Ich will mal wieder was bauen. Dieses Mal: Kugelkopf AHK für den Dexheimer

[Tino]

Trotzdem wirkt die zulässige Gesamtmasse von 3,5t nicht als Zugkraft am Kugelkopf, sondern nur ein Bruchteil dessen davon, der zur Überwindung der Roll- und Haftreibung der Räder und Lager notwendig ist als Koeffizient zur Masse.
Das hat mit der G-Kraft erstmal weniger zu tun.
Erst wenn das Gespann senkrecht Wände rauf- und runterfahren würde, dann würden die 3,5t+Reibungskräfte als Zugkraft am Kugelkopf voll zur Geltung kommen.
Was nützen einem die schönsten Berechnungen, wenn der Prüfer am Ende dann doch misstrauisch wird, weil falsche Annahmen getroffen wurden.

[Tino]

[jo.gi]

Leider entwickeln 3,5 t bei 1 g eine Kraft von 35 kN, sonst wären wir fast am Ziel.
(...)

Da isser, mein Denkfehler. Danke.
Und mit dem Faktor von ca.10 paßt es auch besser zu dem Gefühl das eine Schraube, auch rechnerisch, nicht ausreicht.

Also gilt für den Fall Gesamtmasse ,,Anhänger hängt an Kupplung"
35kN*3,3(Hebel)= ca.115kN
die von den Schrauben aufgefangen werden müssen.
(Bin ebenfalls der Meinung das die Schrauben das können sollen.)
=> 3 Schrauben M12, oder mit M14 nochmal rechnen.

[Stefan]

Neuer Ansatz für die Anfahrkräfte am realen Beispiel (weder vertikale Bewegung noch infinitesimale Beschleunigung):
Der Traktor hat Allrad und wiegt m=1600 Kg, entspricht Fn=16 kN. Mit einem Reibbeiwert der Reifen von max. µ=0,8 (Autoreifen auf trockenem Asphalt) ergibt sich eine maximal mögliche Zugkraft von Fr=µ*Fn=12,8 kN, wenn Jan z.B. einen Hänger aus dem Schlamm ziehen will und der sich keinen mm bewegt.
Den Hebel an Jans Mimik hat Jogi berechnet: k=3,3
Das ergibt als maximale Schraubenkraft für eine Schraube beim anfahren: F(eine Schraube)=Fr*k*0,5=21,12 kN
Ist also weniger als die Kraft bei Vollbremsung.
Bevor es weitergeht muß Jan noch etwas messen. Spoiler: Ihm dünkt, die Schraubenköpfe hätten mehr als SW19 ...

[Fastnachter]

Hi Stefan,

nicht gemessen, aber in der ETL gefunden: M14!

Das erleichtert einiges!

Darfst weiter machen! 

Viele Grüße.

EDIT: Wir sollten die 1600kg erhöhen auf 2.000kg.
Grund: Der Fahrer kommt ja dazu und: Es gibt extra Zusatzgewichte (Original Dexheimer) und die Reifen aber extra Ventile um sie mit Wasser zu füllen. Das ist übliche Praxis (gewesen).

Fr*k*0,5=26,4 kN

Viele Grüße

[jo.gi]

Mit den neuen Werten:
-Eine Schraube M14 10.9 (in Klammern:12.9):
Streckgrenze 10.9: 10×9×10 = 900 N/mm² (1080 N/mm²)
Spannungsquerschnitt M14: 115 mm²
=> 103,5kN (124,2kN)

-Vorspannkraft bei 120Nm (55% (ca.48%) Ausnutzung Streckgrenze):
53kN (54kN)
( https://www.bossard.com/de-de/assembly-technology-expert/technische-informationen-und-tools/online-konverter-und-rechner/drehmoment-und-vorspannkraft-berechnen/ )

Bleiben 50kN (60kN) pro Schraube für die Last.

