परिमित तत्व विश्लेषण (FEA) का उपयोग कर ट्रक चेसिस का डिजाइन और विश्लेषण l सार (ABSTRACT) l परिचय(Introduction) l चेसिस के प्रमुख कार्य l चेसिस का लेआउट l चेसिस के प्रकार l उद्देश्य(OBJECTIVE) l चेसिस फ्रेम के लिए डिजाइन गणना l अनंत तत्व विश्लेषण l समस्या का विवरण l भविष्य का दायरा l निष्कर्ष(CONCLUSION) l

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सार (ABSTRACT)

अनुसंधान कार्य टाटा 2518TC चेसिस के लिए लैडर चेसिस फ्रेम के विश्लेषण का वर्णन करता है। चेसिस पर व्यावहारिक रूप से लोड वितरण पूरे क्षेत्र में एक समान नहीं है, इसलिए लोड की तीव्रता के अनुसार सीढ़ी चेसिस सिस्टम के क्षेत्र को बदलना संभव है। झुकने वाले तनाव, कतरनी तनाव और विक्षेपण की बाधाओं के साथ क्रॉस सेक्शन क्षेत्र में कमी के प्रभाव का विश्लेषण, क्षेत्र में कमी सीढ़ी चेसिस सिस्टम के लिए आवश्यक सामग्री की बचत होगी। चार अलग-अलग मामलों पर विचार किया जाता है और प्रत्येक मामले में चेसिस सिस्टम के कुछ विशिष्ट अवधि के लिए ऊंचाई कम की जाती है जहां भार की तीव्रता कम होती है। कुछ विशिष्ट अवधि के लिए क्षेत्र की कमी पूरे क्षेत्र में लगभग समान तनाव वितरित करेगी। शोध कार्य विशेष रूप से लैडर चेसिस के साइड मेंबर पर किया जाता है।

परिचय(Introduction)

ऑटोमोटिव चेसिस कंकाल फ्रेम है जिस पर विभिन्न प्रकार के यांत्रिक भागों जैसे इंजन, टायर, एक्सल असेंबली, ब्रेक, स्टीयरिंग आदि को बोल्ट किया जाता है। चेसिस और ऑटोमोबाइल का सबसे महत्वपूर्ण घटक माना जाता है। यह सबसे महत्वपूर्ण तत्व है जो विभिन्न वाहन परिस्थितियों में वाहन को मजबूती और स्थिरता प्रदान कर सकता है। ऑटोमोबाइल फ्रेम ऑटोमोबाइल को ताकत और लचीलापन प्रदान करते हैं। किसी भी ऑटोमोबाइल सिस्टम की रीढ़, यह सपोर्टिंग फ्रेम होता है जो इंजन की बॉडी होती है, एक्सल असेंबलियां जुड़ी होती हैं। ऑटोमोटिव फ्रेम मूल रूप से स्टील से निर्मित होते हैं। यह सहायक वाहन घटकों और उस पर रखे पेलोड के लिए आवश्यक शक्ति प्रदान करता है। यह आमतौर पर एक स्टील फ्रेम से बना होता है, जो मोटर वाहन के शरीर और मोटर को धारण करता है। निर्माण के समय, चेसिस की संरचना के अनुसार वाहन के शरीर को लचीले ढंग से पिघलाया जाता है।

