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Rahmenkonstruktion mit Bosch-Profil

matech
Neuling 2
Hallo zusammen,

für die Entwicklung eines Schienenrollwagen vornehmlich für den Einsatz in der Gleisinstandhaltung, ähnlich wie im angehängten Bild zu sehen, plane ich derzeit den Rahmen für den Prototypen. Der Rahmen soll so leicht wie möglich sein, aber stabil genug für das gleichmäßig verteilte Gewicht von max. 300 kg Zuladung sein. Darunter fallen nicht nur Personen und Werkzeuge die ggf. damit transportiert werden, sondern auch die Komponenten wie Bodenplatte, Sitze, Bordwände / Geländer etc., die auf den Rahmen aufgebaut werden sollen. Unter dem Rahmen werden zwei Achsen mit Stehlagern angebracht, welche in der Skizze (siehe Anhang) mit den vier "Füßen" dargestellt sind.

Meine Frage ist in erster Linie, ob die Statik mit 40er Profilen bei den Maßen (1800 x 1300 mm) im Bezug auf das zu erwartende Gewicht (ca. 300 kg) ausreichend wäre.

In der Skizze sieht man, dass das Mittelprofil leicht versetzt ist, da es im Online-Tool nicht anders darstellbar ist. Könnte man generell mit Innenwinkeln arbeiten, damit erstens dieses Mittelprofil auch durchgänig mittig ist und zweitens um mehr Stabilität zu gewinnen?

Ich hoffe der ein oder andere kann mir ein paar Tipps dazu geben. Vielen Dank schonmal!

MfG Matthias
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15 ANTWORTEN 15

willyausdemnorden
Power User 4
Moin
Herzlich Willkommen im Forum!
Wenn die beiden Haupträger, L-oder T Profil ? unterhalt der Karre (wo die Achsen dran sind) bleibt, dann reicht der 40mm Rahmen sicher aus, denke ich.
Aber alleine sicher nicht.
"Eigentlich" wäre es sinnvoller einen guten Hochlader-PKW Anhänger ohne Achse zu holen und an dessen Unterholmen die Gleisrollen anschweissen.
Da hast du umlaufende Ladeklappen, oder auch als Plattform ohne Klappen oder auch mit Plane möglich.
Dazu kommt noch das Stichwort Personenbeförderung, was es da nun alles zu beachten gilt weiss ich nicht.
Gruss Willy
 

falkein1975
Erfahrener
Zur Belastung der Verbindungen kann dir vielleicht der Katalog weiterhelfen.
13247512.jpg
GWS 12V-76, GWS 19-125CIE, GWS 24-230 LVI, GUS 12V-300, GLL 3-80C, BT 150, GAM 270 MFL, GLM 120C, GOP 55-36, GST 160 CE, GBH 36V-LI Plus,GSR 36 VE-2-LI, D-tect 120, GAS 18V-10L, GBL 18V-120.

matech
Neuling 2
Die Idee mit dem PKW-Anhänger ist gut, aber da noch andere Sachen auf dem Rahmen verbaut werden müssen und das Gewicht bei der Variante wahrscheinlich zu hoch ist, würde ich das gerne individuell mit den Alu-Profilen konstruieren.
Wenn die beiden Haupträger, L-oder T Profil ?
Siehe Anhang.
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willyausdemnorden
Power User 4
Moin
Ich meine den Hauptrahmen, der scheint im Bild aus L, Z, oder T-Profilen zu sein auf die dann dein Rexroth Profil abgelegt werden könnte, so meine Idee.
Du musst die Achsen ja auch irgendwo dran befestigen.
Du kannst alternativ auch auf eine Anhängerpritsche einen Rexroth Rahmen legen um alles andere aufzubauen.
Gruss Willy

viertelelf
Spezialist 2
Die statische Balastung sollte kein Problem sein, ein 40er-Profil aus vernünftigem Material mit passender Wandstärke ist schon stabil.
Kritisch würde ich die dynamische Belastung, also das Risiko von Schwingungsbrüchen sehen. Da du über die vier Räder, die nicht immer plan aufliegen punktuelle Belastungen in den Rahmen geleitet bekommst vermute ich, dass die Schweissnähte an den Ecken und die Befestigung der Rollen zuerst aufgeben. Ohne passende Knotenblechen in den Ecken und Verstärkung der Achsaufnahme wird das vermutlich kritisch.
Allerdings ist mein Studium arg lang her und ich habe danach nie in dem Beruf gearbeitet, wo ist denn der junge Maschinenbauer, wenn man ihn mal braucht......

matech
Neuling 2
Ich meine den Hauptrahmen, der scheint im Bild aus L, Z, oder T-Profilen zu sein auf die dann dein Rexroth Profil abgelegt werden könnte
Geplant ist, dass der komplette Rahmen, also auch Außen, aus den Vierkant-Aluprofilen kostruiert werden soll.

