2. Prüfstandsaufbau, Prüfstands- und Fahrzeugdaten

Transkript

1 - 1 - Schwerpunkt 1. Einführung.... Prüfstndsufbu, Prüfstnds- und hrzeugdten Prüfstndsufbu..... Prüfstnds- und hrzeugdten Versuchsdurchführung Auswertung Messwerte Berechnung der Schwerpunktlge Schwerpunkt des esmtfhrzeug Schwerpunkt S A der gefederten Aufbumssen ehlerrechnung Achslständerungs-Höhendiffenz-Digrmm

2 - - Schwerpunkt 1. Einführung Der Schwerpunkt und seine Lge bestimmen im esentlichsten die fhrdynmischen Eigenschften eines Krftfhrzeugs. Durch eine Verschiebung des Schwerpunktes entlng der hrzeuglängschse knn mn gezielt übersteuerndes, untersteuerndes oder neutrles Eigenlenkverhlten hervorrufen. Liegt der Schwerpunkt mehr in Richtung Vorderchse neigt ds hrzeug zum Untersteuern, liegt der Schwerpunkt hingegen näher n der Hinterchse wird ds hrzeug eher zum Übersteuern neigen. Die Abhängigkeit von Rdstellgrößen und nderen Einflussgrößen drf dbei nicht vernchlässigt werden. Des eiteren knn die Höhe Schwerpunktes die Kippneigung des hrzeugs strk beeinflussen. Bei hohem Schwerpunkt neigt ds hrzeug eher zum Kippen, ls bei einem Schwerpunkt der sehr niedrig liegt. Die Vrition der Lge des Schwerpunktes hängt von vielen ktoren, wie z.b. Motormsse, Rdstnd, Mssen der einzelnen Buteile und Ihre Lge im System Krftfhrzeug b. Im nchfolgenden Protokoll soll nun der Schwerpunkt eines PK experimentell ermittelt werden.. Prüfstndsufbu, Prüfstnds- und hrzeugdten.1. Prüfstndsufbu Zur Ermittlung der benötigten erte werden folgende Messeinrichtungen bzw. Versuchsufbuten benötigt: - gen, um die Rd- und drus die Achslsten zu ermitteln, im Versuch wren die gen elektronisch, dher musste eine Anzeigeeinheit verwendet werden - ein U-Profil-Träger und ein Deckenkrn, um die Achsen des PK nzuheben - eine feste Aufstndsfläche (im Versuch wurde ein fixierter Rhmen genutzt) - ein Bndmß, um die Höhen zu ermitteln - -

3 - 3 - Schwerpunkt.. Prüfstnds- und hrzeugdten olgende Dten sind vom Prüfstnd und hrzeug beknnt: Rdstnd 450 mm Spurbreite vorn bv 140 mm Spurbreite hinten bh 1375 mm ewichtskrft der ungefederten Mssen 1177 N Schwerpunktbstnd der ungefederten Mssen von der Vorderchse V 1068 mm von Hinterchse H 1364 mm von den linken Rädern bl 710 mm von den rechten Rädern br 710 mm über der hrbhn h 301 mm 3. Versuchsdurchführung Zuerst wurde der PK (ord iest) uf den Prüfstndsrhmen gehoben. Um ehler zu vermeiden wurden dnn die edern blockiert, d dies Rdlstschwnkungen zur olge hben knn. eiterhin wurden die Bremsen gelöst und ds etriebe in Leerlufstellung gebrcht. Dies geschh ebenflls, um Rdlstschwnkungen, bzw. Verfälschungen zu verhindern. Durch die ngezogenen Bremsen entsteht ein Moment um die ngehobene Achse und die Achse, welche sich noch uf dem unteren Höhenniveu befindet, wird entlstet. Nchdem lle Vorbereitungen getroffen wren konnte die Messung der Rdlsten durchgeführt werden. Hierzu wurden unter den Rädern der Vorderchse die gen positioniert. Um eine exkte horizontle Ausrichtung der Achsen zu gewährleisten, wurde mit Hilfe einer Lser- Nivellierwge die Vorder- und Hinterchse im Bereich des Achsmittelpunktes uf gleich Höhe usgerichtet. Anschließend wurde die Hinterchse mit Hilfe des Krnes ngehoben. Dies geschh in Abständen von c. 00mm ( c. - Messgenuigkeit des Zollstockes/Bndmsses und Präzision des Hebezeuges). Zu den jeweiligen Höhen wurden die entsprechenden Achslsten ufgezeichnet. Die Messungen n der höchsten Stelle wurden genutzt, um die Bestimmung der Schwerpunkthöhe durchzuführen. Dnch wurde ds hrzeug wieder um jeweils 00 mm bgesenkt und die Achslsten ufgezeichnet. Jetzt konnten die Messungen der Rdlsten für die Hinterchse wiederholt werden. Dies erfolgte nch dem gleichen Prinzip wie oben für die Vorderchse bereits beschrieben. Aus den erten von Vorder- und Hinterchse konnte nun der esmtschwerpunkt des PK bestimmt werden

