Steifigkeit der Leerkabine / Kraefte abschaetzen

Hier geht es um den Eigenbau einer Kabine oder eines Koffers
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itchy
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Steifigkeit der Leerkabine / Kraefte abschaetzen

#1 Beitrag von itchy » So 19 Aug 2018 21:18

Hallo zusammen,

wie schaetzt Ihr denn die Kraefte ab, die durch Verschraenkung auf den Koffer wirken?
Mein Hilfsrahmen liegt auf einer 3-Punkt-Lagerung auf dem Hauptrahmen: hinten fest verschraubt, vorne auf einer Wippe.
Allerdings ist zwischen Haupt- und Hilfsrahmen "keine Luft" so dass mir nicht ganz klar ist, wann die Wippe wirklich zum Einsatz kommt.

Der Hilfsrahmen ohne Kofferaufbau ist butterweich. Wenn ich den unbeladenenen LKW (Rundhauber) verschraenke, verdreht sich der Hilfsrahmen um weniger Grad mit bevor ein Rad abhebt.

Die Steifigkeit muss also vom Koffer selbst kommen.
Gibt es Faustformeln, wie man die Kraefte abschaetzt, die auf den Koffer einwirken?
Wie dimensioniert Ihr die Federschaekel fuer den Hilfsrahmen?

Viele Gruesse,
Holger

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Leerkabinen-Wolfgang
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Re: Steifigkeit der Leerkabine / Kraefte abschaetzen

#2 Beitrag von Leerkabinen-Wolfgang » Mo 20 Aug 2018 09:46

Hi Holger,

normalerweise verwendet man einen Hilfsrahmen, um Verwindungskräfte aus der Kabine 'raus zu halten, denn solche Kräfte sind extrem belastend für eine Kabine. Entweder reißt das GfK irgendwann, oder die Verklebungen werden überfordert.
Natürlich kannst Du die Kabine so konstruieren, daß sie den Verwindungskräften stand hält, aber wie gut das geht, kann Dir nur der Plattenhersteller sagen. Vielleicht hat der Platten mit 4mm GfK-Deckschichten im Programm, die ausreichend stabil sind. Aber auch dann kann es Dir passieren, daß z.B. an der Aufbautür, den Klappen oder Fenstern Belastungen durch die Verwindung auftreten, die zu Rissen führen können.
Kurz: auf Deine Frage eine sichere Antwort geben zu können, ist eigentlich unmöglich, denn die Stabilität der Kabine hängt nicht nur von dem Wandmaterial ab, sondern auch von der Zahl und Art der Ausschnitte, der Art der Verklebung und vielen anderen Punkten.

Ich würde mich nicht darauf einlassen, eine Kabine zu bauen, die evtl. auch im Gelände die auftretenden Verwindungskräfte aufnehmen kann. M.E. wäre der bessere Weg, über eine Modifikation des Hilfsrahmens nachzudenken, dessen Verhalten ist deutlich einfacher vorherzusagen!

Viele Grüße
Leerkabinen-Wolfgang
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Re: Steifigkeit der Leerkabine / Kraefte abschaetzen

#3 Beitrag von itchy » Mo 20 Aug 2018 15:40

Hallo Wolfgang,

danke fuer Deine Einschaetzung.

Mein Koffer ist eine Holz-Sandwich-Bauweise wie Beni sie auch hat: 9mm Multiplex aussen, 40mm Styrodur, 4mm Pappel innen, verklebt mit Koerapur 666.
Die urspruengliche Planung sieht vor dass der Koffer selbst genuegend Steifigkeit bietet.
Allerdings moechte ich nach einem Telefonat mit dem Kleberhersteller den Stress vom Holz reduzieren.
Wenn ich einigermassen abschaetzen kann welche Kraefte auf den Koffer durch Verschraenkung wirken kann ich besser entscheiden ob mehr Federweg fuer den Koffer schon ausreicht oder ob der Hilfsrahmen die Steifigkeit alleine bieten muss.

