Wt sm = 198,4 kg Nüüd leiti, kui suur kaal on silla koormatud rattal maksimaalse külgkiirenduse korral. Selleks tuleb jagada kogu silla mass kahega ja siis sellele liita kaalu ümberjaotumisel tekkinud suurus ja seeläbi korrutada maksimaalse külgkiirendusega. Vertikaalne koormus välisel rattal m = 448,4 kg m = ( ,4) Et leida kontaktpinnas mõjuvat külgjõudu tuleb see korrutada külgkiirendusega. P= 672,6 N P= 448,4 1,5 Selle kaalu põhjal leiti jõud, mis mõjub rehvi kontaktpinna tsentris. F= 6589 N F= m g F= 672,6 9,81 Teiseks leiti auto maksimaalsel pidurdamisel toimuv kaalu ümberjaotumine tagasillalt ette. Wt sm G long m sm hcg_ wb sm G long [ m s2] = Pikikiirengus m [kg] = Vedrustatud mass h Cg_sm [m] = Vedrustatud massikeskme kõrgus wb [m] = teljevahe 32

33 Wt sm 0,4 1, ,509 Wt sm = 119,6 kg Leiti, kui suur kaal jääb alles tagumise silla ühele rattale. Selleks tuli lahutada kogu tagasilla massilt esisillale üle kantud mass ja jagada see pooleks ning korrutada maksimaalse pidurdusjõuga. m = 190,2 kg m= ( ,6 ) 2 Et leida rehvi kontaktpinnas mõjuvat pidurdusjõudu tuleb see korrutada pikki kiirendusega P = 285,3 N P= 190,2 1,5 Saadud kaalu põhjal leiti maksimaalne jõud, mis mõjub ühe tagumise rehvi kontaktpinna tsentris maksimaalse pidurdamise korral. F = 2798 N F= m g F = 285,3 9,81 Saadi tulemused, mis mõjuvad rehvi kontaktpinna tsentris. Leidmaks jõudusid, mis mõjuvad õõtshoobade käändmiku poolsetel otstel külgkiirenduse korral on tarvis leida erinevad jõuõlgade pikkused. Vajalikud jõuõlgade pikkused on tood joonisel

34 Joonis 13. Vasakpoolse vedrustuse tagantvaade Vajalike jõuõlgade pikkused saab leida Susprog3d programmist. See programm märgib ära kordinaatteljestikul kõik vedrustuse punktid ja piisab lihtsast lahutamisest, et leida need pikkused. Jõudude arvutamiseks kasutati valemit: F A [N] = õõtshoova otsale mõjuv jõud F [N]= jõud rehvi kontaktpinna tsentris F A = F l l 1 l 1 [m]= kõrgus rehvi kontakpinna tsentrist õõtshoova otsani l [m]= õõtshoova pikkus. Alumisele õõtshoovale mõjuvad jõud: F A =3332 N Ülemisele õõtshoovale mõjuvad jõud: F A = F A = ,219 0, ,436 0,336 34

35 F A = 8550 N Saadud arvutuste tulemused tuleb lisada Catia5v programmis tugevusanalüüsi keskkonnas. Õõtshoobade kerepoolsed kinnitused panen jäigalt kinni. Seejärel arvutab programm välja kui suured pinged detailis tekivad ja millised on kõige ohtlikumad kohad, mis võivad läbi painduma hakata. Kui selgub, et projekteeritud detail ei suuda vastu võtta talle mõjuvaid jõudusid tuleb see vastavalt ümber projekteerida selliselt, et detail tugevam saaks. Foto 4. Tugevusanalüüs programmiga catia5v ülemisest õõtshoovast. Antud analüüsist selgub, et jõudusid, mis tekivad auto kurvi läbimisel, suudavad õõtshoovad ilma läbi paindumata vastu võtta ning detailis ei teki liigseid pingeid. Suurim pinge mis õõtshoova otstele mõjub on 35,8 Mpa. Seega on varuteguriks 19. Ohtlikum jõud on antud olukorras pidurdamisel tekkiv jõud. Sellel juhul peavad vedrustuse detailid suutma vastu panna paindele, mitte enam survele. Selle tarvis leiti jõumoment pidurdamisel, mis mõjutab ülemist ja alumist õõtshooba tervikuna. Catia5v programmis sai vajaliku koostu valmistada. Õõtshoobade ühendamisel antud programmis tuli meeles pidada, et õõtshoovad ei ole kõigis kolmes kordinaatteljestiku suunas jäigalt ühendatud, vaid saavad kahe telje suhtes liikuda. 35

