Loading...

Überschlag eines Kolosses

Grader gehören zu den ältesten Maschinen im Erdbau. Sie dienen dazu, den Weg zu ebnen, sei es im Straßen- und Wegebau für den Unterbau, bei unbefestigten Straßen und Wege, oder bei Sportplätzen.

merkle-partner-überschlag-eines-kolosses

Wie FEM-Simulation helfen kann, den Überrollschutz bei Baumaschinen (ROPS) zu optimieren und abzusichern

Grader gehören zu den ältesten Maschinen im Erdbau. Sie dienen dazu, den Weg zu ebnen, sei es im Straßen- und Wegebau für den Unterbau, bei unbefestigten Straßen und Wege, oder bei Sportplätzen.

Was passiert aber, wenn so ein Ungetüm das Gleichgewicht verliert und zur Rolle seitwärts ansetzt? Und was passiert mit dem Fahrer in seiner Kabine? Bietet ihm der Überrollschutz noch genügend Raum zum Überleben?

Dieses Szenario wird über den sogenannten ROPS-Test nach DIN ISO 3471 abgesichert. ROPS bezeichnet die sogenannte Roll Over Protection Structure, also den Überrollschutz oder Überrollkäfig.

In dem dreistufigen Test wird mit vorgegebenen Kräften, die von der Masse der Baumaschine abhängen, in unterschiedliche Richtungen jeweils am deformierten Modell der Vorstufe gedrückt. Am Schluss wird der Überlebensraum (Deflection-Limiting-Volume, kurz DLV) untersucht, in den nichts eindringen darf.

Der Versuch ist nicht ganz billig, schließlich ist die Kabine mit Überrollschutz nachher nur noch Schrott. Noch teurer wird es, wenn der Test nicht bestanden wird und die Kabine verstärkt und erneut getestet werden muss.

Hier kann die Simulation über ein FEM-Modell helfen, denn die Ergebnisse der Simulation sind nicht nur sehr genau im Vergleich zum durchgeführten Versuch, sie zeigen auch Schwachstellen auf und helfen, diese gezielt durch schnell durchgeführte FEM-Variantenrechnungen zu optimieren. Die Kosten für den Test fallen dann nur einmal an und die Kabine inklusive Überrollschutz ist nur so stabil, wie sie sein muss. Das spart Gewicht und Geld.

 

Abbildung 2 zeigt den Test eines 24 t schweren Graders.

In Abbildung 3 haben wir die Deformationen und Spannungen aus dem Rechenergebnis der Simulation über das getestete Modell gelegt.

Zwischen dem Test und der Simulation aus der FEM Berechnung sind kaum Unterschiede zu erkennen, sehr zur Verblüffung unseres Kunden.

Da wir solche Simulationen schon seit Jahrzenten für unterschiedliche Branchen durchführen, wissen wir eben genau, auf was es bei der Modellierung der Struktur der Kabine oder des Überrollschutzes, der Schweißnähte, der Verbindungselemente und den angesetzten Materialgesetzen ankommt.

Nicht nur Baumaschinen, auch Landmaschinen, Waldarbeitermaschinen, Unimogs bis hin zu Kabinen für Seilbahnen können so mit Hilfe der Simulation analysiert und optimiert werden.

Werden die Massen kleiner und die Geschwindigkeiten größer, bewegen wir uns dann im Bereich der Crashsimulation. Aber das ist ein anderes Thema.

Haben wir Ihre Neugierde geweckt? Gerne zeigen wir Ihnen in einem unverbindlichen Term, gerne auch über Teams oder Skype, wie wir auch bei Ihren Produkten Ihnen helfen können, Zeit, Geld und Nerven zu sparen.

Schicken Sie eine kurze Mail mit dem Betreff ROPS über unser Kontaktformular. Wir setzen uns dann umgehend mit Ihnen in Verbindung.

Ihr Stefan Merkle

PS: Es gibt noch einen weiteren, ähnlichen Test:

Den FOPS Test (Falling Object Protective Structure). FOPS bezeichnet einen Schutzaufbau von Fahrerkabinen gegen herabfallende Gegenstände von oben. Er ist eine Erweiterung des Überrollschutzes (ROPS) dar. Hier werden in die Kabinen von Baumaschinen zusätzliche, aussteifende Rahmen- und Gitterelemente eingebaut. Fällt ein Gegenstand auf die Fahrerkabine, wird diese nur in geringem Maße verformt und der Baugeräteführer effektiv geschützt.

Zur Anwendung kommt dieser Schutzaufbau bei Baumaschinen, die im Bergbau oder Tagebau oder im Abbruch tätig sind. Wir führen oft beide Tests rechnerisch an denselben Modellen durch.

Vielen Dank.

Ihr Feedback wird schnellstmöglich bearbeitet.

Thank You For Your Ratings.

User Ratings
5 Stars
2
4 Stars
1
3 Stars
1
2 Stars
0
1 Star
0

Vielen Dank.

Ihr Feedback wird schnellstmöglich bearbeitet.

Valid email is required!

Enter valid email address

Thank You For Your Feedback.