Dimensioneringshjälp ATV vagn

[mats_o]

Jag har tidigare byggt mig en egen vagn till min fyrhjuling och den har fungerat bra genom åren men eftersom jag nu har blivit med svets så kliar det att bygga om lite och då skulle jag behöva lite hjälp med dimensionering.

Tanken är ett flak på 140X100 cm som ska klara ca 560 kg utbredd last.
Flakbotten blir 12mm plyfa och så långt är det enkelt.

Utmaningen kommer sen med vilka ståldimensioner som krävs för att bära upp det hela. Min design ser ut så här




Dvs ett tippbart flak med en vridpunkt 600 mm in från bakkant och två längsgående "balkar" som bär upp konstruktionen.
De tvärgående fyrkantrören hade jag tänkt mig 20X20X2 till men jag har inte lyckats hitta någon information om vad de tål.
Det jag vet är att utsticket bli ca 25 cm utanför de längsgående och att stålsorten är som sämst E220.

De längsgående vill jag ha 20 mm breda om det går. antingen 50X20X2 eller 60X20X2.
Stålsorten är även här E220 som sämst.
Som jag förstår det så är det väl det bakre överhänget som blir den stora utmaningen

Eftersom det här är mitt första försök till att räkna och planera först och bygga sen så är det säkert massa med tok i mina ideer så jag uppskattar verkligen alla råd och förslag jag kan få. En tippvinkel på ca 57-58 grader bör väl räcka för jord och grus?

[magloman]

rent spontant skulle jag ta 40x20x2 på de till plyfan
sen 60x30x2 till det andra.

vanligt med profiler som är halva höjden. blir billigare o enklare o hitta.

600kg är inte så mkt så det kommer säkert hålla.

kommer säkert fler svar

har flera hembyggda vagnar med 40x40x2 och det blir grovt. Men 2 i tjocklek gör det lättare att svetsa mm.

Annars blir 1,5 smäckrare. de 40x20 skulle nog funka lika bra med 1,5

Fin skiss var det

[mats_o]

Tack.

Skissen är gjord i sketchup och så fort jag har hunnit renrita den så tänkte jag ladda upp modellen.
Sen har jag under dagen lyckats hitta tabeller för rostfritt där 20X20X1,5 finns med samt 50X30.
Som jag förstår det så är det lite svagare stål i det rostfria E210

Tittar man på en 50X30X2 så har den ett Q värde på 4,17 KN/m vid 1,2 meter.
Som jag förstår det så ska jag använda lastfall 16 för att beräkna belastningen på utsticket bak på vagnen.
Det ger då (om jag har fattat saker rätt) 0,25 i omräkningsfaktor och 4,17 i q-värde vilket ger att en balk ska hålla för ca 104 kg/m, men har jag bommat nått vitalt om jag hävdar att det gäller vid längden 1.2meter? Jag behöver ju bara 0.6 så rimligen borde väl balken klara lite mer på det avståndet?

60X20X2 har lite högre Q värde med 4.28
Maglomans spontana 60X30X2 har 5.51 och skulle därmed hålla rakt av även vid 1.2 meters utstick om jag har fattat allt rätt

[magloman]

Skit i tabeller! Kolla med tänkt leverantör vad dom lagerhåller osv innan du låser upp dig på viss dimension.

[jörgen.ottosson]

Jag skulle använt lastfall 18 för ett överslag ( punktlast mitt på) och tänkt upp och ned....( ledpunkten är punktlasten)

Tänk på att du har två balkar och att lasten i ledpunkten då bara blir halva lasten.

[mats_o]

Tack!

