Diplomski rad

Sveuilite u ZagrebuFakultet strojarstva i brodogradnjeDIPLOMSKI RADIvica RumbakZagreb, 2004.

Sveuilite u Zagrebu

Fakultet strojarstva i brodogradnje

DIPLOMSKI RAD

Mentor:

Doc. dr. sc. Zoran LuliIvica Rumbak

Zagreb, 2004.IZJAVATCIZJAVA\l2Izjavljujem da sam ovaj rad izradio samostalno, savjesno i prema propisanim pravilima za izradu diplomskog rada.Ovom prilikom elim zahvaliti svom mentoru, doc. dr. sc. Zoranu Luliu na pomoi i podrci koje mi je pruio pri izradi ovog rada.

Takoer, zahvaljujem mr. sc. Marinku Jakovljeviu i ostalom osoblju Centra za vozila Hrvatske na nesebinoj pomoi pri prikupljajnu materijala za ovaj rad.

Ivica RumbakU Zagrebu, studeni 2004.

SAETAKTCSAETAK\l2U radu su istraivane konstrukcijske izvedbe ureaja za zatitu od stranjeg i bonog podlijetanja. Za oba standardna ureaja za sprjeavanje podlijetanja napravljena je provjera vrstoe numerikim postupkom. U radu se opisuju i eksperimentalne metode ispitivanja ureaja, kao i usporedba rezultata dobivenih eksperimentalnim i numerikim putem. Poseban osvrt je dan na problematiku zastarjelosti pravilnika kao i na mogua rjeenja za njihovo poboljanje.

SADRAJTCSADRAJ\l2iIZJAVA

SAETAKiiSADRAJiiiPOPIS SLIKAvPOPIS TABLICAviiPOPIS VANIJIH OZNAKAviii1.UVOD12.PRAVILNIK ECE R 58.0132.1.VANOST PRAVILNIKA32.2.SLUAJ KADA UREAJ NIJE UGRAEN82.3.EFEKT KLINA82.4.NEPRAVILAN POLOAJ UREAJA103.IZVEDBE UREAJA133.1.OSNOVNE SMJERNICE PRORAUNA UREAJA173.1.1.SILE PRI SUDARU173.1.2.KOEFICIJENTI173.1.3.MASE I BRZINE VOZILA183.1.4.SUDARNI PUTOVI193.1.5.DEFORMACIJSKI RAD TIJEKOM SUDARNOG PROCESA203.1.6.DEFORMACIJSKA SILA213.2.KONSTRUKCIJA UREAJA223.2.1.POMINI UREAJ233.2.2.UREAJ S MREOM ELINIH UADI254.EKSPERIMENTALNA PROVJERA UREAJA ZA ZATITU OD STRANJEG PODLIJETANJA284.1.ISPITIVANJE POMINOG UREAJA284.2.UREAJ SA MREOM ELINIH UADI294.3.ISPITIVANJE STANDARDNOG UREAJA305.NEDESTRUKTIVNE METODE ISPITIVANJA (ECE R 58.01)315.1.REZULTATI SIMULACIJE PROVJERE UREAJA335.1.1.REZULTATI ISPITIVANJA SILOM F1365.1.2.REZULTATI ISPITIVANJA SILOM F2385.1.3.REZULTATI ISPITIVANJA SILOM F3415.2.PROVJERA ANALITIKOM METODOM435.2.1.SILA F1435.2.2.SILA F3446.PRIJEDLOZI ZA POBOLJANJE PRAVILNIKA466.1.NJEMAKI PRIJEDLOZI466.2.BRAZILSKI PRIJEDLOZI477.PRAVILNIK ECE R 73487.1.OPENITO O PRAVILNIKU487.2.VANOST UREAJA497.3.OPIS I IZVEDBE UREAJA527.4.ISPITIVANJE UREAJA558.NEDESTRUKTIVNE METODE ISPITIVANJA (ECE R 73)598.1.REZULTATI PROVJERE618.1.1.REZULTATI ISPITIVANJA SILOM F1638.1.2.REZULTATI ISPITIVANJA SILOM F1658.2.PROVJERA ANALITIKOM METODOM678.2.1.SILA F1678.2.2.SILA F2688.3.ISKUSTVA I RAZVOJ U DRUGIM ZEMLJAMA699.RAZLIKE IZMEU PROVJERE PRORAUNOM I EKSPERIMENTALNIM PUTEM7110.ZAKLJUAK7211.LITERATURA74

POPIS SLIKATCPOPIS SLIKA\l23Slika 2.1. Poloaj ureaja za zatitu od stranjeg podlijetanja na teretnom vozilu.

4Slika 2.2. Uzroci i vrsta sudara: stranji sudar ini 26 % od ukupnog broja [2]

4Slika 2.3. Uzroci stranjeg sudara [2]

7Slika 2.4. Osnovni zahtjevi na dimenzije ureaja prema Pravilniku ECE R 58 (gore) te iznosi i poloaji ispitnih sila (dolje)

8Slika 2.5. Posljedice sudara kad na teretnom vozilu nije ugraen ureaj

9Slika 2.6. Razliite visine odbojnika osobnih vozila

9Slika 2.7. Grafiko pojanjenje efekta klina

10Slika 2.8. Stvarni sudar zorno pokazuje efekt klina

11Slika 2.9. Prednji pogled na vozilo nakon sudara - GM Blazer Station Wagon

11Slika 2.10. Boni pogled na vozilo nakon sudara - GM Blazer Station Wagon

12Slika 2.11. Unutranjost vozila nakon sudara - GM Blazer Station Wagon

13Slika 3.1. Ureaj na teretnom vozilu za prijevoz rasutog tereta IVECO

13Slika 3.2. Detalj privrenja ureaja na teretno vozilo za prijevoz rasutog tereta IVECO

14Slika 3.3. Ureaj izveden zavarivanjem

14Slika 3. 4. Boni pogled ureaja u zavarenoj izvedbi

15Slika 3.5. Ureaj prilagoen malim teretnim vozilima posebnih namjena (vuna sluba)

15Slika 3.6. Spoj na asiju ureaja sa prethodne slike

16Slika 3.7. Ureaj u obliku cijevi okruglog presjeka (MAN TGA 26 350 mikser)

19Slika 3.8. Brzine i putovi pri sudaru

22Slika 3.9. Kut izbjegavanja neravnina

23Slika 3.10. Pomini ureaj za sprjeavanje stranjeg podlijetanja

24Slika 3.11. Sposobnost izbjegavanja neravnina

24Slika 3.12. Spoj asije teretnog vozila i pominog ureaja

25Slika 3.13. Pomini ureaj ugraen na teretno vozilo

26Slika 3.14. Princip djelovanja ureaja s elinom mreom

26Slika 3.15. Tlocrt okvirne konstrukcije

27Slika 3.16. Ureaj s mreom elinih uadi ugraen na teretno vozilo

28Slika 4.1. Deformacija pominog ureaja u sluaju naleta vozila GM Corsa Wind

29Slika 4.2. Deformacija na ureaju s mreom elinih uadi i prednjem dijelu vozila GM Vectra CD nakon ispitnog ureaja

30Slika 4.3. Nakon ispitivanja standardnog ureaja

31Slika 5.1. Model stranje zatite

32Slika 5.2. Proraunski model ureaja diskretiziran sa 22310 elementima

32Slika 5.3. Detalj proraunskog modela vijani spoj konzolnog nosaa i odbojnika

33Slika 5.4. Poloaji i iznosi sila

34Slika 5.5. Prodiranje materijala

35Slika 5.6. Kontaktni elementi izmeu konzolnog nosaa i odbojnika

36Slika 5.7. Raspodjela naprezanja (Von Mises) po ureaju optereenom silom F1 = 25 kN koja djeluje na mjestu P1

37Slika 5.8. Stranji pogled raspodjele naprezanja (Von Mises) po ureaju optereenom silom F1 = 25 kN koja djeluje na mjestu P1

38Slika 5.9. Raspodjela naprezanja (Von Mises) po ureaju optereenom silom F2 = 100 kN koja djeluje na mjestu P2

39Slika 5.10. Uveani pogled raspodjele naprezanja (Von Mises) po ureaju optereenom silom F2 = 100 kN koja djeluje na mjestu P2

39Slika 5.11. Stranji pogled raspodjele naprezanja (Von Mises) po ureaju optereenom silom F1 = 25 kN koja djeluje na mjestu P1 vidljiva je raspodjela naprezanja u nosau odbojnika

41Slika 5.12. Raspodjela naprezanja (Von Mises) po ureaju optereenom silom F3 = 25 kN koja djeluje na mjestu P3

42Slika 5.13. Raspodjela naprezanja (Von Mises) po ureaju optereenom silom F3 = 25 kN koja djeluje na mjestu P3 pogled sa strane

43Slika 5.14. Poloaji djelovanja ispitnih sila na ureaju

45Slika 5.15. Pokusno ispitivanje silom koja djeluje u sredini odbojnika

46Slika 6.1. Njemaki prijedlozi za poboljanje ureaja

48Slika 7.1. Poloaj ureaja za bonu zatitu na teretnom vozilu

52Slika 7.2. Prikaz ureaja na teretnom vozilu IVECO (vozilo za prijevoz rasutog tereta)

52Slika 7.3. Spoj ureaja sa asijom teretnog vozila IVECO (vozilo za prijevoz rasutog tereta)

53Slika 7.4. Ureaj ugraen na prikljuno vozilo za prijevoz balvana (samogradnja)

53Slika 7.5. Spoj ureaja sa asijom prikljunog vozila za prijevoz balvana

54Slika 7.6. Prikaz ureaja i spoja sa asijom vozila (MAN TGA 26 350 mikser)

55Slika 7.7. Ureaj za ispitivanje bone zatite

56Slika 7.8. Ispitivanje bone zatite

57Slika 7.9. Ureaj ne zadovoljava Pravilnik ECE R 73

58Slika 7.10. Spoj ureaja na okvir vozila

59Slika 8.1. Model bone zatite

60Slika 8.2. Ureaj modeliran konanim elementima

60Slika 8.3. Poloaj ispitnih sila na ureaju

61Slika 8.4. Prodiranje materijala profila u materijal nosaa

62Slika 8.5. Kontaktni elementi izmeu aluminijskog profila i njegovog nosaa

63Slika 8.6. Raspodjela naprezanja po ureaju optereenom silom F1=1 kN na mjestu P1

64Slika 8.7. Uveani prikaz raspodjele naprezanja po nosau ureaja optereenog silom F1=1 kN

65Slika 8.8. Raspodjela naprezanja po ureaju optereenom silom F2=1 kN na ispitnom mjestu P2

66Slika 8.9. Raspodjela naprezanja po ureaju optereenom silom F2=1 kN

67Slika 8.10. Poloaj ispitnih sila na ureaju

69Slika 8.11. Demonstracija bonog podlijetanja

70Slika 8.12. Prikolica za tegljae iz serije Safe liner proizvoaa Krone

70Slika 8.13. Ispitivanje prikolice za tegljae iz serije Safe liner proizvoaa Krone

POPIS TABLICATCPOPIS TABLICA\l245Tablica 5.1. Rezultati ispitivanja ureaja po ECE R 58

47Tablica 6.2. Pregled brazilskih prijedloga

69Tablica 8.3. Rezultati ispitivanja ureaja po ECE R 73

POPIS VANIJIH OZNAKATCPOPIS VANIJIH OZNAKA\l2Amm2povrina poprenog presjeka cilindracko

korekcijski koeficijent

Dmmudaljenost ureaja od kraja vozila prema ECE R 58

dmmunutranji promjer cilindra ureaja za ispitivanje po ECE R 73Dmaxmmmaksimalna udaljenost ureaja stranje zatite od kraja vozilaEN/mm2modul elastinosti za elikEALN/mm2modul elastinosti za aluminijFNispitna sila na trnu ureaja za ispitivanje ureaja po ECE R 73F1Nispitna sila na mjestu P1F2Nispitna sila na mjestu P2F3Nispitna sila na mjestu P3FmNsrednja vrijednost deformacijske sileHmmvisina ureaja prema ECE R 58

Hmaxmmmaksimalna visina ureaja za stranju zatitu od podloge

Imm4moment tromostiIALmm4moment tromosti za aluminijski profilk

koeficijent restitucije

ke

koeficijent energetskih gubitaka

kp

koeficijent punoe udarnog procesa

M(x1)Nmmoment na kraku x1M(x2)Nmmoment na kraku x2m1kgmasa prvog vozilam2kgmasa drugog vozila

