Rekstrookmetingen aan een onderwagen van een mobiele kraan KH 150-3

(1)

Rekstrookmetingen aan een onderwagen van een mobiele

kraan KH 150-3

Citation for published version (APA):

Braak, L. H., & IJzermans, J. M. M. (1987). Rekstrookmetingen aan een onderwagen van een mobiele kraan KH 150-3. (DCT rapporten; Vol. 1987.069). Technische Universiteit Eindhoven.

Document status and date: Gepubliceerd: 01/01/1987 Document Version:

Uitgevers PDF, ook bekend als Version of Record Please check the document version of this publication:

• A submitted manuscript is the version of the article upon submission and before peer-review. There can be important differences between the submitted version and the official published version of record. People interested in the research are advised to contact the author for the final version of the publication, or visit the DOI to the publisher's website.

• The final author version and the galley proof are versions of the publication after peer review.

• The final published version features the final layout of the paper including the volume, issue and page numbers.

Link to publication

General rights

Copyright and moral rights for the publications made accessible in the public portal are retained by the authors and/or other copyright owners and it is a condition of accessing publications that users recognise and abide by the legal requirements associated with these rights. • Users may download and print one copy of any publication from the public portal for the purpose of private study or research. • You may not further distribute the material or use it for any profit-making activity or commercial gain

• You may freely distribute the URL identifying the publication in the public portal.

If the publication is distributed under the terms of Article 25fa of the Dutch Copyright Act, indicated by the “Taverne” license above, please follow below link for the End User Agreement:

www.tue.nl/taverne

Take down policy

If you believe that this document breaches copyright please contact us at:

openaccess@tue.nl

providing details and we will investigate your claim.

(2)

Rekstrookmetinyen aan e e n onderwagen van een mohj.ele

kraan KH 150-3 Dr.ir. L.H. Braak

J . M . M . Tjzernians WFW 8 7 .O69 sept. ‘ 8 7

Sri oprirackrì, van:

Hitachj. Const:mcf:i.on Ma.ctiiriery

(3)

Inhoudsopgave

1 .

Inleiding

.

2. Opzet van de metingen

3. Uitvoering van de metingen 4. Re:iultaten

.

5. Conclusies

.

6 . Crafj.eken

.

3 4 7 9

.

I 1 . 12

(4)

- 3 -

1. Inleiding

Hitachi Construction Machinery (Europe) BV t e Ooi;I;erhout importeert o. a . (delen van) mobile kranen en ggraafmachines u i t Japan. Om een aantal redenen

b l i j k t het gewenst zoveel mogelijk onderdelen van dergeli jke machines i n Europa t e maken. Een van de delen betreft: de onderwagen; een balkachtige constructie waarop de hydromotor voor de aandrijving van de rupsband is bevestigd en waaraan de bovenbouw is gekoppeld.

Omdat deze onderwagen i n het Nederlandse bedrijf i s ontwikkeld ei1 gewijzigd i s ten opzichte van de oorspronkelfjke versie, e i s t het Japanse

moederbedrijf een controle op de sterkte van de const.ructie.

Aan de vakgroep Fnndarnent:ele Werktuigkunde van de TectiniscAie Universikeit Eindhoven is gevraagd een rekstrookmeting aan de onderwagen van een kraan, type KH 150-3, uit; t e voeren.

Tn d i t verslag wordt de opzet en uitvoering van de meting beschreven en worden de xesu1t;aten vermeld,

Onze dank gaat u i t naar de medewerkers van Hitachi die ons tijdens de uitvoering van de meting behulpzaam waren en er mede voor zorgden dat i n korte t i j d het meetprogramma kon worden af gewerkt..

(5)

2 . Opzet van de metingen

De onderwagen is in wezen een balk, samengesteld uit 2 UNP-profielen, met

daarin kokervormige uitsparingen voor de balken van de bovenbouw. Via die

kokers wordt de belazting doorgeleid in de onderwagen en van daar uit naar de rupsband en de ondergrond. Het i.s tie verwachten dat in de directe

omgeving van de koker de hoogste spanningen in de lijfplaat van de

onderwagen optreden. :Cn f i g . 1 i.s aangegeven op welke posities rekstrookjes

zijn geplakt. Wit deze plaatsing blijkt dat ook op een paar andere plaatsen

wordt gemeten; in de flens van de balk, omdat buiging van de onderwagen daar het best merkbaar zal zijn, en bij de uitsparing voor de aandrijfmotor omdat.

hier ter plaatse een spanningsconcen~ratie kan optreden.