36 Momendi leidmisek saame võtta eelnevalt arvutatud jõu, mis mõjub pidurdamisel rehvi kontaktpinna tsentrisse ja korrutada see ratta raadiusega. τ = F r τ = ,3 τ= 839,4 Nm Saadud jõumoment pandi mõjuma käändmiku tsentris näidatud fotol 7. Eelnevalt oli Catia5v programmis loodud punktipilv, mis vastas käändmiku kinnitus kordinaatidele, kuhu kinnitusid õõtshoobade virtuaalsed otsad. Seejärel sa leida,3d käpaga loodud CAD failist, käändmiku tsentri ja sinna rakendada välja arvutatud moment. Maksimaalne pinge mis antud koostul tekkis oli 144,49 Mpa. Kõige suuremad pinged tekivad torude ühenduskohtades. Need kohad ongi pinge konsentraatorid. Antud materjali voolavuspiir on 695 Mpa siis sellest tulenevalt võib väita, et valitud materjal on piisavalt tugev. Algselt projekteeritud alumisel õõtshooval puudus diagnonaal toru, kuid tugevusanalüüse teostades, et selliselt on detaili läbipaine liiga suur. Materjali voolavuspiir ületab tekkinuid pingeid ligi kuue kordselt. Kõige suurem läbipaine mis esineb on 0,336 mm. See läbipaine tekib alumise õõtshoova eesmistes torude keskmises osas. Leian, et antud läbipaine on piisavalt väike kuna selline läbipaine tekib ainult maksimaalse jõu korral. Antud jõud, mis õõtshoovale mõjub pole püsiv ja mõjub ainult hetkeliselt. Tekkinud pinged ja läbipainded on näha fotol 6 ja 7. 36

37 Foto 5. Õõtshoova koostule rakendatav jõu suund ja asukoht Foto 6. Õõtshoobade koostule mõjuvad pinged. 37

38 Foto 7. Õõtshoobade koostus tekkivad läbipainded. 38

39 8 VEDRUSTUSE KONSTRUEERIMISE TEHNOLOOGILINE PROTSESS Tehnoloogiline protsess algas sellega, et tuli soetada vajalik materjal uute õõtshoobade konstrueerimiseks. Valisime selleks materjaliks 25 mm läbimõõduga ja 2 mm seina paksusega CrMo teras torud, mille tehnilised omadused sobisid väga hästi vajalike detailide koostamiseks. Torud tulid standard mõõtudes, umbes 5m pikkuste juppidena. Vastavalt Catia5v programmis joonestatud mudelile tuli hakata toru õige pikkusega osadeks lõikama. Kuna alumise õõtshoova kere ja käändmiku poolsed kinnituspunktideks sai uniball ühendus, siis tuli nende pikkus uniballi ava keskosast kuni uniballi keerme keskmeni maha lahutada. Keerme keskele selle põhjusega, et oleks hiljem võimalik reguleerida õõtshoobade pikkusi mõlemas suunas. Kuna soetatud uniballide mutri välisdiameeter oli suurem kui terastorude sisediameeter, siis tuli neid esmalt maha treida. Antud olukorras ei pidanud olema mingi kindel ist. Piisas, kui mutter läks toru sisse väikse pinguga, et jõuab käega lükata ja oleks hiljem parem keevitada. Kui torud olid vastvalt joonisele õige pikkusega lõigatud, tuli need uniballi mutritega keevisliitme abil ühendada. Õõtshoobade ühendamiseks kasutasin MIG/MAG keevitust. Ühendasin detailid omavahel punkt keevitusega, et hiljem saaks neid täielikult ühendada TIG keevitusega. 8.2 MIG/MAG keevituse iseloomustus Tegemist on kaitsegaasis kaarkeevitusega. Antud keevitusviisi puhul juhitakse kaare tsooni kaitsegaas, mille juga, voolates ümber kaare ja keevisvanni, kaitseb sulametalli õhuhapniku ja lämmastiku eest. Kaitsegaaskeevituse eelised: Kaitsegaasis on kaar soojuslikult hästi konsentreeritud ning deformatsioonid on väikesed. Sulametall on hästi kaitstud ümbritseva keskkonna kahjuliku mõju eest, eriti inertgaaside kasutamisel. Võimalus pidevalt jälgida kaart ja keevisvanni. Võimaldab keevitada väga erineva paksusega detaile (0,1...üle 20 mm). Puudub vajadus kasutada räbusteid või elektroodikatet. Võimaldab keevitada igas asendis. 39

