Kestääkö kärrin runko?

[sunnuntaifarmari]

On tuollainen yksiakselinen Volvon kuorma-auton runko. Kyljellään olevat U-runkopalkit ovat ainevahvuudeltaan 7mm ja korkeutta kuvasta arvioituna 250mm. Pituutta nelisen metriä (sais olla vähän pitempi). Kysymys kuuluu, paljonko runko sallii painoa päälleen? Kun oli aikomuksena tehdä rungosta viljakärry 14tn. Pudottaisin akselin pois ja laittaisin telin ja viissataset pallot alle. Ostamassa olisin runkoa, mutta rupesi mietityttämään, että onkohan liian heikko? Luulisin, että pitäisi olla järeämpi, 8 tai 10 millistä. Ei kukaan viitsisi kurkata ~14tn kokoluokan tehdastekoisen ja U-palkkirunkoisen kärrin alle, millaista ainevahvuutta siellä on käytetty? Oma tehdastekoinen on pienempi ja putkipalkkirunkoinen, joten siitä ei ole apua.

[Jari]

On tuollainen yksiakselinen Volvon kuorma-auton runko. Kyljellään olevat U-runkopalkit ovat ainevahvuudeltaan 7mm ja korkeutta kuvasta arvioituna 250mm. Pituutta nelisen metriä (sais olla vähän pitempi). Kysymys kuuluu, paljonko runko sallii painoa päälleen? Kun oli aikomuksena tehdä rungosta viljakärry 14tn. Pudottaisin akselin pois ja laittaisin telin ja viissataset pallot alle. Ostamassa olisin runkoa, mutta rupesi mietityttämään, että onkohan liian heikko? Luulisin, että pitäisi olla järeämpi, 8 tai 10 millistä. Ei kukaan viitsisi kurkata ~14tn kokoluokan tehdastekoisen ja U-palkkirunkoisen kärrin alle, millaista ainevahvuutta siellä on käytetty? Oma tehdastekoinen on pienempi ja putkipalkkirunkoinen, joten siitä ei ole apua.

Kipan 140 oli rungoltaan tuota luokkaa,ainevahvuudeltaan ehkä jopa vähemmänkin. Olihan se melkoisen notkuva kippi ylhäällä,varsinkin kun telin ja peräosan vahvikkeena oleva "pelti" oli hitsattu u-palkkiin sieltä täältä. Kun reilumpaa kuormaa kippasin pehmeällä ja kärry kaatui renkaiden pysyessä suunnilleen maassa,vahvistettiin notkahtanut runko tukevammalla pellillä sekä kunnon ristituella telin takaa. Tukevoitui niin paljon em. vahvistuksilla että kyllä tuon vahvuinen runkopalkki kestää. Itse tosin en tekisi uutta noin kepuliin vaan vahvempaa ainetta,mielellään RHS palkista. Tuossa sun haaveilemassa ei jää paljoakaan alkuperäistä,helpommalla pääsee kun lähtee puhtaalta pöydältä,mittailee vain kippien ym. sijoituksen jostakin valmiista ellei halua itse laskea.

[Seppo69]

Onko runko siis ihan u-palkkia vai c-palkkia? Kuormaautoissa halutaan joustavuutta rakenteeseen, niin se on tarkoituksella tehty löysäksi. Ihan tommosena en tekis vaunua. Helpompi saattaisi olla tehdä kokonaan uusi. Tai rakennetta pitäisi vahvistaa lisätuvilla. Jos haluat tehdä tuosta vaunun niin estä palkkien kiertymä hitsaamalla tukia palkkien väliin tai sitten hitsaa niihin yksi seinä lisää niin saat jäykän putkipalkin.