चेसिस फ्रेम ऑटोमोबाइल सिस्टम में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है। सभी घटकों का भार वाहनों में चेसिस फ्रेम पर कार्य कर रहा है, इस प्रकार चेसिस सड़क पर स्थिर, गतिशील और चक्रीय लोडिंग स्थिति के अधीन है, इसलिए चेसिस इस भार का विरोध करने के लिए पर्याप्त कठोर होना चाहिए। चेसिस फ्रेम में महत्वपूर्ण उच्चतम तनाव क्षेत्रों को इंगित करने के लिए स्थैतिक तनाव विश्लेषण महत्वपूर्ण है। ये महत्वपूर्ण क्षेत्र थकान विफलताओं का कारण बन सकते हैं। इस अध्ययन में सीढ़ी के प्रकार के चेसिस फ्रेम का विश्लेषण किया गया है। चेसिस फ्रेम में सीढ़ी जैसी संरचना को पूरा करने के लिए क्रॉस सदस्यों की श्रृंखला से जुड़े साइड सदस्य होते हैं, इस प्रकार यह नाम है। वे कार्यक्षमता के लिए डिज़ाइन किए गए थे और थोड़ी मरोड़ वाली कठोरता प्रदान करते थे। एफईए तनाव विश्लेषण के लिए सामान्य उपकरण है। एफईए की आवश्यकता के साथ सीमा की स्थिति का उपयोग वाहनों के चेसिस फ्रेम में महत्वपूर्ण क्षेत्रों को निर्धारित करने के लिए किया जाता था। स्थैतिक संरचनात्मक विश्लेषण महत्वपूर्ण क्षेत्रों की पहचान करने के लिए किया जाता है और प्राप्त परिणामों के आधार पर डिजाइन संशोधन किया जाना है। सिस्टम के मोड आकार की प्राकृतिक आवृत्ति निर्धारित करने के लिए वाहनों के चेसिस फ्रेम का मोडल विश्लेषण किया जाता है। प्रणाली की कठोरता का विश्लेषण किया गया था और उनकी प्रतिध्वनि से बचा जा सकता था।

तनाव के परिमाण का उपयोग चेसिस फ्रेम के जीवन काल की भविष्यवाणी करने के लिए किया जा सकता है। क्रिटिकल स्ट्रेस पॉइंट का स्थान महत्वपूर्ण है ताकि इंजन, सस्पेंशन, ट्रांसमिशन और अन्य जैसे घटकों का माउंटिंग निर्धारित और अनुकूलित किया जा सके, परिमित तत्व विधि (FEM) महत्वपूर्ण का पता लगाने के लिए सबसे उपयोगी तरीकों में से एक है। बिंदु। सैद्धांतिक डिजाइन क्षमता पर डिजाइन मार्जिन प्रदान करने के लिए सुरक्षा कारक का उपयोग किया जाता है। यह डिजाइन प्रक्रिया में अनिश्चितताओं के समेकन की अनुमति देता है। जादव चेतन सेटल चक्रीय तनाव स्थिति, ज्यामिति, सतह की गुणवत्ता, सामग्री प्रकार, अवशिष्ट तनाव, आकार और आंतरिक दोषों के वितरण, लोडिंग की दिशा और अनाज के आकार जैसे संरचना के थकान जीवन को प्रभावित करने वाले विभिन्न कारकों की समीक्षा करता है।

चेसिस के प्रमुख कार्य(Principal Functions of Chassis)

निलंबन, स्टीयरिंग तंत्र, इंजन और गियरबॉक्स, अंतिम ड्राइव, ईंधन टैंक और रहने वालों के लिए बैठने के लिए बढ़ते बिंदु प्रदान करते हैं। बाहरी प्रभाव के खिलाफ रहने वालों की रक्षा करें, सुरक्षा के लिए अधिकतम भार उठाने के लिए, ड्राइविंग करते समय सभी घटकों को एक साथ पकड़ना, सड़क की सतह पर भी घुमाव को समायोजित करना, सदमे लोडिंग को सहन करना, यह इंजन और ड्राइवलाइन टोक़ को अवशोषित करना चाहिए।

चेसिस का लेआउट(Layout of Chassis)

चेसिस ऑटोमोबाइल का एक महत्वपूर्ण हिस्सा है। चेसिस शरीर को सहारा देने के लिए फ्रेम के रूप में कार्य करता है और ऑटोमोबाइल वाहनों की विभिन्न इकाइयों जैसे इंजन, सस्पेंशन, गियरबॉक्स, ब्रेकिंग सिस्टम, स्टीयरिंग, प्रोपेलर शाफ्ट, डिफरेंशियल, एक्सल असेंबली आदि को वेल्डेड या बोल्ट किया जाता है जैसा कि अंजीर में दिखाया गया है।

चेसिस का रेखा आरेख(Line Diagram Of Chassis)

