Fördertechnik

Angetriebene Schwerlasträder optimal auslegen

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Im Bereich der Messdatenerfassung werden die digitalen und analogen Daten der Sensoren der Versuchseinrichtung erfasst, visualisiert und für die Datenspeicherung verarbeitet.

Ziel dieser experimentellen Untersuchung war es, die Belastungsgrenzen in Abhängigkeit von der Anpresskraft, der Geschwindigkeit und dem Drehmoment zu ermitteln, aus denen dann Auslegungskriterien für die anforderungsgerechte Dimensionierung von angetriebenen Schwerlasträdern abgeleitet werden können.

Durchgeführt wurden die Versuche mit Rädern, die eine gebräuchliche Abmessung von 230 mm Durchmesser bei einer Breite von 80 mm besitzen. Jeder der vier am Projekt beteiligten Räderhersteller hat dafür jeweils einen Radtyp mit identischer Abmessung zur Verfügung gestellt.

Grundsätzlich können zwei Belastungsgrenzflächen im Raum der drei zuvor genannten Belastungsparameter definiert werden: Abhängig von den Reibungskoeffizienten zwischen den Radbelägen und der Fahrbahn ist das übertragbare Drehmoment durch einen übermäßigen Schlupf begrenzt. Auf der anderen Seite wird die Belastbarkeit der Räder durch eine dynamische Überbeanspruchung in Form von unterschiedlichen Versagensmechanismen limitiert.

Durch eine schrittweise Annäherung an die Belastungsgrenzen in dem durch die Methode der statistischen Versuchsplanung (auch Design of Experiments DOE genannt) ermittelten Versuchsablauf können Punkte im Versuchsraum gefunden werden, aus denen dann mit Hilfe einer Regressionsanalyse Belastungsmodelle und Grenzflächen erstellt werden können.

Schrittweise Erhöhung der Anpresskraft um 500 N

Bei der Ermittlung der Grenzfläche einer dynamischen Überbeanspruchung werden die Räder zunächst bei einer Anpresskraft von 11 kN vier Stunden lang angewärmt, um im Rad einen stationären Betriebszustand zu erreichen. Nach diesen vier Stunden wird die Anpresskraft alle 1,5 Stunden um 500 N erhöht, bis das Rad durch Überlastung ausfällt. Nach der Durchführung des Versuches werden alle Besonderheiten, wie zum Beispiel die Versagensursache und eine Fotografie des Versuchsrades, im Versuchsprotokoll festgehalten.

Im Gegensatz zu den Versuchen zur Bestimmung der dynamischen Belastungsgrenze wird bei den Schlupfversuchen eine Variation des Drehmomentes vorgenommen. Es findet eine kontinuierliche Steigerung des Drehmomentes um 5-Nm-Schritte in den Intervallabständen statt, bis ein Schlupf von 10% erreicht wird. Anschließend wird durch das Steuerungsprogramm die Anpresskraft automatisch erhöht, so dass der Schlupfwert wieder abnimmt. Insgesamt wird das Drehmoment von 200 Nm bis auf maximal 700 Nm gesteigert.

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