P1

poloaj ispitne sile F1P2

poloaj ispitne sile F2P3

poloaj ispitne sile F3

ReN/mm2naprezanje teenja materijala

RmN/mm2vlana vrstoa materijala

Rp0.2N/mm2konvencionalno naprezanje teenja materijala

Sd1mrezultirajui put teita vozila 1 na kraju sudaraSd2mrezultirajui put teita vozila 2 na kraju sudaraSmaxmmaksimalni put teita na kraju prve faze udarnog procesaSo1modbojni put vozila 1 na kraju druge faze udarnog procesaSo2modbojni put vozila 2 na kraju druge faze udarnog procesaSu1mput teita vozila 1 na kraju prve faze udarnog procesaSu2mput teita vozila 2 na kraju prve faze udarnog procesaSukmukupni put teita na kraju udarnog procesaUJenergija deformabilnostiv10m/sbrzina prvog vozila prije sudarav20m/sbrzina drugog vozila prije sudara

v1tm/sbrzina prvog vozila nakon sudarav2tm/sbrzina drugog vozila nakon sudaravszm/szajednika brzina vozila nakon sudara

wmmprogibW1Jdeformacijski rad kod sudara dva vozila

w1mmprogib profila pri sili F2W2Jrad pri odboju automobila

w2mmprogib nosaa pri sili F2mmpomak ureaja

WudJgubitak na udarnom radu tijekom udarnog procesaN/mm2naprezanje u ureaju

1. UVODU dananje vrijeme konstantnog poveanja broja sudionika u prometu vrlo je vano osigurati visoku razinu aktivne i pasivne sigurnosti. Zahtjevi kupaca za veom snagom motora i veom udobnosti dovode do toga da su dananja vozila sve vea, tea i bra.U sluaju meusobnog sudara dvaju vozila putnici su zatieni sigurnosnim sustavima u oba vozila, meutim, praksa pokazuje da znatno vei problemi nastaju u sluaju sudara osobnog vozila i kamiona (teretnog vozila), tj. u ovom sluaju podlijetanja osobnog vozila pod stranji dio teretnog vozila.Kategorije vozila propisane su Pravilnikom o homologaciji vozila [1]. Vozila koja emo koristiti u daljnjem tekstu razvrstana su Pravilnikom u tri skupine:

M1 osobna vozila (automobili, manji kombiji,...)

N teretna vozila (kamioni, tegljai,...)

O prikljuna vozila (prikolice i poluprikolice)

U svrhu zatite putnika u osobnom vozilu potrebno je na teretno vozilo ili njegovu prikolicu ugraditi poseban zatitni ureaj. Taj ureaj je definiran Pravilnikom ECE R 58 i naziva se Ureaj za sprjeavanje stranjeg podlijetanja ili krae Ureaj protiv stranjeg podlijetanja. Osnovna namjena ureaja je sprjeavanje zabijanja, odnosno podlijetanja osobnog vozila pod stranji dio teretnog vozila ili njegove prikolice.Pravilnik ECE R 58 propisuje dimenzije ureaja, njegov poloaj i sile koje on mora izdrati pri ispitivanju. Ispitne sile moraju djelovati na tono odreenim mjestima. Ako su deformacije na ureaju unutar granica koje propisuje Pravilnik, ureaj za sprjeavanje stranjeg podlijetanja zadovoljava, tj. moe biti homologiran.Kad se radi ispitivanje novog tipskog ureaja (prototipa) stvarno ispitivanje (pokus sudarom) je obavezno. Ako je ureaj protiv stranjeg podlijetanja integriran u nadogradnju vozila pokus nije potreban ako je mogue raunski dokazati da ureaj izdrava optereenje propisano pravilnikom ECE R 58.Raunalna simulacija numerikim metodama je posebno pogodna za analizu kvalitete ispitivanog ureaja jer se tako cijeli proces konstrukcije i izvedbe znatno ubrzava i pojeftinjuje, a i nema oteenja ili unitenja ispitnog uzorka.

Drugi dio ovoga rada se takoer bavi pasivnom zatitom na teretnom vozilu i/ili prikolici, ali s ciljem zatitite pjeaka ili biciklista. Zatita se realizira u vidu ureaja koju propisuje Pravilnik ECE R 73 i naziva se Ureaj za sprjeavanje bonog podlijetanja ili krae Ureaj za bonu zatitu.Ovaj ureaj je namijenjen prvenstveno za zatitu nezatienih sudionika u prometu, dakle, pjeaka, biciklista i motociklista. Njegova svrha je sprjeavanje da oni na bilo koji nain dospiju pod stranje kotae teretnog vozila ili njegove prikolice.Za razliku od ureaja za sprjeavanje stranjeg podlijetanja, ureaj za sprjeavanje bonog podlijetanja je slabiji i ima vie moguih izvedbi. To je zbog toga jer se bona zatita mora postaviti na teretno vozilo, obinu kamionsku prikolicu i na prikolicu za tegljae.Sve izvedbe, tj. dimenzije ureaja su propisane Pravilnikom ECE R 73, kao i nain ispitivanja, ispitne sile i doputene deformacije. Ureaj za sprjeavanje bonog podlijetanja ispituje se statinom silom u dva poloaja od kojih je jedan tono definiran, kao i njegova doputena deformacija. Drugi poloaj sile je proizvoljan, ali deformacija ureaja mora biti manja od propisane Pravilnikom.Ispitivanje ovog ureaja je takoer obavezno, ali je ono vrlo jednostavno izvedivo i kratko traje. Ako je ureaj dobro konstruiran i izraen nakon ispitivanja na njemu ne ostaje nikakva deformacija ili oteenje. I kod konstrukcije i ispitivanja ovog ureaja veliku ulogu moe odigrati raunalna simulacija.U radu e biti dan osvrt na konstrukciju i izvedbe ureaja za sprjeavanje stranjeg i bonog podlijetanja propisane pravilnicima ECE R 58 i ECE R 73, te numerikim metodama simulirano njihovo ispitivanje.2. PRAVILNIK ECE R 58.01

Pravilnik ECE R 58 spada u skupinu pravilnika koji se bave pasivnom sigurnou vozila. Pravilnikom je zakonski regulirana konstrukcija i poloaj ureaja za zatitu od stranjeg podlijetanja manjeg vozila (osobnog vozila) pod teretno vozilo ili njegovu prikolicu.Pravilnik ECE R 58 doneen je 20. oujka 1958. godine zajedno sa ostalim pravilnicima o homologaciji vozila. Po prvi put je stupio na snagu 01. srpnja 1983. godine, a njegovi posljednji amandmani doneseni su 25. veljae 1989. godine. Republika Hrvatska prihvatila ga je 08. listopada 1991., a slubeno je stupio na snagu 30. travnja 1999. godine.

Slika 2.1. Poloaj ureaja za zatitu od stranjeg podlijetanja na teretnom vozilu.

Prema pravilniku ECE 58 najvea visina od podloge H mora biti manja ili jednaka 550 mm, a najvea udaljenost od kraja teretnog vozila D ne smije iznositi vie od 400 mm.2.1. VANOST PRAVILNIKA

Ureaj za zatitu od stranjeg podlijetanja treba shvatiti kao zatitu vozaa osobnog vozila od tekih, esto i fatalnih ozljeda prilikom stranjeg sudara s teretnim vozilom ili njegovom prikolicom. Prema ispitivanjima iz 1994. [2] godine svaki etvrti sudar je stranji sudar od kojih gotovo 13% zavrava fatalno. Kod toga su osobito ugroeni putnici na prednjim sjedalima osobnog vozila.

Slika 2.2. Uzroci i vrsta sudara: stranji sudar ini 26 % od ukupnog broja [2]esto je miljenje da je najei uzrok stranjeg sudara loa vidljivost, meutim, ispitivanja izvrena 1991. godine pokazuju da je najei krivac za nesreu voza osobnog vozila, to je prikazano na slici 2.3.

Slika 2.3. Uzroci stranjeg sudara [2]Ispitivanja su pokazala da se veina stranjih sudara (oko 70%) dogodila kad je prednje vozilo stajalo, dok se ostatak dogodio u vonji kad je prednje vozilo koilo ili je njegova brzina bila manja od prateeg vozila.

Veliki problemi nastaju kad je prednje vozilo teretno vozilo, koje zbog oblika svog stranjeg kraja doputa podvlaenje osobnog vozila pod tovarni prostor pri sudaru. Zatita od podvlaenja osobnog vozila pod teretno vozilo realizirana je u obliku posebnog ureaja iji oblik i poloaj propisuje Pravilnik ECE R 58.

Ovaj rad analizira kvalitetu zatite od podlijetanja koju prua ureaj koji je izraen prema smjernicama preuzetim iz Pravilnika ECE R 58.01. [3].

U sljedeim recima dan je izbor dijelova Pravilnika koji su bitni za nau analizu.Izvod iz Pravilnika (NN 58/99-1082 )

1. Podruje primjene. Vozila kategorija, N2, N3, O3 i O4 te njihovi ureaji za zatitu od stranjega podlijetanja moraju biti homologirani sukladno ovoj naredbi.

2. Svrha. Svrha je ove naredbe je ponuditi uinkovitu zatitu od podlijetanja kod vozila iz toke 1. ove naredbe kod odostranjega udara vozila kategorija M1 i N1.

3. Primjena. Ova naredba se primjenjuje na:

ureaje za zatitu od stranjega podlijetanja koji su namijenjeni za ugradbu na vozila kategorija N2, N3, O3 i O4. (I. dio Pravilnika ECE R 58.01)

ugradbu na vozila kategorija N2, N3, O3 i O4 ureaja za zatitu od stranjega podlijetanja koji su tipno homologirani sukladno ovoj naredbi (II. dio Pravilnika ECE R58.01)

vozila kategorija N2, N3, O3 i O4 opremljena ureajem za zatitu od stranjega podlijetanja koji nije posebno homologiran sukladno ovoj naredbi ili koji je tako konstruiran i/ili opremljen da se moe smatrati da njegovi sastavni dijelovi u cijelosti ili djelomino ispunjavaju funkcije ureaja za zatitu od stranjega podlijetanja (llI. dio Pravilnika ECE R 58.01).

4. Zahtjevi za ureaj za zatitu od stranjega podlijetanja

4.1 Visina profila poprenog nosaa ne smije biti manja od 100 mm. Boni krajevi poprenog nosaa ne smiju biti savijeni prema unatrag niti imati otre vanjske rubove; ti su zahtjevi ispunjeni kad su boni krajevi poprenog nosaa zaobljeni na vanjskoj strani s polumjerom zakrivljenosti koji nije manji od 2,5 mm.

4.2 Ureaj za zatitu od stranjega podlijetanja moe biti konstruiran tako da moe imati vie poloaja na stranjoj strani vozila. U tome sluaju treba postojati sigurna metoda za osiguranje ureaja u radnome poloaju tako da se onemogui bilo kakvo sluajno mijenjanje poloaja. Sila koju treba primijeniti djelatnik radi promjene poloaja ureaja ne smije biti vea od 40 kg.

4.3 Ureaj za zatitu od stranjega podlijetanja mora imati odgovarajuu otpornost u odnosu na sile koje djeluju usporedno s uzdunom osi vozila. (Ta se otpornost mora dokazati postupkom sukladno postupku ispitivanja i uvjetima ispitivanja koji su dani u dodatku 5. Pravilnika ECE R 58.01). Najvei vodoravni progib ureaja izmjeren za vrijeme i poslije djelovanja ispitnih sila koje su dane u dodatku 5. Pravilnika ECE R 58.01 mora biti naveden u izjavi o homologaciji tipa (dodatak 1. Pravilnika ECE R 58.01, toka 8).

5. Zahtjevi za ugradbu homologiranog ureaja za zatitu od stranjega podlijetanja

5.1 Meuprostor izmeu tla i donjega dijela ureaja za zatitu kad je vozilo neoptereeno ne smije prekoraiti 550 mm po cijeloj irini i mora biti takav da visina od tla hvatita ispitnih sila koje se primjenjuju na ureaj sukladno l. dijelu. Pravilnika ECE R 58.01 i koje su navedene u obavijesnome formularu o homologaciji (toka 7. u dodatku 1. Pravilnika ECE R 58.01) ne smije prekoraiti 600 mm (slika 4.).

