Physikalische Grundlagen

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1 Physikalische Grundlagen Gesucht wird F M : Masse m = 1000 kg Beschleunigung a = 7,9 m/s Gewichtskraft Eine spezielle Kraft ist die Gewichtskraft (F G ), diese bezeichnet die Kraft, mit der ein Körper von der Erde angezogen wird. Die physikalische Einheit für die Gewichtskraft ist Newton [N] Die Erde besitzt eine Anziehungskraft. Diese Anziehungskraft wirkt auf jeden Körper. Je größer die Masse eines Körpers, desto größer ist auch die Gewichtskraft. Die Fallbeschleunigung beschleunigt einen Körper mit 1 g. Es wirkt die einfache Gewichtskraft. Demzufolge entsprechen 2 g dem Zweifachen der Fallbeschleunigung und damit verdoppelt sich auch die Gewichtskraft. Auf dem Mond beträgt diese Anziehungskraft nur 1/6 g. Fallbeschleunigung Formel für Gewichtskraft Beispiel: Wie groß ist die Gewichtskraft F G : g = 9,81 m/s 2 m = 1000 kg m = Masse [kg] g = Fallbeschleunigung [m/s 2 ] Die Gewichtskraft eines Körpers kann sich verändern, aber die Masse eines Körpers bleibt überall gleich. Die Gewichtskraft gibt an, welche Kraft ein Körper auf seine Aufstandsfläche ausübt. 18 Die BKF-Bibliothek Ladungssicherung DEGENER

2 Physikalische Grundlagen μ = Reibbeiwert Den Reibbeiwert bezeichnen wir mit dem griechischen Buchstaben μ, der mü ausgesprochen wird. μ S ist der statische Reibbeiwert für die Haftreibung zwischen der Ladung und der Ladefläche. μ D ist der dynamische Reibbeiwert für die Gleitreibung zwischen der Ladung und der Ladefläche während der Bewegung der Ladung. F F = Reibungskraft [N] ist die Kraft, die durch Reibung zum Beispiel zwischen Ladung und Ladefläche eines Fahrzeugs gegen die Bewegung der Ladung wirkt. F G = Gewichtskraft [N] ist die Kraft, mit der die Ladung auf die Ladefläche drückt. Die Reibung zwischen Ladung und Ladefläche kann durch Vibrationen und Stöße, die bei allen Transporten auftreten, stark vermindert werden. Auch durch Nässe, Öl, Fett oder Eis wird sie in jedem Fall vermindert! Das ist der Grund, warum wir für die Berechnung der Ladungssicherung ausschließlich den dynamischen Reibbeiwert verwenden. Beispiel: Ein Mann schiebt eine Kiste einmal auf Eis und einmal auf der Ladefläche eines Lkw. Der Reibbeiwert μ ist unabhängig von dem Gewicht der Ladung, er ist eine Konstante für eine bestimmte Materialpaarung, der hauptsächlich durch die Oberflächenrauheit zustande kommt. Je höher der Reibbeiwert ist, desto geringer ist die noch verbleibende Sicherungskraft! DEGENER Ladungssicherung Die BKF-Bibliothek 23

3 Arten der Ladungssicherung Beim werden wie beim Schrägzurren Zurrpunkte am Fahrzeug sowie Befestigungspunkte an der Ladung benötigt. Die Ladung wird mit mindestens vier Zurrmitteln gesichert. Heckansicht Sicht von oben Weitere Ausführungen der Diagonalzurrungen Schlingenzurren Beim Schlingenzurren werden die Zurrmittel um die Ladung herum gelegt und an Zurrpunkten befestigt. Bei dieser Zurrmethode müssen Zurrpunkte benutzt werden, die eine Belastung bei kleinstem Zurrwinkel erlauben. Die zulässige Belastung der Zurrpunkte in den jeweiligen Winkelbereichen ist im Kapitel Zurrpunkte aufgeführt. Das unten aufgeführte Schlingenzurren ist erst wirksam, wenn mindestens drei Zurrmittel mit ausreichender zulässiger Zurrkraft eingesetzt werden, damit auch ein Verdrehen der Ladung ausgeschlossen wird. Sicherung quer zur Fahrzeuglängsachse Sicht von oben: Gestrichelte Linie, Zurrmittel liegt unter der Ladung. Die Ladung muss zusätzlich nach vorne und hinten gesichert werden. 34 Die BKF-Bibliothek Ladungssicherung DEGENER