4 - 4 - Schwerpunkt 4. Auswertung 4.1. Messwerte In der folgenden Tbelle sind die in dem Versuch ufgenommenen Messwerte zu sehen. ngehobene Hinterchse: hv [mm] hh [mm] mvr [kg] mvl [kg] h V Höhe der Vorderchse über Boden h H Höhe der Hinterchse über Boden h h H- h V Höhendifferenz m VR Rdlst vorn rechts m VL Rdlst vorn links m HR Rdlst hinten rechts m HL Rdlst hinten links ngehobene Vorderchse: hv [mm] hh [mm] mhr [kg] mhl [kg] Berechnung der Schwerpunktlge Schwerpunkt des esmtfhrzeug berechnete ewichtskräfte us den gemessenen Mssen ngehobene HA mvr [kg] VR [N] mvl [kg] VL [N] ngehobene VA mhr [kg] HR [N] mhl [kg] HL [N] VR Rdlst vorn rechts VL Rdlst vorn links HR Rdlst hinten rechts HL Rdlst hinten links - 4 -

5 - 5 - Schwerpunkt Zum berechnen des hrzeuggewicht wird folgende ormel verwendet: obei die Vriblen wie folgt definiert sind: + bzw. + V H V VR HL H + + VL HL und R L R VR VL L + + HR HL hrzeuggewicht V Vorderchslst H Hinterchslst R Summe Rdlsten rechts L Summe Rdlsten links Als rundlgen dienen die berechneten erte für die gleiche Höhe der Vorder- und Hinterchse. Somit kommt zu folgenden Ergebnissen: V H 938,10 N + 903,76N 5841,86 N und 1971,81 N ,48N 3909,9N R L 938,10 N ,81 N 4909,91N 903,76N ,48N 4841,4 N sowie bzw. V R + + H L 5841,86N ,9N 9751,14 N 4909,91N ,4N 9751,14N Berechnung der horizontlen Schwerpunktlge in der hrzeuglängschse H 3909,9N 450mm 98, mm und 9751,14 N V w V 5841,86 N 450mm 1467, 9751,14 N H 8 w mm Probe: + 98,mm ,8mm 450mm w.z.b.w. V H Berechnung der horizontlen Schwerpunktlge in der hrzeugbreite Rdstnd b Spurbreite V Schwerpkt.-bstnd VA H Schwerpkt.-bstnd HA b L Schwerpkt.bstnd links b R Schwerpkt.bstnd rechts L b 4841,4 N 140mm R b 4909,91N 140mm br 705mm und bl 715mm 9751,14 N 9751,14 N w Probe: b + b b 705mm + 715mm 140mm w.z.b.w. R L w - 5 -

6 - 6 - Schwerpunkt Berechnung der vertiklen Schwerpunktlge in der hrzeughöhe V ngeh. HA V h Messwerte/ us Messwerten berechnet berechnete erte hv [mm] hh [mm] h [mm] VR [N] VL [N] V [N] h h hv [mm] hh [mm] h [mm] 'VR [N] 'VL [N] 'V [N] [N] h [mm] h_ha ngeh. VA Messwerte/ us Messwerten berechnet berechnete erte hv [mm] hh [mm] h [mm] HR [N] HL [N] H [N] hv [mm] hh [mm] h [mm] 'HR [N] 'HL [N] 'H [N] [N] h [mm] h_va Die vertikle Schwerpunktlge (jeweils für die ngehobenen Hinter- und Vorderchse) wurde us den berechneten erten gemittelt (rithmetischer Mittelwert). h_ha und h_va bezeichnen den jeweiligen Abstnd zwischen Schwerpunkthöhe und Achsmitte. Die Unterschiede der erte ist uf die Messungenuigkeit der ge zurückzuführen. Die Höhe h dher us dem rithmetischen Mittel beider Höhen berechnet: - 6 -