5.2 irina ureaja za zatitu od stranjega podlijetanja ne smije ni u jednoj toki prekoraiti irinu stranje osovine izmjerenu na krajnim bonim tokama kotaa, izuzimajui izboenje guma u dodiru s tlom, niti od nje biti ui vie od 100 mm. Ako ima vie stranjih osovina, kao mjerodavnu treba uzeti irinu najire osovine. Osim toga, odredbe u tokama 3.1.2 i 3.1.3 dodatka 5. Pravilnika ECE R 58.01 koje se odnose na rastojanje hvatita ispitnih sila od vanjskih kontura stranjih kotaa navedene u obavijesnom formularu o homologaciji (toka 7. dodatak 1. Pravilnika ECE R 58.01,) moraju biti zadovoljene.

5.3 Ureaj mora biti ugraen tako da vodoravni razmak izmeu stranjega kraja vozila i stranjega kraja ureaja ne bude vei od 400 mm umanjeno za izmjerenu vrijednost deformacije (toka 7.3 l. dijela Pravilnika ECE R 58.01), mjereno u tokama djelovanja ispitnih sila (toka 8. u dodatku 1. Pravilnika ECE R 58.01) kod homologacije tipa ureaja za zatitu od stranjega podlijetanja sukladno odredbama ove naredbe i zapisano u obavijesnom formularu o homologaciji. Kod mjerenja ovog razmaka ne treba uzimati u obzir nijedan dio vozila na visini veoj od 3 m iznad tla kad je vozilo neoptereeno.

5.4. Najvea masa tipa vozila za koji je zatraena homologacija ne smije biti vea od vrijednosti koja je navedena u obavijesnom formularu o homologaciji tipa za svaki homologirani ureaj za zatitu od stranjega podlijetanja koji je namijenjen za ugradbu na to vozilo. Razmak izmeu dvije uzdune ravnine koje dodiruju vanjske konture kotaa stranje osovine tipa vozila za koji je zatraena homologacija mora biti takav da razmak izmeu dviju vanjskih ispitnih toaka ureaja za zatitu od stranjega podlijetanja, koje su navedene u toki 3.1.3. dodatka 5. Pravilnika ECE R 58.01, bude 300 25 mm.

6. Zahtjevi za vozilo s obzirom na njegov ureaj za zatitu od stranjega podlijetanja

6.1. Meuprostor izmeu tla i donjega dijela zatite od stranjega podlijetanja kad je vozilo neoptereeno ne smije prekoraiti 550 mm po cijeloj irini.

6.2 Zatita od stranjega podlijetanja mora biti postavljena to blie stranjoj strani vozila.

6.3 irina zatite od stranjega podlijetanja ne smije ni u jednoj toki prekoraiti irinu stranje osovine izmjerenu na krajnim bonim tokama kotaa, izuzimajui izboenje guma u dodiru s tlom, niti od nje biti ua vie od 100 mm. Ako ima vie stranjih osovina kao mjerodavnu treba uzeti irinu najire osovine. Kad je ureaj sastavni dio karoserije vozila i kad prekorauje irinu stranje osovine ne primjenjuje se zahtjev prema kojemu irina zatite od stranjega podlijetanja ne smije biti vea od irine stranje osovine.6.4 Visina profila zatite od stranjega podlijetanja ne smije biti manja od 100 mm. Boni krajevi zatite od stranjega podlijetanja ne smiju biti savijeni prema unatrag niti imati otre vanjske rubove; ti su zahtjevi ispunjeni kad su boni krajevi zatite od stranjega podlijetanja zaobljeni na vanjskoj strani s polumjerom zakrivljenosti koji nije manji od 2,5 mm.6.5 Zatita od stranjega podlijetanja moe biti konstruirana tako da moe imati vie poloaja na stranjoj strani vozila. U tome sluaju treba postojati sigurna metoda za osiguranje ureaja u radnom poloaju tako da je onemogueno bilo kakvo sluajno mijenjanje poloaja. Sila koju treba primijeniti djelatnik radi promjene poloaja ureaja ne smije biti vea od 40 kg.6.6 Zatita od stranjega podlijetanja mora imati odgovarajuu otpornost u odnosu na sile koje djeluju usporedno uzdunom osi vozila i biti spojena u radnome poloaju na profile asije ili druge dijelove koji ih nadomjetaju. Smatra se da je taj zahtjev zadovoljen ako se dokae da vodoravno rastojanje izmeu kraja zatite od stranjega podlijetanja i stranjega kraja vozila za vrijeme i poslije djelovanja ispitnih sila koje su dane u dodatku 5. Pravilnika ECE R 58.01 ne prekorauje 400 mm u bilo kojoj toki djelovanja ispitnih sila. Kod mjerenja tog rastojanja ne treba uzimati u obzir nijedan dio vozila na visini veoj od 3 m iznad tla kad je vozilo neoptereeno.6.7 Nije potrebno provesti stvarno ispitivanje ako se moe dokazati proraunom da je zadovoljen zahtjev iz toke 3. dodatka 5. Pravilnika ECE R 58.01. Ako se provodi ispitivanje, ureaj se mora ugraditi na poprene nosae asije vozila ili na dijelove koji predstavljaju te nosae ili na druge ogovarajue dijelove strukture.7. Ispitivanje. Ispitivanje ureaja za zatitu od stranjega podlijetanja i vozila u smislu ove naredbe moe provoditi samo ovlateni laboratorij, prema zahtjevima Pravilnika broj 58 Ekonomskog povjerenstva Ujedinjenih naroda za Europu s izmjenama i dopunama koje su stupile na snagu do 25. oujka 1989., koji je dodatak enevskom sporazumu iz 1958 o prihvaanju jednakih uvjeta za homologaciju i uzajamno priznavanje homologacije opreme i dijelova motornih vozila.

Slika 2.4. Osnovni zahtjevi na dimenzije ureaja prema Pravilniku ECE R 58 (gore) te iznosi i poloaji ispitnih sila (dolje)2.2. SLUAJ KADA UREAJ NIJE UGRAEN

Ureaj za zatitu od stranjeg podlijetanja je konstruiran za zatitu putnika u osobnom vozilu kad doe do sudara u kojem se osobno vozilo zaleti u vee vozilo (teretno vozilo), koje se kree u istom smjeru kao i osobno vozilo. Uzroci ovakvog sudara su najee nepanja vozaa osobnog vozila, premali razmak izmeu vozila i na kraju, alkohol.

Kad teretno vozilo nema ureaj za zatitu od stranjeg podlijetanja ne postoji nikakva prepreka koja bi usporila ili zaustavila podlijetanje osobnog vozila pod tovarni prostor teretnog vozila. Prva prepreka koja u tom sluaju zaustavlja osobno vozilo su kotai teretnog vozila, meutim, ako je udaljenost kotaa od stranjeg kraja teretnog vozila relativno velika, dolazi do izravnog udara poklopca motora ili vjetrobranskog stakla osobnog vozila u tovarni prostor teretnog vozila.

Slika 2.5. Posljedice sudara kad na teretnom vozilu nije ugraen ureaj

2.3. EFEKT KLINA

Efekt klina se javlja kad je ureaj za sprjeavanje postavljen previsoko i/ili kad je konstrukcijski preslab. Poznato je da su visine prednjeg odbojnika na osobnim vozilima razliite, to zorno pokazuje slika 2.6.

Slika 2.6. Razliite visine odbojnika osobnih vozila

Kad doe do podlijetanja osobnog vozila pod teretno vozilo, a teretno vozilo ima ugraen ureaj protiv podlijetanja koji je preslab, dolazi do loma ureaja i do nastavka podilaska osobnog vozila pod teretno vozilo. Osobno vozilo u tom sluaju moemo smatrati klinom. Sile na kosini klina moemo rastaviti u dvije komponente: horizontalnu i vertikalnu.

Prema [4], prosjena horizontalna sila kojom auto udara u stranji dio teretnog vozila iznosi 400-800 kN, dok je prosjena vertikalna komponenta 100-300 kN, to ovisi o masi i brzini osobnog vozila.

Slika 2.7. Grafiko pojanjenje efekta klina

Navedeni iznosi prosjenih horizontalnih i vertikalnih sila su izraunati, a provjereni su nizom stvarnih testova. Testove su organizirali UNICAMP, GM I MERCEDES-BENZ, koji su pokazali da relativno maleno vozilo Opel Corsa moe podii parkirano teretno vozilo natovareno sa 10 tona tereta oko 15 cm od tla.

Slika 2.8. Snimka sudara zorno pokazuje efekt klina

2.4. NEPRAVILAN POLOAJ UREAJA

Teretna vozila esto imaju ugraeni ureaj protiv stranjeg podlijetanja postavljen previsoko. Takav ureaj, iako zadovoljava konstrukcijski, ne zadovoljava postavljene sigurnosne zahtjeve.

Kad voza osobnog vozila primijeti opasnost i pone koiti, prednji dio osobnog vozila ponire, tako da se dodatno smanjuje visina njegovog prednjeg odbojnika. Potrebno je podsjetiti da je osobno vozilo tako konstruirano da je zona najvee otpornosti deformaciji upravo u visini odbojnika. Ako je ureaj za sprjeavanje podlijetanja previsoko postavljen, a visina prednjeg odbojnika osobnog vozila se smanji zbog poniranja prednjeg dijela pri naglom koenju, svi uvjeti za tee posljedice kod prometne nesree ovakvog tipa su zadovoljeni.

Na slikama 2.9. i 2.10. su prikazana teka oteenja na osobnom vozilu GM Blazer Station Wagon, koje je pretrpilo sudar s teretnim vozilom koje je imalo previsoko postavljen ureaj za zatitu od stranjeg podlijetanja. Vano je primijetiti da je prednji odbojnik osobnog vozila praktiki netaknut [5].

Slika 2.9. Prednji pogled na vozilo nakon sudara - GM Blazer Station Wagon

Slika 2.10. Boni pogled na vozilo nakon sudara - GM Blazer Station WagonMotor osobnog vozila odgurnut je unatrag, to je uzrokovalo velike deformacije putnikog prostora. Tovarni prostor teretnog vozila doslovno je uao u kabinu osobnog vozila kroz vjetrobransko staklo i vozau nanio teke ozljede glave.

Slika 2.11. prikazuje koliko je oteen putniki prostor. Tovarni prostor je gurnuo cijelu instrument plou prema vozau dok se upravlja spustio u podruje nogu to je uzrokovalo teke ozljede vozaa.

Slika 2.11. Unutranjost vozila nakon sudara - GM Blazer Station Wagon3. IZVEDBE UREAJA

Pravilnikom ECE R 58 nije definiran oblik ureaja za zatitu od stranjeg podlijetanja, ve je definiran njegov poloaj na teretnom vozilu ili njegovoj prikolici, njegovi osnovni gabariti, kao i zahtjevi koje on mora zadovoljavati pri sudaru. Svaki proizvoa teretnog vozila ili opreme za teretna vozila uglavnom ima svoju konstrukciju ureaja, kao i svoje rjeenje uvrenja ureaja na asiju vozila.

Sljedeih nekoliko slika prikazuje izvedbe ureaja, kao i nain na koji su privreni na asiju vozila.

Slike 3.1. i 3.2. prikazuju ureaj kod teretnog vozila za prijevoz rasutog tereta. Kod ove konstrukcije ureaja mogue je ureaj spustiti da bi se olakao istovar.

Slika 3.1. Ureaj na teretnom vozilu za prijevoz rasutog tereta IVECO

Slika 3.2. Detalj privrenja ureaja na teretno vozilo za prijevoz rasutog tereta IVECO

Slika 3.3. Ureaj izveden zavarivanjem

Slika 3. 4. Boni pogled ureaja u zavarenoj izvedbi

Slika 3.5. Ureaj prilagoen malim teretnim vozilima posebnih namjena (vuna sluba)

Slika 3.6. Spoj na asiju ureaja sa prethodne slike

Slika 3.7. Ureaj u obliku cijevi okruglog presjeka (MAN TGA 26 350 mikser)Iz priloenih slika moe se zakljuiti da ureaji mogu biti pokretni i nepokretni, uvreni vijcima ili zavarom. Bitno je samo to da zadovoljavaju uvjete nametnute Pravilnikom ECE R 58.

