Kräfte und Bewegungen. Definitionen. Torsionsflexibler Aufbau PGRT

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Bernt Sauer
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1 Definitionen Definitionen Eine korrekte Befestigung des Aufbaus ist sehr wichtig, da andernfalls Schäden an Aufbau, Befestigung und Fahrgestellrahmen entstehen können. Torsionsflexibler Aufbau Beim torsionsflexiblen Aufbau handelt es sich um einen Aufbau, der einen niedrigen Widerstand gegenüber Verwindungen besitzt. Dies bedeutet, dass Aufbau und Fahrgestellrahmen eine gute Flexibilität auf unebenen Untergründen aufweisen, die starke Torsionsbewegungen im Fahrgestell verursachen. ABC 123 Beispiele für torsionsflexible Aufbauten: Feste Pritschenaufbauten Kipperaufbauten Mischereinheit-Aufbauten Beispiele für Torsionsbewegungen :10-01 Ausgabe 2 de-de 1 (10)

2 Definitionen Torsionssteife und sehr torsionssteife Aufbauten Torsionssteife Aufbauten besitzen eine hohe Festigkeit gegen Verdrehen und sehr torsionssteife Aufbauten besitzen eine sehr hohe Festigkeit gegen Verdrehen. Dies stellt hohe Anforderungen an die Befestigung am Fahrgestellrahmen. WICHTIG! Die Befestigung des Aufbaus muss so konstruiert sein, dass die Torsionsbewegungen des Fahrgestellrahmens beim Befahren von unebenen Fahrbahnen keine lokalen Punktlasten verursachen. Beispiele für torsionssteife Aufbauten: Wechselaufbauten Absetzkipper-Aufbauten Betonpumpen Kastenaufbauten Beispiele für sehr torsionssteife Aufbauten: Tankaufbauten Aufbauten für Silofahrzeuge Aufbauten für Schlammabsaugfahrzeuge Beispiel eines torsionssteifen Aufbaus :10-01 Ausgabe 2 de-de 2 (10)

3 im Fahrgestellrahmen und Aufbau im Fahrgestellrahmen und Aufbau Bei der Fahrt Beim Fahren wirken auf Fahrgestellrahmen und Aufbau statische und dynamische Kräfte Statische Kräfte 2. Dynamische Kräfte 3. Zusammenwirken statischer und dynamischer Kräfte 04:10-01 Ausgabe 2 de-de 3 (10)

4 im Fahrgestellrahmen und Aufbau Statische Kräfte Statische Kräfte werden durch die Masse (Eigengewicht) des Fahrzeugs und seiner Last verursacht. Bei stehendem Fahrzeug wirken nur statische Kräfte. Die Beanspruchungen infolge statischer Kräfte können für verschiedene Fahrzeuge und Aufbautypen berechnet werden Hohe punktuelle Lasten müssen über einen Hilfsrahmen gleichmäßig auf dem Fahrgestellrahmen verteilt werden. Beispiele hierfür sind Sattelzugmaschinen mit hoher Belastung der Sattelkupplung. Für Zugmaschinen, die unter guten Fahrbedingungen im Einsatz sind, ist es empfehlenswert, einen Befestigungswinkel statt eines Hilfsrahmens zu verwenden. Weitere Informationen über Befestigungswinkel und Sattelkupplungen finden sich im Dokument Einbau der Sattelkupplung :10-01 Ausgabe 2 de-de 4 (10)

5 im Fahrgestellrahmen und Aufbau Dynamische Kräfte Dynamische Kräfte treten beim Fahren und dabei hauptsächlich auf unebenen Fahrbahnen auf. Wie stark diese Kräfte sind und welche Auswirkungen sie auf die Festigkeit haben, hängt von folgenden Faktoren ab: Fahrgeschwindigkeit Fahrbahnbeschaffenheit Wahl des Fahrgestells Wahl des Aufbaus Die Änderung eines dieser Faktoren kann die Lastbedingungen vollständig verändern. Dynamische Kräfte beeinflussen die Ermüdungsbeständigkeit und somit die Lebensdauer von Bauteilen, die diese Kräfte aufnehmen Die Berechnung dieser dynamischen Kräfte ist komplizierter als diejenige der statischen Kräfte. Bei Berechnungen müssen normalerweise Kräfte im Vergleich zu Ergebnissen zuvor ausgeführter Prüfungen berechnet werden. 04:10-01 Ausgabe 2 de-de 5 (10)

6 im Fahrgestellrahmen und Aufbau Seitenkräfte Auf Fahrzeugen mit langem Achsstand, Doppelachse oder langem hinterem Überhang mit Anhänger ist der Fahrgestellrahmen starken Seitenkräften ausgesetzt. Ein Fahrzeug mit extralangem Achsstand erfordert eine besonders gute Seitensteifigkeit. Besitzt das Fahrzeug keine ausreichende Seitensteifigkeit, kann dies zum Schlingern führen. Die Steifigkeit des Fahrgestellrahmens hängt sowohl vom Achsstand als auch vom Aufbau ab. Querträger, die einen parallelen Versatz zwischen Rahmenlängsträgern verhindern, sorgen für Steifigkeit im Fahrgestellrahmen. Starke Seitenkräfte entstehen an Fahrzeugen mit einer Doppelachse bei Kurvenfahrt und beim Rangieren. Dies gilt vor allem für scharfe Kurven auf Straßen mit Fahrbahnbelag sowie bei hohen Achslasten auf ausgefahrenen Straßen. Der Grund dafür ist, dass die Doppelachse versucht, geradeaus zu fahren, obwohl sich die Vorderräder in eine andere Richtung bewegen. Auf Lkws mit Anhänger entstehen bei Kurvenfahrten Seitenkräfte im hinteren Überhang. Ein unten liegender Zugvorrichtungsträger kann ebenfalls die Ursache für ein gewissen Verdrehen des Fahrzeughecks sein :10-01 Ausgabe 2 de-de 6 (10)