[sunnuntaifarmari]

Palkki on U, ei C.
Toisaalta on helpompi tehdä kokonaan uusi putkipalkista, toisaalta ei. Nimittäin kyseisessä rungossa on aisa ja pyörivä vetosilmä valmiina, helppohan siitä on jatkaa jos vertaa putkipalkkikasaan, josta pitäisi ryhtyä kasaamaan runkoa alusta alkaen. Mutta jos ko. runko vaatii enemmän vahvistamista, kuin muutaman poikittais/ristituen kiertojäykkyyden parantamiseksi kestääkseen 14tn kuorman, niin ehkä on fiksumpi tehdä uusi putkipalkista tai ottaa järeämpi kuorma-auton runko. Tämä runko vaan on tavallaan valmis ja halpa (200!). Palkkina ostettaessa saisi helposti menemään tonnin ja työt päälle, siksi mua kiinnostaa valmis runko.
Pitääkö tämän rungon kanssa tyytyä pienempään kantavuuteen? Harmi sinänsä, kun samalla vaivalla ja melkein samalla hinnalla päälle tekisi isommankin lavan. En taida pikkukärryn tekoon ryhtyä.

Kiertojäykkyyttä on helppo lisätä, mutta tuntuu, että runkopalkin pituussuuntainen vahvistaminen ei ole mielekästä. Mieluummin ottaa toisen, valmiiksi vahvemman rungon. Millainen riski rungon katkeaminen tai vääntyminen kiikkutuolin jalaksi on tuolla seiskamillillä, ei kai pelkkä poikittaistuenta poista sitä vaivaa, jos pituusrunko on liian ohutseinäinen?

[Jorma]

Mulla on tuollaiset vahvistukset kärryn rungossa.

Yläpuolella on 60x60mm rhs, hitsattu pätkinä ja aisan kiinnitys tukee runkoa alapuolelta jatkuen jousen etukorvaan saakka, hitsattu myös pätkinä + pultattu kiinni. Ainevahvuudet on 6-7mm. Ainakaan vielä ei ole hajonnut.

Tehdastekoisena löytyy Kipa 160 jonka runko on boksattu kahdesta u-palkista, isompi 250mm 6mm seinämällä. Ehjänä on pysynyt tämäkin.

[nufa]

Hitsaa vaan rungon sisäpuolelle edestä perään ulottuva levy 6-8 mm. tavarasta, ja leikkaat sen 5mm. kapeammaksi kuin runko niin saat nätit saumat ja on helppo hitsata. Hitsaa pätkinä 10cm saumaa, 15cm väliä niin kyllä kestää isommankin kuorman. Nimim. kokemusta on.

[Cultor]

Hitsaa vaan rungon sisäpuolelle edestä perään ulottuva levy 6-8 mm. tavarasta, ja leikkaat sen 5mm. kapeammaksi kuin runko niin saat nätit saumat ja on helppo hitsata. Hitsaa pätkinä 10cm saumaa, 15cm väliä niin kyllä kestää isommankin kuorman. Nimim. kokemusta on.

Huonommassa tapauksessa koteloksi hitsattu rakenne kestää vähemmän kuin alkuperäinen kylmävalssattu U-palkki. Hitsauslämpö tuhoaa kylmävalssauksessa syntynyttä pitkulaista raerakennetta.

[oltsik]

Hitsaa vaan rungon sisäpuolelle edestä perään ulottuva levy 6-8 mm. tavarasta, ja leikkaat sen 5mm. kapeammaksi kuin runko niin saat nätit saumat ja on helppo hitsata. Hitsaa pätkinä 10cm saumaa, 15cm väliä niin kyllä kestää isommankin kuorman. Nimim. kokemusta on.

Huonommassa tapauksessa koteloksi hitsattu rakenne kestää vähemmän kuin alkuperäinen kylmävalssattu U-palkki. Hitsauslämpö tuhoaa kylmävalssauksessa syntynyttä pitkulaista raerakennetta.

Kyllä varmasti nurkkauksessa rakeet venyvät, mutta ei niiden pitkulaiseksi muuttuneesta rakeen muodosta ole mitään hyötyä rakenteen lujuuden kannalta. haitaksi ne vain on jäännösjännityksineen.
Kylmämuokkauksella voidaan muuttaa raerakennetta, mutta yleensä parempaan suuntaan, eli hienommaksi. Mutta tässä tapauksessa muokkauksella ja muovauksella on ero.