3.1. OSNOVNE SMJERNICE PRORAUNA UREAJA3.1.1. SILE PRI SUDARUDa bi se mogao konstruirati ureaj za zatitu od stranjeg podlijetanja potrebno je poznavati sile koje ureaj mora izdrati. Za odreivanje sila koje se javljaju tijekom sudara treba znati to je mogue vie veliina, a osnovne veliine su masa i brzina vozila prije i neposredno nakon sudara, prijeeni put nakon sudara, kao i deformacije oba vozila nakon sudara.

Ovim proraunom rauna se elastini sudar estica (vozila), a rad deformacije opisuje se koeficijentom restitucije k.Sudari se mogu razvrstati na tri grupe:pravi sudar, kosi sudar i pravi udar. Sudari opisuju koliziju dva vozila u kretanju, a kod udara jedno vozilo uvijek stoji.

Ovaj proraun bavi se podgrupom pravih sudara koja se naziva stranjecentralni sudar [5].3.1.2. KOEFICIJENTI

Svaki sudar sastoji se od udara i djelominog odboja. Koriste se tri koeficijenta za opisivanje prirode sudara.To su prema [6] k koeficijent restitucije, kp koeficijent punoe udarnog procesa i ke koeficijent energetskih gubitaka.

k-koeficijent restitucije ovisi o materijalu od kojeg su vozila napravljen

(1)

gdje je:

v1t- brzina prvog vozila nakon sudara,

v2t- brzina drugog vozila nakon sudara,v10- brzina prvog vozila prije sudara,

v20- brzina drugog vozila prije sudara,vsz- zajednika brzina vozila nakon sudara- ako vrijedi v1t=v2t=vsz radi se o neelastinom sudaru; k=0- sudar je potpuno elastian ako je k=1Eksperimentalno je dokazano da se kod osobnih vozila pri sudaru koeficijent restitucije kree u rasponu k = 0.05 ( 0.1, pa se stranjecentralni sudari mogu smatrati gotovo neelastinima u podruju velikih iznosa izgubljenih brzina u procesu sudara.

kp-koeficijent punoe moe se definirati izrazom:

(2)

Maksimalne deformacije strukture vozila u sudaru nastaju kada je koeficijent punoe kp=1, tj. kad je koeficijent restitucije jednak nuli (plastian sudar).

ke-koeficijent energetskih gubitaka u udarnom procesu definiran je izrazom:

(3)

Energetski gubici su najvei kad je k = 0 (potpuno plastian sudar).

3.1.3. MASE I BRZINE VOZILA

Pri stranjecentralnom sudaru vozila koliina gibanja prije i nakon sudara ostaje konstantna, pa se prema zakonu o ouvanju koliine gibanja moe napisati:

(4)

gdje je:

m1- masa prvog vozila,

m2- masa drugog vozila.-u sluaju da su brzine vozila nakon sudara jednake:

(5)

Iz (4) i (5) mogue je dobiti zajedniku brzinu vozila nakon sudara:

(6)

3.1.4. SUDARNI PUTOVI

Sudar se sastoji od dvije faze. U prvu fazu ubrajaju se dodir i deformacija materijala, a druga faza podrazumijeva odbijanje vozila, koje je malo ali postoji. Na kraju ostaje samo plastina deformacija vozila.Ako postoji druga faza sudara (odbijanje), udarni putovi se skrauju za vrijednost odbojnih putova teita vozila So1 i So2 pa je prema [6]:

dok je (7)

gdje je:

Sd1, Sd2- rezultirajui put teita vozila 1 i 2 na kraju sudara,

Su1, Su2- put teita vozila na kraju prve faze udarnog procesa,So1, So2- odbojni put vozila na kraju druge faze udarnog procesa,Suk- ukupni put teita vozila na kraju udarnog procesa,Smax- maksimalni put teita vozila na kraju prve faze udarnog procesa.

Iz (7) je vidljivo da maksimalni put sudara (Smax) dostie svoju maksimalnu vrijednost kada nema odbijanja (So1=So2=0), tj. kad je koeficijent kp=0 (plastini sudar).

Slika 3.8. Brzine i putovi pri sudaru

3.1.5. DEFORMACIJSKI RAD TIJEKOM SUDARNOG PROCESA

Pri sudaru dvaju vozila pojavljuju se sudarno-kontaktne sile, te pri poputanju strukture vozila nastaju deformacije na kojima se obavlja deformacijski rad. Ako se on odvija u vremenskom intervalu dt, na deformacijskom putu ds, pod djelovanjem sudarne sile F, on prema [6] iznosi:

(8)

-ako se uvrsti u (8) dobije se:

ili drugaije zapisano

(9)

- nakon integriranja izraza (8) i uvrtenja (6) dobije se izraz za deformacijski rad neelastinog sudara dva vozila:

(10)

Ako se radi o djelomino ili apsolutno elastinom sudaru, rad dobiven pri odbijanju vozila jednak je:

(11)

Zajednika brzina vsz za drugu fazu ima vrijednost:

(12)

Razlika radova W1 - W2 zapravo je gubitak na kinetikoj energiji tijekom sudarnog procesa.

(13)

Ako u prethodnu jednadbu uvrstimo vrijednosti koeficijenta uspostavljanja (1) i vrijednost brzine vsz (12) dobit emo opu jednadbu gubitka na radu, za djelomice elastian puni stranjecentralni sudar dvaju vozila:

(14)

3.1.6. DEFORMACIJSKA SILA

Poznajemo li deformacijske karakteristike sudarenih vozila mogu se lako odrediti deformacijske sile.

(15)

gdje je:

Fm- srednja vrijednost deformacijske sile,

cko- korekcijski koeficijent koji govori koliko puta su dinamike deformacije vee od statikih.

3.2. KONSTRUKCIJA UREAJA

Ureaj za zatitu od podlijetanja izveden prema Pravilniku ECE R 58 zadovoljava pri upotrebi na ravnim, asfaltnim prometnicama, kao i kod sudara pri manjim brzinama. Iz zemalja Treeg svijeta dolazi inicijativa da ureaj bude pokretan, tj. da se konstruira ureaj koji e olakati prometovanje na loijim cestama.

Na brazilskom sveuilitu u Campinasu (Mechanical Engineering Faculty - FEM) izraena su i testirana 3 razliita ureaja za zatitu od stranjeg podlijetanja. Nakon analize zakljueno je da ureaj treba to vie pribliiti kraju vozila, u krajnjem sluaju postaviti ureaj u ravnini s krajem tovarnog prostora teretnog vozila.To nije lako izvedivo jer se tada smanjuje kut izbjegavanja neravnina na cesti. Taj problem je ilustriran na slici 3.20.

Slika 3.9. Kut izbjegavanja neravnina

Na slici 3.9. vidljivo je da se pomicanjem ureaja unatrag i njegovim sputanjem drastino smanjuje sposobnost teretnog vozila da prometuje po neravnim cestama. To smanjenje voznih performansi bilo je najvea zamjerka vozaa teretnih vozila prema predloenim promjenama.

3.2.1. POMINI UREAJ

Pomini ureaj [7] je tako konstruiran da se moe zakretati oko dva svornjaka kad doe na prepreku, tako da ga je mogue postaviti na sam kraj teretnog vozila, tj. na kraj tovarnog prostora teretnog vozila.

Slika 3.10. Pomini ureaj za sprjeavanje stranjeg podlijetanja

A glavni nosa (debljina lima 5 mm)

B boni potporanj (debljina lima 7 mm)

C kutni potpornji (cijev 100x45x5 mm)

D uvrenje (cijev 100x45x5 mm)

E okomite ruke ( U-profil 98x58x8 mm)

F svornjaci (D = 30 mm)

G profili asije teretnog vozila

Slika 3.11. Sposobnost izbjegavanja neravnina

Slika 3.12. Spoj asije teretnog vozila i pominog ureaja

Ovaj ureaj je konstruiran tako da moe izdrati udar osobnog vozila mase 1200 kg koji se kree brzinom od 50 km/h. To znai da je ureaj u stanju izdrati sile F1 = F3 = 100 kN i F2 = 150 kN, to je mnogo vie nego to propisuju europski i ameriki standardi.

Slika 3.13. Pomini ureaj ugraen na teretno voziloUreaj je postavljen na teretno vozilo na visinu od 410 mm od tla i na kraj tovarnog prostora. Cijela konstrukcija je na kraju imala masu od priblino 75 kg to je u potpunosti prihvatljivo, tako da je ovaj ureaj mogue ugraditi i na manja teretna vozila.

3.2.2. UREAJ S MREOM ELINIH UADI

Kao to sam naziv kae ovaj ureaj za zatitu od stranjeg podlijetanja se sastoji od okvirne konstrukcije koja je na jednom kraju spojena svornjacima za asiju i mree nainjene od elinih uadi, koja je s jedne strane vezana za ve spomenuti okvir, a s druge strane za tovarni prostor teretnog vozila [8].

Slika 3.14. Princip djelovanja ureaja s elinom mreom

Ovaj ureaj je konstruiran tako da kod stranjeg podlijetanja osobnog vozila iskoristi masu i brzinu osobnog vozila za tzv. ugriz. to je vea brzina osobnog vozila, ugriz je jai. Slika 3.26. prikazuje tlocrt okvirne konstrukcije koja je spojena sa asijom i elinom mreom.

Slika 3.15. Tlocrt okvirne konstrukcije

1 U-profil glavni nosa ( [ 14 )2 dva kutijasta nosaa nainjena od po dva U-profila ( [ 10 )

3 kutni potpori (U-profil [ 10 )

Opisani dio ureaja je povezan s mreom koja se sastoji od 24 elina ueta od kojih su dva okomita sa svake strane promjera 12.7 mm, dok je ostala uad promjera 8 mm.

Slika 3.16. Ureaj s mreom elinih uadi ugraen na teretno voziloNa slici 3.27 vidljiv je i gornji nosa koji u prvotnim izvedbama nije predvien, ali je morao biti postavljen jer je drveni tovarni prostor teretnog vozila preslab da izdri potrebna naprezanja.

Sam ureaj je konstruiran tako da moe izdrati sudar 1500 kg tekog osobnog vozila koje se kree brzinom od 64 km/h. Preraunato u sile to iznosi F1 = F3 = 150 kN, a F2 = 200 kN. Potrebno je naglasiti da je kod ovog ureaja, za razliku od ostalih, glavno naprezanje u prvom trenutku na elinoj mrei, a ne na glavnom poprenom nosau. Za potrebe prorauna za navedene sile se smatra da djeluju na vertikalnu elinu uad priblino u tokama P1, P2 i P3.

Ureaj je postavljen na 315 mm od podloge i to je mogue blie kraju teretnog vozila. Masa samog ureaja je oko 200 kg.

4. EKSPERIMENTALNA PROVJERA UREAJA ZA ZATITU OD STRANJEG PODLIJETANJA

U sklopu izrade ovog diplomskog rada nije bilo mogue izvesti eksperimentalno ispitivanje ureaja za stranju zatitu pa su preuzeti rezultati eksperimentalnih ispitivanja sa brazilskog sveuilita u Campinasu.

U tom ispitivanju [9] sudjelovala su tri ureaja za zatitu od stranjeg podlijetanja. Prva dva, ve spomenuta, ne treba posebno opisivati. Trei ureaj je napravljen tono prema specifikacijama trenutnog brazilskog zakona (CONTRAN Regulation No. 805/95) koji je kopija europske norme ECE R 58.

Za sva tri ispitivanja upotrijebljeno je isto teretno vozilo. Radi se o teretnom vozilu Mercedes-Benz LK-1217 koje je za potrebe testa bilo optereeno sa 10 000 kg tereta i imalo ukljuenu parkirnu konicu. Poloaj udara u teretno vozilo bio je pomaknut za 50 % na vozaku stranu osobnog vozila, te je svim osobnim vozilima bio sputen prednji ovjes ime je simulirano poniranje prednjeg dijela vozila kod naglog koenja.

Potrebno je jo naglasiti da su mjerena sva ubrzanja i usporenja i sile koje su djelovale na lutke. Svi testovi su snimani posebnom kamerom sa 1000 slika u sekundi.

4.1. ISPITIVANJE POMINOG UREAJA

Test ovog ureaja je izveden osobnim vozilom GM Corsa Wind ija je masa oko 1200 kg, u to su ukljueni i vodeni balasti koji su predstavljali putnike. Sva etiri balasta su vezana sa standardnim sigurnosnim pojasima. Brzina vozila iznosila je 50 km/h.