VG,
Holger

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Re: Steifigkeit der Leerkabine / Kraefte abschaetzen

#4 Beitrag von mrmomba » Mo 20 Aug 2018 18:46

Ich denke, dass du mit etwas mehr Federweg besser unterwegs sein wirst, da der Hilfsrahmen schon massiver ausfallen muss, auf Grund von dem Hebelkräften.

Natürlich bin ich kein Karosseriebauer und kann es nicht genau bestimmen.

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Re: Steifigkeit der Leerkabine / Kraefte abschaetzen

#5 Beitrag von VWBusman » Mo 20 Aug 2018 18:51

Hallo itchy,

ich vermute mal das die Konstruktion deines Hilfsrahmens nicht ganz glücklich gemacht wurde.
Ein Hilfsrahmen, welcher dann auch noch eine Dreipunktlagerung hat, sollte in sich steif bleiben beim Verschränken des Fahrzeugrahmens. Sonst könnte man sich
den Hilfsrahmen auch schenken. Der Hilfsrahmen sollte also nur Montagerahmen für den Aufbau sein und nicht die Bewegungen des Fahrzeugrahmens mit machen.

Gruß Christopher
VW T5 Doka und Mercedes Vario 816 mit Holzkoffer

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Steifigkeit der Leerkabine

#6 Beitrag von ThomasFF » Mo 20 Aug 2018 20:55

Was Du uns verschwiegen hast, ist, ob im inneren der Aufbauwände Viereck- oder Rechtecklatten als Ständer verbaut sind, in welcher Abmessung und aus welchem Holz, und welche Maße dann die Eckpfeiler haben. Absteifungen durch schräg oder Z-förmig angebrachte Innenlatten verstärken natürlich auch.

Die Steifigkeit und Belastungsfähigkeit der Kabine hängt auch damit zusammen, wie eng und unterstützend der Verbund mit den Möbeln innen ausgeprägt ist.

Grundsätzlich, das gilt besonders für im Gelände beanspruchte Fahrzeuge, sollte ein Hilfsrahmen einen erheblichen Teil der Kräfte aufnehmen können.

Meinen in den Boden integrierten Hilfsrahmen hatte ich aus 60 x 40 Rechteck - Stahlrohren mit 3 mm Wandstärke geschweißt. Bei 4 m Länge der Kabine gabs ca alle 50 cm eine Querverbindung aus 30 x 20 Rechteckrohren, allerdings nicht einfach oben bündig quer eingeschweißt, sondern zwei nebeneinander im Abstand von ca 4 cm, einer oben bündig mit der Oberkante des Eckrahmens, der zweite bündig mit der Unterkante. Das machte den Rahmen stabiler, sondern bei der Ausfachung mit Styrodur gabs keine Kältebrücken....30 mm Überdeckung waren immer vorhanden.

Der Verbund mit der GFK Kabine aus 3 mm GFK/40 mm PU/ 6mm Multiplex war sehr steif und bei dem rel. kurzen Rahmen der EX-SZM konnte ich auf eine Pendel- oder Rautenlagerung verzichten, nur ein wenig Gummi in den Verschaubungen. Das hat gut gehalten - in den 4 Jahren durch auch recht haarige Anfahrten zu den Truck - Trial - Geländen - waren keine Risse feststellbar. Nach dem Verkauf ist er nur noch zu Asphaltrennstrecken unterwegs gewesen....Logistikfahrzeug für Rennen mit Oldtimer PKWs.Ich hab ihn nach mehr als 10 Jahren am Ring nochmal gesehen....die Kabine war etwas mit Aufklebern "geschmückt", auf den freien GFK - Flächen, insbesondere an den Ecken und Kanten, war keine Beschädigung zu sehen.
Gruß vom Thomas
PS: Wo ein Trial Truck noch fährt, kann man schon nicht mehr laufen!

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Re: Steifigkeit der Leerkabine / Kraefte abschaetzen

#7 Beitrag von campo » Mo 20 Aug 2018 22:40

@Itchy
Ist es Allrad ?
Wie lange ist dein Aufbau?
Gibt es ein paar Bilder dazu ?
gruesse Campo
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Re: Steifigkeit der Leerkabine / Kraefte abschaetzen

#8 Beitrag von itchy » Di 21 Aug 2018 03:44

Guten Morgen

@Campo:
ja, es ist ein Allrad, Aufbaulänge ist 5m.
Wie lade ich hier ein Foto hoch?