Ihan rauhassa saat hitsata sen uuman siihen palkkiin. Niissä laippojen nurkissa, mihin hitsit tulevat, ei ole raerakenne muuttunut mihinkään aikaisemmissa muokkausprosesseseissa. Mutta itse olisi ehkä hiukan huolissani hitasukse aiheuttamista vetelyistä, jääkö profiilit enää suoraan. Ja toisakseen nuo pätkähitsien aloitus ja lopetuskohdat ovat oivallisia alkusäröjä, voit päästä takaisin hitsaamaan vähän ajan päästä.

Tuolla profiilin ainevahvudella ei nyt ole mielestäni kovinkaan suurta vaikutusta kuorman kantokykyyn. Tai no tietysti onhan sillä jos se muuttuu radikaalisti, mutta muutoksella 7 mm-> 8 mm ei ole minkäänlaista merkitystä.

[Cultor]

Kyllä varmasti nurkkauksessa rakeet venyvät, mutta ei niiden pitkulaiseksi muuttuneesta rakeen muodosta ole mitään hyötyä rakenteen lujuuden kannalta. haitaksi ne vain on jäännösjännityksineen.
Kylmämuokkauksella voidaan muuttaa raerakennetta, mutta yleensä parempaan suuntaan, eli hienommaksi. Mutta tässä tapauksessa muokkauksella ja muovauksella on ero.

Ihan rauhassa saat hitsata sen uuman siihen palkkiin. Niissä laippojen nurkissa, mihin hitsit tulevat, ei ole raerakenne muuttunut mihinkään aikaisemmissa muokkausprosesseseissa. Mutta itse olisi ehkä hiukan huolissani hitasukse aiheuttamista vetelyistä, jääkö profiilit enää suoraan. Ja toisakseen nuo pätkähitsien aloitus ja lopetuskohdat ovat oivallisia alkusäröjä, voit päästä takaisin hitsaamaan vähän ajan päästä.

Jaa... minä olen ollut siinä käsityksessä, että kylmävalssattu tavara (esim. kuorma-auton runkopalkki) muokataan paksummasta aihiosta, jossa toimenpiteessä raerakenne muuttuu ja lujuus kasvaa huomattavasti. Tämmöinen käsitys on jäänyt mieleen 25 vuoden takaa hitsauskurssilta. Opettajana oli entinen ammattihitsari, joka oli ollut Loviisan ydinvoimalan putkistoja tekemässä ja sittemmin opiskellut työteknikoksi. Jos lie puhunut omiaan Omat havaintoni hitsaamalla koteloksi "vahvistettujen" perävaunun runkopalkkien kestävyydestä tukevat käsitystä, että kylmävalssatun palkin hitsausta on syytä välttää. Kuka muistaa nähneensä hitsaamalla kootun kuorma-auton rungon?

[oltsik]

Jaa... minä olen ollut siinä käsityksessä, että kylmävalssattu tavara (esim. kuorma-auton runkopalkki) muokataan paksummasta aihiosta, jossa toimenpiteessä raerakenne muuttuu ja lujuus kasvaa huomattavasti. Tämmöinen käsitys on jäänyt mieleen 25 vuoden takaa hitsauskurssilta. Opettajana oli entinen ammattihitsari, joka oli ollut Loviisan ydinvoimalan putkistoja tekemässä ja sittemmin opiskellut työteknikoksi. Jos lie puhunut omiaan Omat havaintoni hitsaamalla koteloksi "vahvistettujen" perävaunun runkopalkkien kestävyydestä tukevat käsitystä, että kylmävalssatun palkin hitsausta on syytä välttää. Kuka muistaa nähneensä hitsaamalla kootun kuorma-auton rungon?

Kylmävalssauksen jälkeen teräsnauha yleensä hehkutetaan, jolloin mainitsemasi pitkulaiset rakeet rekristallisoituvat pienemmiksi, mahdollisaman tasakokoisiksi rakeiksi. Tällöin materaalin lujuus paranee. Kylmämuokkaus itsessään ei kasvata rakeiden lukumärää. kylmämuokkauksen jälkeen materiaalin ominaisuudet lujuusopilisessa mielessä eivät poikkea kovinkaan merkittävästi kuumamuokatun materiaalin ominaisuksista.