7 - 7 - Schwerpunkt h _ HA + h _ VA 63,13mm + 86,55mm h 74,84mm Höhe h des Schwerpunktes S über der hrbhn h h + r 74, ,84mm stt Schwerpunkt S der ungefederten Achsmssen siehe Tbelle der gegebenen erte 4... Schwerpunkt S A der gefederten Aufbumssen ewicht des gefederten Aufbus A 9751,14 N 1177N N Abstnd des Schwerpunktes S A von der Vorderchse 98,mm 9751,14 N 1068mm 1177N 8574,14 N V V AV 970, 44 A mm Abstnd des Schwerpunktes S A von der Hinterchse AH AV 450 mm 970,44mm 1479, 56mm Abstnd des Schwerpunktes A S von linken Rädern b b b 715mm 9751,14 N 710mm 1177N 8574,14 N L L AL 715, 69 A mm - 7 -

8 - 8 - Schwerpunkt Abstnd des Schwerpunktes A S von rechten Rädern bar b bal 140 mm 715,69mm 704, 31mm Höhe des Schwerpunktes ( ) h h h A : h A 578, mm A mm 4.3. ehlerrechnung Die mximlen ehler bei einer Einzelmessung wurden wie folgt festgelegt: Ermittlung der Höhe: h ± 1mm m Ermittlung ges ewichtes: ( ) ± 0,5kg *9,81 ± 9, 81N (d bei der Bestimmung s der Rdlsten für die Achslst zwei gen verwendet werden, muss mn den doppelten ehlereinfluss (*0,5 kg) berücksichtigen). D nch dem mximlen ehler gefrgt ist, werden die beim nheben einer Achse uftretenden rößwerte verwendet. Somit wird der mximle ehler beim nheben der Voderchse berechnet, d folgende erte (us obiger Tbelle ngeh. VA ) beknnt sind: h 801mm 377, 96N Zur Berechnung des reltiven und bsoluten ehlers muss die folgende leichung herngezogen werden: h h h Um nun die ehler zu berechnen, muss die oben stehende leichung prtiell nch den Vriblen bgeleitet werden, von denen ein Messfehler beknnt ist bzw. welche Messfehler verurschen. In diesem ll erfolgt die Ableitung nch h bzw. nch. Der esmtbsolutfehler berechnet sich nch der folgenden leichung: - 8 -

9 - 9 - Schwerpunkt δ Absoluter ehler h ( ) + h dbei ist: δ h h und h h h mit: 450mm h 9751,14 N 801mm h 1mm 377,96N ( ) 9,81N h 74,84mm Durch einsetzen der gegebenen erte erhält für den bsoluten ehler: h 7.51 mm bzw. ± 7,51mm Reltiver ehler Der reltive ehler errechnet sich nch folgender leichung: ( ) h δ h δ h h + h δ h δ h h ür den reltiven ert erhält mn: h 7,5mm 7,51mm 0, 073, 73% h h 74,84mm Ntürlich ist es uch möglich die ehler einzeln für jede Achse zu betrchten, der eg ist ber der gleiche wie bereits oben beschrieben

10 Schwerpunkt 4.4. Achslständerungs-Höhendiffenz-Digrmm 400 Achslständerungs-Höhendifferenz-Digrmm [N] h w [mm] ngehobene HA ngehobene VA ie im Digrmm zu erkennen ist, entsteht bei Heben und Senken der Achesen eine nicht geschlossene (offene) Hystereseschleife. (Offen deshlb, weil m Ende des Versuches nicht uf die Ausgngshöhe 0mm bgesenkt worden ist. Ansonsten hätte mn nochml die erte uf den gen blesen können und so die Kurve geschlossen drstellen können.) Diese Hysterese ist desweiteren für ds Heben der Vorderchse und Hinterchse unterschiedlich