@ThomasFF:
Die Aussteifung ist 40x60mm Fichte, flächig mit dem Multiplex verklebt. Die Ecken sind jeweils aufgedoppelt.
Kannst Du damit jetzt irgendwas berechnen?

Ich habe das Ganze vorab mit einem Baustatiker prüfen lassen.
Der Koffer ist - vorausgesetzt die Klebungen halten die Werte des Datenblatts - in sich sehr steif und kann Druck- und Zugkräfte von mehreren Tonnen entlang der Kanten dauerhaft ab.
Man sollte das Fahrzeug an einer Kofferkante ausheben können.

Sorge bereiten mir dynamische Einwirkungen im Gelände, Rüttelpisten usw.
Daher nochmal die Frage: wie schätzt Ihr die Kräfte, die auf den Koffer / Hilfsrahmen einwirken, ab?

VG,
Holger

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Re: Steifigkeit der Leerkabine / Kraefte abschaetzen

#9 Beitrag von Picco » Di 21 Aug 2018 07:43

Hoi Holger
itchy hat geschrieben:Wie lade ich hier ein Foto hoch?
Auf solche Fragen findet man in den FAQ (auf der Startseite oben links zu finden) Antworten. Lies dazu bitte auch welche Fotos hochgeladen werden dürfen und welche nicht: (klick mich)
itchy hat geschrieben:Daher nochmal die Frage: wie schätzt Ihr die Kräfte, die auf den Koffer / Hilfsrahmen einwirken, ab?
Wenn der Hilfsrahmen mit Dreipunktlagerung richtig gemacht wurde gegen Null...wenn der aber wie offenbar bei Dir sich nicht frei bewegen kann dann können die Kräfte dann, wenn der Anschlag erreicht ist, extrem hoch sein weil dann ja noch die dynamischen Kräfte der sich gegeneinander bewegenden Teile (Fahrzeugrahmen und Hilfstrahmen mit Kabine) dazu kommen.
Ich denke es wäre Sinnvoll wenn Du den Hilfsrahmen so abänderst dass der sich frei bewegen kann, sonst wirst Du Schäden nur vermeiden können indem Du so fährst dass der Rahmen und der Hilfsrahmen sich nie berühren. Und so zu fahren ist wohl nicht das ursprüngliche Ziel, odrr?

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Re: Steifigkeit der Leerkabine / Kraefte abschaetzen

#10 Beitrag von itchy » Di 21 Aug 2018 08:04

Hallo,

danke für die Anleitung, ich hoffe die beiden Bilder sind jetzt sichtbar :)

zur 3-Punkt-Lagerung habe ich eine grundsätzliche Frage:
laut Fahrzeugbauer (lokaler Betrieb) muss (beim Daimler??) der Hilfsrahmen flächig auf dem Hauptrahmen aufliegen.
Schwebender Aufbau mit punktuellem Lasteintrag ist nicht erlaubt.
Läge der Rahmen nicht flächig auf, so würde die Wippe einen punktuellen Lasteintrag kurz hinter dem Fahrerhaus darstellen - das ist sie nicht.

Da die Wippe aber keinen Bewegungsspielraum "nach oben" bietet, wird der Hilfsrahmen zwangsweise mit dem Hauptrahmen verschränkt - die Federschäkel am Hauptrahmen können nur das an Höhenausgleich bieten (zzgl Hebelweg), was Rahmen zu Hilfsrahmen an "Spiel um die Wippe" bieten - ergo den Quetschraum der Gummizwischenlage (sofern vorhanden)
Habe ich hier einen Denkfehler drin?

