-
Chengli-Automobilindustrie-Park
Diskussion über die Berechnungsmethode der Reaktionskraft der Ausleger von Autokränen
Die Funktionsweise von LKW-Kranauslegern: Die Mathematik hinter der Stabilität verstehen
Wenn ein Autokran eine schwere Last hebt, passiert etwas Wichtiges. Die Abstützungen drücken gegen den Boden. Diese Abstützungen verhindern, dass der Kran umkippt. Aber wie viel Kraft spürt jeder Ausleger? Finden wir es heraus!
Inhaltsübersicht
Was sind Ausleger?
Ausleger sind die kräftige Beine die von einem Kranwagen ausgehen. Sie berühren den Boden und heben das Fahrzeug leicht an. Das macht den Kran beim Heben schwerer Gegenstände stabil.
Bei der Auswahl einer Maschine für Ihre Arbeit hilft Ihnen das Wissen über die Auslegerkräfte, sicher zu arbeiten.
Zwei Möglichkeiten zur Berechnung von Auslegerkräften
Ingenieure verwenden zwei Hauptmethoden, um diese Kräfte zu ermitteln:
- Analytische Methode - Verwendung mathematischer Formeln
- Finite-Elemente-Methode (FEM) - Verwendung von Computermodellen
Beide tragen dazu bei, dass Krane beim Heben nicht umkippen.
Die Mathematik hinter den Auslegerkräften
In der von uns untersuchten Studie wurden diese Methoden getestet. Hier ist, was sie gefunden haben:
Wichtige Messungen für den Testkran
| Teil | Gewicht |
|---|---|
| Fahrgestell | 140,000 N |
| Obere Struktur | 430,000 N |
| Gesamtes Moment | 1.450.000.000 N-mm |
| Die Ausleger wurden in einem Rechteck mit aufgestellt: |
- Breite von Seite zu Seite: 3.200 mm
- Länge von vorne nach hinten: 2.725 mm
Auslegerkräfte für LKW-Kräne: Mathematik vs. Computermodelle
Vergleich zwischen analytischen (mathematischen Formeln) und FEM-Methoden (Computersimulation)
Hohe Genauigkeit (maximale Kraft)
Beide Methoden liegen bei der höchsten Auslegerkraft sehr nahe beieinander (< 1% Unterschied bei den Tests).
Die Unterschiede variieren
Bei Auslegern mit geringeren Kräften sind die Unterschiede größer (bis zu 18% in Tests).
Die Wahl der Methode ist wichtig
Mathematische Berechnungen sind für erste Überprüfungen schneller; Computermodelle (FEM) sind für komplexere Details wie die 5.
Fallstudie: Kräfte mit Ausleger im 90°-Winkel (Belastung der linken Seite)
Die Kräfte sind in Newton (N) angegeben.
Wichtigste Erkenntnisse
Einfache mathematische Berechnungen (analytisch) sind gut geeignet, um die größte Kraft schnell abzuschätzen. Detaillierte Computermodelle (FEM) vermitteln ein genaueres Bild aller Kräfte, insbesondere bei komplexen Aufbauten oder für abschließende Sicherheitsüberprüfungen. Die Verwendung beider Methoden liefert die besten Ergebnisse für eine sichere Krankonstruktion.
Was passiert, wenn sich der Kran hebt?
Wenn der Kranausleger zur Seite zeigt (im 90°-Winkel), sind die Kräfte an den einzelnen Auslegern sehr unterschiedlich. Schauen wir uns die Zahlen an:
| Outrigger | Wo es ist | Kraft (analytisch) | Kraft (FEM) | Unterschied |
|---|---|---|---|---|
| RA | Vorne links | 279,300 N | 279,094 N | 0.07% |
| RB | Vorne rechts | 52,737 N | 64,406 N | -18.12% |
| RC | Hinten rechts | 5,700 N | 6,398 N | -10.90% |
| RD | Hinten links | 232,263 N | 220,110 N | 5.52% |
| Sehen Sie, wie der vordere linke Ausleger (RA) die meiste Kraft spürt? Das ist derjenige, der zuerst versagen könnte, wenn die Last zu schwer ist. |
Wenn der Ausleger in einem Winkel steht
Wenn der Kranausleger in einem Winkel von 45° steht, passiert etwas Interessantes. Ein Ausleger (RC) hebt komplett vom Boden ab!
