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Autor Thema:   Dynamische Kippsicherheit bei mittiger Lagerung berechnen (413 mal gelesen)
hca
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Konstruktion


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Beiträge: 42
Registriert: 16.09.2015

MegaCAD 2014
MegaCAD Unfold SF 2014

erstellt am: 22. Sep. 2017 08:21    Editieren oder löschen Sie diesen Beitrag!  <-- editieren / zitieren -->   Antwort mit Zitat in Fett Antwort mit kursivem Zitat    Unities abgeben: 1 Unity (wenig hilfreich, aber dennoch)2 Unities3 Unities4 Unities5 Unities6 Unities7 Unities8 Unities9 Unities10 Unities


Kippsicherheit1.PNG

 
Hallo zusammen,

ich setze mich schon seit längerem mit einer Problemstellung auseinander, zu der ich so leider nicht im Internet fündig werde:

Ein Behälter soll auf einem Fahrgestell bewegt werden. Zu ermitteln ist die Sicherheit gegen Kippen in 2 Fällen:

Fall 1 - abruptes beschleunigen auf 2 m/s im Zeitraum t1= 0, t2= 2 Sekunden
Fall 2 - abruptes abbremsen von 2 m/s. Abbremsen des Gestelles durch ein Hindernis und in ca. 0,5s auf v= 0m/s

Problem ist hier, dass der Behälter mittig über ein Auflager gelagert ist (von der Lage her wie ein Riesenrad). Hier liegen für beide Fälle die Kippkanten X1 / 2 entfernt vom Mittelpunkt (blaue Punkte). Bei einem rein statischen Fall kippt der Behälter trotz leichter verlagerung des Schwerpunktes in Drehmomentrichtung nicht.

1)Es soll ermittelt werden, bei welcher Beschleunigung der Behälter zusätzlich gesichert werden muss um die Gefahr des Kippens zu vermindern.
2)Es soll ermittelt werden, bei welcher negativen Beschleunigung der Behälter zusätzlich gesichert werden muss um die Gefahr des Kippens bei abruptem abbremsen zu vermindern.

X1 = Auflagerfläche (Kein Festlager, Behälter liegt nur auf Länge X1 auf)
B = Länge in horizontaler Richtung zur Kippkante
H = Höhe in vertikaler Richtung zur Kippkante
v = 2 m/s

Was mir ein wenig ein Strich durch die Rechnung macht, ist, dass der untere Teil des Behälters dem Drehmoment durch das Eigengewicht entgegenwirkt. Dies kann man bei einem statischen Fall noch getrost vernachlässigen, muss jedoch berücksichtigt werden, wenn es um die Dynamik geht.

Ich würde mich sehr darüber freuen, wenn mir hier jemand weiterhelfen kann. Am besten direkt mit einer Beispielberechnung oder einer genauen Vorgehensweise.

Mit freundlichem Gruß,
hca

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N.Lesch
Ehrenmitglied V.I.P. h.c.
Dipl. Ing.


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Beiträge: 4484
Registriert: 05.12.2005

WF 4

erstellt am: 23. Sep. 2017 11:57    Editieren oder löschen Sie diesen Beitrag!  <-- editieren / zitieren -->   Antwort mit Zitat in Fett Antwort mit kursivem Zitat    Unities abgeben: 1 Unity (wenig hilfreich, aber dennoch)2 Unities3 Unities4 Unities5 Unities6 Unities7 Unities8 Unities9 Unities10 Unities Nur für hca 10 Unities + Antwort hilfreich

Hallo, " abruptes beschleunigen "  oder verzögern gibt es nicht.

Es gibt nur Beschleunigen / Verzögern und den Impuls Erhaltungssatz. 

Beim Beschleunigen benötigst Du eine definerten Bremsweg/ Anfahrweg um das rechnen zu können.

Wenn der Wagen gegen eine stabile Wand fährt, geht nur der Impulssatz.