40 MIG/MAG keevitusel määrab siirdemehhanism läbiulatuse, tootlikuse, õmbluse kuju, kvaliteedi ja sõltub keevituskaare pingest ning voolutugevusest. [10] Keevisõmbluste iseloomustus ja tähistamine joonistel. MIG/MAG keevitusel sulatatakse detailide servad ja servavahemikud täidetakse sulalisametalliga ehk elektrooditraadiga. Keevitamise tulemus on keevisõmblus ehk keevis. Keevisõmbluste põhitüübid ristlõike kuju järgi on järgmised: 1. Põkkõmblus detailide servade vahel, tähistatakse lühendiga BW. 2. Nurkõmblus kolmnurkse ristlõikega, tähistatakse lühendiga FW. 3. Punktõmblus, korkõmblus. [11] Terase keevisõmbluste tegemisel peavad olema kindlad servakujud ja õhupilud, mis on ära toodud all oleval fotol 8. Foto 8. Servakujud ja õhupilud terase keevitamisel [11] 40

41 8.3 TIG keevituse iseloomustus Tegemist on sulamatu elektroodiga kaitsegaasis kaarkeevitusega. Kaarkeevitus põleb sulamatu volfram elektroodi otsa ja detaili vahel ning on ümbritsetud suudmest väljuva gaasijoaga. Kaitsegaas argoon Ar, harvemal juhul heelium He, kaitseb keevisvanni ja elektroodi hapniku ning lämmastiku kahjuliku mõju eest, ühtlasi jahutades keevituspõletit. Levinud käsikeevitusena. Protsessi võib mehhaniseerida, kasutades lisametalli. [10] Keevituskaar on vähe kontsentreeritud ja väikese kasuteguriga (0,6) ning seepärast ei kasutata paksema materjali keevitamiseks. Keevitada võib kõiki metalle, materjali paksus alates 0,1 mm. Levinumad materjalid Al, Cu, Mg, Ni, Ti ja pronksid paksusel 0, mm. [10] Terase keevitamisel kasutatakse päripolaarset alalisvoolu, mis tõstab elektroodide püsivust. See tähendab seda, et elektrood ühendatakse vooluallika miinusklemmiga. [10] Al ja Mg puhul kasutatakse vahelduvvoolu. Keevitusvoolu sagedust muudetakse Hz. Vooluallika tunnusjoon on langev, kaare pinge on V, tööstuslikel seadmetel A keevitusvool. [10] Keevituskaare süütamine võib toimuda: Kontaktivabalt Kontaktmeetodil Kontaktivabalt kõrgsagedusmeetodil kõrgsagedusvooluga 3000 V 4000 V Volfram elektroodi kasutatakse puhaste roostevabade materjalise keevitamiseks. [10] Suurim eeslis TIG keevituse puhul on tema suutlikus keevitada mitmeid erinevaid metalle ja sulameid kui ükski teine kaarkeevitus seade. TIG keevitust saab kasutada enamus teraste keevitamisel, sealhulgas roostevaba teras, nikli sulamid, titaan, magneesium, vask, messing, pronks ja isegi kuld. Samuti saab TIG keevitusega omavahel ühendada erinevaid metalle nagu näiteks vase messinguga ja roostevaba terase kergterase külge. [12] 41

42 8.3.1 Volframelektroodid TIG keevitamisel kasutatakse mittesulavaid volframelektroode. Volframelektrood ei sula keevitamisel ja keevisõmbluse metalli formeerumine toimub servade- ja lisametallivarda sulamisel. [13] Volfram on tuntud kui kõige rasksulavam metall. Volframi sulamistemperatuur on 3410 C. Keemistemperatuur on C. Volfram säilitab oma kõvaduse isegi kõrgetel temperatuuridel. [13] Volframi kulu keevitamisel on tühine (grammi sajandikosad keevisõmbluse 1 meetri kohta), kuid volframelektroodid, mis on legeeritud haruldaste muldmetallidega on veelgi püsivamad. Käesoleval ajal on volframelektroodid saadval laias valikus ning erineva keemilise koostisega. Keevitus - tehnoloogiliste omaduste parandamiseks lisatakse puhtale volframile erinevad haruldaste muldmetallide - tseesium, lantaani, ütrium, toorium ja tsirkoonium oksiide. [13] 42