-Bei den Hebelverhältnissen in #54 hat (noch) niemand widersprochen:
Beim Bremsen:  2,1*Last
Beim Anfahren: 3,3*Last

Rückwärts gerechnet bedeutet das doch für die Konstruktion
-beim Bremsen  47,6kN (57.1kN)
-beim Anfahren 30,3kN (36.4kN)
(Gerechnet mit zwei Schrauben. Die jeweils anderen beiden Schrauben sind noch der Hosenträger zum Gürtel.)

Reicht für den Allrad auf trockenem Asphalt.
Reicht nicht mit 10.9 um den Anhänger senkrecht runterhängen zu lassen (Bei einem Schrauben-Anzugsdrehmoment von 100Nm würde das so grade funktionieren.)
Reicht mit 12.9 um den Anhänger hängen zu lassen.
Beim ,,Crashtest" würden zwei Schrauben oben immer noch versagen.

Was noch nicht berücksichtigt ist ist ein Sicherheitsfaktor, außer den ,,Hosenträgern zum Gürtel".
Wie wäre es mit 2,5t Anhängelast? 

Aber ernsthaft, wenn hier nicht noch jemand wieder einen Denk-/Rechenfehler findet könntest Du damit bald bei dem Prüfer vorstellig werden und fragen was für eine Anhängelast er eintragen würde.

[Fastnachter]

Jo.gi: danke für Deinen Input.
Ich rechne das morgen am PC und Taschenrechner mal nach.
Irgendwie erscheint mir die Last zu hoch. Glaube der Hebel ist 2x drin. Aber ich bin zu müde. Muss ich mir aufschreiben.

Viele Grüße

Jan

[Stefan]

Fr*k*0,5=26,4 kN

Ist immer noch weniger als während des bremsens.

[Fastnachter]

Ja klar! Ist aber realistischer, denke ich!

[Stefan]

Wußte nicht, daß Du so gut durch den Winter gekommen bist.

[Fastnachter]

Es gibt extra Zusatzgewichte (Original Dexheimer) und die Reifen aber extra Ventile um sie mit Wasser zu füllen. Das ist übliche Praxis (gewesen).

Fr*k*0,5=26,4 kN

Viele Grüße

[Fastnachter]

So, hier mein "nachvollziehen":

Zugkraft Anfahren:

m=2.000kg, Fn=20kN, Reibwert µ=0,8 (Autoreifen auf trockenem Asphalt).
Zugkraft Fr=µ*Fn=16 kN

Hebelarm Kanfahren= 3,3

Belastung eine Schraube:
F(eine Schraube)=Fr*k*0,5=26,4kN

Maximale Belastbarkeit eine Schraube:

Eine Schraube M14 10.9:
Streckgrenze 10.9: 10×9×10 = 900 N/mm²
Spannungsquerschnitt M14: 115 mm²
=> 103,5kN

-Vorspannkraft bei 120Nm (55% Ausnutzung Streckgrenze):

53kN

Bleiben 50kN pro Schraube für die Last.
Jede Schraube muss aber nur 26,4kN Last aufnehmen.

Sicherheitsfaktor knapp 2.
OHNE Berücksichtigung der "Hosenträger" (Sprich: Nur 2 Schrauben statt 4).


Lastfall Bremsen:

Das maximal zulässige Gesamtgewicht von ungebremsten Kugelkopf Anhängern ist 750kg.
Annahme: Ein gebremster Anhänger entwickelt keine größere Kraft.
Zur sicherheit wird mit 1.000kg (ungebremst) gerechnet.

Verzögerungswerte Fahrzeuge:
https://unfallanalyse.hamburg/index.php/ifu-lexikon/bremsen/bremstabelle-a/

Trockene Fahrbahn:

    Pkw 7 bis 8 m/s²
    Krad 5 bis 9 m/s² (im Wesentlichen abhängig von der Fahrerfahrung)
    Lkw bis 5 bis 7 m/s² (im Wesentlichen abhängig von der Bremsleistung und der Beladung, vorgeschriebene Mindestverzögerung 4 m/s²)

Der Traktor hat nur auf der Hinterachse Trommelbremsen. Es wird TROTZDEM mit 1g Bremskraft gerechnet.


