Beanspruchungen von Laufrädern von Lastenrädern
Um die Beanspruchungen der Laufräder zu berechnen, werden spezifische Anforderungen zugrunde gelegt. Dabei wird das Laufrad mit einer Masse von 200 kg belastet. Das Fahrzeug erreicht eine maximale Geschwindigkeit von 25 km/h, während es Kurven mit einem minimalen Radius von 4 Metern bewältigen muss. Zusätzlich wird die Dauer des Impulses, der durch die Driftbelastung entsteht, mit 0,15 Sekunden angegeben. Diese Parameter dienen als Basis, um die wirkenden Kräfte und die entstehenden Belastungen präzise zu analysieren und die Belastbarkeit der Laufräder zu überprüfen.
Anforderungen
- Belastung des Laufrades mit m=200 kg
- Geschwindigkeit: vmax=25 km/h
- Minimaler Kurvenradius: r=4 m
- Impulsdauer: ∆t=0,15 s
Das Eigengewicht des Laufrades beträgt weniger als 2 kg
Belastungen
- Vorspannung: Fv = 1100 N/Speiche
- Radialkraft: Fr ≥ m g → Fr = 2200 N
- Querkraft: Fq ≥ (mv2)/r → Fq = 2800 N
- Schlagloch: Fs ≥ m ∆v/∆t → Fs = 9500 N
Lastfälle
- Vorspannung: Fv
- Geradeausfahrt: Fv + Fr
- Kurvenfahrt/ Drift: Fv + Fr + Fq
- Schlaglochfahrt: Fv + Fs (+ Fq )
Geradeausfahrt
mit 200 kg Zuladung
Parameter
- Entlastung unteren drei Speichen,
- blau gefärbte Speiche wird am stärksten entlastet
- restliche Speichen kompensieren die Mehrlast
Verformung der Felge
bei 200 kg Zuladung
Parameter
- Radialverformung in pos. y-Richtung um 0,679mm
Kurvenfahrt / Drift / Beanspruchung der Felge
bei 200 kg Zuladung
Bei den blauen Speichen in Abbildung 8 ändern sich die Vorzeichen der Last. Die Vorspannung wird vollständig aufgehoben und die Speichen bei der Drift auf Druck belastet. Das birgt die Gefahr des Ausknickens der Speichen und ein Versagen des Laufrades
Kurvenfahrt/ Drift / Verformung bei 200kg Zuladung und Driftbelastung
In Abbildung 9 ist der Vollständigkeit halber das Verformungsbild dargestellt. Die Felge würde in Richtung der Querkraft um 14,7 mm verformen. Hier wird deutlich wie empfindlich ein Speichenrad auf Driftbelastung reagiert.
Beanspruchung bei einer Aluminiumdruckgussfelge
Die FEM-Analyse zeigte, dass bei dieser Felge Geradeausfahrt und Drift mühelos überstanden werden. Erst bei der Schlaglochfahrt mit Zuladung kommt die Felge mit einer Spannung von 237 MPa an ihre Grenzen. Das Gewicht dieser Felge liegt jedoch bei circa 6,2 kg. Die Alufelge war damit mehr als dreimal schwerer.