Er zijn I S meetpunten geselecteerd. Rekstrookje 1 t/m 6 aan de buitenzijde van de balk, strookje 10 t/m 15 aan de binnenzijde en de strookjes 8 en 9 in de buurt; van de hydromotor.

In elk meetpunt wordt gebruik gemiiakt. van een r«se.t%estrookje met drie filamenten. Twee filamenten staan onderling loodrecht tiet derde filament: maakt een hoek van 4S"met de twee andere. In fig. 1 is ook de stand van de rosetkestxoukjes aangegeven

.

In verband met de noodzaak voor temperatuurcompensatie zi jn twee dummy

rekstrookjes geplakt: o p losse stukken metaal die niet meclianisch belast worden.

Type rosette: PR 5-11; k-factor 2.00; fabr. TOKIO SûKK1,Japan

Type lijm : Twee-componentenlijm ; fabr. l?hj.lips Nederland

Elk actief filament. van een rosette vormt s m e n met een fifurnent mt, eet,

gelijksoortig onbelast (dummy) Stxook je een halve brug van Wheatstxme , Met;

behulp van een meerkanaalsrekstrookinutallatie (fabr. Hottinger 'type UPH

3200) worden de afzonderlijke halve bruggen bemonsterd.

Bij een meting worden alle filamenten na elkaar doorgemeten; om de invloed

van storingen op het meetsignaal te beperken wordt elke meetcyclus tien maal

(6)

(7)

A l de verzamelde data worden door middel van een telef aonverbinding doorgeseind naar de PRIME 7 5 0 , de rekenmachine van de faculteit

Werktuigbouwkun(Ze in Eindhoven. Op deze machine worden de resultaten later verder verwerkt zoda.1: uit de rek per filament de spanningen in elk meetpunt he 1: ekenrl worden

.

Voorbereiding

De onderwagen, zonder aandrijfunit en rupsband, is in het. laboratorium van

de vakgroep Fundamentele Werktuigkunde voorzien van rek:ji;rook j e s . Elk

meetpunt is grondig schoon gemaakt en ontvet. De rekstrookjes zijn bij kamertemperatuur geplakt: ; nadat de aansluitdraden gesoldeerd waren

,

zijn de strookjes afgedekt met een vochtwerende lijm. Om een mogelijke beschadiging

tijdens txansport en montage tegen t e gaan zijn daarna nog extra heugels

(8)

-7- 4. Uitvoering van de meting

De rekstrookmeting werd uitgevoerd op het terrein van Hitachi in Oosterhout.

De kraan met korte giek stond op een nagenoeg vlakke bestrating a l s ondergrond. Als belasting voor de kraan fungeerden een drietal oude

contragewichten. Het: exacte gewicht: van deze belasting kon ter plaatse niet

bepaald worden; volgens schattingen van bedrijfsmedewerkers zou hek gewicht

circa 20 tonf (200 kN) bedragen.

Tijdens de meting was er weinig wind, de temperatuur was circa 20°C en

ondanks wat bewolking regende het, niet.

Ket is onmogelijk de volledige spanningstoestand van de onderwagen te bepalen. Lasspanningen die in het materiaal zijn veroorzaakt, kunnen niet

gemeten worden en ook de invloed van het eigen gewicht van de constructie is

zcmder grootscheepse clem«ntage-werkzaamheden niet in rekening te brengen.

Alle rekstrookbruggen zijn gebalanceerd in (le situatie dat de giek in zijn

hooys%e stand staak, er geen extra last in de kraan hangt en de kraan in

positie 3 (zie fig. 2) staat. Gemeten wordt alleen de extra spanning die het

gevolg is van het aanbrengen van de belasting.

Rij de eerste test:met;ing bleek dat de spreiding in de rekwaarden aanzienlijk

was; meer dan 20 microrek. Nadat vervolgens de netspanning voor de

apparatuur niet: betrokken werd uit de fabriekshal maar van k t ; kantoor bleek dat er veel minder storingen werden geintroduceerd en bleef de spreiding in de meetwaarden beperkt tot slechts enkele microrek. in grafiek 1 i s een

beeld te zien van deze spreidingen voor alle meetkanalen in &én positie van de traan.

Jn fig. 2 zijn de meetposities aangegeven.