m=1.000kg,F= 10kN, Bremsbeschleunigung 1g, k=2,1

Hebelarm Kbremsen= 2,1

Belastung eine Schraube:
F(eine Schraube)=F*k*0,5=10,5kN

Maximale Belastbarkeit eine Schraube:

Eine Schraube M14 10.9:
Streckgrenze 10.9: 10×9×10 = 900 N/mm²
Spannungsquerschnitt M14: 115 mm²
=> 103,5kN

-Vorspannkraft bei 120Nm (55% Ausnutzung Streckgrenze):

53kN

Bleiben 50kN pro Schraube für die Last.
Jede Schraube muss aber nur 10,5kN Last aufnehmen.

Sicherheitsfaktor knapp 5.
OHNE Berücksichtigung der "Hosenträger" (Sprich: Nur 2 Schrauben statt 4).

Spaßeshalber: Die Bremse am 3,5to Anhänger ist kaputt und es schieben vonne 35kN:
F(eine Schraube)=F*k*0,5=36,8kN.
Da wären wir dann bei einem Sicherheitsfaktor <2, würde aber wohl immer noch halten.
Aufprall auf die Betonwand reißt es ab.

Also entweder ich habe einen Denkfehler oder Jo.gi.
Ich würde sagen: Dat hält!
Ich bitte um Rückmeldung.

Gruß

Jan.

[Fastnachter]

Sooo,

ich habe die neuen Erkenntnisse nochmal in eine neue Version des PDF zusammengefasst.
Es gilt wieder: Nur ein Draft. Ich muss noch neue Skizzen machen und da Ganze etwas hüsch.
Frage: Ist das die Geschichte, die ich dem Prüfer erzähle?



Viele Grüße

Jan.

[Stefan]

Rechne die Durchbiegung auch mit den Werten einer Vollbremsung und nicht mit denen des Crashs, denn da hast du andere Probleme als eine verbogene Panzersperre.

[Stefan]

Hangabtriebskraft heißt die Kraft. Der Name fiel mir vorhin auf dem Fahrrad ein, als ich einen Hang hinauffuhr.

[Fastnachter]

Hier nochmal eine neue Skizze, dieses Mal im Maßstab 1:10.
Ich glaube ich mache den Träger statt 260 gesamt lieber doch 300 gesamt lang.
Grud: Der Schlepper kriegt noch neue Reifen.
Dann kommt er ja hinten etwas höher. Dann habe ich noch ein paar cm Reserven.
Außerdem muss ich die Gehrung ja oben und unten auf 90° korrigieren im Bereich des Flansches.

Außerdem habe ich ihn mal 30° angeschrägt.
Dann sieht er schon weniger wuchtig aus.

Viele Grüße

Jan.

[jo.gi]

(...)
Also entweder ich habe einen Denkfehler oder Jo.gi.
Ich würde sagen: Dat hält!
Ich bitte um Rückmeldung.

Liegen wir denn auseinander?
Mit der Rückwärtsrechnung in #64 wollte ich aufzeigen was das Konstrukt maximal rechnerisch kann, unabhängig von einer Anhängelast.

Und da kam raus das die 30,3kN knapp nicht ausreichen um 3,5t dran aufzuhängen (Maximale Hangabtriebskraft, um den neu hinzugekommenen Begriff mal aufzunehmen    ).
Das ,,Aufhängen" ist natürlich eine vollkommen unrealistische Situation, aber wir hatten sie weiter vorn mal als (einen möglichen) Maßstab genommen um Unsicherheiten aufzufangen.

Du hast mit der maximalen Zugkraft, bzw. geringerer Schubkraft beim Bremsen gerechnet und festgestellt es hält dann (rechnerisch).
Beides widerspricht sich doch nicht.