चेसिस के प्रकार

  1. सीढ़ी फ्रेम चेसिस(Ladder Frame chassis)

लैडर चेसिस को ऑटोमोटिव चेसिस या ऑटोमोबाइल चेसिस के सबसे पुराने रूपों में से एक माना जाता है जो आज भी अधिकांश एसयूवी द्वारा उपयोग किया जाता है। यह भी एक सीढ़ी के आकार जैसा दिखता है जिसमें दो अनुदैर्ध्य रेल होते हैं जो कई पार्श्व और क्रॉस ब्रेसिज़ से जुड़े होते हैं जैसा कि अंजीर में दिखाया गया है।

Ladder Chassis Frame

2.बैकबोन चेसिस (Backbone chassis)

अन्य प्रकार की चेसिस बैकबोन चेसिस है जिसे बैकबोन की तरह आयताकार ट्यूब और संरचना में सरल होना चाहिए। यह आमतौर पर ग्लास फाइबर से बना होता है जिसका उपयोग फ्रंट और रियर एक्सल को एक साथ जोड़ने के लिए किया जाता है और फ्रेमवर्क की अधिकांश यांत्रिक शक्ति के लिए जिम्मेदार होता है। संरचना के भीतर की जगह का उपयोग क्षेत्र-पहिया ड्राइव के मामले में ड्राइव शाफ्ट की स्थिति के लिए किया जाता है। इस प्रकार की चेसिस इतनी मजबूत है कि छोटी स्पोर्ट्स कार को सहारा दे सकती है इसके अलावा यह बनाने में आसान और लागत प्रभावी है।

Backbone Chassis

3.मोनोलॉग चेसिस (Monologue Chassis)

मोनोलॉग चेसिस फ्रेम के लिए, आजकल अधिकांश आधुनिक कारें इस प्रकार के चेसिस का उपयोग करती हैं। मोनोलॉग चेसिस फ्रेम ढांचे का एक टुकड़ा है जो कार को आकार देता है। वन-पीस चेसिस फ्रेम कई टुकड़ों को एक साथ वेल्डिंग करके बनाया गया है। यह सीढ़ी और रीढ़ की हड्डी के चेसिस फ्रेम से अलग है क्योंकि उनके विपरीत एक ही टुकड़े में शरीर के साथ शामिल है, जबकि पूर्व केवल तनाव सदस्यों का समर्थन करता है। मोनोलॉग चेसिस की मांग अत्यधिक बढ़ गई क्योंकि यह लागत प्रभावी है और रोबोटीकृत उत्पादन के लिए उपयुक्त है।

मोनोलॉग चेसिस (Monologue Chassis)

4.ट्यूबलर स्पेस फ्रेम चेसिस (Tubular space frame chassis)

इस अध्ययन में यह निर्णय लिया गया है कि शहरी कार के लिए ट्यूबलर स्पेस फ्रेम चेसिस का उपयोग किया जाता है। चूंकि लैडर चेसिस पर्याप्त मजबूत नहीं है, मोटर रेसिंग इंजीनियरों ने एक 3-आयामी डिजाइन विकसित किया है जिसे ट्यूबलर स्पेस फ्रेम के रूप में जाना जाता है। ट्यूबलर स्पेस फ्रेम चेसिस दर्जनों सर्कुलर-सेक्शन ट्यूबों को नियोजित करता है (कुछ बॉडी पैनल के आसान कनेक्शन के लिए स्क्वायर सेक्शन ट्यूब का उपयोग कर सकते हैं, हालांकि सर्कुलर सेक्शन फ्रेम की अधिकतम ताकत प्रदान करता है), विभिन्न दिशाओं में स्थिति के खिलाफ यांत्रिक शक्ति प्रदान करने के लिए बल कहीं से भी। ये ट्यूब एक साथ वेल्डेड होते हैं और जटिल संरचना बनाते हैं।

ट्यूबलर स्पेस फ्रेम चेसिस (Tubular space frame chassis)

उद्देश्य(OBJECTIVE)