 
Du musst die Achsen ja auch irgendwo dran befestigen.
Die sollen einfach mit Stehlagern (siehe Anhang) an die Unterseite der Außenprofile geschraubt werden.

 
ein 40er-Profil aus vernünftigem Material mit passender Wandstärke ist schon stabil.
Welche verschiedenen Varianten gibt es denn und wie unterscheiden die sich im Hinblick auf Gewicht und Stabilität?

 
Kritisch würde ich die dynamische Belastung, also das Risiko von Schwingungsbrüchen sehen. Da du über die vier Räder, die nicht immer plan aufliegen punktuelle Belastungen in den Rahmen geleitet bekommst vermute ich, dass die Schweissnähte an den Ecken und die Befestigung der Rollen zuerst aufgeben.
Eine hohe dynamische Belastung schließe ich nahezu aus, weil das Fahrzeug schienengebunden ist und dadurch (v.a. bei Geschwindigkeiten < 30 km/h) kaum Schwingungen oder ungleichmäßige Belastungen durch Bodenunebenheiten entstehen.
Kann man die Ecken aus einer Kombination von Innen- und Außenwinkeln verstärken?
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viertelelf
Spezialist 2
Schwingungen bekommst du in den Rahmen auf alle Fälle. Schienen sind nicht eben, eine Federung ist nicht eingebaut, wo sollen sich die Höhenunterschiede abbauen wenn nicht über Verwindungen des Rahmens. Auch wenn das immer nur wenigen Bruchteile eine Millimeters sind sind es Schwingungen.Wenn du dir die E-Modul-Kurve von Baustahl anschaust, dann bleibst du da vermutlich im reversiblen Bereich, ob das auch für deine Schweissnähte für die Aufnahme der Räder und an den Ecken gilt, keine Ahnung.
Du kannst nach gutem, deutschen Maschinenbau bauen, einfach robust, die 40er-Rohre gibt es vermutlich in Wandstärken von 1-5mm, dann nimmst du eben nicht die zierlichsten und verstärkst die Ecken, dann wird das schon halten. 
Ich würde aber ein Knotenblech einschweissen, das verlängert die Schweissnaht deutlich, würde aber auch keine Rücksicht daraf nehmen ob das Fahrzeug am Rahmen 10km mehr wiegt, wenn es dafür stabil ist. Allerdings bin ich auch Schwabe, ich würde es so bauen, dass es für die Ewigkeit hält.

1n4148
Aktives Mitglied 3
Das 40er Profil wird sich bei der Last sichtbar verbiegen. Weitere Schwachstelle sind die Stoßverbindungen, Bolzenverbinder ist hier das Mittel der Wahl. Würde aber aus Erfahrung ein 45x90 Profil einsetzen.

haifisch18
Power User 4
Viertelelf:
er will Boschrexroth/Item Systemprofile verbauen. Diese sind aus Aluminium, es gibt Sie nur in einer Wandstärke. Geschweißt wird da auch nichts, sondern man arbeitet mit Winkeln und Hammermuttern um das ganze zu verschrauben. 

Ohne es zu berechnen wäre mir 40er Profil mit der gezeigten Konstruktion zu windig. In die Ecken zusätzliche Diagonalen zum aussteifen rein und zwei Kästen nebeneinander wäre deutlich stabiler. Welche Bodenplatte soll den drauf?
wenn Personen befördert werden sollen würde ich dennoch mal ne Konstruktion durchrechnen.
Maria, Maria, i like it laut!

kuraasu
Spezialist 2
Moin,

vor einiger Zeit hatte ich mal eine Konstruktion aus ähnlichen Systemprofilen zusammengebaut, bei der es bei ähnlicher Belastung (beidseitig punktuelle Lagerung, gleichmäßig verteiltes Gewicht von ca. 450 kg) nur zu minimalem Verzug kommen durfte. Aufgrund der vorgegebenen Bauform sind dort als Hauptträger 80 mm x 80 mm Profile zum Einsatz gekommen, an belasteten Eckverbindungen mit Profil- und zusätzlichen Winkelverbindern, und das obwohl keinerlei dynamische Belastung zu erwarten war.

Wenn Du jemanden kennst, der Zugriff auf ein Konstruktionstool wie SolidWorks, Inventor o.ä. hat, die können auch eine grobe Belastungsanalyse durchführen. Grob deshalb, weil die genaue Profilstruktur bei der Berechnung viel zu viel Rechenleistung erfordert und man daher mit einer Annäherung, z.B. mit einem Vierkantrohr mit angepasster Wandstärke rechnen muss. Alternativ geht das ganze auch überschlagsmäßig per Hand, die Profilhersteller geben üblicherweise die E- bzw. Torsionsmodule bzw. die erlaubten Belastungen der Profilverbindungen an.