Slika 4.1. Deformacija pominog ureaja u sluaju naleta vozila GM Corsa WindNa slici 4.1. vidljivo je da osobno vozilo nije zavrilo ispod asije teretnog vozila ili njegovog tovarnog prostora. Udar je bio u ravnini hladnjaka osobnog vozila, te nije dolo do nikakvog oteenja putnikog prostora. U kabini nije zamijeeno nikakvo oteenje, kontrolna ploa nije deformirana, upravlja se zanemarivo pomaknuo, a vjetrobransko staklo je ostalo itavo.

Sam ureaj je pored pucanja zavara koji vee pomini dio i zglob, uspio sprijeiti podlijetanje osobnog vozila pod teretno vozilo. Klinovi i graninik su uspjeli sprijeiti pomicanje cijelog ureaja pod tovarni prostor teretnog vozila.

Profili asije teretnog vozila su nakon sudara ostali znatno deformirani.4.2. UREAJ SA MREOM ELINIH UADI

Test ovog ureaja je izveden osobnim vozilom GM Vectra CD u kojem su bile testne lutke serije Hybrid 3. Ukupna masa vozila i lutaka iznosila je 1490 kg, a brzina osobnog vozila iznosila je 64 km/h.

Slika 4.2. Deformacija na ureaju s mreom elinih uadi i prednjem dijelu vozila GM Vectra CD nakon ispitnog ureajaZa razliku od poetne ideje i oekivane funkcije, okvir ureaja nije podigao osobno vozilo, ve su se savili uzduni nosai asije teretnog vozila prema dolje. Meutim, osobno vozilo je prema oekivanjima bio ugrieno i tako je iskoritena sva njegova mogunost deformacije. Vjetrobransko staklo i putniki prostor osobnog vozila ostali su praktiki netaknuti, a nije primijeena nikakva deformacija i pomicanje instrument ploe, upravljakog mehanizma, kao ni pedala gasa, konice i spojke.

Okvir ureaja je pretrpio male plastine deformacije, a nije puklo niti jedno elino ue.

Na teretnom vozilu su primijeena teka oteenja. Profili asije su jako savijeni prema dolje i stranji ovjes je teko oteen.

4.3. ISPITIVANJE STANDARDNOG UREAJA

Test je izveden sa vozilom GM Corsa Station Wagon ija je masa oko 1400 kg zajedno sa vodenim balastima (putnicima). Brzina osobnog vozila iznosila je 50 km/h.

Slika 4.3. Nakon ispitivanja standardnog ureaja

Ovaj ureaj nije uspio sprijeiti podlijetanje osobnog vozila pod teretno vozilo. Ureaj je popustio ve pri prvom kontaktu poklopca motora i ureaja, tako da su gume teretnog vozila posluile kao ureaj protiv podlijetanja. Osobno vozilo je ulo pod teretno vozilo ukupno 1.1 m. Nakon detaljnog pregleda oteenja na osobnom vozilu ustanovljena je deformacija A-nosaa, znatno oteenje krovne konstrukcije, koja je mogla biti odrezana da ulazak osobnog vozila pod tovarni prostor nije bio ogranien kotaima. Vjetrobransko staklo je razbijeno, instrument ploa i upravlja su pomaknuti prema vozau.

5. NEDESTRUKTIVNE METODE ISPITIVANJA (ECE R 58.01)

Pored klasinog ispitivanja ureaja sudarom, Pravilnik doputa, uz odobrenje ovlatenog laboratorija, dokaz valjanosti ureaja proraunom.

Jedan od naina dokazivanja valjanosti ureaja je provjera metodom konanih elemenata (MKE).

Postupak ispitivanja klasinim metodama vrstoe je primjereniji za jednostavne probleme kad je naprava dimenzionirana tako da se pri optereenju samo elastino deformira.

MKE je najprimjerenija metoda za numeriku analizu optereenja i deformacija ureaja jer pouzdano oponaa i rjeava linearne i nelinearne (elasto-plastine) probleme.

U sklopu ovog diplomskog rada obavljena je provjera vrstoe ureaja za zatitu od stranjeg podlijetanja koji je konstruiran i izraen tako da zadovoljava zahtjeve zadane Pravilnikom ECE R 58. Ovakav ureaj se tvorniki ugrauje na teretna vozila i prikolice tvrtke IVECO.

Slika 5.1. Model stranje zatite

Odbojnik ureaja (crveno) je za konzolne nosae (plavo) privren vijcima. Cijeli je ureaj na asiju teretnog vozila (sivo) spojen vijcima, dok je asija ukruena sa dva dodatna elementa koji su meusobno spojeni zakovicama, a onda vijcima za asiju.

Provjera je napravljena u programskom paketu I-DEAS 9.0. Prvo je bilo potrebno izraditi 3D modele svih dijelova ureaja, nakon ega je za svaki dio generirana mrea konanih elemenata. Za dijelove ureaja koriteni su ploni (ljuskasti) konani elementi (shell), a za simulaciju vijanih spojeva koriteni su kruti (rigid) i gredni (beam) elementi. Da bi dobili potrebno prednaprezanje u vijanom spoju gredni elementi su temperaturno prednapregnuti.

Slika 5.2. Proraunski model ureaja diskretiziran sa 22310 elementima

Slika 5.3. Detalj proraunskog modela vijani spoj konzolnog nosaa i odbojnikaNa slici 5.4. prikazani su poloaji i iznosi sila koje pri ispitivanju ureaj izraen prema Pravilniku ECE R 58 mora izdrati.

Slika 5.4. Poloaji i iznosi sila

5.1. REZULTATI SIMULACIJE PROVJERE UREAJA

Tijekom izrade proraunskog modela i probnih prorauna uoeno je da deformacije dijelova ureaja ne odgovaraju realnim pretpostavkama, tj. dolo je do meusobnog prodiranja ploha pojedinih dijelova ureaja, to je vidljivo na slici 5.5.

Slika 5.5. Prodiranje materijala

Meusobno prodiranje ploha je posljedica bitno razliitih krutosti pojedinih ploha i nedovoljno tonog proraunskog modela.

Problem je rjeen definiranjem tzv. kontaktnih elemenata izmeu odbojnika i njegovih nosaa. Mree konanih elemenata su definirane po sredinjim plohama dijelova pa su kontaktni elementi na odreenom meusobnom razmaku. Softver uzima u obzir debljinu samog dijela (parta) tako da rauna dodir u stvarnim dodirnim tokama dijelova.

Slika 5.6. Kontaktni elementi izmeu konzolnog nosaa i odbojnika

5.1.1. REZULTATI ISPITIVANJA SILOM F1Ureaj je prvo optereen silom F1 u iznosu od 25 kN na mjestu P1.

Slika 5.7. Raspodjela naprezanja (Von Mises) po ureaju optereenom silom F1 = 25 kN koja djeluje na mjestu P1

Slika 5.8. Stranji pogled raspodjele naprezanja (Von Mises) po ureaju optereenom silom F1 = 25 kN koja djeluje na mjestu P1Na slikama 5.7. i 5.8. dana je raspodjela naprezanja, a najvea deformacija (pomak) u modelu iznosi max = 24.9 mm.

Najvee ekvivalentno naprezanje djeluje u odbojniku i ono iznosi priblino 500 N/mm2. Naprezanje teenja za materijal odbojnika 0561 iznosi Re = 360 N/mm2, te tako zakljuujemo da cijeli sluaj prelazi u plastino podruje. Vlana vrstoa elika 0561 iznosi Rm = 620 N/mm2, pa sigurno da nee doi do pucanja materijala pri zadanom optereenju.Prikaz je karikiran da bi deformacija ureaja bila uoljivija.

5.1.2. REZULTATI ISPITIVANJA SILOM F2Drugi dio simulacije ispitivanja ureaja izvodi se silom F2 koja iznosi 100 kN na mjestu P2. Rezultati su prikazani na slikama 5.9., 5.10. i 5.11.

Slika 5.9. Raspodjela naprezanja (Von Mises) po ureaju optereenom silom F2 = 100 kN koja djeluje na mjestu P2

Slika 5.10. Uveani pogled raspodjele naprezanja (Von Mises) po ureaju optereenom silom F2 = 100 kN koja djeluje na mjestu P2

Slika 5.11. Stranji pogled raspodjele naprezanja (Von Mises) po ureaju optereenom silom F1 = 25 kN koja djeluje na mjestu P1 vidljiva je raspodjela naprezanja u nosau odbojnikaVrlo je vano primijetiti da kod ispitivanja silom F2 uz deformaciju odbojnika ureaja postoji deformacija nosaa (veza asijom), kao i deformacija asije vozila.

U sluaju optereenja silom F2 najvei pomak iznosi max = 23.6 mm.

Kod ispitivanja silom F2 naprezanja u odbojniku iznose priblino 1000 N/mm2, to uvelike prelazi vlanu vrstou materijala odbojnika. Iako postoji mogunost pucanja odbojnika ureaj zadovoljava Pravilnik ECE R 85. Ispitna sila F2 djeluje u ravnini konzolnog nosaa odbojnika tako da konzolni nosa preuzima veliki dio optereenja na sebe. Maksimalno ekvivalentno naprezanje u konzolnom nosau iznosi priblino 590 N/mm2 i pojavljuje se na svega nekoliko elemenata u blizini vijanih spojeva. Prosjeno ekvivalentno naprezanje u konzolnom nosau iznosi priblino 350 N/mm2, to je na granici naprezanja teenja koje za materijal konzolnog nosaa 0561 iznosi Re = 360 N/mm2.5.1.3. REZULTATI ISPITIVANJA SILOM F3Trei dio provjere ureaja vren je ispitnom silom F3 koja iznosi 25 kN.

Slika 5.12. Raspodjela naprezanja (Von Mises) po ureaju optereenom silom F3 = 25 kN koja djeluje na mjestu P3

Slika 5.13. Raspodjela naprezanja (Von Mises) po ureaju optereenom silom F3 = 25 kN koja djeluje na mjestu P3 pogled sa straneProvjera je pokazala da je maksimalni pomak max = 7.27 mm, dok maksimalno ekvivalentno naprezanje iznosi 300 N/mm2 i javlja se na nekoliko elemenata na koje djeluje ispitna sila, kao i na elementima koji simuliraju vijani spoj.Vidi se da je najvei pomak ureaja pri ispitivanju silom F1 priblino jednak 25 mm. Ureaj mora biti postavljen maksimalno 375 mm od kraja vozila jer Pravilnik ECE R 58 propisuje da poloaj ureaja, ukljuujui deformacije uslijed ispitnih sila, moe biti maksimalno 400 mm od kraja vozila na koje je ugraen.

Na osnovu najveih naprezanja koje iznose priblino 1000 N/mm2 (ispitivanje silom F2 ) i javljaju se u svega par elemenata na kojima djeluje ispitna sila, te najveih pomaka koji iznose = 24.9 mm, moe se zakljuiti da ureaj za zatitu od stranjeg podlijetanja zadovoljio prema Pravilniku ECE R 58 jer je izdrao zadano optereenje, tj. nije dopustio prodiranje zamiljenog vozila pod teretno vozilo ili prikolicu.

5.2. PROVJERA ANALITIKOM METODOM

Slika 5.14. Poloaji djelovanja ispitnih sila na ureaju

Provjera je vrena metodama vrstoe. Nosa odbojnika se u ovom sluaju smatra krutim, pa pomak ureaja zbog djelovanja sila F2 nije raunat.

U ovom sluaju glavni nosa treba promatrati kao statiki neodreen pa stoga treba pri raunanju koristiti Castiglianovu metodu.

5.2.1. SILA F1

Prema drugom Castiglianovom teoremu progib moemo dobiti iz:

Energija deformiranja jednaka je:

Nakon sreivanja, integriranja i deriviranja uz I=1890390 mm4 progib iznosi:

mm

5.2.2. SILA F3

Prema drugom Castiglianovom teoremu progib moemo dobiti iz:

Energija deformiranja jednaka je:

Nakon sreivanja, integriranja i deriviranja progib iznosi:

= 1.02 mmTablica 5.1. Rezultati ispitivanja ureaja po ECE R 58

ECE R 58ispitna silaMKEmaxAnalitikimax

F124.9 mm6.98 mm

F223.6 mm

F37.27 mm1.02 mm

Velike razlike u rezultatima posljedica su promjene geometrije odbojnika za vrijeme djelovanja ispitnih sila. Pravilnikom ECE R 58 odreeno je da ispitna sila djeluje u sredini odbojnika (promatrano po visini). U stvarnom sudaru do kontakta bi prvo dolo na vanjskim rubovima ureaja, a ne u sredini. Optereenje ureaja s dvije grupe sila koje djeluju na vanjskim rubovima je znatno nepovoljniji sluaj jer se uslijed deformacije profil ureaja otvara, te mu se moment tromosti smanjuje (u naem sluaju 3 6.5 puta), a deformacija postaje vea.