शोध कार्य का उद्देश्य सीढ़ी के चेसिस फ्रेम को उस पर लोड के आवेदन के अनुसार डिजाइन करना है। यह देखा गया है कि चेसिस फ्रेम का कुछ क्षेत्र भारी भार के अंतर्गत आता है और इसका शेष भाग कम भार के अधीन होता है। स्ट्रेस का निर्माण चेसिस फ्रेम पर लागू लोड के अनुसार होगा यानी चेसिस फ्रेम के कुछ क्षेत्र में स्ट्रेस का परिमाण अधिक होगा और चेसिस फ्रेम का शेष भाग कम स्ट्रेस होगा। शर्तों पर विचार करें।

  • चेसिस फ्रेम को उसके अस्तित्व आयामों पर विचार करके डिजाइन करें। यह चेसिस फ्रेम में उत्पन्न होने वाले तनाव और विक्षेपण का परिमाण देगा।
  • उस क्षेत्र को कम करें जहां तनाव की तीव्रता कम हो।
  • उत्पन्न तनाव और विक्षेपण क्षेत्र को कम करने के बाद इसकी स्वीकार्य सीमा से कम होना चाहिए।
  • घटते क्षेत्र के बाद वजन घटाने की मात्रा की गणना करें।

चेसिस फ्रेम के लिए डिजाइन गणना(DESIGN CALCULATIONS FOR CHASSIS FRAME)

टाटा की सामग्री और ज्यामिति (मॉडल संख्या 1613) ट्रक
चेसिस फ्रेम के साइड बार को 280mm x 90mm x 6mm . के साथ “C” चैनल से बनाया गया है
चेसिस फ्रेम की सामग्री एएसटीएम ए 710 स्टील सामग्री है
फ्रंट ओवर हैंग (ए) = 935.00 मिमी
रियर ओवरहांग (सी) = 1620.00 मिमी
व्हील बेस (बी) = 3800.00 मिमी
लोच का मापांक, ई = 2.10 x 105 एन / मिमी2
पॉइसन अनुपात = 0.28
ट्रक की क्षमता = 8 टन = 8000kg = 78480 N
ट्रक की क्षमता 1.25% = 98100 N . के साथ
बॉडी और इंजन फ्रेम का वजन = 2 टन = 2000 किलो
चेसिस फ्रेम पर अभिनय करने वाला कुल भार = चेसिस फ्रेम की क्षमता + शरीर और इंजन का वजन = 98100 एन + 19620 एन = 117720 एन
चेसिस में दो बीम होते हैं। प्रत्येक बीम पर अभिनय करने वाला भार चेसिस फ्रेम पर अभिनय करने वाले कुल भार का आधा होता है।
वाहनों में लोड एक्टिंग सिंगल चेसिस फ्रेम = 117720/2 = 58860 एन/बीम

अनंत तत्व विश्लेषण(Finite Element Analysis)

तीन मुख्य चरण हैं जैसे: प्री-प्रोसेसिंग, सॉल्यूशन और पोस्ट प्रोसेसिंग। पूर्व-प्रसंस्करण मॉडल परिभाषा में शामिल हैं: समस्या के ज्यामितीय डोमेन को परिभाषित करें, उपयोग किए जाने वाले तत्व प्रकार, तत्वों के भौतिक गुण, तत्वों की ज्यामितीय गुण लंबाई, क्षेत्र, और इसी तरह, तत्व कनेक्टिविटी जाल मॉडल, सीमा की स्थिति और लोडिंग की भौतिक बाधाओं। समाधान चरण में, मैट्रिक्स रूप में शासी बीजगणितीय समीकरण इकट्ठे होते हैं और प्राथमिक क्षेत्र चर के अज्ञात मानों की गणना की जाती है। गणना किए गए परिणामों का उपयोग बैक प्रतिस्थापन द्वारा अतिरिक्त, व्युत्पन्न चर, जैसे प्रतिक्रिया बल, तत्व तनाव और गर्मी प्रवाह निर्धारित करने के लिए किया जाता है। दरअसल, इस चरण में मैट्रिक्स हेरफेर, संख्यात्मक एकीकरण और समीकरण समाधान जैसी विशेषताएं वाणिज्यिक सॉफ्टवेयर द्वारा स्वचालित रूप से की जाती हैं। पोस्ट प्रोसेसिंग में, परिणाम का विश्लेषण और मूल्यांकन चरण में किया जाता है।