Viele Grüße,
Holger
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Re: Steifigkeit der Leerkabine / Kraefte abschaetzen

#11 Beitrag von campo » Di 21 Aug 2018 09:13

Bei Aufbaulange 5m wurde ich auf ein älteres Allradfahrzeug sicher kein 3 Punkt Befestigung machen.
Du brauchst ein 4P Trapez oder Rauten Befestigung für diese Aufbaulange. Sonst geht es zu viel schaukeln.
Der design und Dimensionierung einer 4P Befestigung ist Spezialisten Sache und wurde im Blauen Forum mehrmals beschrieben.
Auch sind die Komponenten dazu teuer.
Aber wenn ich sehe was bereits besteht wurde ich ein "Feder Lagerung" empfehlen.
Da kannst du wenig falsch machen. Bau einfach nach Prinzip meiner Zeichnung mit V2A federn von 200L/47Diam/7d mit 2800N (280kg)
Federweg vorne ist bei meinem eigenen Aufbau (5,40m) begrenzt auf maximal 45mm.
Die restliche Kraft wird (bewusst) im Aufbau eingeleitet aber das sind nicht mehr so viel.
Dazu ist der Aufbau stark gemacht mit internen wände (Bed Dusche, Kuhl Schrankwand, …) Bischen wie ein internes Kreuz
Mit diese 45mm Federweg brecht der obere Ecke bereits 35 cm !!! aus gegenüber Fahrerhaus bei diagonalaufstellung von 30 cm)
Bei mehr Federweg läufst du das Risiko, das dein älteres Fahrzeugrahmen mal destruktiv verwindet.

PS: Warum du unnötig extra Hohe einbaust ist mir nicht deutlich. Quer Träger Schweißen zwischen die Langs Träger ?


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Re: Steifigkeit der Leerkabine / Kraefte abschaetzen

#12 Beitrag von campo » Di 21 Aug 2018 09:28

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ThomasFF
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Berechnen im Sinne von Statik?

#13 Beitrag von ThomasFF » Di 21 Aug 2018 11:44

Nein, das kann ich mit meinen Mitteln nicht. Was ich aber kann, ist, das mit eigenen Erfahrungen zu vergleichen, und danach fällt die Kabine recht stark und solide aus. Die kann also was ab.

Wenn man das Fahrgestellfoto genauer betrachtet, beantwortet sich die Frage, warum die Erhöhung auf den Längsträgern, von selbst, denn die Räder brauchen Platz um einfedern zu können, ohne die Kabine/den Hilfsrahmen zu streifen. Du kannst Dir in diesem Zustand ein ganz gutes Bild machen, wie sich der Rahmen bei Fahrten im Gelände verhält.
Wenn der Vorderwagen nach links geneigt wird und die Hinterachse sich auf einem Streckenteil befindet, der nach rechts geneigt ist, dann würde sich ein Rad vom Boden erheben und in der Luft schweben. Bestimmend dafür, welches das ist, sind die Gewichtsverhältnisse an den Achsen: Die schwerere dominiert. Im jetztigen Zustand wird das vorne sein wegen Motor/Getriebe und Fahrerhaus. Also das Hinterrad rechts wird hochkommen. Da es mit dem Federpaket an der Achse elastisch aufgehängt ist und die Achse selbst auch über 300 kg mit den Rädern wiegt, kommt sie nicht so hoch, wie es in einem ganz steifen Verbund passieren würde. Die Federung fängt einen Teil der Kräfte auf, aber da die Fahrwerks - Längsträger nebeneinander herlaufen und die Verbindungen zwischen ihnen die Hebelkräfte der Achsen nicht ganz abfangen können, wird sich das Fahrwerk etwas verwinden. Im geschilderten Beispiel wird der rechte Träger etwas nach unten nachgeben.
Auf das Foto übertragen würde der erste Querträger des Hilfsrahmens praktisch in der gleichen Position bleiben, der nächste sich etwas nach rechts unten neigen, der nächste etwas mehr und so weiter.
Das Ganze nennt man Verschränkung.
Die Folgen sind, dass ein Rad ohne (vollen) Bodenkontakt nicht mehr vernünftig mitziehen kann. Wenn es keine Differentialsperre in der Hinterachse gibt, würde die insgesamt für die Taktion ausfallen. Ferner verwindet sich das Fahrgestell und leitet seine Kräfte in die Kabine ein, die sich über den Hilfsrahmen mit verwinden will. Die Kabine mit ihrem Gewicht inc. Einrichtung und Gepäck verändert natürlich die Lastverteilung zwischen vorn und hinten, die Kräfte und damit die Verwindung werden größer.