U toku izrade rada napravljena su pokusna ispitivanja kod kojih je ispitna sila djelovala u sredini odbojnika, kako propisuje pravilnik ECE R 58. Rezultati tog ispitivanja pokazali su da se bone stranice profila (odbojnika) deformiraju tako da se profil zatvara, tj. bone stranice se meusobno pribliavaju. Iako je nain na koji se profil deformira bitno razliit od onog kad djeluju dvije grupe ispitnih sila, maksimalni pomaci su podjednaki. Razlog tome je ve spomenuto smanjenje momenta tromosti presjeka uslijed deformacije odbojnika. Rezultati ovog ispitivanja vidljivi su na slici 5.15.

Slika 5.15. Pokusno ispitivanje silom koja djeluje u sredini odbojnikaMetode nauke o vrstoi uzimaju da je popreni presjek odbojnika nepromjenjiv pa tako i njegov moment tromosti.

6. PRIJEDLOZI ZA POBOLJANJE PRAVILNIKA

Uoeno je da je ureaj za zatitu od stranjeg podlijetanja napravljen prema Pravilniku ECE R 58 preslab da bi izdrao optereenja nastala udarom dananjih vozila koja su postala bra i tea. Masa i brzina osobnih vozila stalno rastu, a ureaj za zatitu od podlijetanja se ne mijenja. U svijetu postoji inicijativa da se ureaj pojaa, spusti i pomakne na kraj teretnog vozila ili prikolice.

6.1. NJEMAKI PRIJEDLOZI

Temelj za jedno njemako ispitivanje [10] su 606 stranjih sudara, od kojih su vjetaci mogli 58 sudara kvalitetnije analizirati. Od tih 58 sudara uzeta su 44 sudara za koje je zakljueno da se jedna treina dogodila kad je prednje vozilo (teretno vozilo) stajalo. Kod 45% od svih analiziranih sudara osobno vozilo je podletjelo pod teretno vozilo do A-nosaa, pa ak i dublje.

Zakonom propisana ispitna optereenja kod sudara sa 100% prekrivanja odgovaraju nalijetanju VW-Golfa mase 1450 kg sa 40 km/h u mirujue teretno vozilo. Stvarne brzine podlijetanja i stvarna prekrivanja se uvelike razlikuju od propisanih, pa ne udi da je zatita od podlijetanja zakazala u 26 od 58 sluajeva.

Na temelju rezultata ispitivanja njemaki strunjaci ukazuju na potrebu za pojaavanjem konstrukcije ureaja i promjenom njegovog poloaja. Na slici 6.46. prikazani su prijedlozi visine ureaja u ovisnosti o prepustu na stranjoj strani vozila.

Slika 6.1. Njemaki prijedlozi za poboljanje ureaja6.2. BRAZILSKI PRIJEDLOZI

Rezultat brazilskog projekta (Impact project) [9] su ureaji koji su ve opisani u ovom radu. Usporedbom rezultata testova novokonstruiranih i standardnog ureaja za sprjeavanje podlijetanja dolo se do zakljuka da je potrebno promijeniti pravilnik koji propisuje konstrukciju ureaja.

Tablica 6.2. Pregled brazilskih prijedloga

DimenzijeFMVSS 223/224 (S.A.D.)E.C.E. R58 (Europa)Predloeno

Najvea udaljenost od stranjeg krajaDmax, mm3054000

Najvea udaljenost od podlogeHmax, mm560550400

Prijedlog brazilskih strunjaka je djelomino prihvatila brazilska vlada tako da ureaj mora biti postavljen na kraj teretnog vozila na visini od 400 mm. Sile koje ureaj mora izdrati mnogo su vee od onih propisanih starim pravilnikom, ali su ovisne o masi teretnog vozila i njegove prikolice.

7. PRAVILNIK ECE R 73

7.1. OPENITO O PRAVILNIKU

Pravilnik ECE R 58 spada u skupinu pravilnika koji se bave pasivnom sigurnou vozila. Pravilnikom je zakonski regulirana konstrukcija i poloaj ureaja za zatitu od bonog podlijetanja pjeaka, biciklista ili motociklista pod teretno vozilo ili njegovu prikolicu.

Pravilnik ECE R 73 doneen je 20.oujka 1958. godine zajedno sa ostalim pravilnicima o homologaciji vozila. Stupio je na snagu 01.sijenja 1988. godine. Republika Hrvatska prihvatila ga je 28.lipnja 1996.,a slubeno je stupio na snagu 01. sijenja 1999. godine.

Slika 7.1. Poloaj ureaja za bonu zatitu na teretnom vozilu

Na slici 7.1. vidi se kako je normiran poloaj ureaja za bonu zatitu na teretnom vozilu. Vano je naglasiti da postoje razlike izmeu gabarita i poloaja ureaja za bonu zatitu na teretnim vozilima, prikolicama i prikolicama za tegljae.

7.2. VANOST UREAJA

Ureaj za zatitu od bonog podlijetanja treba shvatiti kao zatitu za pjeaka, biciklista, motociklista ili bilo kojeg drugog nezatienog sudionika u prometu da ne dospije pod kotae teretnog vozila ili njegove prikolice.

Ovaj rad analizira kvalitetu bone zatite od podlijetanja koju prua ureaj koji je izraen prema smjernicama preuzetim iz Pravilnika ECE R 73 [11]. U sljedeim recima dan je izbor dijelova Pravilnika koji su bitni za analizu ureaja.Izvod iz Pravilnika (NN 141/98-1736)

Podruje primjene

1. Vozila kategorije N2, N3, O3, i O4 moraju biti homologirana sukladno ovoj naredbi.

2. Ova naredba primjenjuje se na bonu zatitu kompletnih vozila kategorija N2, N3, O3, i O4 osim:

a) tegljaa za poluprikolice

b) prikolica koje su posebno konstruirane i izraene za prijevoz vrlo dugih tereta nedjeljivih duljina, kao to su drveni trupci, eline grede, itd.

c) vozila koja su konstruirana i izraena za posebne namjene na kojima nije mogue, iz praktinih razloga, privrstiti takvu bonu zatitu.

Zahtjevi

3. Vozila kategorija N2, N3, O3, i O4 moraju biti tako konstruirana i opremljena da pruaju, po cijeloj svojoj duljini, uinkovitu zatitu nezatienim sudionicima u prometu protiv opasnosti od podlijetanja pod strane vozila i podvlaenja pod kotae vozila. Ovaj e se zahtjev smatrati ispunjenim:4. ako je vozilo opremljeno specijalnom bonom zatitnom napravom (bona zatita) sukladno zahtjevima iz toke 7. ove naredbe ili

5. ako je vozilo tako projektirano i/ili opremljeno sa strane (po boku) da njegovi sastavni dijelovi, na osnovi njihova oblika i znaajki, mogu biti ukljueni u i/ili smatrani kao zamjena za bonu zatitnu napravu. Sastavnice ija zdruena funkcija udovoljava zahtjevima navedenim u toki 7. ove naredbe smatraju se da tvore bonu zatitnu napravu.7. Tehnike odredbe za bone zatitne naprave

7.1. Bona zatitna naprava ne smije poveavati ukupnu irinu vozila, a glavni dio njezine vanjske plohe ne smije biti vie od 120 mm unutra od krajnje ravnine (najvee irine) vozila. Njezin prednji kraj kod nekih vozila moe biti svinut prema unutra u skladu s tokama 7.4.3. i 7.4.4. Njezin stranji kraj ne smije biti uvueniji od vanjskoga bonog ruba stranjih guma za vie od 30 mm (iskljuujui ispupenja guma u blizini njihova nalijeganja na tlo) u podruju od najmanje 250 mm duljine njezina stranjega dijela.7.2. Vanjska ploha naprave mora biti glatka i, koliko je to mogue, neprekinuta od njezina prednjega do stranjega kraja; susjedni dijelovi se meutim mogu preklapati u sluaju kad je preklopljeni rub usmjeren prema natrag ili prema dolje, ili moe biti ostavljen razmak ne vei od 25 mm mjeren u uzdunom pravcu ako stranji dio ne stri prema van u odnosu na prednji dio; zaobljene glave vijaka ili zakovica mogu od povrine striti ne vie od 10 mm, a ostali dijelovi mogu striti isto toliko samo ako su glatki i jednako zaobljeni; svi vanjski rubovi i kutovi moraju biti zaobljeni s polumjerom zaobljenosti ne manjim od 2,5 mm.7.3. Naprava se moe sastojati od neprekinute ravne plohe, ili jedne ili vie vodoravnih preka, ili od kombinacije plohe i preka; kad se upotrebljavaju preke, one ne smiju biti meusobno udaljene vie od 300 mm, te moraju biti visoke najmanje:50 mm kod vozila kategorije N2 i O3

100 mm i uglavnom plosnate kod vozila kategorije N3 i O4kombinacija plohi i preka treba tvoriti praktino neprekinutu bonu zatitnu napravu, dakako, u skladu s odredbama toke 7.2.7.4. Prednji rub bone zatitne naprave treba biti konstruiran kako slijedi:7.4.1. Njegov smjetaj mora biti:7.4.1.1. kod motornih vozila: ne vie od 300 mm iza vertikalne ravnine, koja je okomita na srednju uzdunu ravninu vozila i tangencijalna na vanjsku povrinu gume na kotau neposredno ispred bone zatitne naprave7.4.1.2. na prikolici s vunom motkom: ne vie od 500 mm iza ravnine definirane u toki 7.4.1.1;7.4.1.3. na poluprikolici: ne vie od 250 mm iza poprene srednje ravnine potpornih nogu, ako su one postavljene; odnosno, u svakom sluaju, udaljenost od prednjeg ruba bone zatitne naprave do poprene ravnine koja prolazi kroz sredite kraljeva epa u njegovu krajnjem stranjem poloaju ne smije biti vea od 2,7 m.7.4.2. Ako prednji rub bone zatitne naprave lei u inae otvorenu prostoru, tada se on mora sastojati od neprekinutoga vertikalnog dijela koji se protee preko cijele visine bone zatitne naprave; vanjska i prednja strana toga dijela moraju biti usmjerene prema natrag najmanje 50 mm i svinute prema unutra 100 mm na vozilima kategorije N2 i O3, te usmjerene prema natrag najmanje 100 mm i svinute prema unutra 100 mm na vozilima kategorije N3 i O4.7.4.3. Na motornom vozilu kod kojeg dimenzija od 300 mm navedena u toki 7.4.1.1. zadire u vozaevu kabinu bona zatitna naprava mora biti konstruirana tako da razmak izmeu njegova prednjeg ruba i stjenki kabine ne bude vea od 100 mm te, ako je potrebno, on mora biti zaokrenut prema unutra za kut ne vei od 450. U tom sluaju odredbe iz toke 7.4.2. nisu primjenljive.7.4.4. Na motornom vozilu kod kojega dimenzija od 300 mm navedena u toki 7.4.1.1. pada iza vozaeve kabine, a bona zatitna naprava po izboru proizvoaa protee se prema naprijed na razmak od kabine manji od 100 mm moraju se primijeniti odredbe iz toke 7.4.3.7.5. Stranji rub bone zatitne naprave ne smije biti vie od 300 mm ispred vertikalne ravnine koja je okomita na srednju uzdunu ravninu vozila i tangencijalna na vanjsku povrinu gume na kotau neposredno iza bone zatitne naprave; neprekinuti vertikalni dio na stranjem rubu bone zatitne naprave ne zahtijeva se.7.6. Donji rub bone zatitne naprave ni u jednoj toki ne smije biti vie od 550 mm iznad tla.7.7. Gornji rub bone zatitne naprave ne smije biti vie od 350 mm ispod onog dijela strukture vozila kojeg presijeca ili dodiruje vertikalna ravnina koja je tangencijalna na vanjsku povrinu guma, iskljuujui ispupenja guma u blizini njihova nalijeganja na tlo, osim u sljedeim sluajevima:7.7.1. Ako ravnina iz toke 7.7. ne presijeca strukturu vozila, tada gornji rub bone zatitne naprave treba biti u razini s povrinom platforme koja nosi teret, ili 950 mm iznad tla, ovisno o tome koja je od navedene dvije veliine manja.7.7.2. Ako ravnina iz toke 7.7. presijeca strukturu vozila na razini veoj od 1,3 m iznad tla, tada gornji rub bone zatitne naprave ne smije biti manje od 950 mm iznad tla.7.7.3. Na vozilu koje je posebno projektirano i izgraeno, a ne tek prilagoeno, za prijevoz kontejnera ili skidljivih tijela gornji rub bone zatitne naprave moe biti odreen u skladu s tokama 7.7.1. i 7.7.2. pri emu se kontejner ili skidljivo tijelo smatraju dijelom vozila.7.8. Bone zatitne naprave moraju uglavnom biti krute, sigurno privrene (ne smiju se olabaviti zbog vibracije pri normalnoj uporabi vozila) te, osim u sluaju dijelova navedenih pod tokom 7.9, moraju biti izraeni od kovine ili kojega drugog prikladnog gradiva. Bona zatitna naprava smatra se prikladnom ako moe podnijeti vodoravnu statiku silu od 1 kN koja djeluje okomito na bilo koji dio njegove vanjske povrine preko sredita tlanoga trna ija je tlana povrina okrugla ili ravna i promjera od 220 mm 10 mm te ako deformacija bone zatitne naprave pod djelovanjem navedene sile nije vea od:30 mm na krajnjih stranjih 250 mm duljine titnika, te 150 mm na preostalom dijelu duljine titnika.Sukladnost s tim zahtjevom moe se provjeriti i izraunavanjem.

