Avaliação dos níveis de aceleração vertical e frequências de vibração no chassi de um implemento rodoviário considerando tipos de pavimento e condições de carga

Abstract

O desenvolvimento de componentes para veículos comerciais geralmente é uma tarefa bastante complexa, principalmente quando se trata de transporte pesado, considerando que são necessários uma série de simulações e diversos testes em campo, em vários tipos de pavimento e condição de carga, onde muitas vezes é necessário rodar milhares de quilômetros para validar um único componente ou subsistema. Este trabalho apresenta uma série de testes realizados com um implemento rodoviário em diferentes tipos de pavimento e condições de carga, bem como o tratamento e avaliação dos dados coletados, com o objetivo de caracterizar o comportamento do chassi do implemento rodoviário nas diferentes aplicações através de suas densidades espectrais. Através de uma avaliação de dados do transporte rodoviário nacional foi definida uma combinação veicular de carga (CVC) que, instrumentada em toda sua extensão longitudinal, foi submetida a uma série de pavimentos como estrada não pavimentada, rodovia pavimentada, pista de buracos, paralelepípedos, seixo rolado, costeletas, pista de torção e lombada, a fim de coletar os níveis de aceleração vertical e frequências de vibração aos quais a massa suspensa do implemento rodoviário é submetida. Para a aplicação em questão, foi definida a faixa de frequência de interesse entre zero e 30Hz. Os sinais foram tratados através de um filtro Butterworth passa-baixa com frequência ótima de corte igual a 45Hz e, por fim, foram geradas PSDs utilizando função janela de Hanning com sobreposição de 50%. Os resultados do trabalho permitiram a diferenciação das aplicações com maior clareza, com vibrações mais críticas na condição vazio entre 2,5Hz e 10Hz, para massa suspensa e na condição carregada entre 9Hz e 14Hz, para massa não suspensa.

Commercial vehicle parts development usually is a quite complex task, mainly for heavy cargo transportation, considering that are necessary several analysis and durability tests, in different roads and load conditions, that commonly requires thousands of kilometers to approve a single component or subsystem. This work presents a truck trailer test series using different pavement types and load conditions, as well as data processing and evaluation, aiming to describe the truck trailer chassis behavior on different applications through its spectral density. Based on the Brazilian road transport data, a load vehicle combination was chosen, instrumented throughout its length and submitted to different pavements as an offroad pavement, highway road pavement, pot holes, Belgian blocks, cobblestones, washboard, body twist track and a single bump track, seeking information regarding to the truck trailer sprung mass vertical acceleration and vibration frequencies. For the application studied, an interest frequency band was defined between zero and 30Hz. The acceleration data was processed using a Butterworth low pass filter with an optimal cutoff frequency at 45Hz and, finally, power spectral densities were created using Hanning window function and 50% as overlap value. The results allowed a clearer detailing of the application efforts, once the most critical sprung mass vibrations occurs at empty condition and are between 2,5Hz and 10Hz, and the most critical unsprung mass vibrations occurs at loaded condition and are between 9Hz and 14Hz.