------------------
Klaus

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Torsten Niemeier
Ehrenmitglied V.I.P. h.c.
Maschinenbau Ingenieur



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Beiträge: 2980
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"ZUSE I.36", 8 BIT, 32 Lämpchen, Service-Ölkännchen "ESSO-Super", Software: AO auf Kuhlmann-Parallelogramm-Plattform
** CSWP 04/2011 **
** CSWE 08/2011 **

erstellt am: 23. Sep. 2017 15:54    Editieren oder löschen Sie diesen Beitrag!  <-- editieren / zitieren -->   Antwort mit Zitat in Fett Antwort mit kursivem Zitat    Unities abgeben: 1 Unity (wenig hilfreich, aber dennoch)2 Unities3 Unities4 Unities5 Unities6 Unities7 Unities8 Unities9 Unities10 Unities Nur für hca 10 Unities + Antwort hilfreich

Ich hätte jetzt ganz naiv gesagt:
Ab a=g*B/H wird es sehr interessant.

Warum sollte diese Betrachtung zu einfach sein?

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Duke711
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Beiträge: 275
Registriert: 14.11.2016

erstellt am: 23. Sep. 2017 17:30    Editieren oder löschen Sie diesen Beitrag!  <-- editieren / zitieren -->   Antwort mit Zitat in Fett Antwort mit kursivem Zitat    Unities abgeben: 1 Unity (wenig hilfreich, aber dennoch)2 Unities3 Unities4 Unities5 Unities6 Unities7 Unities8 Unities9 Unities10 Unities Nur für hca 10 Unities + Antwort hilfreich

Naja Impulserhaltung, Dämpfung und Pendel (Behälter)

DGL aufstellen (Pendel/Impulserhaltung), Drehmomentgleichgewicht auflösen.

Sellt sich nur die Frage ob sich das überhaupt rentiert so ein stark vereinfachtes Modell analytisch lösen zu wollen. Vor allem wenn die Materialdämpfung oder eine Verschiebung des Drehpunktes Aufgrund von elastischer Verformung einbezogen werden soll, wird es analytisch eine Herausforderung. Aber auch wenn nicht, erinnert das an einem Studenten mit einem reichlichen Zeitkontingent.

Also ganz ehrlich, ich würde das numerisch lösen, FEM. Spart Zeit und liefert auch deutlich bessere Ergebnisse. Geometrie, sowie Materialdämpfung und Drehpunktverlagerung mit berücksichtigt.


Achja kleiner Tip am Rande:
Die Geschwindigkeit ist eine überflüssige Angabe. Das Konstrukt kann sich auch mit 1000 m/s bewegen, spielt keine Rolle - Staudruck mal vernachlässigt. Stichwort Massenträgheit. Ob das Konstrukt kippt hängt maßgeblich von der postiven wie negativen Beschleunigung ab.

[Diese Nachricht wurde von Duke711 am 23. Sep. 2017 editiert.]

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chrisman
Mitglied
Dipl.-Ing. (BA) - Konstrukteur


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Beiträge: 312
Registriert: 07.07.2011

Inventor 2018
Win7Pro64Bit
Z440 Workstation

erstellt am: 10. Okt. 2017 12:01    Editieren oder löschen Sie diesen Beitrag!  <-- editieren / zitieren -->   Antwort mit Zitat in Fett Antwort mit kursivem Zitat    Unities abgeben: 1 Unity (wenig hilfreich, aber dennoch)2 Unities3 Unities4 Unities5 Unities6 Unities7 Unities8 Unities9 Unities10 Unities Nur für hca 10 Unities + Antwort hilfreich

Grüße,

einfachster Weg ist das ganze über d'Alembert zu rechnen mit der Hilfskraft. Entgegengesetzt zu der Bewegungsrichtung die Kraft m*a  im Schwerpunkt des Behälters antragen. Die Beschleunigungen hast du ja, siehe deine beiden Fälle. Bei dir ändern sich dann nur die Richtungen, je nachdem ob du anfährst oder abbremst. Dann kannst du ja sehen ob die resultierende Kraft innerhalb deiner Rollen liegt.

Falls du noch eine Beschleunigung für einen Aufprall brauchst, habe ich immer mit den Steifigkeiten der Aufprallgegener gerechnet. Damit konnte ich dann ganz gut die Zeit ermitteln in der die Geschwindigkeit auf null geht und darüber dann die Beschleunigung. Kann man alles recht flott im Excel und ohne FEM machen. 

HTH

Grüße,
Chris.

------------------
"Grade die Geschichte dieser theoretischen Entwicklung ist ein Schulbeispiel dafür, wie wirklichkeitsfremd rein theoretische Forschungen werden, wenn die Grundlagen und Vorraussetzungen der Rechnungen nicht genügend überprüft sind."
1937;Dr.-Ing. Bruno Eck

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