Er is uitgegaan van twee verschillende belastingssituaties :

-

de giek hoog;

een simulatie van het grootste hijsgewicht door de giek zo steil mogelijk te plaatsen; niet voor elke positie kon eenzelfde :itand ingenomen worden;

in de overhoekse pcvjities 2 en 4 moest de giek iets meer gestreken worden

(9)

Omdat geen groter gewicht: beschikbaar was dan c i r c a

200

kN i s de maximale hijskracht niet bereikt. Op grond van het lineair gedrag dat de machine

zal vertonen mogen de resultaten u i t deze meting naar evenredigfieid worden verhoogd voor een hogere belasting.

een simulatie van een s i t u a t i e met maximale uitkraging a l s de giek onder belasting zoveel mogeli j k wordt gestreken. Aangezien nog niet a l l e

beveiligingen op de kraan waren geinstalleerd, i s de giek i n positie

1

zover gestreken dat de rupsband aan de onbelaste zijde van de kraan los begon t e komen van de grond.

Met een langere giek zal i n deze belastinyssitutie een lager gwicht: gehesen kunnen worden omdat. het kantelmoment g e l i j k moet blijven. De

reactiekracht; op de zwaarst belaste rupsband wordt dan kleiner. De gemeten rekken en spanningen kunnen dus voor deze simulatie beschouwd worden als de maximaal optredenden waarden.

-

de giek laag;

3

F i g . 2 . De meetpositie:; van de kraan

i n eerste instantie z i j n metingen verricht waarbij de giek i n vier: stappen over 180" gcdrailid werd; de posities I t o t en me% 5 . Ter controle z i j n als

afsluiting ook de p o s i t i e s 6 en 7 doorgemeten met de giek i n de lage stand;

daarbi3 bleek een liclit hoger rekniveau op t e treden dan i n de voorafgaande metingen.

(10)

-9- 4. Resultaten

De gemeten rekken i n tien meetcycli worden gemiddeld voor e l k f ilamen2. en voor elke belastingsstap af zonderlijk. Met de gemiddelde waarden van (Ieze rekken wordt i n het verwerkingsprogramnia verder gerekend.

U i t de rekwaarden van drie filamenten vam een rekstrookje worriI; voor dat: strookje berekend de waarde van de daar heersende hoofdspanningen, de

hoc,fdspanningsric~iting en de v e r y e l i jkspanning volgens Von Mises.

Deze l a a t s t e spanningswaarde i s maatgevend om de toelaatbaarheid van een spanninystoestand t e beoordelen.

I n de meeste grafieken worden twee lijnen getekend, een vocir de hoge yiekstand en een voor de lage giekstand. De spanning wordt uitgedrukt; i n

N/mm I

2

I n g r a f i e k

2

z i j n vocir de 15 meetpunten de vergelijkcpanni.nyen weergegeven i n de eerste v i j f posities van de kraan. U i t de grafieken b l i j k t ; dat i n het

algemeen de lage yiekrjfxnd de h«cigst:e spanningen veroorzaakt. De hoogste

2

waarde van de spanning bedraagt; 58 N/mm

(binnenzijde b a l k i n de hoek b i j de koker) i n p o s i t i e

2.

en wordt gemeten i n meetplaats 15

I n de grafieken 3 a , 3b en 3c z i j n dezelfde spanninyswaarden op een andere manier gerangschikt:. Hierbij is per meetpunt: de vergelijkspanning uitgezet als functie van de posit5e van de kraan. U i t deze serie grafieken b l i j k t duidelijker dan uit grafiek

2

d a t b i j hoge giekstand de spanningen nagenoeg onafhankelijk z i j n van de kraanpositie. De hoogste waarde van de cpanning i n

~ e u r stand var! de g i e k ~ r d r a a g t 39 ~ / m m 2 ril treefit vp ir! povrtie 7 er!

meetplaats 3 (op de flens i n de middendoorsnede van de onderwagen).

. .

I n g r a f i e k 4 staan de resultaten voor alleen de lage giekstand getekend. Er

is een vergelijking mogelijk voor overeenkomstige kraanposities (zie grafiek 2 ) . Het b l i j k t d a t meetplaats 3 de I’iciog~te spanning geeft. en wel i n p o s i t i e

6 (de giek naar achter). De waarde van de spanning i s dan net, i e t s lager dan

(11)

I n de grafieken 5 en 6 z i j n resultaten voor alleen meetplaats 3 vermeld. Weer i s t e zien dat i n hoge giekstand de waarden van spanning en

hoofdrictit:i.ng vrijwel onafhankelijk z i j n van de kraanpositie, t e r w i j l .in de lage giekstand er wel een afhankelijkheid i s . D i t betekent dat de

spanningstoeskand varieert en d a t waarschijnlijk torsiespanningen een wezenljke bijdrage leveren.