Tämän jälkeen runkopalkki tehdään rullamuovaamalla joko kylmä- tai kuumavalssatulta teräsnauhasta. Materiaalin seinämävahvuus ei enää tässä vaiheessa muutu, tai ainakin tavoite on se. Raerakenne särmäyskohdissa luonnollisesti venyy, jolloin lujuus laskee ja rakenteeseen jää jäännösjännityksiä, jotka ovat lähelle myötörajaa.

Lähtökohtahan on että hitsaus on aina virhe. Sitä pitäisi pyrkiä välttämään aina, jos se vain on mahdollista.
Edelleenkin itsekin suhtaudun epäilevästi tuohon hitsaukseen. Syystä että hitsit tulevat jännitysten kannalta pahimpaan mahdolliseen paikkaan ja se yhdistettynä hitsien aloituksiin ja lopetuksiinv oi saada rakenteen repeämään hitseistä ennen aikaisesti.

Syy miksi kuorma-auton runkoja ei näe hitsattuna on siinä että runko on tehty tarkoituksella kohtalaisen joustavaksi. ja taas joustava rakenne, väsyttävä kuormitus ja hitaus eivät sovi yhteen. Pulttikiinnitykset takaavat joustavuuden ilman väsymismutumia.

[Cultor]

Lähtökohtahan on että hitsaus on aina virhe. Sitä pitäisi pyrkiä välttämään aina, jos se vain on mahdollista.
Edelleenkin itsekin suhtaudun epäilevästi tuohon hitsaukseen. Syystä että hitsit tulevat jännitysten kannalta pahimpaan mahdolliseen paikkaan ja se yhdistettynä hitsien aloituksiin ja lopetuksiinv oi saada rakenteen repeämään hitseistä ennen aikaisesti.

Syy miksi kuorma-auton runkoja ei näe hitsattuna on siinä että runko on tehty tarkoituksella kohtalaisen joustavaksi. ja taas joustava rakenne, väsyttävä kuormitus ja hitsaus eivät sovi yhteen. Pulttikiinnitykset takaavat joustavuuden ilman väsymismutumia.

Joskus kauan sitten laittoivat jatkopaloja väliin tuoreehkoihin vaihtoautoihin ihan vaan hitsaamalla Olen meinaan itse nähnyt pari M-sarjan Sisua, niitä Z-palkkirunkoisia, työn alla Hämeenlinnan tehtaan korjaamolla. Niihin asennettiin toista etuakselia silloin, kun neliakselinen oli tullut mahdolliseksi.

Joskus hitsaaminen on hyvinkin kannattavaa. Meni v. 2003 kaatokelan keskiakseli poikki SR2035:sta. Paikallinen Agrimarketin myyjä ei suositellut hitsaamalla korjausta. Sanoi jonkun yrittäneen ja sitten ostaneen uuden varaosan. En muista uuden hintaa, mutta oli sen verran kova, että piti yrittää. Ensimmäinen yritys ei mennyt ihan putkeen, pikkupuikot loppuivat kesken ja akseliputki katkesi uudestaan. Paketti 1,6 mm puikkoja kaupasta ja homma uudestaan. Viimeistelynä pehmeäksihehkutus kaasupillillä, sen jälkeen on pysynyt yhtenä kappaleena.

