Messung der Kräfte an Laufrollen, Spannrad und Triebrad eines Kettenfahrzeugs im Gelände
Kurz zusammengefasst
Die wichtigsten Krafteinleitungen eines Kettenfahrzeugs laufen vom Boden über die Kette und die Räder zur Wanne. Messräder werden auf den Laufrollen und am Spannrad montiert, auf für jedes Fahrzeug angefertigten Adaptern, und messen an jedem davon drei Kräfte und drei Momente während der Fahrt. Das Triebrad ist mit einem kundenspezifischen Aufnehmer für das Drehmoment instrumentiert, und Dehnungsmessstreifen (DMS) messen die Beanspruchung in den Torsionsstäben. Die Daten validieren das Finite-Elemente-Modell des Laufwerks und zeigen, wie sich die Last auf die Räder verteilt.
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- Lastkomponenten an jedem instrumentierten Rad
- 15,5 bis 700 kN
- Kraftaufnahme in Radialrichtung, Baureihe LW
Kraftfluss
Finite-Elemente-Modelle des gesamten Kettensystems sagen die Kraft auf jede Komponente während Konstruktion und Prototypenbau voraus. Diese Voraussagen werden mit gemessenen Lasten abgeglichen, an den einzelnen Komponenten und am Gesamtsystem. Die Kettenschwingungen bestimmen die Betriebsfestigkeit der Kettenkomponenten und die Schwingungsenergie, die auf das Fahrzeug übertragen wird; das Gewicht des Fahrzeugs bestimmt seinen Kraftstoffverbrauch, den Verschleiß seines Antriebsstrangs und Laufwerks sowie seinen Transport auf der Straße oder in der Luft.
Ein Messrad misst die vertikale, longitudinale und laterale Kraft an einem Rad sowie die drei Momente. An einem Kettenfahrzeug wird es auf den Laufrollen und am Spannrad installiert. Die Kräfte am Spannrad geben auch Aufschluss über die Kettenspannung. Die Instrumente sind rauem Gelände, starken Vibrationen, extremen Temperaturen und Lasten ausgesetzt, die von einem Einsatz zum nächsten wechseln.
Instrumentierung
| Laufrollen | Messrad der Baureihe LW: drei Kräfte und drei Momente, Beschleunigungen in X und Z, Raddrehzahl und Radwinkel |
|---|---|
| Führungsrad | Messrad oder kundenspezifischer Kraftaufnehmer; die Kräfte geben Aufschluss über die Gleiskettenspannung |
| Triebrad | kundenspezifischer Drehmomentaufnehmer, die Messrad-Technologie angepasst an Größe und Festigkeit des Triebrads |
| Triebradzähne | Dehnungsmessstreifen (DMS), für die Kontaktkraft zwischen einem Zahn und jedem Gleiskettenglied |
| Torsionswellen | Dehnungsmessstreifen (DMS), für die Spannung in den Wellen |
| Messbereich | 15,5 bis 700 kN radial · 222 kN bei der LW-2T-50K und 445 kN bei der LW-2T-100K, eingesetzt an großen Landmaschinen |
| Umgebung | wetterfest, temperaturkompensiert, −40 bis 125 °C |
Vorgehen
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Für das Fahrzeug gefertigte Adapter
Michigan Scientific konstruiert und fertigt die Adapter für jedes Kettenfahrzeug. Vom Kunden konstruierte Adapter können überprüft werden.
Kundenspezifische Aufnehmer und Adapter - 02
Aufnehmer an den Laufrollen und dem Führungsrad
Jedes instrumentierte Rad liefert drei Kräfte und drei Momente, mit der Raddrehzahl.
Messräder der Baureihe LW - 03
Triebrad, Torsionswellen und Zähne
Der Drehmomentaufnehmer des Triebrads, die Dehnungsmessstreifen (DMS) an den Torsionswellen und an den Triebradzähnen werden dort ergänzt, wo der Versuch sie erfordert.
- 04
In Echtzeit aufzeichnen
Die Aufnehmer werden mit handelsüblichen Datenerfassungssystemen verbunden. Kräfte und Raddrehzahlen werden in Echtzeit überwacht und analysiert.
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Die Lastverteilung ablesen
Kettenfahrzeuge fahren oft mit wechselnden Lasten, etwa Ausrüstung oder Fracht. Die gemessenen Kräfte zeigen, wie sich die Last auf die Räder verteilt.
Verwendung der Daten
Die erste Verwendung ist die Validierung des Modells, Komponente für Komponente und für das Gesamtsystem. Die zweite ist die Betriebsfestigkeit: die im Feld gemessenen Lasten zeigen die schwachen Komponenten und die Stellen, an denen die Konstruktion geändert werden muss. Die Daten erfassen auch, wie das Fahrzeug auf Lenken, Beschleunigen und Bremsen reagiert, um Fahrwerk, Lenkung und Fahrdynamik an das Terrain anzupassen, für das das Fahrzeug gebaut ist, und um zu ermitteln, wo Gewicht eingespart werden kann.
Ergebnis
An den Laufrollen und dem Führungsrad gemessene Kräfte und Momente, mit dem Triebradmoment und der Spannung in den Torsionswellen bei Bedarf, am Fahrzeug im Feld aufgezeichnet. Sie sind die Referenz, an der die Simulation des Fahrwerks überprüft wird.
Häufige Fragen
Kann ein Messrad auf einem Kettenfahrzeug montiert werden?
Ja. Es wird auf den Laufrollen und auf dem Leitrad installiert. Michigan Scientific konstruiert und fertigt die Adapter für jedes Kettenfahrzeug.
Wie wird das Drehmoment des Triebzahnrad auf einem Kettenfahrzeug gemessen?
Mit einem kundenspezifischen Aufnehmer. Die Technologie des Messrads wird an Größe und Festigkeit des Triebzahnrad angepasst, um das in die Kette eingeleitete Drehmoment zu messen.
Wie kann die Kettenspannung bei einem Feldversuch beurteilt werden?
Die auf dem Leitrad gemessenen Kräfte geben Aufschluss über die Kettenspannung. Sie werden mit einem Messrad oder einem kundenspezifischen Kraftaufnehmer auf dem Leitrad gemessen.
Wie wird die Spannung in den Torsionsstäben eines Kettenfahrzeugs gemessen?
Mit Dehnungsmessstreifen (DMS), die auf die Torsionsstäbe aufgebracht werden. Dehnungsmessstreifen (DMS) können auch auf die Zahnräder des Triebzahnrad aufgebracht werden, um die Kontaktkraft zwischen einem Zahn und jedem Kettenglied zu messen.
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