7.9. Dijelovi trajno privreni na vozilo, kao npr.: pomoni kotai, kutija akumulatora, spremnici za zrak, spremnici za gorivo, svjetla, retrovizori i kutije s alatom, mogu biti ukljueni u bonu zatitnu napravu pod uvjetom da zadovoljavaju dimenzijske zahtjeve iz ove naredbe. Zahtjevi iz toke 7.2. openito se moraju primijeniti na razmak izmeu zatitnih naprava i trajno privrenih dijelova.7.10. Bona zatitna naprava ne smije se upotrebljavati za privrivanje vodova za konice te zranih ili hidraulinih vodova.7.3. OPIS I IZVEDBE UREAJA

Pravilnik ECE R 73 opisuje poloaj ureaja za bonu zatitu na teretnom vozilu i njegovoj prikolici, kao i ispitne sile koje ureaj mora izdrati (uz doputenu deformaciju). Svaki proizvoa teretnog vozila ima svoju konstrukciju ureaja za bonu zatitu.

Na sljedeim slikama su prikazane neke izvedbe ureaja.

Slika 7.2. Prikaz ureaja na teretnom vozilu IVECO (vozilo za prijevoz rasutog tereta)

Slika 7.3. Spoj ureaja sa asijom teretnog vozila IVECO (vozilo za prijevoz rasutog tereta)

Slika 7.4. Ureaj ugraen na prikljuno vozilo za prijevoz balvana (samogradnja)

Slika 7.5. Spoj ureaja sa asijom prikljunog vozila za prijevoz balvana

Slika 7.6. Prikaz ureaja i spoja sa asijom vozila (MAN TGA 26 350 mikser)Kao dio ureaja ili kao sam ureaj moe posluiti i spremnik za gorivo, razni ormarii za opremu i pomoni ureaji na vozilu, ali je vano da budu postavljeni kako zahtjeva Pravilnik i da mogu izdrati ispitne sile koje su njime propisane.7.4. ISPITIVANJE UREAJA

Ispitivanje ureaja za bonu zatitu mogue je obaviti eksperimentalnim i proraunskim putem.Eksperimentalno ispitivanje je dodatno olakano injenicom da se ureaj pri ispitivanju ne oteuje ukoliko zadovoljava Pravilnik ECE R 73. Ispitna sila od 1kN je relativno mala, djeluje statiki na ispitivani ureaj pa se on za vrijeme cijelog ispitivanja nalazi u podruju elastinih deformacija. Pravilnikom je odreen maksimalni pomak ureaja pri ispitnoj sili na sljedei nain:

- dozvoljeni pomak smije iznositi 30 mm na krajnjih 250 mm duljine stranjeg dijela titnika, te 150 mm na preostalom dijelu duljine titnika.

Za ispitivanje eksperimentom koristi se jednostavan ureaj koji se sastoji od nosaa ispitnog ureaja (metalna konstrukcija), hidraulikog cilindra, spremnika ulja, manometra, rune pumpe za ulje, te sklopa ventila i visokotlanih vodova. Izgled ureaja je prikazan na slici 7.53.

Slika 7.7. Ureaj za ispitivanje bone zatite

Ispitivanje se provodi na sljedei nain:

- ureaj se postavi izmeu teretnog vozila i vrste prepreke te namjesti na potreban poloaj koji je normiran Pravilnikom. U promatranom sluaju to je 250 mm od kraja bone zatite. U isto vrijeme teretno vozilo je potrebno sa druge strane uprijeti u vrstu prepreku da bi se pomak uslijed elastinosti guma sveo na nulu. Opisano se vidi na slici 7.54.

Slika 7.8. Ispitivanje bone zatite

-kad je ureaj za ispitivanje na mjestu moe se poeti pumpati ulje u cilindar. Prvo treba svesti na nulu eventualne zranosti izmeu bone zatite, ispitne naprave i vrste prepreke. Nakon to je to uinjeno, potrebno je zabiljeiti nulti poloaj klipa ispitnog ureaja. Potom se poveava tlak ulja u cilindru do one vrijednosti koja je odreena konstrukcijom samog ispitnog ureaja. Tlak ulja se kontrolira na manometru ispitnog ureaja.

Tlak ulja koji se treba dostii pri ispitivanju odreen je jednostavnom relacijom:

(15)

gdje je :F = 1000 N ispitna sila

- povrina poprenog presjeka cilindra

- kad se dosegne potreban tlak ulja treba samo izmjeriti pomak klipa od zabiljeenog nultog poloaja i rezultat usporediti sa doputenom vrijednosti navedenom u Pravilniku ECE R 73.

Praksa u CVH (Centar za vozila Hrvatske) pokazuje da postoji mnogo sluajeva kad ureaj za bonu zatitu ne zadovoljava. Najee se radi o sluajevima samogradnje kad izvoa dodatnih radova na vozilu nije dovoljno upoznat sa Pravilnikom ili kad ureaj nije kvalitetno uvren za asiju vozila. Jedan od takvih sluajeva je prikazan na slikama 7.55. i 7.56.

Slika 7.9. Ureaj ne zadovoljava Pravilnik ECE R 73

Pri djelovanju ispitne sile od 1000 N vidljivo je da deformacija ureaja premauje dozvoljenih 30 mm. Razlog je u tome to je pogreno izveden spoj ureaja na okvir vozila. Na slici 7.56. vidljiv je problematini vijani spoj. Vijci su postavljeni u osi djelovanja momenta savijanja tako da ne mogu sprijeiti pomak ureaja, a okvir vozila na koji je ureaj privren je izraen od tankog lima koji nije u stanju izdrati nametnuto optereenje.

Slika 7.10. Spoj ureaja na okvir vozilaPored eksperimentalnog naina Pravilnik ECE R 73 doputa koritenje proraunskih metoda za ispitivanje Ureaja za zatitu od bonog podlijetanja. To je posebno vano za vee proizvoae teretnih vozila i prikolica koji na taj nain tede znatne koliine novca i vremena. Veina velikih proizvoaa teretnih vozila ima ve gotove i testirane profile i nosae tako da izbor pojedinog ureaja za bonu zatitu ovisi samo o dimenzijama teretnog vozila ili prikolice.

8. NEDESTRUKTIVNE METODE ISPITIVANJA (ECE R 73)

U sklopu diplomskog rada obavljena je provjera vrstoe ureaja za zatitu od bonog podlijetanja koji je konstruiran i izraen tako da zadovoljava zahtjeve zadane pravilnikom ECE R 73. Ovakav ureaj se tvorniki ugrauje na teretna vozila i prikolice tvrtke IVECO.

Slika 8.1. Model bone zatite

Ovaj ureaj se sastoji od pet dijelova: dva nosaa koji se veu na asiju teretnog vozila, dva profila (vodoravna) i zaobljenog ruba koji je prema Pravilniku ECE R 73 obavezan na prednjem dijelu ureaja. Nosai i profili su meusobno spojeni vijanim spojem, a rubni element je pop-zakovicama spojen za profile.

Za provjeru numerikim putem zaobljeni rub nije uzet u obzir jer on praktiki ne utjee na vrstou ureaja.

Provjera je napravljena u programskom paketu I-DEAS 9.0. Prvo je bilo potrebno izraditi 3D modele svih dijelova ureaja, nakon ega je za svaki dio generirana mrea konanih elemenata. Za dijelove ureaja koriteni su ploni (ljuskasti) konani elementi (shell), a za simulaciju vijanih spojeva koriteni su kruti (rigid) i gredni (beam) elementi. Da bi se ostvarilo potrebno prednaprezanje u vijanom spoju gredni elementi su skraeni.

Slika 8.2. Ureaj modeliran konanim elementima

Slika 8.58. prikazuje ureaj za bonu zatitu diskretiziran sa 17744 konanih elemenata. Provjera je izvedena s dvije ispitne sile. Prva je udaljena 250 mm od stranjeg kraja ureaja, a druga je postavljena u sredinu ureaja.

Slika 8.3. Poloaj ispitnih sila na ureaju

8.1. REZULTATI PROVJERE

I kod ovog ispitivanja primijeeno je prodiranje materijala profila u materijal nosaa, pa je bilo potrebno i u ovom sluaju definirati kontaktne elemente. Meusobno prodiranje ploha je posljedica bitno razliitih krutosti pojedinih ploha i nedovoljno tonog proraunskog modela.

Slika 8.4. Prodiranje materijala profila u materijal nosaaDefinirane su etiri kontaktne plohe na mjestima dodira profila i nosaa.

Slika 8.5. Kontaktni elementi izmeu aluminijskog profila i njegovog nosaa8.1.1. REZULTATI ISPITIVANJA SILOM F1U prvom sluaju ispitna sila F1 iznosila je 1 kN.

Slika 8.6. Raspodjela naprezanja po ureaju optereenom silom F1=1 kN na mjestu P1

Slika 8.7. Uveani prikaz raspodjele naprezanja po nosau ureaja optereenog silom F1=1 kNZelena i svijetloplava mrea predstavljaju nedeformirani nosa. Deformacije su karikirane da ih je lake zapaziti.

U ovom sluaju najvei pomak iznosi max = 12.2 mm na mjestu P1, dakle na udaljenosti 250 mm od kraja profila koji je blii podlozi.

Najvee ekvivalentno naprezanje (Von Mises) djeluje u nosau profila i ono iznosi 167 N/mm2 to je manje od naprezanja teenja za 0361 koje iznosi Re=240 N/mm2, te tako zakljuujemo da sve ostaje u elastinom podruju.8.1.2. REZULTATI ISPITIVANJA SILOM F1U drugom je sluaju ispitna sila F2 takoer iznosila 1 kN, ali ona je djelovala na ispitnom mjestu P2, tj. na sredini aluminijskog profila koji je blii podlozi.

Slika 8.8. Raspodjela naprezanja po ureaju optereenom silom F2=1 kN na ispitnom mjestu P2

Slika 8.9. Raspodjela naprezanja po ureaju optereenom silom F2=1 kNU sluaju optereenja silom F2, najvei pomak iznosi max = 22 mm. Najvee ekvivalentno naprezanje (Von Mises) djeluje u nosau profila i ono iznosi 93 N/mm2 to je manje od naprezanja teenja za 0361 koje iznosi Re = 240 N/mm2.Ekvivalentno naprezanje u aluminijskom profilu iznosi 72 N/mm2, to je manje od naprezanja teenja za leguru AlMgSi0.5 F25 koje iznosi Rp0.2 = 195 N/mm2, tako zakljuujemo da sve ostaje u elastinom podruju.Za prvi sluaj (F1) Pravilnik ECE R 73 propisuje najvei dozvoljeni pomak od 30 mm, a za drugi sluaj 150 mm. Prema tome, ovaj ureaj za zatitu od bonog podlijetanja u potpunosti zadovoljava Pravilnik ECE R 73.

