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http://hdl.handle.net/1843/79972| Tipo: | Dissertação |
| Título: | Análise do desempenho de um caminhão fora de estrada em diferentes configurações de suspensão e pressão de pneus |
| Título(s) alternativo(s): | Performance analysis of an off-highway truck in different suspension and tire pressure configurations |
| Autor(es): | Alvaro Estanislau Dantas |
| Primeiro Orientador: | Marco Tulio Correa de Faria |
| Primeiro membro da banca : | Fabrício José Pacheco Pujatti |
| Segundo membro da banca: | Juan Carlos Horta Gutiérrez |
| Terceiro membro da banca: | Ricardo Luiz Utsch de Freitas Pinto |
| Resumo: | Este trabalho apresenta um estudo da influência do volume de gás nitrogênio da suspensão hidropneumática e da pressão de gás dos pneus no comportamento dinâmico de um caminhão fora de estrada de mineração. Ao contrário de outras modificações propostas na literatura, o ajuste desses parâmetros possui a vantagem de ser facilmente realizado em campo, o que permite ao proprietário alcançar diferentes características de desempenho em relação aos aspectos de dirigibilidade, conforto e durabilidade com pouco investimento e esforço. Diante disso, desenvolve-se um modelo multicorpos do caminhão fora de estrada CAT 775G, por meio do pacote comercial ADAMS Car® utilizando informações disponibilizadas em catálogos e referências da literatura. Com auxílio de um modelo de elementos finitos do chassi, a sua flexibilidade é incorporada no modelo multicorpos pela técnica de síntese de componentes modais. No ambiente do ADAMS Car®, são simuladas manobras de esterçamento quase permanente, de mudança dupla de faixa e de trajetória retilínea com velocidade quase constante em pavimento irregular para um caminhão com e sem carga. Para essas três manobras, utilizam-se sete diferentes configurações de volume inicial de gás e pressão do gás dos pneus, variando-os em relação aos valores de referência nominais. Os resultados obtidos indicam, por meio do gradiente de sub-esterçamento, que as configurações mais rígidas podem oferecer maior segurança à estabilidade lateral de condução com o veículo cheio e reduzir significativamente os ângulos de rolagem da carroceria nas condições de caçamba vazia e cheia. Em relação aos níveis de vibração transmitidos à posição do assento do motorista, verifica-se uma redução de até 10% dos níveis de aceleração vertical com a configuração menos rígida. Os esforços obtidos na manobra de trajetória retilínea em pavimento irregular são exportados a um modelo do chassi que contempla as interações do quadro estrutural com a caçamba. Com isso, realizam-se análises de fadiga para duas juntas soldadas da longarina principal com intuito de investigar a vida destes componentes quando empregadas cada uma das sete configurações de suspensão-pneus. Nesta análise, identifica-se uma sensibilidade muito expressiva da vida em fadiga com a rigidez da suspensão. A configuração mais rígida pode causar uma redução da vida estimada em cerca de 40% em relação à configuração nominal, ao passo que o ajuste menos rígido pode levar a um aumento da expectativa de vida em 26% aproximadamente. |
| Abstract: | This study investigates the influence of hydropneumatic suspension nitrogen volume and tire gas pressure on the dynamic behavior of an off-highway mining haul truck. These parameters can be easily adjusted in the field with minimal downtime, allowing mining companies to optimize truck maneuverability, handling, ride comfort, and durability at a low cost. To conduct this investigation, a dynamic multibody model of a CAT 775G truck is developed using the commercial simulation software ADAMS Car®. The model parameters are derived from manufacturer catalogs, manuals, and technical literature. Additionally, a finite element model of the truck frame is implemented to incorporate structural flexibility into the multibody model using component mode synthesis. In ADAMS Car®, simulations are performed for key truck maneuvers, including quasi-static steering, double lane change, and a straight-path run at near-constant speed on rough pavement, considering both unloaded and fully loaded conditions. Seven suspension-tire configurations are analyzed by slightly adjusting the manufacturer’s recommended values. The results indicate that stiffer suspension and tire settings enhance lateral stability when fully loaded and reduce roll angles in both loaded and unloaded conditions. Additionally, a softer configuration decreases vertical vibrations transmitted to the driver’s seat by up to 10%. To evaluate structural durability, the forces from the rough-pavement maneuver are applied to the frame model, and a fatigue analysis is conducted on two critical welded joints to estimate their expected operational life under the seven suspension-tire configurations. The results demonstrate the significant influence of suspension and tire characteristics on frame fatigue life: a stiffer setup can reduce the frame’s lifespan by up to 40% compared to nominal conditions, whereas a more flexible configuration may extend it by up to 26%. |
| Assunto: | Engenharia mecânica Automóveis - Molas e suspensão Caminhões Conforto humano Durabilidade (Engenharia) |
| Idioma: | por |
| País: | Brasil |
| Editor: | Universidade Federal de Minas Gerais |
| Sigla da Instituição: | UFMG |
| Departamento: | ENG - DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA MECÂNICA |
| Curso: | Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecanica |
| Tipo de Acesso: | Acesso Aberto |
| metadata.dc.rights.uri: | http://creativecommons.org/licenses/by-nd/3.0/pt/ |
| URI: | http://hdl.handle.net/1843/79972 |
| Data do documento: | 11-Out-2024 |
| Aparece nas coleções: | Dissertações de Mestrado |
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| ANÁLISE DO DESEMPENHO DE UM CAMINHÃO FORA DE ESTRADA EM DIFERENTES CONFIGURAÇÕES DE SUSPENSÃO E PRESSÃO DE PNEUS.pdf | 9.83 MB | Adobe PDF | Visualizar/Abrir |
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