Konstruktion eines Trailer-Rahmens

Die Konstruktion des Rahmens  basiert dann zunächst einmal auf zwei wesentlichen Aspekten:

Zum einen auf der Gestaltung des Rahmens hinsichtlich der praktischen Aspekte und Randbedingungen (z.B. notwendige Breite, Länge, Position der Aufnahmepunkte, etc.) und zum anderen auf den Ergebnissen der Festigkeitsberechnung.

Die Vorgehensweise ist dabei iterativ durchzuführen, das heisst jede Änderung an den geometrischen Bedinungen wird in der Festigkeitsberechnung nachgerechnet. Ergebn sich daraus notwendige Änderungen (z.B. an der Rahmendimensionierung) werden dieser wieder in das Geometriemodell eingebracht und die dort notwendigen Änderungen umkonstruiert.

Das Grundkonzept der Belastungssituation zeigt der oben angegebene Kräfte-Freischnitt. Die Achse sowie der Kugelkopf des Zugfahrzeuges stellen die Auflager dar, die Wohnkabine wird hier zunächst vereinfacht als Flächenlast angenommen, die Belastung durch die Motorrad-Transportplattformen an Bug- und Heck werden als Punktlast angenommen.

(Hinweis: Die hier gezeigte analytische Auslegung wurde später natürlich verfeinert und durch FEM Simulation bestätigt, inkl. Berechnung des Einflusses durch Eigengewicht).

Ziel der Auslegung war, dass sowohl am Bug als auch am Heck ein Motorrad mit einem maximalen Gewicht von 350kg befördert werden kann. Als erstes Auslegungskriterium wurde dabei die maximale Biegung des Rahmens bzw. die dabei auftretenden Zugspannungen herangezogen.

Der Bereich im Bug ist dabei aufgrund der beidseitigen Einspannung eher unkritisch, obererster Augenmerk liegt hier somit bei der Dimensionierung der Rahmenprofile für die Belastung am Heck.

Als möglicherweise geeignete Rahmenprofile wurden unterschiedlichste Geometrien berechnet, die als Stahl-Standardware verfügbar sind. Darunter beispielsweise HEA, HEB, Vierkantrohr, Rechteckrohr sowie UPE und UNP Profile.

Als Anhaltspunkte für die auftretenden Biegungen hier einmal ein paar Beispielergebnisse:

Durchbiegung eines Rahmens  mit 2 Längsträgern bei statischer Belastung durch das Motorrad am Heck (350kg):

  • Vierkantrohr in 70×4: ca. 308mm (plastische Verformung)
  • Vierkantrohr in 100x5mm: ca. 46mm
  • HEB 100: ca. 28mm
  • UPE 160: ca. 14mm

Die oben gezeigten Beispielrechnungen zeigen klar, dass die hohen Belastungen durch die Motorradplattformen nur mit etwas massiveren Dimensionierungen möglich werden.

Gleichzeitig muss bei der Konstruktion des Rahmens aber auch noch beachtet werden, dass die Anbringung von Anbauteilen bei unterschiedlichen Profilgeometrien nur unterschiedlich gut zu bewerkstelligen ist.

Beispielsweise haben die Vierkantrohre gute mechanische Eigenschaften, bieten aber die Nachteile, dass Verschraubungen nur als Durchgangsbohrung möglich sind und dass offene Löcher zur Ansammlung von Wasser/Schlamm im Inneren des Trägers führen kann.

Letztendlich entscheidet die Aufgabe und der Einsatzbereich des Trailers darüber welches Profil und welche Dimensionierung die geeignetste ist, in diesem Fall unseren Prototypen-Trailers war es das UPE Profil.

Die Beschreibung der Konstruktion folgt in einem folgenden Beitrag.

 

 

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