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28 Nov 2014

Berechnen von Zurrkräften von überbreiten Ladungen

Sind die heutigen Berechnungsgrundlagen zur Kalkulation von Zurrkräften auf einem Stand, der die Realität widerspiegelt?

 

EUROSAFE möchte hiermit eine Studie von Prof U. Podzuweit zu der Herausforderung beim Berechnen von Zurrkräften bei überbreiten Ladungen einstellen.

 

Wir halten die den Beitrag für so interessant, dass wir die aufgeführten Ableitungen weiteren Experten n Europa zugänglich machen möchten.

Mit der Einstellung wird aber unsererseits keine Aussage zu der Richtigkeit der Inhalte gemacht. Die Studie ist als ein Diskussionsbeitrag gedacht.“

 

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Zur Berechnung von Niederzurrungen mit „überbreiter“ Ladung

Ulrich Podzuweit
August 2014

Einführung

Die Niederzurrtechnik ist eine der am häufigsten verwendeten Ladungssicherungstechniken
im Landtransport. Die Ladung wird mit Zurrmitteln (Gurte, Ketten, Stahlseile) auf die
Ladefläche gezogen. Es wird die Reibungskraft zwischen Ladung Ladefläche vergrößert und
damit die Rückhaltekraft an der Ladung so erhöht, dass die Ladung nicht in eine Bewegung in
Bezug zum Fahrzeug kommen kann.

 

Die Abbildungen zeigen auch die beiden Zurrtechniken, mit denen eine Niederzurrkraft auf die
Ladungen aufgebaut werden kann. Die Vorspannkraft FT muss ausreichend hoch sein. Ihre
Größe hängt von der Ladungsmasse und der Reibungszahl zwischen Ladung und Ladefläche
ab und muss während des gesamten Transports aufrecht erhalten bleiben.


Im Folgenden soll eine Berechnungsformel abgeleitet werden, mit der alle Varianten an
Niederzurrungen berechnet werden können, insbesondere aber auch die sog. „überbreiten“
Ladungen, wie sie in Übersicht 1.1 dargestellt sind. Die Abb. 3 und 4 zeigen eine
„ladeflächenbreite“ und eine „überbreite“ Ladung im Vergleich.

Werden alle „Wirkmechanismen“ berücksichtigt, die bei der Sicherungstechnik Niederzurren
wirken, zeigt sich, daß die heute in den Richtlinien angegebenen Formeln insbesondere für
„überbreite“ Ladungen nicht verwendbar sind oder nur ungenaue Ergebnisse liefern.
Es hat sich gezeigt, daß die heute existierenden Begriffe zur Niederzurrtechnik entweder nicht
ausreichen, also weitere benötigt werden oder aber vorhandene Begriffe mit einer anderen
2 Bedeutung benutzt werden sollten, weil sie von den Festlegungen der Mechanik oder des Maschinenbaus abweichen.

Übersicht 1.1. Niederzurrvarianten

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1.1 Begriffe zur Niederzurrtechnik

In Abb. 5 werden in einer Skizze Begriffe und „Elemente“ einer Niederzurrung dargestellt.

Abb. 5. „Elemente“ einer Niederzurrung

Abb. 5. „Elemente“ einer Niederzurrung

Ein weiterer Begriff ist notwendig. Die Niederzurrwirkung verlangt die Einhaltung der folgenden
Voraussetzungen:

  1. Vorspannung.
  2. Eine masseabhängige Vorspannungskraft wird eingehalten.
  3. Die Vorspannung wird während des Transports aufrecht erhalten.
  4. Der Zurrwinkel α Z ist größer gleich 75 Grad und kleiner gleich 90 Grad.

Dabei ist es aus mechanischer Sicht gleichgültig, wie das erreicht wird. Die Abb. 6 zeigt drei
Möglichkeiten, von denen im Folgenden aber nur die die „direkte“ und die „umschlingende“
Zurrung behandelt werden, weil dazu Zurrmittel eingesetzt werden.

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Abb. 6. Reibschlüssige Sicherungen

 

 

1.2 Theorie der Rückhaltewirkung

Sinnvoll erscheint es, einmal von den bei einer Niederzurrung auftretenden Wirkmechanismen
auszugehen. Von dieser Basis aus soll eine Formel abgeleitet werden, mit der alle
Varianten der Niederzurrtechnik berechnet werden können.
Die Übersicht 1.2 zeigt die „Wirkmechanismen“ der Technischen Mechanik, mit denen eine
Rückhaltewirkung gegen Eigenbewegungen auf der Ladefläche aufgebaut werden kann.
Neben dem Wirkmechanismus der Mechanik tritt eine entsprechende „Schlußtechnik“ des
Maschinenbaus. Der Begriff „Schlußtechnik“ entstammt der Konstruktionslehre des
Maschinenbaus. Beim Zusammenfügen von Bauteilen zu Maschinen werden sogenannte
„Schlußtechniken“ eingesetzt, um die Teile miteinander zu verbinden. Der Machienbau kennt
folgende Schlußtechniken: Kraftschluß (Reibung, . . . ), Formschluß und Stoffschluß
(Schweißen, Kleben,. . .). Der Veformungsschluß soll hier nicht behandelt werden.
Mit einem „Schluß“ soll in der Ladungssicherung die Weiterleitung von Kräften zwischen zwei
Körpern, in Fall der Ladungssicherung zwischen der Ladung und der Ladefläche, verstanden
werden. Die Ladung wird über einen „Schluß“ mit der Ladefläche „fest“ verbunden. Geht eine
Ladung in eine Gleitbewegung über, liegt Gleithaftung vor und damit eine deutlich geringere
Rückhaltewirkung. Dann liegt auch kein Fall mehr vor, der mit Mitteln der Statik bearbeitet
werden kann. Der Gleitbewegungsvorgang ist beschleunigt und damit wirkt an Ladung eine
eigene Massenträgheitskraft.
Alle Sicherungstechniken haben eine oder mehrere dieser Wirkprinzipien als Grundlage. Zu
den wichtigsten Sicherungstechniken zählt die Niederzurrtechnik, die zu den Kraftschlußtechniken
(Reibungsschluß) gehört.

Übersicht 1.2. Wirkmechanismen und Schlußtechniken der Sicherungstechniken

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