Катафалк на базе Cadillac Fleetwood (удлинение рамы и кузова)

Произведен демонтаж второго ряда сидений. Демонтированы задние боковые двери. Кузов и рама автомобиля разрезаны в средней части и удлинены на 800 мм до колесной базы 3780 мм, габаритная длина автомобиля составила 6360 мм. Удлинение рамы в базе произведено за счет вставки элементов лонжеронов промышленного производства, усиленных дополнительными вставками из стальной профилированной трубы. Кузов автомобиля удлинен соразмерно раме.

Пол кузова изготовлен с использованием элементов штатного пола с дополнительным усилением профильной трубой. Также выполнено удлинение крыши с использованием. Крыша обтянута атмосферостойким кожзаменителем. В задней части автомобиля оборудован грузовой отсек с подиумом, с фиксирующими устройствами для перевозки гроба с освещением и декоративным оформлением. Грузовой отсек оборудован задней распашной дверью с окном.

Установлено дополнительное звено карданной передачи с дополнительными промежуточными опорами. Удлинены тормозные шланги, электропроводка и трос привода стояночного тормоза, обеспечена герметичность соединения тормозных шлангов. Произведено удлинение системы выпуска отработавших газов.

За водительским сидением установлена перегородка, отделяющая багажный отсек. Остекление оконных проёмов произведено с использованием безопасных стекол.

По центру грузового отсека установлен подиум для установки гроба с роликами.

Багажный отсек утеплен, установлено освещение и обшивка.

Также на автомобиле установлены боковые габаритные фонари.

Расчет прочности рамы после удлинения

Переоборудуется в автомобиль для ритуальных услуг («лимузин-катафалк»), с количеством пассажирских мест равным 1 (не считая водителя) и грузовым отсеком для гроба, категории АТС «B» М1, путем удлинения кузова и рамы в средней части на 800 мм.

1. Исходные данные.

Материал рамы – Сталь 20;

[σ] – допустимое напряжение при изгибе с учетом переменной нагрузки, действующей от нуля до максимума, от максимума до нуля (пульсирующая);

Полная масса – mп;

Снаряженная масса – mс;

Ускорение свободного падения – g;

Длина рамы – lр;

Масса шин и дисков – mшд;

Масса пассажира – mпас;

Масса двигателя – mд;

Длина двигателя – lд;

Масса гроба – mг;

Длина гроба – lг.

1. Определение расчетной схемы рамы в нагруженном состоянии.

Для оценки прочности рамы определим максимальные напряжения возникающие в лонжеронах рамы автомобиля.

В программе виртуального моделирования лонжерон рамы задан в качестве однопролетной балки с консолями с обеих сторон от точек опор.

Пассажир задается как точечная нагрузка: Fпас=mпас·g/2

Двигатель и гроб задаются как распределенная нагрузка:

Qд= mд·g/2·lд;

Qг=mг·g/2·lг.

Масса кузова и рамы: mк=mп-mд-mг-mшд-mпас.

Шины и диски не нагружают раму автомобиля, поэтому их масса в расчете не учитывается: Qк=mк·g/2·lр.

Поперечное сечение лонжерона рамы представлено (рис.1).

Расчетная схема нагружения рамы представлена (рис.2).

Эпюра распределения изгибающих моментов представлена (рис.3).

1. Расчет характеристик.

Площадь сечения

F = F1 + F2 + F3 + F4 + F5 + F6;

где F1 - площадь фигуры 1; F2 - площадь фигуры 2; F3 - площадь фигуры 3; F4 - площадь фигуры 4; F5 - площадь фигуры 5; F6 - площадь фигуры 6 (см. Приложение 1, рис.1).

Статические моменты

Статический момент сложной фигуры относительно оси Х равен сумме статических моментов простых фигур составляющих эту фигуру.

Sx = Sx1 + Sx2 + Sx3 + Sx4 + Sx5 + Sx6;

где Sx1 - статический момент фигуры 1; Sx2 - статический момент фигуры 2; Sx3 - статический момент фигуры 3; Sx4 - статический момент фигуры 4; Sx5 - статический момент фигуры 5; Sx6 - статический момент фигуры 6.

Cтатический момент сложной фигуры относительно оси Y равен сумме статических моментов простых фигур составляющих эту фигуру.

Sy = Sy1 + Sy2 + Sy3 + Sy4 + Sy5 + Sy6;

где Sy1 - статический момент фигуры 1; Sy2 - статический момент фигуры 2; Sy3 - статический момент фигуры 3; Sy4 - статический момент фигуры 4; Sy5 - статический момент фигуры 5; Sy6 - статический момент фигуры 6.

Центр тяжести.

Зная площадь сечения и его статические моменты можно определить координаты центра тяжести:

Xc; Yc

Значения координат получены относительно выбранного начала координат O. На схеме центр тяжести обозначен точкой С.