Um ein Gefühl dafür in Natura zu entwickeln, kannst Du möglichst weit außen einen Wagenheber unter der Hinterachse ansetzen und die einseitig anheben. Rückwärts auf eine Rampe fahren mit einem Hinterrad geht auch. Dann siehst Du, was passiert, wie das Fahrwerk reagiert und was der Hilfsrahmen macht. Außerdem, wie hoch dabei der einseitig eingefederte Reifen kommt.

Theoretisch könnte man sogar die Kraft messen, mit der das Hinterrad angehoben wird, aber das bringt nix, denn während der Fahrt bewegt sich das ganze Auto ziemlich heftig, federt ein und aus usw. , wodurch ganz andere "dynamische" Lasten auftauchen. Man muss auch dran denken, dass u.U. durch die Bewegungen der Achse der Reifen einseitig so hoch kommt, dass er in einem üblen Geländeloch die Kabine streifen könnte. Also 5 bis 10 cm Reserve gegenüber dem Abstand, den Du durch das Anheben im Ruhezustand erreichst, sind da sinnvoll.
Ich hab mal am eigenen Leibe erfahren, was heftige Autobewegungen anrichten können, wenn es um den Abstand beweglicher Teile geht. Bei mir war ein Teil dummerweise mein Kopf, der trotz stamm angelegtem 4-Punkt-Gurt gegen einen im Stand gut 25 cm entfernten Überrollbügel knallte, tödlich ohne Helm, aber für eine Gehirnerschütterung und ein fettes Hämatom im Schädel hat es mit dem Top-Helm ausgereicht.
Gruß vom Thomas
PS: Wo ein Trial Truck noch fährt, kann man schon nicht mehr laufen!

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Re: Steifigkeit der Leerkabine / Kraefte abschaetzen

#14 Beitrag von itchy » Do 23 Aug 2018 17:34

Hallo,

@Campo: super, vielen Dank - genau so eine Anleitung habe ich gebraucht!
Ich pruefe gerade wie ich das am besten mit meinem Hiflsrahmen realisieren kann, aber am Ende wird es auf so etwas herauslaufen.

In Deinen Bildern liegt der Hilfsrahmen jeweils nackt auf dem Hauptrahmen.
Ein alter Meister sagte mir, beim Kurzhauber MUSS zwischen Hilfs- und Hauptrahmen Holz oder Gummi zwischengelegt werden - war das frueher mal so? Gilt das auch fuer alte Fahrzeuge heute nicht mehr?

@ThomasFF: Danke, Grundsaetzliches zur Verschraenkung und deren Effekte sind mir bekannt - nur deren Einschaetzung ohne Versuch faellt mir schwer. Aktuell geht es mir darum, heftige Fehler zu vermeiden die spaeter z.B. Bruch ueber der Tuere verursachen wuerden....An dieser Stelle ist zwar Zug- bzw Druck-belastetes Holz sogar 4-fach - aber das sind auch "nur" 20 Tonnen auf Zug. Keine Ahnung wie heftig der Koffer bei einem Stoss punktuell belastet wird...

VG,
Holger

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Re: Steifigkeit der Leerkabine / Kraefte abschaetzen

#15 Beitrag von campo » Do 23 Aug 2018 23:49

itchy hat geschrieben:...In Deinen Bildern liegt der Hilfsrahmen jeweils nackt auf dem Hauptrahmen.
Ein alter Meister sagte mir, beim Kurzhauber MUSS zwischen Hilfs- und Hauptrahmen Holz oder Gummi zwischengelegt werden - war das frueher mal so? Gilt das auch fuer alte Fahrzeuge heute nicht mehr?...
So weit ich weiss steht in die Aufbaurichtlinien von MB das es verboten ist um Holz/Gummi dazwischen zu stecken.
Altere ? Ich kenne die Aufbaurichtlienen fur MB LKW ab +/- 1984
Welche Fragen hast du weiter oder welches Bildermaterial ?

grtz Campo


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