[koivumaki]

Yksi näkökulma lisää..
Kuorma-auton runko on,kuten em.on todettu on rakennettu sallimaan kiertymistä jossain määrin.Perävaunukäytöss kun etuakseli korvataan aisalla em.ominaisuutta ei tarvita.Ainakaan niin paljon kuin alunperin.
Me teimme yksiakselisen lavetin Åkermannin siirtoon jotain vuosia sitten.Siinä on pyörät takana,pituus aisan kanssa about 9m.Laskin matemaattisesti,että Scanian runko kestää Åkerin painon,kuorma otetaan rungolle melkein keskelle kaivinkoneen rungon alta.Kokeiltiin sitten ja nousihan Åkeri,mutta rungon kiertojäykkyys oli ihan mitätön ja taipumakin liian suuri.Ei muuta kuin hitsaamaan,vedettiin runko ylä ja alapuolelle hitsatuilla levyillä koteloksi,jotta saatiin kiertojäykkyyttä ja samalla lisää lujuuttakin hiukan taipuman pienentämiseksi.

Alkuperäiseen kysymykseen vastaus on,ilman mitän matematiikkaa,että kyllä runko kestää siihen saakka kun aletaan kippaamaan.Kippauksen rasitus on hullumpi runkolle kuin lavan päällä olo.Tosin kippauksen kesto on lyhempi..

Kyllähän periaatteessa kuorma-auton rungon hitsaus on virhe,mutta traktorikäytössä yleensä asiallisesti tehtynä homma toimii..

[Seppo69]

C-palkin hitsaus putkipalkiksi ei ole ihan oikeaoppista. Hitsit ovat juuri jännityskeskittymässä. Kuorma-autossa tämä ei olisi yhtään sallittavaa, mutta maatalouskäytössä ok, kun voi seurailla saumojen käyttäytymistä(mahd säröjen alkua).

Kuorma-autot täytyy tehdä mahdollisimman kierto löysiksi ja neutraaliksi väsyttävälle kuormitukselle. Tämän takia niissä käytetään C palkkia ja pulttiliitoksia. Pultti liitokset vähentävät samalla kaikkia värähtelyjä, jotka tulevat tiestä, renkaista, moottorista yms. Traktorin perävaunu saa olla jäykkä verrattuna kuorma-autoon, koska nopeudet, kuormituskerrat ovat vähäisempiä ja vaunu nivelletty vetolenkistä. (vrt. vaunu olisi pultattu kiinteesti traktoriin kiinni, joka vastaa likimain kuorma-auton tilannetta)

Väsyttävässä kuormituksessa olevien hitsiliitosten jännitykset tulee olla aina alle 100MPa. Oikeaoppisesti laskettuna paljon alle tämän. Mutta maatalouskäytössä tämä usein riittää. Varsinkin kun voi itse seurata hitsauksien käyttäytymistä vierestä. Kun saumat alkaa repeilemään tietää että kannattaa korjata paikka etukäteen. Näin se on yleensä paljon helpompaa, kuin jälkikäteen.

Jos palataan taas itse asiaan, niin jos on käytössä runko jossa on jo aisa ja vetolenkki niin kannattaa vaunu siitä rakentaa. Minun mielestä ongelmaa lujuuden kanssa ei ole. Hitsaa jäykisteet vaunuun niin saat halvalla toimivan kärryn. Kotelorakenne on kaikista jäykin. Kannattaa harkita hitsaatko C:t koteloiksi, vai ne kaksi C:tä yhdeksi koteloksi. Jos C:t on vastakkain toisiinsa nähen niin ne pyrkii taipumaan alhaalta toisiinsa päin, jos ne on ylhäältä kiinnitetty. Tällöi niiden väliin vaan oiken kokoisia tukia. Kotelorakenteenhan ei tarvitse olla umpinainen. Vois riittää muutama välituki runkoon.

Eihän tuo mahdoton olisi laskea jännitykset, kiertymät ja siirtymät tuommoisesta yksinkertaisesta 4,5m pitkästä C-palkista, joka on kiinnitetty päistä ja kuormitettu 7t painolla päältä...

[oltsik]

C-palkin hitsaus putkipalkiksi ei ole ihan oikeaoppista. Hitsit ovat juuri jännityskeskittymässä. Kuorma-autossa tämä ei olisi yhtään sallittavaa, mutta maatalouskäytössä ok, kun voi seurailla saumojen käyttäytymistä(mahd säröjen alkua).