7 im Fahrgestellrahmen und Aufbau Vertikale Kräfte Ein Anhänger verursacht vertikale Biegekräfte im Fahrzeugheck, vor allem beim Bremsen. Eine Ladebordwand sowie ein hinten angebauter Kran verursachen ebenfalls vertikale Kräfte. Um eine hohe Festigkeit und Steifigkeit des Fahrzeughecks zu erreichen, muss es mit einer ausreichenden Anzahl von Querträgern ausgestattet werden. Bei einem langen Hecküberhang wird möglicherweise auch eine Verstärkung durch eine Kreuzstrebe empfohlen. Ob Querträger und Kreuzstreben erforderlich sind, hängt von folgenden Faktoren ab: Weitere Informationen über Heckkräne finden sich im Dokument Kräne. Weitere Informationen über den hinteren Überhang finden sich im Dokument Verstärkungen. Weitere Informationen über Ladebordwände finden sich im Dokument Ladebordwände. Länge des Hecküberhangs Ausmaß, in dem der Aufbau den Hecküberhang verstärkt Notwendigkeit einer Zugvorrichtung 04:10-01 Ausgabe 2 de-de 7 (10)

8 im Fahrgestellrahmen und Aufbau Torsionskräfte Auf unebenen Fahrbahnoberflächen wirken hohe Torsionskräfte auf den Fahrgestellrahmen. Der Vorderteil des Rahmens ist torsionsflexibel, im Bereich der Hinterachse bzw. des Achsaggregats ist er jedoch torsionssteif. Auf diese Weise wird eine hohe Traktion und Festigkeit des Fahrzeugs sichergestellt. Die Torsionsflexibilität entsteht dadurch, dass die Längs- und Querträger ein U-Profil aufweisen und so aneinander befestigt sind, dass die Flexibilität des offenen U- Profils nicht beeinträchtigt wird. Verwindung des Fahrgestellrahmens Querträger-Befestigung am Rahmenlängsträger An den Rahmenlängsträgern angebrachte schwere Bauteile wie Kraftstoffbehälter und Kompressoren führen zu hohen Torsionskräften und hoher punktueller Belastung. Um ein Verdrehen der Längsträger zu vermeiden, in diesem Fall zusätzliche Querträger oder Kreuzstreben einbauen. Torsionskraft im Rahmenlängsträger :10-01 Ausgabe 2 de-de 8 (10)

9 Spannungsverteilung in Längsträgern Spannungsverteilung in Längsträgern Die Kräfte im Fahrgestellrahmen erzeugen Zug- und Druckspannungen in den Längsträgern. Die Abbildung zeigt die Spannungsverteilung bei Biegung in vertikaler Richtung. Die Pfeile im Träger zeigen Größe und Richtung der Spannung an. Die Beanspruchung wirkt hauptsächlich in den Flanschen und nimmt in Richtung der Mittellinie des Trägers bis auf den Wert null ab. Oberhalb der Mittellinie ist der Träger Zugspannungen und unterhalb der Mittellinie Druckspannungen ausgesetzt. Spannungsverteilung bei Biegung in vertikaler Richtung Die Abbildung zeigt die Spannungsverteilung bei Biegung in horizontaler Richtung. Die Spannung ist an der offenen Flanschkante am größten. Die Spannung nimmt in der Neutralebene bis auf null ab. Auf dieser Seite der Neutralebene ist der Träger Druckspannungen ausgesetzt. Längsträger sind sowohl vertikalen als auch horizontalen Biegekräften ausgesetzt. Die Spannungen beider Biegekräfte addieren sich. Zusätzlich unterliegen Rahmenlängsträger einem Verdrehen. Spannungsverteilung bei Biegung in horizontaler Richtung :10-01 Ausgabe 2 de-de 9 (10)

10 Spannungsverteilung in Längsträgern Die Spannung ist an den Flanschen und insbesondere an der offenen Flanschkante am größten (siehe Abbildung) Dieser Bereich ist daher besonders empfindlich gegenüber Beschädigungen wie z. B. Risse und Schlackeeinlagerungen nach dem Schweißen. Alle Aufbauhalterungen und Bauteilbefestigungen am Fahrgestellrahmen müssen daher als Schraubverbindungen in der Oberflächenmitte der Längsträger ausgeführt werden. Eine punktuelle Spannung in den Trägern vermeiden, indem Bohrungen mit Mindestabstand zum Flansch und zueinander angefertigt werden. Horizontale Biegung des Trägers mit Bohrungen im Steg Weitere Informationen zum Schweißen finden sich im Dokument Schweißen. Weitere Informationen zum Bohren finden sich im Dokument Bohren. 04:10-01 Ausgabe 2 de-de 10 (10)

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