Messung der drei Kräfte am Ring eines Hakenkupplungsanhängers unter realen Schleppbedingungen
Kurz zusammengefasst
Eine Hakenkupplung schließt einen Riegel um einen Ring, der am Anhänger befestigt ist; der Ring ist gehalten, kann aber frei schwenken. Ein dreiaxialer Kraftaufnehmer TR3D-C-40K ist hinter dem Ring auf dem Anhänger verschraubt, sodass die Längs-, Quer- und Vertikalkräfte zwischen den Fahrzeugen durch ihn hindurchgehen. Er misst 177 kN pro Achse mit je einer Dehnungsmessstreifen-Brücke (DMS) pro Achse, und sein Lochbild passt direkt an manche Kupplungsringe. Ein Messverstärkergehäuse SGA3A liefert dem Rekorder ± 10 V pro Achse.
- 177 kN
- Messbereich pro Achse des TR3D-C-40K (40 000 lb)
- 9,5 kN·m
- maximales Moment pro Achse
- 3
- orthogonale Kräfte am Ring, je eine Brücke
Kraftfluss
Eine Hakenkupplung besitzt eine feste Montagehorn, das die untere Hälfte eines Kreises bildet, und einen Riegel, der die obere Hälfte bildet. Der Riegel schließt sich um einen Ring, der am Anhänger befestigt ist. Der Ring ist vollständig gehalten, kann jedoch schwenken, was für schweres Schleppen im Gelände und im Offroad-Bereich geeignet ist, wo sich eine Kugelkupplung von ihrer Last lösen kann.
Die Stützlast ist die Vertikalkraft, die die Deichsel des Anhängers auf die Kupplung ausübt. Da Ring und Kupplung eine flexible Verbindung bilden, wird auf eine Hakenkupplung weniger abwärtsgerichtete Kraft ausgeübt als auf eine Kugelkupplung. Der Versuch zeichnet daher die Vertikalkraft ebenso auf wie den Zug und die Querkraft, am selben Punkt, am Fahrzeug unter realen Schleppsituationen.
Instrumentierung
Der TR3D-C-40K ist das größte Modell der Baureihe TR3D-C. Seine Ober- und Unterseite haben identische Befestigungsflächen und Lochbilder, sodass der Aufnehmer zwischen die Anhängerplatte und den Ringflansch passt. Derselbe Kraftaufnehmer dient für Versuche im Labor und für Versuche im Außeneinsatz am Anhänger.
| Kraftaufnehmer | TR3D-C-40K, drei orthogonale Kräfte, drei Vollbrücken mit Dehnungsmessstreifen (DMS) |
|---|---|
| Messbereich | 177 kN pro Achse (40 000 lb) |
| Maximales Moment | 9 500 N·m pro Achse |
| Ausgang | 1,5 mV/V |
| Nichtlinearität | ≤ 1 % v. E. auf X und Y · ≤ 2 % v. E. auf Z |
| Gehäuse | 152,4 × 152,4 × 76,2 mm, Edelstahl, 7,5 kg, wetterfeste Dichtungen, temperaturkompensiert |
| Montage | 4 × M20 × 2,5 oben und unten |
| Kabel | 3,05 m, geschirmt, Kabelenden offen |
| Gebrauchstemperatur | −40 bis 149 °C |
| Messverstärker | SGA3A, Brückenspeisung ± 5 V oder ± 2,5 V, Ausgang ± 10 V pro Achse, ferne Shunt-Kalibrierung |
Vorgehen
- 01
Lochbild des Rings prüfen
Das Lochbild des TR3D-C-40K entspricht dem einiger Kupplungsringe; der Kraftaufnehmer wird dann direkt angeschraubt. Andernfalls wird eine Adapterplatte angefertigt.
Kraftaufnehmer TR3D-C-40K - 02
Kraftaufnehmer am Anhänger montieren
Zwischen der Anhängerplatte und dem Flansch des Rings, hinter dem Kupplungsring.
- 03
Die drei Brücken aufbereiten
Ein SGA3A-Gehäuse speist die drei Brücken und liefert ± 10 V DC pro Achse an den Recorder. Mit einer Einheit PS-DC oder PS-AC wird vor dem Versuch eine Shunt-Kalibrierung fernausgelöst.
SGA3A-Messverstärkergehäuse - 04
Gemäß Versuchsplan ziehen
Die drei Kräfte werden in jeder Zugsituation des Plans aufgezeichnet; der vertikale Kanal liefert die Stützlast.
Ergebnis
Die Kräfte in Längs-, Quer- und Vertikalrichtung am Kupplungsring, gemessen beim realen Ziehen. Der vertikale Kanal liefert die Stützlast. Bei übereinstimmenden Lochbildern wird der Kraftaufnehmer ohne Adapter installiert.
Häufige Fragen
Wie misst man die Stützlast an einem Anhängerkupplungshaken?
Mit einem dreiaxialen Kraftaufnehmer, der am Anhänger hinter dem Kupplungsring angeschraubt ist. Sein vertikaler Kanal liefert die Stützlast; die beiden anderen Kanäle liefern die Längs- und Querkräfte am selben Punkt.
Benötigt der Kraftaufnehmer einen Adapter für den Kupplungsring?
Nicht immer. Das Lochbild des TR3D-C-40K entspricht dem einiger Kupplungsringe, und der Kraftaufnehmer wird dann direkt angeschraubt. Der Ring wird anhand der Zeichnung des Kraftaufnehmers geprüft.
Welchen Kraftbereich kann am Kupplungsring gemessen werden?
Der TR3D-C-40K misst 177 kN (40 000 lb) pro Achse in drei orthogonalen Richtungen, mit einem maximalen Moment von 9 500 N·m pro Achse.
Welche Signalaufbereitung benötigt der Kupplungskraftaufnehmer?
Ein dreiadriger DMS-Messverstärker wie der SGA3A, der den Kraftaufnehmer speist und ± 10 V DC pro Achse an den Recorder liefert.