Моменты инерции.

Моменты инерции будем вычислять относительно центральных осей фигуры (центра тяжести).

Момент инерции сложной фигуры (Ix) относительно оси Xc (центр тяжести сложной фигуры) равен сумме моментов инерции простых фигур, составляющих эту сложную фигуру (относительно этой же оси).

Ix = Ix1 + Ix2 + Ix3 + Ix4 + Ix5 + Ix6;

где Ix1 - момент инерции фигуры 1; Ix2 - момент инерции фигуры 2; Ix3 - момент инерции фигуры 3; Ix4 - момент инерции фигуры 4; Ix5 - момент инерции фигуры 5; Ix6 - момент инерции фигуры 6.

Ix1 = Ix1' + b12 · F1;
Ix2 = Ix2' + b22 · F2;
Ix3 = Ix3' + b32 · F3;
Ix4 = Ix4' + b42 · F4;
Ix5 = Ix5' + b52 · F5;
Ix6 = Ix6' + b62 · F6;

где Ix1' - момент инерции фигуры 1 относительно собственного центра тяжести; Ix2' - момент инерции фигуры 2 относительно собственного центра тяжести; Ix3' - момент инерции фигуры 3 относительно собственного центра тяжести; Ix4' - момент инерции фигуры 4 относительно собственного центра тяжести; Ix5' - момент инерции фигуры 5 относительно собственного центра тяжести; Ix6' - момент инерции фигуры 6 относительно собственного центра тяжести; b1 - расстояние от центра тяжести фигуры 1 до оси Xc (по оси Yc); b2 - расстояние от центра тяжести фигуры 2 до оси Xc (по оси Yc); b3 - расстояние от центра тяжести фигуры 3 до оси Xc (по оси Yc); b4 - расстояние от центра тяжести фигуры 4 до оси Xc (по оси Yc); b5 - расстояние от центра тяжести фигуры 5 до оси Xc (по оси Yc); b6 - расстояние от центра тяжести фигуры 6 до оси Xc (по оси Yc);

Момент инерции сложной фигуры (Iy) относительно оси Yc (центр тяжести сложной фигуры) равен сумме моментов инерции простых фигур, составляющих эту сложную фигуру (относительно этой же оси).

Iy = Iy1 + Iy2 + Iy3 + Iy4 + Iy5 + Iy6;

где Iy1 - момент инерции фигуры 1; Iy2 - момент инерции фигуры 2; Iy3 - момент инерции фигуры 3; Iy4 - момент инерции фигуры 4; Iy5 - момент инерции фигуры 5; Iy6 - момент инерции фигуры 6.

Iy1 = Iy1' + a12 · F1;

Iy2 = Iy2' + a22 · F2;

Iy3 = Iy3' + a32 · F3;

Iy4 = Iy4' + a42 · F4;

Iy5 = Iy5' + a52 · F5;

Iy6 = Iy6' + a62 · F6;

где Iy1' - момент инерции фигуры 1 относительно собственного центра тяжести; Iy2' - момент инерции фигуры 2 относительно собственного центра тяжести; Iy3' - момент инерции фигуры 3 относительно собственного центра тяжести; Iy4' - момент инерции фигуры 4 относительно собственного центра тяжести; Iy5' - момент инерции фигуры 5 относительно собственного центра тяжести; Iy6' - момент инерции фигуры 6 относительно собственного центра тяжести; a1 - расстояние от центра тяжести фигуры 1 до оси Yc (по оси Xc); a2 - расстояние от центра тяжести фигуры 2 до оси Yc (по оси Xc); a3 - расстояние от центра тяжести фигуры 3 до оси Yc (по оси Xc); a4 - расстояние от центра тяжести фигуры 4 до оси Yc (по оси Xc); a5 - расстояние от центра тяжести фигуры 5 до оси Yc (по оси Xc); a6 - расстояние от центра тяжести фигуры 6 до оси Yc (по оси Xc);

Моменты сопротивления

Осевые моменты сопротивления площади сечения относительно главной центральной оси.

Wx ;

Wy.

Максимальное напряжение

σmax=Mmax/Wx, где Mmax, максимальный изгибающий момент (рис.3).

Коэффициент запаса К= [σ]/ σmax

1. Вывод.

Проведенная экспертная оценка прочности рамы легкового автомобиля CADILLAC FLEETWOOD при переделке в автомобиль для ритуальных услуг («лимузин-катафалк»), с грузовым отсеком для гроба, категории ТС «B» М1 определила, что при внесении изменений в конструкцию ТС запас прочности рамы составит 1,728.

Коэффициент запаса прочности 1,728 считаем достаточным для дальнейшей эксплуатации автомобиля на дорогах общего пользования.

Фото автомобиля Cadillac Fleetwood для ритуальных услуг после переоборудования.