Um ein Gefühl für die Plausibilität der Zahlenspielereien zu bekommen habe ich die Rechnungen mal für die Zubehör-AHK aus dem pdf angewendet. Und werde unsicher ...
Die AHK ist für 3,5t zugelassen und wird mit 4 Schrauben M10 (10.9?) befestigt. Hier wird die Last ohne Hebel in Schraubrichtung eingeleitet, alle Schrauben also mehr oder weniger gleich beansprucht.
Spannungsquerschnitt M10: 58 qmm, bei 10.9 kann eine Schraube bis zur Streckgrenze also 52,2kN ab.
Bei 70Nm (87%) beträgt die Vorspannkraft 42kN, verbleiben etwa 10kN x4=40kN, also ungefähr der Wert der zugelassenen Anhängelast.
(Lustigerweise schreibt die Website 80Nm Anzugsdrehmoment für ihre Schraubensets vor. Das gibt der in #64 genannte Rechner gar nicht mehr her.)

Ob das ,,Aufhängen" der maximal zulässigen Anhängelast doch vielleicht als Maßstab dienen kann? Keine Ahnung ...

[Fastnachter]

Jo.gi, dann hatte ich den Denkfehler. Hab dein "Rückwärts gerechnet" nicht verstanden.

Danke für Deinen Input.
Der Lastfall "Aufhängen" war ja auch schon von dir berechnet. 115kN. Durch reduzieren des Anzugdrehmoments um 10Nm würde ja selbst das passen mit M14. Da würde ich es jetzt drauf anlegen.

Davon ab: im Fahrbetrieb herrschen ja denn doch eher kleinere Kräfte als beim Auto -> 25km/h statt 100.

Gruß

Jan.

[Tino]

Ich hatte gestern und heute ein Online-Seminar vom VDI und wie der Zufall es will, saß auch ein Konstrukteur für Anhängerkupplungen aus dem PKW-Bereich mit drin.
Hab in mal angechatet, weil ich auch über eine Anhängerlösung für meinen Chevy-Oldi nachdenke.
Ich sach mal so, holt euch professionelle Hilfe. Eure Annahmen sind noch ein gutes Stück weg, von dem was die Profis tun.

[Fastnachter]

Hi Tino,

Dein neues Wissen willst du nicht teilen?
Wir konstruieren ja auch keine Anhängerkupplung, sondern nur einen Höhenadapter.
Wenn ich den H-Träger mit den gängigen Angeboten am Markt vergleiche (diese wiederum mit ABE), dann sind wir stabiler unterwegs.
Ich mache die Zeichnung nächste Woche nochmal ordentlicher in 1:5 und dann mit den Hebeln und allem Drum und Dran.
Dann das Dokument noch hübsch machen und dann sehen wir mal weiter.

Viele Grüße

Jan.

[Fastnachter]

Hallo liebe Mitdenkende,

wir haben ein Problem. Wir haben die Hebel viel zu groß angesetzt!

Es sind nur

Bremsen: 90/72 = 1,25
Anfahren 180/72 = 2,5

Doof. Jettz ist das ganze ja NOCH stabiler 
Ich bestell schon mal den Kran und wir hängen den Anhänger dran. Hält ja! 

Anbei die aktualisierten Versionen von PDF und docx.



http://www.kopp-mz.de/transfer/Kugelkopf%20AHK_v3.docx

Wer mag darf gerne senfen!

Gruß

Jan.

[Fastnachter]

Sooo, und hier der Zwischenstand:

Also: Wir haben richtig gerechnet, die Dimensionierung ist übertrieben groß und das kann man so eintragen.

ABER:

Ich werde das nicht umsetzen.
Warum? Es gibt neue Richtlinien, nach denen bei solchen Fahrzeugteilen (z.B. Anhängerkupplung) mindestens 3 Teile einem Belastungstest unterzogen werden MÜSSEN und damit zerstört werden müssen.
Das machen die und wäre auch kein Problem. Jedoch würden die Kosten für die Einzelgenehmigung einfach viel zu hoch. Deshalb funktioniert diese Variante leider nicht.
Was gelernt, aber so klappts leider nicht.