Dabei sollte besser der Worst Case berechnet werden, also nicht gleichmäßige sondern punktuelle Belastung und dann natürlich noch dynamische Krafteinwirkung bei einem bewegten Objekt und unter Berücksichtugung der Stichwörter "Schienenstoß" und "Herzstück". 30 km/h klingt ja schon nach maschinellem Antrieb - wie sieht es da mit der nötigen Bremstechnik aus? Deren Kräfte müssen auch über den Rahmen abgeleitet werden.

Alles in allem würde ich mal mindestens 40 mm x 80 mm Profil (hochkant) nehmen, schon alleine um die bloße Gewichtskraft aufzunehmen. Da kann man dann auch schon mit 80er Winkeln an den Ecken verstärken, die können ganz gut was ab. In Zweifelsfall eher eine Quer- oder Längsstrebe mehr als eine weniger. Bei den Schrauben auf Klassifizierung für dynamische Belastung achten, das sind dann z.T. Dehnschrauben, die zwar weniger Kraft abkönnen, aber dafür auch nicht so schnell brechen wie die rein statischen Profilverschraubungen.


Gruß
kuraasu

1n4148
Aktives Mitglied 3
Im Raster 40 gibt es leider nur die "Leicht"-Profile, im 45er Raster gibt es noch die normalen, mit höherer Wandstärke als die "Leicht". 

matech
Neuling 2

Welche Bodenplatte soll den drauf?

Hatte an ein Riffelblech gedacht, aber wahrscheinlich bräuchte ich ein etwas dickeres, was natürlich auch nicht gerade leicht ist. Da an einer Seite noch die Antriebstechnik (hatte ich erstmal bewusst nicht erwähnt) verbaut wird, wäre es auch möglich das Drittel gar nicht zu bedecken und den Rest, der als Ladefläche dient, mit Holzbohlen auszulegen.
 

wenn Personen befördert werden sollen würde ich dennoch mal ne Konstruktion durchrechnen.

1 bis max. 2 Personen; in erster Linie Material und Werkzeug
 

Wenn Du jemanden kennst, der Zugriff auf ein Konstruktionstool wie SolidWorks, Inventor o.ä. hat, die können auch eine grobe Belastungsanalyse durchführen.

Leider nicht, sonst hätte ich das schon in die Wege geleitet. Wo könnte ich mir das berechnen lassen?
 

30 km/h klingt ja schon nach maschinellem Antrieb - wie sieht es da mit der nötigen Bremstechnik aus?

Richtig, das hatte ich erst bewusst nicht erwähnt, da es jetzt erstmal allgemein um den Rahmen ging. Ein 6,5 PS Benzinmotor soll eine Welle antreiben, auf der auch eine Bremsscheibe sitzt. Im Prinzip wie im Bild. (Anhang)
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viertelelf
Spezialist 2
Siebdruckplatten, wie man sie auch bei Anhängern einsetzt sind stabil, gerade und wetterfest. Dazu haben sie behandelte Oberflächen, auf denen man auch noch gut steht, wenn es einmal nass wird.
Nach den Rahmenbedingungen des Fahrzeugs solltest du dir die fertigen Alu-Profile noch einmal ganz ernsthaft überlegen, du baust ein Fahrzeug, das 30km/h schnell wird, auf mehrere 100kg Nutzlast genaut wird, allerdings groß genug ist, dass man es auch deutlich überladen kann, vier Personen mit etwas Gepäck passen locker drauf, dann hast du schon 500kg Last...
Ich bin mir ziemlich sicher, dass es sich bei dem Fahrzeug, das du hier baust um ein Gefährt handelt, das du einmal im Jahr im Rahmen der UVV abnehmen lassen mußt, wenn der Sachverständige dann windige Aluprofile, dünnes Wellblech, dazu aber einen Motor sieht, dann wird ihm seine Plakette nicht gerade von allein auf das Fahrzeug springen.

willyausdemnorden
Power User 4
Moin
Kopie:
....30km/h schnell wird, auf mehrere 100kg Nutzlast genaut wird, allerdings groß genug ist, dass man es auch deutlich überladen kann, vier Personen mit etwas Gepäck passen locker drauf, dann hast du schon 500kg Last... 
Irgendwie komme ich vom PKW-Anhänger der bereits alles bietet nicht los.
Gruss Willy

haifisch18
Power User 4
Ich sehe hier noch mehr Probleme:
Das Teil ist doch dann zulassungspflichtig? Motorgetrieben, Personenbeförderung (ist übrigens egal, wenn einem alleine oder einem von 3 was passiert), im Rahmen der Gleisinstandhaltung (klingt nach öffentlichem Verkehrsbereich) wöllte ich nicht als Verantwortlicher Planer ohne eine Berechnung dastehen.
Auch musst du Sorge tragen, das beim Bremsen das Material die Personen nicht verletzen kann (Ladungssicherung).

Bei 30 km/h brauchts mehr als nur 40er Profil. 
Maria, Maria, i like it laut!