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Untersuchung und Modellierung der Schwingungsübertragung von Flurförderzeugreifen

Problemstellung

Bei einer fahrdynamischen Betrachtung des Gesamtsystems Gabelstapler nehmen die Reifen eine Schlüsselstellung ein, da sie die einzige Schnittstelle zwischen dem Fahrzeug und dem Boden bilden. Die Reifen bestimmen maßgeblich die Leistungsfähigkeit, die Sicherheit und den Komfort des Fahrzeugs, indem sie Kräfte und Momente, die durch das Beschleunigungen, Bremsen, Kurvenfahren, Eigen- und Lastgewicht entstehen, zwischen dem Fahrzeug und dem Boden übertragen. Reifen von Gabelstaplern werden stark beansprucht und sind einem hohen Verschleiß ausgesetzt. Darüber hinaus beeinflusst der unterschiedliche Abnutzungsgrad eines Reifens sein dynamisches Verhalten.

Im Rahmen der Mehrkörpersimulation können mit Hilfe eines entsprechenden Reifenmodells die Anregung von Schwingungen und Stößen durch die Fahrbahn und deren Übertragung auf das Flurförderzeug nachgebildet werden. 

Die Zusammenhänge zwischen geometrischen und kinematischen Einflussgrößen und den resultierenden Kräften und Momenten sind jedoch komplex und stark nichtlinear. Für die Reifen von Gabelstaplern, insbesondere Superelastikreifen, sind bisher nur sehr wenige Untersuchungen durchgeführt worden, die das dynamische Verhalten beinhalten. 

  

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Abbildung 1. Gabelstapler

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Abbildung 2. Verschiedene Gabelstaplerreifen

Zielsetzung

Im Rahmen des Forschungsprojektes soll das dynamische Verhalten der bei Gabelstaplern verwendeten Superelastikreifen untersucht und in ein numerisches Modell,  welches in der Mehrkörpersimulation als Baustein eingesetzt werden kann, überführt werden. Die Übertragbarkeit des entwickelten Modells auf die im innerbetrieblichen Transport verbreiteten Vulkollanräder ist ebenso Bestandteil der Untersuchung. Zudem wird angestrebt, eine breite Datenbasis dynamischer Reifenkennwerte für unterschiedliche Reifen aufzubauen.

Vorgehesweise

Experimentelle Untersuchung zur Bestimmung der Reifeneigenschaften 

Um die dynamischen Kenngrößen der aktuellen Reifengeneration zu bestimmen, werden Angaben zur Dämpfung und der dynamischen Steifigkeit eines Reifens an einem Reifen-Prüfstand ermittelt. 

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Abbildung 3. MTL-Industriereifenprüfstand

Modellerstellung

Das ermittelte Reifenverhalten wird in geeigneter Form zur Mehrkörpersimulation abgebildet. Dafür wird ein numerisches Riefenmodell für den Rad-Boden-Kontakt und die Schwingungsübertragung auf das Fahrzeug erstellt. Das Reifenmodell soll als Teilmodell in ein Gesamtfahrzeugmodell innerhalb gängiger Mehrkörpersimulationssoftware-Umgebungen eingebunden werden können.

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Abbildung 4. Vorgehen bei der Modellierung

Validierung 

Die Kinematik des Reifenprüfstandes wird in der Simulationsumgebung nachgebildet sowie der Reifen den verschiedenen relevanten Beanspruchungen ausgesetzt. Außerdem wird das MKS-Gesamtfahrzeug mit den aufgenommenen Messdaten realen aus Fahrversuchen validiert.

Abschlussbericht

Günthner, W. A.; Bruns, R.; Oh, S.; Danilov, E.; Fischer, G.
Untersuchung und Modellierung der Schwingungsübertragung von Flurförderzeugreifen
Forschungsbericht des IGF-Vorhabens 17212 N der Forschungsvereinigung Intralogistik Fördertechnik und Logistiksysteme (IFL) e. V., Lehrstuhl für Fördertechnik Materialfluss Logistik, Garching, Hamburg, 2013,

 
Das IGF-Vorhaben 17212N/1 der Forschungsvereinigung Intralogistik/Fördertechnik und Logistiksysteme e.V. (FG IFL) wurde über die AiF im Rahmen des Programms zur Förderung der industriellen Gemeinschaftsforschung und -entwicklung (IGF) vom Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert.

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Ansprechpartner

Lehrstuhl fml
Technische Universität München
Boltzmannstraße 15
D-85748 Garching

 

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 Förderung

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Projektträger

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17212 N/1 

 

Forschungsvereinigung

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Projektpartner

  • Continental Reifen Deutschland GmbH
  • Gumsaol-Werke Dr. Mayer GmbH & Co. KG
  • Jungheinrich AG
  • Linde Material Handling GmbH
  • Ludwig Meister GmbH & Co. KG
  • RÄDER-VOGEL Räder- und Rollenfabrik GmbH & Co. KG
  • Solideal Deutschland GmbH
  • STILL GmbH
  • Wicke GmbH & Co. KG

Forschungspartner