43 KOKKUVÕTE Töö eesmärgiks oli muuta ZAZ 1102 Tauria tagavedrustuse kinemaatikat selliselt, et sinna paigutatud käigukasti asendit, koos veovõlli pikkustega ei peaks muutma. Samuti oli töö moraalne eesmärk säilitada Eesti motospordi ajalugu taastades kunagine ralliauto. Kinemaatika muutmine seisnes eelkõige rööpme laiendamises ja vedrustuse käigu suurendamises. Antud töö juures olid ette seatud üsna ranged piirangud. Pidi säilima orginaal raami ja käändmik. Piirangud seadsid vedrustuse projekteerimisele väga kitsad raamid. Töö alguses selgus kohe, et parimat kinemaatikalt selliselt saavutada pole võimalik. Vedrustuse projekteerimine ongi kompromiss erinevate karakteristikate vahel. Väga raske on projekteerida vedrustust, kui mitte võimatu, mis töötaks igas olukorras ideaalselt. Antud juhul sai oluliseks, et ei tekiks suurt kokku- ja lahkujooksu muutust vedrustuse üles ja alla liikudes. Samuti ei tohtinud RC kõrgus minna liiga suureks, mis jäi ka ca 200 mm kõrgusele. Vähenes võrreldes algupärasega RC horisontaalne liikumine, mis on positiivne. Kuna eesmärk oli ka säilitada võimalikult palju originaalist, siis suuri muudatusi kinemaatikas esineda ei saanud. Vana vedrustus sai üles mõõdetud ja analüüsitud. Seejärel uus vedrustus projekteeritud ja ka analüüsitud ning praeguseks hetkeks on uus vedrustus ka ühel poolel valmis konstrueeritud. Catia5v keskonnas sai tehtud mitmeid analüüse nii ülemisele kui alumisele õõtshoovale eraldi kui ka ühe koostuna. Rakendati detilidele kõiki mõjuvaid jõudusid ja analüüsiti tekkinud pingeid ja läbipaindeid. 43

44 CONCLUSION The purpose of the thesis was to create the suspension kinematics so that the gearbox and drifeshaft, which were attached to the car, would not have to be changed. The second and moral purpose was to restore and preserve a little piece of Estonian motosport history by restoring a once built rallycar. The main aim by changing the kinematics was to create a wider track and making the suspension travel longer. There were clear restrictions set for this task. It was very important to preserve the orginal creation as much as possible, therefore the steering knuckle and frame of the car had to remain unchanged. It was clear from the beginning that the best kinematics was never to be reached this way. Designing the suspension kinematics is always a compromise between the different characteristics. It is very difficult, not to say impossible, to design a suspension which works perfectly in every situation. By designing the new suspension, it was important not to create a major change between the wheel toe in and toe out, while the suspension was moving. Also, the importance was not to raise the roll centre too high, it stayed around 200 mm. By comparing the original creation, the moving of roll centre from the offset reduced. Due to the reason that the aim of the thesis was to preserve the orginal creation as much as possible, there could not be any trastical change in the kinematics. The old suspension got measured and analysed, the new suspension kinematics designed and analysed, and also one side of the suspension is already constructed. 44

45 VIIDATUD ALLIKAD [1] wikipedia, [Võrgumaterjal]. Available: [2] K. Keel, Interviewee, Meenutused Auto ümberehitusest. [Intervjuu]. [3] [Võrgumaterjal]. Available: [4] onedirt, [Võrgumaterjal]. Available: [5] S. Soomlais, Mootorsõiduki projekteerimise alused konspekt. [6] D. Seward, Race car design. [7] D. L. M. William F. Milliken, Race Car Vehicle Dynamics. [8] C. Automotive, Fundamentals of Automotive Technology. [9] matbase, [Võrgumaterjal]. Available: categories/metals/ferrous-metals/high-grade-steel/material-properties-of-high-grade-steel- 25crmo4.html#properties. [10] T. Pihl, loengumaterjal "Metallide keevitustehnoloogia ja seadmed", [11] A. Laansoo, "Keevitamine" MIG/MAG keevitus. [12] coestudentshop, [Võrgumaterjal]. Available: 45

46 [13] T. Karganova, "Keevitus - sütitav idee" keevitamise käsiraamat. 46

47 LISAD Lisa 1. Ülemise õõtshoova joonis Lisa 2. Alumise õõtshoova joonis 47

48 48

49 49