Zweites ABER:

Der Dexheimer kriegt seinen Kugelkopf.
Und zwar werde ich jetzt eine Kombination aus Adapter und AHK zusammenstellen.
Diese müssen beide eine eNummer haben.
Die Kombination trägt er dann "Wahlweise" ein. So kann ich dann durch das Ziehen der Beiden Bolzen die AHK samt Wechselplatte einfach abnehmen.

Ich stelle mir z.B. so etwas vor:

125mm Verlängerungsflansch:
https://www.ahk-onlineshop.eu/zubehoer-ahk/produkte/hakenverlaengerung-flanschkugel/

und

Westfalia Kupplung (150mm tiefer):
https://www.ahk-onlineshop.eu/zubehoer-ahk/produkte/kupplungskugel-90-150-mm/#cc-m-product-15834244822

Damit wäre ich dann 125mm+112mm nach hinten und 160mm tiefer.
Knapp, aber langt.

Alternativ:

Höhenadapter (z.B.)
https://www.ahk-onlineshop.eu/zubehoer-ahk/adapterplatten/#cc-m-product-15617219222

und die ursprüngliche "lange" AHK von Westfalia.
Ich muss jetzt mal schauen wie ich am besten runter und nach hinten komme.

Dieser Kompromiss ist nicht optimal.
Ich muss die Wechselplatte neu bohren und komme ausreichend runter und nach hinten, aber nicht üppig viel.

Egal: Es ist eine Lösung, die funktioniert und nicht ausufert.

Und die Niederlage ist eine sanfte, denn sein Feedback war:
Sehr ordentlich vorbereitet und noch vor wenigen Jahren hätte er das einfach eingetragen.

Ich melde mich dann nochmal mit dem Abschlussbericht.

Viele Grüße

Jan.

[Taz]

Hallo Jan.

Ich hätte fast ein "gefällt mir" vegeben, aber das schien mir nicht angemessen...was für ein Aufriß von amtlicher Seite...

Aber Respekt, daß Du nicht aufgibst und eine funktionierende Lösung gefunden hast...viel Erfolg dabei.

Schöne Grüße, Ute

[Fastnachter]

Besten Dank,

für alle, die tiefer in das Thema Anhängerkupplung eintauchen wollen:

https://eur-lex.europa.eu/LexUriServ/LexUriServ.do?uri=OJ:L:2010:227:0001:0061:DE:PDF

Gruß

[jo.gi]

Schade, dass sich der Prüfer nicht auf Anhang 6, 1.1. bezogen hat:
,,Physikalische Prüfungen müssen soweit möglich durchgeführt werden; sofern nichts anders vorgeschrieben ist, kann die Genehmigungsbehörde oder der technische Dienst jedoch auf eine physikalische Festigkeitsprüfung verzichten, wenn eine rechnerische Überprüfung aufgrund der einfachen Bauweise eines Bauteils möglich ist."
(Wobei ich weder das Amtsblatt komplett durchgearbeitet, noch im Einzelnen verstanden hab`.  )

Hoffentlich hat der Prüfer bislang nicht viel mit Eigenbauten zu tun gehabt und ist erst im Laufe Deiner Anfrage über diese Vorschriften gestolpert.
Denn er macht der Beschreibung nach ja keinen unwilligen Eindruck.

(Diese ,,Hakenverlängerung" läuft übrigens unter ,,Hamwa nich mehr".)
Bin mal gespannt was Du am Ende zusammengepuzzelt bekommst, und was für einen Eindruck das Konstrukt dann machen wird.

Jörg

[Fastnachter]

Hah, sowas lässt mir ja keine Ruhe, habe ihn gleich nochmal angerufen.
Würde er machen (ohne Physikalische Prüfung). ABER: Nur bei Übermittlung der CAD Dateien mit dynamischer Berechnung und allen Detailbetrachtungen. Das ist dann auch einfach zu viel Arbeit.

Wie gesagt: Ich gebe mich geschlagen und verfolge Plan B: Adapter / AHK aus dem Zubehör.

