CFRP 复合梁减轻了卡车侧翻的风险

  根据美国公路安全保险协会(Insurance Institute for HighwaySafety)的数据显示,在所有大型卡车的死亡事故中,大约有一半是由翻车造成的,能够减少这一风险的举措无疑极具潜力。

  然而,有许多因素可能导致商用卡车发生危险的翻车事件。牵引车的重心较高,需要小心分配货物;由于道路材料类型的不同,路面的不规则性会在牵引车内产生不同的反应;负载的不均匀分布会导致拖车摆动,并在第五轮上旋转。

  对于卡车和拖车制造商JOSTInternational而言,第五轮可能是减少导致翻车事故附带损害的关键。JOST一直致力于设计和生产安全、高效的产品,尤其是第五轮联轴器。

  更安全的CFRP复合梁

  第五轮联轴器为马蹄形部件,半挂车通过一个垂直的主销连接到牵引车上,将挂车固定在适当的位置。第五轮必须在两个车辆部件之间提供稳定和独立旋转的平衡。它还必须对典型的拖车俯仰和翻滚提供一定的阻力。

  虽然第五轮长期以来都是由铸铁或冲压钢制成的,但JOST 公司找到了美国弗吉尼亚州的拉挤玻璃纤维制造商Strongwell,他们一起开发了一种碳纤维复合材料(CFRP)梁,可以改变第五轮的整体性能。

  JOST 设计的第五轮联轴器采用了融合焊接的钢顶板,在其核心中包含了CFRP梁。梁宽约2英寸,长约2英尺,为钢构件提供结构加固。

  在正常驾驶条件下,这个新的第五轮完全像传统部件一样工作。但实际上,在翻车事件中已然发生了变化,此时CFRP 梁就像安全带一样。卡车在侧翻过程中发生塑性变形时,横梁的设计可以吸收负载并重新定向能量,使组件在预期的位置发生弯曲,并帮助保持主销到位,防止拖车脱离。

  Strongwell 的产品开发工程师Bhyrav Mutnuri 表示:“JOST 带来了一种特定的材料,我们能够帮助他们得到正确的混合产品,达到他们的要求。”为此,工程团队开发了一种使用碳纤维增强的专有环氧树脂系统组件。

  拉挤成型是梁制造的明确选择,因为它可以在JOST的目标价位上进行大批量生产,它还确保了一致的质量和高强度重量比。刚度是至关重要的,因为牵引座必须能够吸收来自拖车和道路的动态力,同时确保牵引拖车保持安全连接。

  “在翻车事故中,拖车会旋转并拉动牵引车。”Mutnuri 解释道,“JOST对此进行了测试。通过使用这种特殊的碳纤维梁,在这种情况下,它的垂直载荷是额定垂直载荷的两倍以上。因此,安全性有所提高。”

  减重同时提高燃油效率

  虽然安全性是这一新部件的主要功能,但从全金属第五轮转向包含碳纤维复合材料的第五轮提供了几个次要好处。根据卡车制造商的说法,当与JOST 的固定安装支架相结合时,这种新系统是同类产品中最轻的。CFRP 梁有助于减轻总重量70 磅,同时将垂直荷载能力提高20% 以上。该组件的额定重量为55000 磅,就像传统的全金属组件一样。

  在美国联邦规定的80000 磅车辆总重限制范围内,任何减少整车重量的机会都可实现额外重量货物的运输。此外,Mutnuri 指出,与钢相比,碳纤维具有更高的强度与重量比,从而提高了燃油效率。改进的燃油效率和更高的负载能力有助于在车辆的使用寿命内减少碳足迹。

  JOST 正准备在其初始生产的批次中,将这种全新的第五轮联轴器投入到500 多台车辆中。Mutnuri 说:“我们预计未来几年产量将成倍增长。”

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