समस्या का विवरण(PROBLEM STATEMENT)

साहित्य सर्वेक्षण से यह देखा गया है कि यदि संभव हो तो कम वजन के साथ वाहन चेसिस फ्रेम डिजाइन के लिए ताकत प्रमुख महत्वपूर्ण बिंदु है। चेसिस फ्रेम पर अभिनय करने वाला भार यह पूरे क्षेत्र में एक समान नहीं है। चेसिस पर गैर-समान लोडिंग के कारण उत्पन्न तनाव इसके कुल क्षेत्रफल में एक समान नहीं होते हैं। लेकिन जहां भार की तीव्रता कम होती है वहां अनावश्यक रूप से अतिरिक्त सामग्री प्रदान की जाती है।

भविष्य का दायरा(FUTURE SCOPE)

भविष्य के दायरे में, गतिशील भार जैसे कंपन और बाहरी कारकों जैसे वायु प्रतिरोध, निलंबन प्रभाव, कॉर्नरिंग, ब्रेक डिप आदि के कारण लोडिंग के प्रभाव पर काम किया जाता है। सभी और कुछ उपरोक्त भारों पर विचार करके , चेसिस का विश्लेषण स्थिति के वास्तविक जीवन को पूरा करने के लिए किया जा सकता है। चेसिस फ्रेम का प्रभाव विश्लेषण किया जा सकता है। भारी शुल्क वाहन चेसिस फ्रेम के लिए बहुलक मिश्रित सामग्री का उपयोग करने से वजन लगभग 70% ~ 85% कम हो जाता है जिसमें समान भार वहन करने की क्षमता होती है और स्टील चेसिस फ्रेम की तुलना में 65 ~ 80% सख्त होती है।

निष्कर्ष(CONCLUSION)

परिमित तत्व विश्लेषण (FEA) का उपयोग करके तनाव विश्लेषण को मूल्य के उच्च तनाव, अधिकतम विक्षेपण और यह कम लोडर चेसिस फ्रेम संरचना पर स्थान निर्धारित करने के लिए सफलतापूर्वक किया गया था। तकनीकी ड्राइंग के अनुरूप और प्राप्त कम लोडर चेसिस फ्रेम की जानकारी का उपयोग परिमित तत्व मॉडल को विकसित करने के लिए किया गया था। विश्लेषण के परिणामों से पता चला कि स्थान अधिकतम विक्षेपण और अधिकतम तनाव समान लोडिंग वितरण के तहत साधारण बीम के सैद्धांतिक अधिकतम स्थान से अच्छी तरह सहमत हैं। कम लोडर संरचना के लिए सुरक्षा कारक का डिजाइन विश्लेषण के आधार पर 3.5 पर स्थापित किया गया है। इस अध्ययन में पाया गया कि सैद्धांतिक (2-डी) और संख्यात्मक (3-डी एफईए) परिणामों के बीच विसंगति है। इसलिए वर्तमान एफई मॉडल को बेहतर बनाने के लिए आगे का विश्लेषण किया जाएगा। इसके अलावा, भविष्य के अध्ययन में समान बीम के वास्तविक विक्षेपण को निर्धारित करने के लिए प्रायोगिक जांच शामिल होगी। विश्लेषण के परिणाम से यह पाया गया है कि साइड और क्रॉस मेंबर्स पर पॉकेट बनाकर वजन कम किया जा सकता है और यह भी पाया गया कि अगर हम क्रॉस मेंबर पर पॉकेट बनाते हैं तो साइड मेंबर की तुलना में वजन कम होता है। क्रॉस पर जेब की ताकत उच्च शक्ति देगी समग्र सामग्री का उपयोग करके हम वजन कम कर सकते हैं लेकिन चेसिस फ्रेम की ताकत कम हो जाती है।

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