8.2. PROVJERA ANALITIKOM METODOM

Slika 8.10. Poloaj ispitnih sila na ureaju

8.2.1. SILA F1

Prema drugom Castiglianovom teoremu progib moemo dobiti iz:

Energija deformiranja jednaka je:

Nakon sreivanja, integriranja i deriviranja uz I=198300 mm4 progib iznosi:

mm

8.2.2. SILA F2Pomak zbog djelovanja sile F2 odreen je metodom superpozicije, dakle prvo je izraunat progib elastine linije zbog savijanja profila, a onda progib zbog savijanja glavnih nosaa.

Progib elastine linije profila iznosi:

= 17.27 mm uz EAL=70000 N/mm2 i IAL=114496 mm4 (aluminijski profil)

Progib nosaa iznosi:

mm,ako je FB= 500 N reakcija u osloncu profila.

Ukupan progib zbog djelovanja sile F2 iznosi: w = w1+ w2 = 24.15 mm.Tablica 8.3. Rezultati ispitivanja ureaja po ECE R 73

ECE R 73EksperimentMKEAnalitiki

F116 mm12.2 mm13.75 mm

F222 mm24.15 mm

Eksperimentalno ispitivanje napravljeno je samo u jednoj toci. Proraunski rezultati, tj. MKE i analitiko rjeenje se meusobno relativno dobro poklapaju jer se radi o relativno jednostavnoj geometriji u kojoj metode NO-i jo uvijek dobro funkcioniraju. Rezultat dobiven eksperimentalnim putem je vei od onog dobivenog metodama NO-i i MKE, jer je ureaj spojen vijcima na asiju, a to nije kruti spoj.

8.3. ISKUSTVA I RAZVOJ U DRUGIM ZEMLJAMAU svijetu se pojavila inicijativa da se ureaj za bonu zatitu povea i pojaa tako da bi mogao zadrati osobno vozilo, tj. njegovo podilaenje pod teretno vozilo ili prikolicu. Posebno su glasni bili Amerikanci jer je veina prikolica u Americi starije proizvodnje pa imaju ili jako slab, ili nikakav ureaj protiv bonog podlijetanja [13].

Slika 8.11. Demonstracija bonog podlijetanja

Njemaka tvrtka KRONE [14] konstruirala je i testirala tzv. Safe Liner seriju prikolica za tegljae. Te prikolice imaju bonu zatitu po cijeloj duini, ak i preko kotaa, to je vidljivo na slici 8.12.

Slika 8.12. Prikolica za tegljae iz serije Safe liner proizvoaa Krone

Ova je konstrukcija vrlo uspjena u sprjeavanju podilaska vozila pod prikolicu to je dokazano na crash testu. Provjera u stvarnim uvjetima tj. eksperiment je izveden na nain da se u popreno postavljenu prikolicu zaletio VW Polo brzinom od 51 km/h. Kako se vidi na slici 8.13. osobno vozilo nije uspjelo probiti bonu zatitu.

Slika 8.13. Ispitivanje prikolice za tegljae iz serije Safe liner proizvoaa Krone9. RAZLIKE IZMEU PROVJERE PRORAUNOM I EKSPERIMENTALNIM PUTEMKod ispitivanja ureaja za sprjeavanje podlijetanja eksperimentalnim i proraunskim metodama postoje odreene razlike koje su uzrok neslaganja rezultata.

Kod definiranja rubnih uvjeta pri provjeri proraunskim metodama uvrenje ureaja za asiju vozila je egzaktno definirano vrstim osloncem. Kod eksperimentalnog ispitivanja ureaja za sprjeavanje stranjeg podlijetanja silom F2 vidljivo je da dolazi do deformacije asije to nije uzeto u obzir kod provjere proraunom.Proraunske metode ispitnu silu postavljaju u tono definiranu toku to nije mogue izvesti u stvarnosti. Kod ispitivanja koje su proveli znanstvenici na brazilskom sveuilitu u Campinasu (FEM) vidljivo je da osobno vozilo udara u ureaj na teretnom vozilu po dijelu ureaja, a ne u toki, tako da bi u proraunima trebalo uzeti u obzir pritisak na odreenom dijelu ureaja. Pokusne simulacije razliitih poloaja djelovanja iste ispitne sile pokazale su da su naini deformiranja odbojnika bitno razliiti. U jednom sluaju presjek odbojnika se otvara dok se u drugom sluaju deformira tako da se presjek zatvara. Provjera metodama NO - i pokazala je velike razlike u rezultatima pomaka toke u kojoj djeluje ispitna sila. Razlog tome treba traiti u promjeni geometrije odbojnika za vrijeme djelovanja ispitne sile. Ispitivanje eksperimentom ureaja za zatitu od stranjeg podlijetanja vrlo je neprecizno ako se izvodi metodom sudara, tako da je vrlo teko ili ak nemogue proraunom (analitikim i numerikim) tono predvidjeti deformacije ureaja. Za ispitivanje eksperimentom postoje razliiti batovi koji simuliraju sudar, ali i njihovo podruje djelovanja je vrlo usko i koncentrira se oko unaprijed odreene toke.U obzir treba uzeti i pojavu plastine deformacije ispitivanog ureaja. Metode NO i su potpuno neupotrebljive za odreivanje deformacija koje ulaze u plastino podruje. Proraun MKE uzima u obzir da je materijal ureaja homogen, da je tok sila u ureaju neprekinut, to u stvarnosti nije izvedivo iz tehnolokih razloga (zavari).

Kod ispitivanja ureaja za bonu zatitu mogue su razlike u rezultatima zbog nesavrenosti ispitnog ureaja, tj. kod oitanja ispitnog tlaka sa manometra ureaja.

Razlika u rezultatima eksperimentalnog i proraunskog ispitivanja nastala je zbog toga jer je spoj ureaja sa asijom teretnog vozila izveden vijcima, dok se taj spoj smatra krutim u proraunima metodama NO i MKE.

10. ZAKLJUAKU ovom diplomskom radu analizirana su dva ureaja za poveanje pasivne sigurnosti sudionika u prometu ureaj za sprjeavanje stranjeg podlijetanja i ureaj za sprjeavanje bonog podlijetanja.

Koritenje oba ureaja obavezno je u Republici Hrvatskoj od 1. sijenja 1999. godine to je odreeno Naredbom o homologaciji vozila te pravilnicima ECE R 58 i ECE R 73.Kako Pravilnikom ECE R 58 nije propisan oblik ureaja nego samo zahtjevi koje ureaj treba ispuniti, konstrukcija ureaja preputena je proizvoau vozila. U prvom dijelu diplomskog rada provedena je analiza vrstoe ureaja kakav se ugrauju na vozila tvrtke Iveco. Uporabom MKE pokazano je ureaj u potpunosti zadovoljava Pravilnik ECE R 58. Ureaj za sprjeavanje stranjeg podlijetanja predstavlja bitan doprinos sigurnosti putnika u osobnom vozilu u sluaju stranjeg sudara s teretnim vozilom ili njegovom prikolicom, ipak ta poveana sigurnost vrijedi do jedne granice. Iako dananja vozila postaju sve sigurnija, uz to poveava im se masa i brzine kojima prometuju, a time i sile koje se pojavljuju sluaju sudara. Uslijed toga ureaj izraen po Pravilniku ECE R 58 osigurava sprjeavanje od podlijetanja samo do odreene mjere.

S ciljem rjeavanja tog problema u pojedinim zemljama su ve poduzete mjere za promjenu pravilnika. U Europi prednjai Njemaka koja zahtjeva postroenje pravilnika, slina situacija je i u SAD-u i Australiji, a u Brazilu ve je postojei pravilnik koji je i nae kopija europskog ECE R 58 postroen tj. promijenjen na taj nain da ureaj mora izdrati priblino dvostruko vee sile nego li je to bilo ranije.

U tom pogledu u Hrvatskoj zasad nema nikakvih inicijativa za promjenu jer RH u principu samo prati aktualno stanje u EU.

U drugom dijelu diplomskog rada provedena je analiza vrstoe Ureaja za sprjeavanje bonog podlijetanja izraenog prema Pravilniku ECE R 73. Takav se ureaj ugrauje na teretna vozila i prikolice tvrtke Iveco. Pravilnik ECE R 73 takoer ne propisuje oblik ureaja ve samo zahtjeve koje ureaj mora ispuniti, a konstrukcija ureaja je preputena proizvoau teretnog vozila. U sklopu Pravilnika opisano je vie vrsta ureaja zato jer Ureaj za sprjeavanje bonog podlijetanja mora biti ugraen i na prikljuna vozila, dakle, na obine prikolice i prikolice za tegljae.

Provjerom Ureaja za sprjeavanje bonog podlijetanja pomou MKE pokazano je da on u potpunosti zadovoljava Pravilnik ECE R 73. Iako ureaj izraen prema Pravilniku ECE R 73 bitno pridonosi sigurnosti pjeaka, biciklista i motociklista, u svijetu se pojavila inicijativa za njegovo postroenje i proirenje na zatitu putnika u osobnim vozilima pri bonim sudarima. Jasno je da bi sile koje mora izdrati takav ureaj bile manje od onih koje mora izdrati ureaj za stranju zatitu, ali ovakav ne moe pruiti nikakvu zatitu putnicima u osobnom vozilu u sluaju bonog sudara.U tom pogledu najdalje je otila njemaka tvrtka Krone sa prikolicama za tegljae iz serije Safe liner. Ovim prikolicama je zatita za sprjeavanje bonog i stranjeg podlijetanja integrirana u jednu cjelinu, te kao takva prua ostalim sudionicima u prometu najvii stupanj sigurnosti.Numerike metode ispitivanja ureaja koritene u ovom radu pokazale su se korisnima i kvalitetnima. One mogu utedjeti mnogo vremena i novaca pri konstruiranju i ispitivanju tako da je njihova primjena neupitna.

11. LITERATURA[1]DRAVNI ZAVOD ZA NORMIZACIJU I MJERITELJSTVO: Zakon o normizaciji, Pravilnik o homologaciji vozuila ( NN 55/96-372)[2]YONG-SEOK, K.: Effects of Driver, Vehicle, and Environmemt Characteristics on Collision Warning System Design, LITH- ITN-KTS-EX-01/17-SE

[3]DRAVNI ZAVOD ZA NORMIZACIJU I MJERITELJSTVO: Naredba o homologaciji ureaja za zatitu od stranjeg podlijetanja, vozila s obzirom na ugradbu ureaja za zatitu od stranjeg podlijetanja homologiranioga tipa vozila s obzirom na zatitu od stranjega podlijetanja. ( NN 58/99-1082)

[4]http://ww.fem.unicamp.br/~impact/wedge.htm

(Mechanical Engineering Faculty (FEM) CAMPINAS)

[5]http://www.fem.unicamp.br/~impact/high.htm

(Mechanical Engineering Faculty (FEM) CAMPINAS)

[6]ROTIM, F.: Elementi sigurnosti cestovnog prometa, svezak 3., ZAGREB, 1991.

UDK 656.1.051, ISBN 86-81503-01-2

[7]http://www.fem.unicamp.br/~impact/articule.htm

(Mechanical Engineering Faculty (FEM) CAMPINAS)

[8]http://www.fem.unicamp.br/~impact/INTELLIGUARD.html

(Mechanical Engineering Faculty (FEM) CAMPINAS)

[9]LENZI MORLANI, J.R., FONSECA de ARUDA, A. C., SCHMUTZLER, L. O. F.,: Development of new underride guards for enhancement of compatibility between trucks and cars, State University of Campinas, Brazil, Paper Number 425

[10]Kandler, m., Frost, U., Bach, E., Langwieder, K., Gwehenberger, J.,: Heckunterfahrschutz kontra Unfallfolgen, Verkehrs unfall und Fahrzeug technik, April 2001, Heft 4

[11]DRAVNI ZAVOD ZA NORMIZACIJU I MJERITELJSTVO: Naredba o homologaciji teretnih vozila, prikolica i poluprikolica s obzirom ana njihovu bonu zatitu. ( NN 141/98-1736)[12]

[13]http://www.underridenetwork.org[14]http://www.krone.de

PAGE

_1161363914.unknown

_1161364920.unknown

_1161365543.unknown

_1161364702.unknown

_1161364361.unknown

_1161363458.unknown

_1161363635.unknown

_1160894789.unknown