Kompaktlader: 3-Kräfte-Verfahren 21.10.2011, 11:27

Am Hubarm eines Kompaktladers wirken drei Kräfte. Zwei davon sind nicht bekannt; sie wollen wir zeichnerisch ermitteln.

Der Kompaktlader 

Diese Radladerkonstruktion ist für beengte Baustellen konzipiert; sie erfüllt in solchen Fällen ihre Aufgabe schon von ihren geringen Abmessungen her. Der Kompaktlader ist ein äußerst wendiges Baufahrzeug, das sich mit Hilfe von Schnellwechseleinrichtungen fast universell umrüsten lässt. Die kleinen Abmessungen der Maschine lassen auch ein problemloses Transportieren der Maschine von Baustelle zu Baustelle zu. Wo es wichtig ist, dass der Untergrund geschont wird, setzt man Gummiketten ein. 
Das große Angebot an Anbaugeräten macht aus der Maschine ein breit einsetzbares Mehrzweckgerät. So können neben der üblichen Schaufel für Schüttgut auch Grabenfräsen, Kehrmaschinen, Erdbohrer oder Schneeschilde angebaut werden.

Kompaktlader sind in der Regel mit Antriebslenkung ausgestattet. Sie ist ein System, bei dem das linke und das rechte Radpaar unabhängig voneinander mit unterschiedlichen Drehzahlen angetrieben wird. Läuft etwa das rechte Radpaar schneller als das linke, fährt die Maschine eine Linkskurve. Nachteil: Die Reifen radieren stark und verschleißen damit überdurchschnittlich schnell. 

Wichtige Baugruppen des Kompaktladers zeigt das folgende Bild.

Kräfte am Kompaktlader

Gegeben:

Gewichtskraft des Kompaktladers F_G = 3000 daN

Gewichtskraft der Schaufel mit Inhalt F_L = 600 daN 

Aufgaben

1. Berechnen Sie die Achskräfte F_A und F_B

2. Machen Sie den Hubarm mit gefüllter Schaufel frei

3. Bestimmen Sie zeichnerisch die Achskräfte F_A und F_B

Lösungsvorschläge

1. Berechnung der Achskräfte

Gewählt Drehpunkt bei A.

ΣM_links    =     ΣM_rechts

F_L · l₃ +  F_B · l₁ = F_G · l₂

F_B · l₁  = F_G · l₂  – F_L · l₃

F_B = (F_G · l₂  – F_L · l₃ ) : l₁

F_B = (3000 daN · 740 mm – 600 daN · 860 mm) : 1000 mm

F_B = 1704 daN

F_A = (F_L + F_G)  –  F_D = 3600 daN – 1704 daN

F_A = 1896 daN

2. Der Hubarm wird von den Kräften F_L und F_D belastet. Von F_D ist nur die WL bekannt. Von F_C kennt man weder die WL (Wirkungslinie) noch die Größe. Deshalb werden die Komponenten F_Cy und F_Cx eingetragen_.

3. Von F_L kennt man die Größe und die Wirklinie (senkrecht). Von F_A kennt man nur die Wirklinie. Größe und Wirklinie von F_C sind nicht bekannt. Die Wirklinie ergibt sich als Verbindungslinie zwischen C und dem Schnittpunkt von F_L und F_D.

Für die Pläne wurden folgende Maßstäbe gewählt (die auf der Webseite leider verzerrt erscheinen):

Lageplan: M_L =  0,2 m / 1 cm;   Kräfteparallelogramm: M_K = 200 N / 1 cm

Ergebnisse (herausgemessen):

F_C = 1230 daN  /  F_D = 1210 N 
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Die Skizze unten ist als Grundzeichnung für die Verwendung in Aufgabenblättern gedacht.