I n grafiek 7 ls voor ineetplaats 1 9 , b i j lage giekstand, de vergelijkspanning uitgezet als nagenoeg continue functie van de kraanpositie. Aan de machinist-, is gevraagd de kraan met zo constaiit mogelijke sne1hei.d t e draaien van

positie 5 naar posi.tj.e 1. i n de tussentijd z i j n door de meetmachine zoveel mogelijk waarden verzameld. Uit de regl s t r a t i e b l i j k t . dat voor deze

meetplaats de zwaar:jt;e belasting optreedt als de giek recht voor de machine s t a a t . De maximale waarde van de spanning i s hoger dan op de overkomstigc figuur uit grafiek 3b b l i j k t , Het verschil i n meetwaarden i s mogelijk t:e

wijten aan het f e i t d a t a l l e r l e i spelingen i n de constructie z i c h op telkens andere manieren representeren en daardoor de be1ast;ingstoes tand licht:

(12)

-11-

5 . Conclusies

U i t de metingen b l i j k t dat voor de meetpunten die liggen rond de a a n s l u i t i n g van de kokers op de l i j f p l a a t van de underwagen de hoogste spanningen

optreden i n de lage giekstand. De maximale waarden van de vergelijkspanning

2

overschrijden het niveau van 70 N/mm

Het meetpunt o p de l i j f p l a a t i n de middendoorsnede van de onderwagen geeft

niet;.

2 eveneens i n lage yiekstand een spanning die maximaal i n de orde van 70 N/mm

l i g t .

I n hoge giekstand z i j n a l l e maximale waarden aanzienlijk layer. Hclewel b i j hogere hijslasten deze maxima evenredig met de grootte van de belasting toenemen kan gesteld worden d a t z e l f s b i j verdubbeling van de h i j s l a s t de

maximale spanning de waarde van 70 N/mm 2 niet zal tiversctirijrlen.

Samenvattend b l i j k t dat i n de gemeten punten de waarde van de

veryelijkspanning ver onder het toelaatbare niveau b l i j f t voor normaal constructiestaal, tijdens de hier beschreven metingen. I n de p r a k t i j k z a l echter minder zorgvuldig met een dergelijke machine worden omgegaan en zullen spaniij.nysverhcicJi-flgen kunnen ontstaat die het gevolg z i j n van schokken, stoten en dynamische effecten. Het is moeilijk i n t e schatten welke v e i l i yheidsfactoren hiervoor i n rekening gebracht moeten worden, maar i n de statische helastinyssituaties heeft de constructie voldoende reserve.

(13)

6. Grafieken

1. Gemiddelde rek en spreiding voor 45 meetkanalen;

na 10 cycli.; in meet;posii.tie 7.

2. Von Misesspanning per meetpositie in 15 meetpunten.

3a. Von Misesspanning per meetpunt aan de buitenzijde van de onderwagen voor 5 meetposities.

h.Von Misesspanning per meetpunt aan ùe binnenzijde van de oniterwagen wor 5 mee2;posit:ie:j

.

c .Yon Misesspanning in de overige meetpunten bi2 5 meetposities

4. Von Mjsesspanniny in lage giekstand; meetposities 3 en 6; re:jp 4 en 5 . Rekken in meetpunt 3 .

6 . Hoofdspanningsrichtingen in meetpunt 3.

(14)

t c d- Q 3- 3- t P 4- f Q -!I-

+

-5 %- %- -#- Grafiek 1. Gemiddelde rek en spreiding voor 45 meetkanalen; 10 cycli; positie 7.

(15)

eetpositie 3 65; 60: 55 501 45: 401 35: I W 1 3 5 7 9 1 1 f 3 15 Meetpositie 5 0 F i l i l i l l l l l l l l l 1 3 5 7 9 1 1 13 15 Meetpositie 4

.A: giek hoog

v:

giek laag

horizontaal: meet unt

9

. verticaal : N/mm

(16)

9

P -

(17)

(18)

(19)

t

25 \

x

Grafiek 4. Von Misesspanningen in lage giekstand; Meetposities 3 en 6; resp. 4 en 7.

Rekstrookmetingen aan een onderwagen van een mobiele kraan KH 150-3