Dein Einwand "ist grad aus" ist richtig, bei Ebay verkaufen sie es aber munter weiter.
Außerdem gibts ja auch noch andere Händler.

Viele Grüße

Jan.

[Anulu]

Dann bleib ich bei meinem ,,hat er kein Bock..."
Hätt er auch gleich sagen können mit der Prüfung.

Ich denk mir den Rest. Geht gar nicht.

Son Affenladen.

Kopf hoch Jan.

[Fastnachter]

Moin,

sei nicht so streng.
Bisher hatte ich mit dem Ing. zu tun, der noch in Ausbildung ist.
Die Gespräche gestern waren ja jetzt mit "dem Alten".
Auch der war engagiert. Er hat halt nur ein Problem: Er muss "am Innendienst" vorbei.
Die dürfen solche Sachen nicht mehr auf der Prüfbahn entscheiden.
Das muss von Konstrukteuren gecheckt werden. Physikalisch oder Rechnerisch (danke Jo.Gi für den Tipp), aber wenn rechnerisch, dann halt komplett und aus nem CAD, dass die das nur Prüfen müssen.

Auf der anderen Seite sagte er ja auch:
mit Teilen, die bereits über eine Typengenehmigung verfügen, ist das Ganze viel einfacher.
Da kann er es auf der Prüfbahn entscheiden.

Soll ich jetzt dem "Junior" böse sein, dass er, noch in Weiterbildung, sich reinhängt, mit mir telefoniert, Tipps gibt?
Klar, ist ne Niederlage. Aber doch keine schlimme. Und eine Lösung für das Problem steht ja im Raum.

Kriegen wir schon hin.

Viele Grüße

Jan.

[Fastnachter]

Hallo zusammen,

So, es gibt einen neuen Zwischenstand:
Ich habe zwischenzeitlich einen Metallbauer aus Deutschland gefunden, der einen Höhenadapter anbietet.
Der Adapter hat ein Gutachten nach §13 -> Abnahme nötig.
Der Metallbauer würde mir den Adapter auf das von mir benötigte Maß bohren.
-> Kein Anbohren der Wechselplatte.

Die kombination mit der Westfalia Kupplung habe ich dem Prüfer vorgeschlagen.
Sein Kommentar: wenn die Schwenkbereiche eingehalten werden eintragungsfähig.

Also habe ich die Westfalia Kupplung bestellt, die kann ich nämlich 14 Tage zurück schicken.
Dann habe ich eben einen Dummy gebastelt.

Messergebnis: Ich käme auf eine Kugelkopfhöhe von 415mm.
Ich muss zwischen 350 und 420mm liegen (beladen).
Würde von der Höhe also so gerade passen.

Jetzt hilft nur noch eins: Hinfahren, anbauen, kleinen Hänger dran, messen.

Viele Grüße

Jan.

[Fastnachter]

Soooo, das hat mir keine Ruhe gelassen. Also hin, anbauen, Messen. Tja, so richtig gut ist das nicht. Ich weiß schon warum ich den H-Träger nutzen wollte.
Die Höhe ist nicht mal das Problem. Am Schlepper komme ich sogar auf 400mm über Boden. Das passt.

Bleibt der Schwenkbereich. Die Hydraulik ist denn doch etwas im Weg.

Die Bilder mit Hänger direkt hinter Kugelkopf simuliert 50mm Tiefenadapter zusätzlich, das Bild "weiter weg" simuliert die ursprünglich angepeilten 150mm nach hinten.

So. Und Nu zurück ans Zeichenbrett. Ich muss nachdenken und googeln was es an Tiefenadapter gibt.

Viele Grüße

Jan.

[Eppo]

Hallo Jan,

als Tiefenadapter würde mir gleich ein 4-Kant-Rohr, ein Doppel-T-Profil oder zwei U-Profile einfallen.
U-Profile in 60x140x8mm nutze ich z.B bei mir als Kranbahn.
Die gibt es genormt und sollten demnach auch mit entsprechenden Belastungen hinterlegt sein (z.B. St37 etc...)

MfG
Eppo