4 Berechnungen Reibkraft Wir beginnen mit der Sicherung der Ladung nur über die Reibung. Eine Ladung wiegt 500 kg. Wir berechnen, wie groß die Kraft ist, die die Ladung am Rutschen hindert. Diese Kraft nennt man Reibkraft (F F ). Zur Berechnung der Reibkraft benötigen wir den dynamischen-reibbeiwert (μ D ) und das Gewicht der Ladung. Wir nehmen einmal den Wert 0,6 bei rutschhemmendem Material an. Die Reibkraft beträgt knapp 300 dan oder knapp 300 kg. Auch wenn die Reibkraft durch das rutschhemmende Material sehr groß ist, können wir die Ladung nicht ausschließlich dadurch sichern. Sie muss noch durch weitere Maßnahmen gegen Verrutschen gesichert werden. Eine Sicherung der Ladung alleine durch Reibung reicht nicht aus. Vertikale Beschleunigungen während des Transportes reduzieren die Reibkraft, wodurch ein Verrutschen der Ladung begünstigt wird Verbleibende Sicherungskraft Aus den physikalischen Grundlagen kennen wir die maximal zu erwartenden Massenkräfte. Welche Kraft von der Ladungssicherung noch zu übernehmen ist, können wir nun wie folgt berechnen: Verbleibende Sicherungskraft (F verbl ) = Massenkraft (F M ) - Reibungskraft (F F ) Eine Ladeeinheit mit einem Gewicht von 10 t (10000 kg) steht auf rutschhemmendem Material, das einen Gleit-Reibbeiwert von 0,6 hat. Die Ladung soll auf einem Straßenfahrzeug von Hamburg nach München transportiert werden. Die maximale Massenkraft erhalten wir bei einer Vollbremsung. Die negative Beschleunigung beträgt hierbei 0,8 g. Das sind ca. 7,9 m/s 2. Massenkraft F M : Die Reibkraft F F errechnet sich aus der Gewichtskraft F G (F G Reibbeiwert μ D. 36 Die BKF-Bibliothek Ladungssicherung DEGENER

5 Fahrstabilität Auswirkung der Überladung auf die Fahrstabilität Eine Überschreitung der Achslasten kann zu einem längeren Bremsweg führen. Ob eine Überschreitung der zulässigen Achslast gleichzeitig zu einem nicht mehr verkehrssicheren Fahrzeug führt, ist davon abhängig, ob mit der Überschreitung der zulässigen Achslast nach StVZO auch eine Überschreitung der technisch zulässigen Achslast erfolgt. Wird die technisch zulässige Achslast überschritten, ist das Fahrzeug nicht mehr verkehrssicher! Die technisch zulässige Achslast ist die vom Fahrzeughersteller freigegebene maximal zulässige Belastung der Achse. Die zulässige Achslast ist zum Beispiel die vom Gesetzgeber in der StVZO als maximal zulässig erklärte Achslast. Bei einer Überschreitung der technisch zulässigen Gesamtmasse des Fahrzeugs werden sich das Fahrverhalten des Fahrzeugs und damit auch die Fahrstabilität verschlechtern. Das kann durchaus dazu führen, dass ein Fahrzeug, das gleichmäßig beladen (jedoch insgesamt überladen ist) und dessen Ladung entsprechend den Regeln der Technik gesichert wurde, frühzeitig bei einer Kurvenfahrt die Spur nicht mehr hält. Ein Fahrzeug, das nicht überladen wurde, könnte die gleiche Situation dagegen sicher meistern. Dieses negative Fahrverhalten ist eine Folge der größeren Masse und der dadurch auftretenden Kräfte, die über die Reifen auf die Straße übertragen werden müssen. DEGENER Ladungssicherung Die BKF-Bibliothek 53