Jag har absolut inte låst mig på någon dimension men när de håller upp tre olika och frågar vilken som blir bäst så vill jag ha ett humm om vad jag ska svara

Det jag då fick fram medJörgens metod är följande.
Formel P=K*Q*L
P=punktlast 280kg (560/2) dvs ungefär 2,8KN
K= omräkningsfaktorn, ska vara 0,5 för lastfall 18
L=Längden, dvs 1,2 meter
Det här ger då Q=P/(K*L) Dvs 2,8/(0,5*1,2), ungefär Q=4.67

Sen har jag utgått från tabeller för rostfritt E210 stål då det var det jag hittade för de här dimensionerna. Vanligt stål har E220 så det bör vara något lite starkare

50X30X2 Ger Q=4,17 vid säkerhetsklass 3 och Q=5 i säkerhetsklass 1 så den väljer jag bort.
60X20X2 Ger Q=4,28 vid säkerhetsklass 3 och Q ungefär 4,67 i säkerhetsklass 2.

Maglomans spontana 60X30X2 är fortfarande ett utmärkt alternativ och klarar kravet med lätthet även i Säkerhetsklass 3.

Jag har struntat i att titta på nedböjningen så här långt
Därmed vet jag nu att det minsta jag kan tänka mig att acceptera är 60X20X2 men troligen blir det 60X30X2.

Nästa utmaning blir nu "ribborna". Jag har I och W värde för dem men inget Q så hur tusan räknar man då?

[jörgen.ottosson]

....
Nästa utmaning blir nu "ribborna". Jag har I och W värde för dem men inget Q så hur tusan räknar man då?

Då räknar man manuellt. Kom bara i håg att alltid räkna med N och mm blanda inte in m, kg osv.

Späningen [MPa] = Mb/Wb

Spänningen: är belastningen på stålet i [MPa] eller [N/mm²] samma sak. och det är den du ska jämföra att den inte överskrider tillåten spänning för ditt material ( vet man inte så kan man för vanligt konstruktionsstål välja 150-200Mpa nån stans om det inte är kritiskt, lägre om det är utmattnings risk eller kritisk funktion/risk för personskador.......men då bör man kanske i vilket fall göra en noggrannare beräkning. )

Mb: max böjmoment ( kraft x hävarm) [Nmm]
= F x L /4 för punktlast mitt på.
= F x L för fast inspänd balk. ( blir samma sak som när du har en balk som ligger på två stöd med ett överhäng, och kraften är längst ut i änden, L är då = längden på överhänget, och inte totallängden)
= Q x L/8 för jämt fördelad last på två stöd. ( Q är då hela lastens vikt)

Wb: är böjmotståndet. [mm³]

om vi tar 60x40x3,2 som exempel. Wx=9,44cm³ ( böjning på högkant)
Punktlast mitt på, 2,8KN L=1,2m : Mb= F x L /4 = 2800 x 1200 /4 = 840000Nmm

Spänningen = Mb/Wb = 840000/9440 = 89MPa

...och efter som 89Mpa är lägre än 150-200Mpa så kommer det att hålla bra.

[mats_o]

Tack så hemskt mycket för hjälpen Jörgen.

Har jag nu förstått det hela rätt så ska vi alltså få följande.
20X20X1,5 har böjmostånd 0.58 (från tibnors katalog rostfria konstruktionsrör, vanliga stålrör ska vara marginelt starkare). De har ingen siffra för 20X20X2 tyvärr

Lasten är egentligen utbredd men om vi utgår från att varje 20X20 ska bära upp en flaksektion som blir 450mm lång, 250 mm utstick utanför de längsgående balkarna och den lastas med 200 mm matrial med densitet 2 KG/L så får vi en last på ungefär 450N

Det bör ju då ge 450X250/580 vilket ger ca 194 MPA. Lite högt men det bör alltså räcka till vilket är kalas. Sen har vi ju då det faktum att 2 mm gods ger ett högre böjmotstånd så det ska finnas marginal att ta av där plus att en utbredd last bör sänka belastningen mer men marginaler är alltid bra

Nu blir det till att sätta mig och renrita modellen

[mats_o]

Dags för en uppdaterad ritning.