Kuorma-autot täytyy tehdä mahdollisimman kierto löysiksi ja neutraaliksi väsyttävälle kuormitukselle. Tämän takia niissä käytetään C palkkia ja pulttiliitoksia. Pultti liitokset vähentävät samalla kaikkia värähtelyjä, jotka tulevat tiestä, renkaista, moottorista yms. Traktorin perävaunu saa olla jäykkä verrattuna kuorma-autoon, koska nopeudet, kuormituskerrat ovat vähäisempiä ja vaunu nivelletty vetolenkistä. (vrt. vaunu olisi pultattu kiinteesti traktoriin kiinni, joka vastaa likimain kuorma-auton tilannetta)

Minusta perävaunu ja k-a rungon tuenta on likipitäen sama. Vaunun kiinnitys nivelellinen vetolenkistä - k-a etupään tuenta lähes samanlainen, etuakselihan on nivelellinen tuenta. Pikkasen tietysti jatkuu runko etuakselin etupuolellikkin, mutta melko merkityksetön kuormituksen kannalta.

Väsyttävässä kuormituksessa olevien hitsiliitosten jännitykset tulee olla aina alle 100MPa. Oikeaoppisesti laskettuna paljon alle tämän. Mutta maatalouskäytössä tämä usein riittää. Varsinkin kun voi itse seurata hitsauksien käyttäytymistä vierestä. Kun saumat alkaa repeilemään tietää että kannattaa korjata paikka etukäteen. Näin se on yleensä paljon helpompaa, kuin jälkikäteen.

Eihän tuo mahdoton olisi laskea jännitykset, kiertymät ja siirtymät tuommoisesta yksinkertaisesta 4,5m pitkästä C-palkista, joka on kiinnitetty päistä ja kuormitettu 7t painolla päältä...

No 100 MPa:n raja on ehkä hyvä yleistys, mutta tietysti tuon rajan käytännössä määrittää käytettävissä olevat laskenta/parannuskeinot ja ylipäätään raja mihin rakenne mitoitetaan. Käytännössähän tuo voi olla huomattavsti korkeampikin.

[SPH1]

Laskemisessa on otettava muutkin asiat huomioon kuin suurin jännitys. Monesti vaikka rakenne jännityksen puolesta kestäisi, niin taipuma voi muodostua niin suureksi, ettei rakenteella tee mitään, kuten aiemmin olleessa lavetti esimerkissä kävi. Tuo 100 Mpa:n sääntö on hyvinkin käyttökelpoinen monessakin asiassa. Ainakin minusta on monesti vaikeinta määrittää lujuuslaskennassa tarvittavat voimat. Peräkärrin tapauksessa se ei ole suoraan kuorman paino mitä rakenteen pitää kestää, vaan jotain muuta, kiitos fysiikan lakien. Siksi peruslaskut riittävällä varmuuskertoimella antavat tarpeeksi hyvän lopputuloksen, kun ei sarjatuotteesta ole kysymys. Sinällään on hyvä tarkastella asioita suunnittelun alkuvaiheessa mahdollisimman simppelisti ja jos rakenne alkaa mennä kovin lähelle myötörajaa, niin ei sillä ole kestämisen edellytyksiä. Ja monesti silmä kertoo aika hyvin kestääkö vai ei.

Aina pitää muistaa myös käytön määrä, jossain viljakärryssä vuotuinen kuormamäärä ei ole kovin iso, joten rungon väsyminen ei niin iso ongelma ole. Jos rungon U-palkit eivät kestä siltään, niin asiallisesti vahvistamalla niistä tulee tarpeeseen nähden hyvä. Ei kuorma-auton runkopalkki ole hitsauksen kannalta mitään toivotonta materiaalia. Onhan kuorma-auton runkoja jatkettukin hitsaamalla. Kipin ympäristöön kannattaa kiinnittä huomiota, ellei rungossa ole valmiina kippiä. Samoin telin kiinnitys on toinen paikka. Vättämättä ei olisi huono ratkaisu hyödyntää rungossa olevia reikiä ja kiinnittää teli niistä kiinni pultilla.