A kinestatic model for the three-dimensional static analysis of long combination vehicles

Abstract

A movimentação de carga no Brasil é amplamente dominada pelo transporte rodoviário, dentro do qual se destacam as Combinações de Veículos de Carga (CVC?s). Estes tipos de veículos oferecem uma maior capacidade de carga, impactando em uma diminuição dos custos de transporte e assim, elevando a eficiência e competitividade das empresas e do país. Mas as CVC?s possuem baixa estabilidade lateral, o que está causando o crescimento na incidência dos acidentes de tombamentos destes veículos. Em geral, as CVC?s mostram um baixo desempenho com respeito à estabilidade, e isto tem sido o foco de muitos estudos em todo o mundo. Algumas características tais como, suspensão, pneus, chassis e quinta roda foram analisadas separadamente, para determinar a sua influência sobre a estabilidade lateral de veículos. A maioria dos modelos de estabilidade dos veículos não consideram aspectos longitudinais do veículo e da estrada, como a rigidez do chassis, a localização longitudinal do centro de gravidade e o ângulo de inclinação longitudinal da estrada. A utilização de modelos tridimensionais de veículos permitem uma análise mais rigorosa da estabilidade do veículos. Neste contexto, o objetivo deste estudo é o desenvolvimento de um modelo de mecanismo tridimensional para representação da última unidade de uma CVC (reboque) submetido a um carregamento lateral crescente até atingir o limiar de tombamento. O modelo proposto leva em conta o movimento do centro de gravidade do reboque, o qual é afetado pelos movimentos impostos na suspensão, pneus, sistema de engate e o chassi do reboque. O método de Davies tem demonstrado ser uma ferramenta importante na análise de mecanismos, e por isso é aplicado para a análise cinestática do mecanismo tridimensional do reboque.

Abstract : The cargo transportation in Brazil is mostly dominated by road transport, using Long Combinations Vehicles (LCV?s). These types of vehicles offer more load capacity, which reduce transport costs and thus increase the efficiency and competitiveness of companies and of the country. But the tradeoff of LCV?s are their low lateral stability and propensity to rollover. In general, LCV?s show poor performance with regard to stability, and this has been the focus of many studies around the world. Some characteristics such as the suspension topology, tires, chassis and fifth wheel have been analyzed, separately, to determine their influence on the lateral stability of vehicles. Most vehicle stability models do not consider the longitudinal aspects of the vehicle and the road such as the stiffness of the chassis, the gravity center location, and the longitudinal slope angle of the road. The use of three-dimensional models of vehicles allows a more rigorous analysis of the vehicle stability. In this context, the aim of this study is to develop a three-dimensional mechanism model to represent the last trailer unit of a LCV under an increasing lateral load until it reaches the rollover threshold. The proposed model takes into account the movement of the center of gravity of the trailer which is affected by the movements resulted by suspension, tires, fifth-wheel and chassis of the trailer. Davies method has proved to be an important tool in the kinetostatic analysis of mechanisms, and therefore it is employed for the kinetostatic analysis ofthe three-dimensional mechanism of the trailer.