Nu ser det ut så här




De längsgående har byts till 60X30X2 vilket i sin tur ledde till byte av de bitar som bär upp flaket.
De är nu 60X40X3. Ritade dem lite lutade istället för att sätta dem bakom axeln. Det ser i alla fall snyggare ut
Eftersom de vart bredare så fick jag justera placeringen av de längsgående balkarna lite också.

Det här innebar att utsticket på varje 20X20 ökade, dock så upptäckte jag att jag hade måttat lite tokigt tidgare så lasten blir faktist lägre på dem
Med bra placering (så jämn som möjligt ) längsmässigt så får vi värsta fall då 355X260 mm lastyta vilket ger oss 370N

totalt så får vi då 370X260/580, ungefär 166 MPA, dvs det räcker faktiskt med 20X20X1,5

[magloman]

snyggt

[jörgen.ottosson]

hur blir frigången mot marken när du tippar?

[Orsa]

Tycker man om och räkna eller svetsa eller ha en vagn eller köra med vagn. Det är frågorna.
Vore jag du och vill ha en bra vagn, bättre än det som man köper, skulle jag alla dar i veckan titta på befintliga "produkter" sen bedöma med norra ögat om de verkar "billig skit" eller rejäla. Man kan utgå från att är det serietillverkat så skickar ingen leverantör med för mycket material i alla fall.
Så, när jag bygger nåt i vekstan tittar jag på nåt som verkar bra och gör sen lite rejälare/ bättre.
Jag har en bondgrabb som är ingenjör som har en verkstad/ingenjörsfirma med lite ingenjörer, FEM-program mm. Jag menar, om jag vill går det att konstruera och rita så det räcker och blir över.
Om nu inte ritandet är det roligaste så vet du nu mitt tips. Surfa runt lite och bygg sen.

[mats_o]

hur blir frigången mot marken när du tippar?

Den blir ganska exakt lika med noll
I varje fall om jag tar till hela tippvinkeln. Då är det på några få mm om det blir kontakt med marken eller touch mot bakant däck som sker först.

För mig är det ett medvetet val då jag heller väljer ett lätttippat flak och låg lasthöjd än hög tipphöjd så att säga.
Idag har jag ju muskeltipp på vagnen och då slår baken alltid i vid tippning så det är jag van vid och jag tycker att det funkar rätt bra.
Eftersom det ofta blir handlastning medelst fiskars spade så är det där med lasthöjden också en prioriterad fråga

[mats_o]

Tycker man om och räkna eller svetsa eller ha en vagn eller köra med vagn. Det är frågorna.
Vore jag du och vill ha en bra vagn, bättre än det som man köper, skulle jag alla dar i veckan titta på befintliga "produkter" sen bedöma med norra ögat om de verkar "billig skit" eller rejäla. Man kan utgå från att är det serietillverkat så skickar ingen leverantör med för mycket material i alla fall.
Så, när jag bygger nåt i vekstan tittar jag på nåt som verkar bra och gör sen lite rejälare/ bättre.
Jag har en bondgrabb som är ingenjör som har en verkstad/ingenjörsfirma med lite ingenjörer, FEM-program mm. Jag menar, om jag vill går det att konstruera och rita så det räcker och blir över.
Om nu inte ritandet är det roligaste så vet du nu mitt tips. Surfa runt lite och bygg sen.

Det brukar vara mitt knep med
I det här fallet har jag tittat en hel del på både Thule och Avesta som har en del vettiga lösningar men inget som passade helt.
generellt kan man säga att det finns en trave simpla vagnar med dålig tippvinkel (max 45 grader)
Duktigt dyra boggievagnar som är på tok för stora för mina behov - Gott om dem med.

Men jag vill absolut ha en vagn där jag kan fälla alla sidor och köra den som ett helt plant flak och det i kombo med en relativt liten enkelaxlig vagn.
Ja det var det inte lätt att hitta ett exempel på så därav fick det bli till att konstruera istället.
Sen gillar jag att lära mig nya saker så sånt här är bara kul enligt mig

[jörgen.ottosson]

tänker du köra med plant flak så bör du göra en kantlina också.