TY - THES

T1 - Untersuchung der Kraftverhältnisse von Bridenanbindungen für Ladekrane

AU - Thöny, Daniel

N1 - gesperrt bis 27-03-2025

PY - 2020

Y1 - 2020

N2 - Der Ladekran ist auf dem LKW-Rahmen mittels Bridenschrauben montiert. Diese sind im Kranbetrieb hohen Beanspruchungen ausgesetzt. Im Zuge dieser Arbeit wird untersucht, welche die kritischste Belastung, für eine konservative Auslegung der Bridenanbindungen des Ladekrans, ist. Bisher wurde die gesamte auftretende axiale Betriebskraft FA, durch den Verlust der Restklemmkraft FKR, als Schraubenkraft FS angenommen. Zu Ermitteln ist, welche Beanspruchung sich, bei noch vorhandener Restklemmkraft FKR, einstellt. Die Schraubenkraft FS setzt sich dabei aus der Vorspannkraft FV und einem Anteil Φ der axialen Betriebskraft FA zusammen. Die Bestimmung der Kraftverhältnisse Φ wird, aufgrund der Komplexität der Anbindungsgeometrien, anhand von Finite Elemente Berechnungen durchgeführt. Durch die Auswahl eines geeigneten FE-Modells für die Bridenschrauben und einen detaillierten Aufbau im Bereich der Bridenanbindungen, werden aussagekräftige Ergebnisse ermöglicht. Zugleich sorgen Idealisierungen wie Schalen, Balken und Federn im verbleibenden Teil der rund 8 m langen Modelle für eine minimierte Berechnungsdauer. Die so erhaltenen Kraftverhältnisse Φ legen fest, welcher der zuvor beschriebenen Fälle zu der kritischsten Schraubenkraft FS an der jeweiligen Bridenanbindung führt. Aus dem untersuchten Ansatz geht hervor, dass die bisherigen Belastungen für den statischen Festigkeitsnachweis teilweise zu niedrig angenommen wurden, während bei der Ermüdungsberechnung zu konservativ vorgegangen wurde. Parallel zu Simulationsanalysen im Rahmen der Diplomarbeit werden auch Bridenkraftmessungen an am Fahrzeug aufgebauten Kranen durchgeführt. In den Messdurchläufen werden die Kranstellungen und Bewegungen der FE-Simulationen abgefahren, um vergleichbare Werte zu erhalten. Diese werden mit den Ergebnissen der analytischen Berechnungen und der Finite Elemente Simulationen gegenübergestellt. Trotz der Unterschiede in den FE- Modellen und Messaufbauten, lassen sich die Kräfte und Kraftverhältnisse gut vergleichen. Die gewonnen Erkenntnisse dieser Untersuchungen fließen in die Bridenauslegung ein und sorgen für ein besseres Verständnis des Verhaltens. Dies ermöglicht zukünftige Optimierungen der Bridenanbindungen von Ladekranen.

AB - Der Ladekran ist auf dem LKW-Rahmen mittels Bridenschrauben montiert. Diese sind im Kranbetrieb hohen Beanspruchungen ausgesetzt. Im Zuge dieser Arbeit wird untersucht, welche die kritischste Belastung, für eine konservative Auslegung der Bridenanbindungen des Ladekrans, ist. Bisher wurde die gesamte auftretende axiale Betriebskraft FA, durch den Verlust der Restklemmkraft FKR, als Schraubenkraft FS angenommen. Zu Ermitteln ist, welche Beanspruchung sich, bei noch vorhandener Restklemmkraft FKR, einstellt. Die Schraubenkraft FS setzt sich dabei aus der Vorspannkraft FV und einem Anteil Φ der axialen Betriebskraft FA zusammen. Die Bestimmung der Kraftverhältnisse Φ wird, aufgrund der Komplexität der Anbindungsgeometrien, anhand von Finite Elemente Berechnungen durchgeführt. Durch die Auswahl eines geeigneten FE-Modells für die Bridenschrauben und einen detaillierten Aufbau im Bereich der Bridenanbindungen, werden aussagekräftige Ergebnisse ermöglicht. Zugleich sorgen Idealisierungen wie Schalen, Balken und Federn im verbleibenden Teil der rund 8 m langen Modelle für eine minimierte Berechnungsdauer. Die so erhaltenen Kraftverhältnisse Φ legen fest, welcher der zuvor beschriebenen Fälle zu der kritischsten Schraubenkraft FS an der jeweiligen Bridenanbindung führt. Aus dem untersuchten Ansatz geht hervor, dass die bisherigen Belastungen für den statischen Festigkeitsnachweis teilweise zu niedrig angenommen wurden, während bei der Ermüdungsberechnung zu konservativ vorgegangen wurde. Parallel zu Simulationsanalysen im Rahmen der Diplomarbeit werden auch Bridenkraftmessungen an am Fahrzeug aufgebauten Kranen durchgeführt. In den Messdurchläufen werden die Kranstellungen und Bewegungen der FE-Simulationen abgefahren, um vergleichbare Werte zu erhalten. Diese werden mit den Ergebnissen der analytischen Berechnungen und der Finite Elemente Simulationen gegenübergestellt. Trotz der Unterschiede in den FE- Modellen und Messaufbauten, lassen sich die Kräfte und Kraftverhältnisse gut vergleichen. Die gewonnen Erkenntnisse dieser Untersuchungen fließen in die Bridenauslegung ein und sorgen für ein besseres Verständnis des Verhaltens. Dies ermöglicht zukünftige Optimierungen der Bridenanbindungen von Ladekranen.

KW - load factor

KW - finite elements

KW - loader crane

KW - stud bolt connection

KW - Kraftverhältnis

KW - Finite Elemente

KW - Ladekran

KW - Anbindung

M3 - Masterarbeit

ER -