Messradsatz MeRaN MeRaN ein Messradsatz für alle Radscheibengeometrien
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- Achim Schmitt
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1 MeRaN ein Messradsatz für alle Radscheibengeometrien 1/20
2 Messkreisebene Definition Messradsatz Messkreisabstand e Y Q Y 1 Einsatzgebiet: - Fahrzeugzulassung Y 2 Q 1 - Beurteilung Oberbau - Erfassung Betriebslasten Q 2 Dynamische Messung der Rad-Schiene-Kontaktkräfte, sowie Lage des Kontaktpunktes während der Fahrt 2/20
3 Ziele MeRaN III Unabhängigkeit Radscheibenform Vorhersage der Eigenschaften eines Messradsatzes durch geeignete Simulationstechniken Reduzierung von Prüfstandsversuchen Erhöhte Dynamik Erweiterung des typischen Einsatzbereiches 3/20
4 Entwicklungsziele alle Geometrien Gewellte Radscheibe Bereiche hoher Dehnung sowohl für Y- als auch Q- Kraft Gerade Radscheibe Hohe Dehnung infolge Y- Kraft, sehr geringe Dehnung infolge Q-Kraft Daraus folgt: Nachweis der Realisierbarkeit an gerader Radscheibe 4/20
5 Welligkeit Messunsicherheit Entwicklungsziele Hardware in the Loop Lasten Finite Elemente Modell Dehnungen DMS Signale DMS Position Y(t)-, Q(t)- Kräfte e(t) Kontaktpunkt Algorithmus 5/20
6 FE-Model 3D-Darstellung der Radialdehnung Verteilung der radialen Dehnungen infolge Radauftstandskraft (Q-Kraft) 6/20
7 FE-Model 3D-Darstellung der Radialdehnung Dehnungsverteilung infolge Führungskraft (Y-Kraft) 7/20
8 DMS Signale vorwiegend sensitiv auf Q e Q-Kraft Y-Kraft Algorithmus Kalibrierdaten Gleichrichtung Standard- Koeffizienten Koeffizienten 1 Gleichrichtung Gleichungslösung 1 Koeffizienten 2 Gleichrichtung Y 1, Q 1, e 1 Gleichungslösung 2 Y 2, Q 2, e 2 Gleichungslösung 3 Y, Q, e 8/20
9 Trapez Sinus Dreieck DMS - Signalformen Signalformen in Abhängigkeit von DMS-Position, Lage des Kontaktpunktes und Sensitivität der DMS Ziel: Gleichrichtung aller möglichen Signalformen mit geringstem Fehler (Welligkeit) 9/20
10 Gleichrichtung - Welligkeit Signale aus Prüfstandsversuch für Y-Kraft Perfekte Gleichrichtung für sinusförmige Signale 10/20
11 Gleichrichtung - Welligkeit Signale aus Prüfstandsversuch für Q-Kraft Perfekte Gleichrichtung für nicht-sinusförmige Signale 11/20
12 Kalibrierung Zweck der Kalibrierung: - Qualitätssicherung (DMS Applikation, Geometrieabweichungen) - Empfindlichkeit - Bestimmung der Koeffizienten(matrix) des Gleichungssystems Ergebnis der Kalibrierung: Empfindlichkeit für Y- und Q-Kraft, sowie e über eine Radumdrehung 12/20
13 Betriebserprobung Applizierte Radscheibe Eingebauter Messradsatz Erprobungsträger zweiachsiger Flachwagen mit freien Lenkachsen 13/20
14 Betriebserprobung - Parameter Trassierung kleine Bögen - Geraden Freie Seitenbeschleunigung negativ 1,2m/s² Zuladung leer beladen Möglichst keine Behinderung durch Betrieb 14/20
15 Betriebserprobung Ergebnisse Zeitverläufe Auswerteabschnitt Verlauf der Führungskräfte (gefiltert und ungefiltert), sowie Krümmung 15/20
16 Betriebserprobung Einfluss Fahrgeschwindigkeit Kein Einfluss der Fahrgeschwindigkeit auf Radaufstandskraft erkennbar 16/20
17 Betriebserprobung Einfluss Bogenradius Kein Einfluss des Bogenradius auf Radaufstandskraft erkennbar 17/20
18 Betriebserprobung Einfluss Bogenradius Kein Einfluss der freien Seitenbeschleunigung auf Radaufstandskraft erkennbar 18/20
19 Betriebserprobung freie Seitenbeschleunigung Vergleich von berechneter und gemessener freien Seitenbeschleunigung 19/20
20 Fazit Die MeRaN Messradsatztechnologie erlaubt: -Den Einsatz beliebiger Radscheibenformen -Die Messung bei höheren Frequenzen Bei gleichzeitiger Reduktion von: -Prüfstandsversuchen -Hardwarekosten für die Echtzeitverrechnung (handelsüblicher PC) 20/20
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