| Outrigger | Wo es ist | Kraft (analytisch) | Kraft (FEM) | Unterschied |
|---|---|---|---|---|
| RA | Vorne links | 395,370 N | 392,030 N | 0.85% |
| RB | Vorne rechts | 124,796 N | 135,891 N | -8.16% |
| RC | Hinten rechts | 0 N | 0 N | 0.00% |
| RD | Hinten links | 49,834 N | 42,089 N | 18.40% |
| Wenn sich ein Ausleger vom Boden abhebt (bei einer Kraft von 0 N), stützt sich der Stapler mit nur drei Beinen ab. Dies wird als Dreipunktauflage Fall. |
Spielt das Outrigger-Layout eine Rolle?
Ja! In der Studie wurde auch untersucht, wie sich die Anordnung der Ausleger auf die Kräfte auswirkt. Sie haben getestet:
- Gekreuztes Layout - Ausleger nicht perfekt im Quadrat
- Geradliniges Layout - Ausleger in einem perfekten Rechteck
Für den Hauptausleger (RA) galten folgende Kräfte:
- Gekreuztes Layout: 285,708 N
- Gerade Linie: 276.001 N
Dieser Unterschied von 3,4% zeigt, dass es darauf ankommt, wie man sich aufstellt!
Welche Methode funktioniert besser?
Beide Methoden sind gut, aber aus unterschiedlichen Gründen:
| Was ist wichtig? | Analytische Methode | FEM-Methode |
|---|---|---|
| Geschwindigkeit | Sehr schnell (Minuten) | Langsamer (Stunden) |
| Genauigkeit für größte Kraft | Großartig (±5%) | Ausgezeichnet (<2%) |
| Gut für welche Phase | Frühes Design | Endgültige Entwurfsprüfung |
| Was sie verpassen könnte | Fünfte Auslegerwirkung | Nichts Besonderes |
| Für Kranwagen mit einem fünften Ausleger vorne, funktioniert die FEM-Methode am besten, weil sie diese zusätzliche Komplexität bewältigt. |
Was das für die Kranarbeit bedeutet
Bei Verwendung eines Materialtransportfahrzeug wie ein Autokran:
- Die größte Kraft befindet sich fast immer am Ausleger gegenüber der Spitze des Auslegers
- Computermodelle (FEM) und mathematische Formeln geben fast die gleiche Antwort für die größte Kraft
- Kleine Kräfte sind die Bereiche, in denen die beiden Methoden am meisten voneinander abweichen
- Bei der Konstruktion neuer Krane ist es am klügsten, beide Methoden anzuwenden.
Sicherheit geht vor!
Bei der Arbeit mit Mobile All-Terrain-Kräneimmer daran denken:
- Aufstellen auf festem, ebenem Untergrund
- Ausleger wenn möglich vollständig ausfahren
- Kennen Sie die Hubgrenzen Ihres Krans
- Überschreiten Sie nicht die maximale Belastung für jede Position
Schlussfolgerung
Das Verständnis der Auslegerkräfte hilft Ingenieuren, bessere und sicherere Kräne zu bauen. Die Studie zeigt, dass einfache Berechnungen für schnelle Überprüfungen gut geeignet sind, aber Computermodelle helfen, alle Details zu erfassen.
Wenn Sie das nächste Mal einen Kran sehen, der eine schwere Last hebt, wissen Sie, dass eine Menge Mathematik dahinter steckt, damit er aufrecht bleibt!
