Die vorliegende Technikerarbeit beinhaltet die Konstruktion einer Lenkgeometrie für eine Traubenpresse. Das Praktikum für diese Technikerarbeit findet bei der Firma Scharfenberger GmbH in Bad Dürkheim statt. Scharfenberger GmbH ist ein international führendes Maschinenbauunternehmen für Traubenpressen. Die Pressen der Firma werden nach Kundenwunsch konstruiert und gefertigt. Auf Kundennachfrage werden die Pressen auch mit einem Fahrantrieb, Lenkrollen sowie einer Lenkung ausgestattet.
Mit der aktuell verwendeten Lenkung lassen sich die Pressen nur sehr unpräzise lenken. Die bisherigen Versuche zur Problemlösung waren nicht erfolgreich. Aufgabe ist es daher einen Prototyp für eine neue Lenkgeometrie zu konstruieren. Das Ziel hierbei ist es die Pressen mittels einer angebrachten Deichsel präzise lenken zu können. Die Vorderräder sollen miteinander verbunden sein, sodass beide Räder gleichzeitig eingeschlagen werden können. Dabei muss auf jeden Fall verhindert werden, dass die Maschine aus der Kurve gleitet. Die Lenkrollen müssen also auf unterschiedlichen Kurvenradien laufen. Recherchen haben ergeben, dass diese Vorgaben mit der Achsschenkellenkung und Drehschemellenkung umgesetzt werden können.
Mit Hilfe einer Nutzwertanalyse wird ersichtlich, dass die Achsschenkellenkung im Vergleich zur Drehschemellenkung mehr Vorteile aufweist. Für die Ausführung der Konstruktion dieser Achsschenkellenkung wird auf den Morphologischen Kasten zurückgegriffen. Auf Grundlage einer erstellten Handskizze wird das erarbeitete Konzept als 3D-CAD-Modell realisiert.
Inhaltsverzeichnis
1 Vorstellung der Firma
1.1 Scharfenberger GmbH
1.1.1 Geschichte
1.2 Theoretische Grundlagen der Pressen
1.2.1 Einsatzgebiete
1.2.2 Funktion von Pressen
1.2.3 Press-Systeme
2 Aufgabenstellung
2.1 Ist-Zustand
2.1.1 Presse
2.1.2 Fahrantrieb
2.1.3 Lenkrollen
2.1.4 Elektronische Deichsel
2.2 Problemstellung
2.2.1 Aktuelle Situation
2.2.2 Test
2.3 Soll-Zustand
3 Grundlagen der Lenkung
3.1 Definition Lenkgeometrie / Achsgeometrie
3.2 Definition Lenkung
3.3 Aufgaben und Anforderungen
4 Anforderungen
4.1 Pflichtenheft
4.2 Anforderungsliste
5 Vorüberlegungen
5.1 Achsschenkelenkung
5.2 Drehschemellenkung
5.3 Nutzwertanalyse
5.3.1 Ermittlung des Erfüllungsgrades
5.3.2 Ermittlung der Gewichtung
5.3.3 Nutzwertermittlung
5.4 Entscheidung
5.4.1 Begründung
6 Ideenfindung
6.1 Morphologischer Kasten
6.2 Auswertung der Alternativen
6.3 Entscheidung
6.3.1 Begründung
7 Vorbereitung
7.1 Versuchsaufbau
7.2 Prinzipskizze
7.3 Handskizze
8 Ausarbeitung
8.1 Grundmaße der Presse
8.2 Ermittlung der Maße
8.3 Grundrechnungen
8.4 Konstruktion der Lenkung
8.5 Berechnung der Winkel
8.5.1 Spurdifferenzwinkel
8.5.2 Verschiedene Einschlagwinkel
9 Fazit
9.1 Ausblick
Zielsetzung & Themen
Das Hauptziel dieser Technikerarbeit ist die Konstruktion einer präzisen Lenkgeometrie für die Pressenreihe P80 - P200 der Firma Scharfenberger GmbH, um die bisher unzureichende Manövrierbarkeit der Maschinen durch ein neues Prototyp-System zu verbessern und ein exaktes Kurvenfahrverhalten ohne Radieren der Rollen zu gewährleisten.
- Analyse der Ist-Situation und Problemstellung bei bestehenden Pressenmodellen
- Vergleich und Bewertung von Lenkungskonzepten (Achsschenkelenkung vs. Drehschemellenkung) mittels Nutzwertanalyse
- Entwicklung eines Lenktrapezes als Grundlage für die neue Lenkkonstruktion
- Konstruktive Ausarbeitung und Dimensionierung der Bauteile mittels 3D-CAD
- Verifizierung der Funktion durch Geometrieberechnungen und Kurvenwinkel-Ermittlung
Auszug aus dem Buch
2.2.1 Aktuelle Situation
Bei nur einem gelenkten Rad lassen sich die Pressen nur sehr schlecht und unpräzise lenken. Grund hierfür ist, dass die jeweils andere Lenkrolle nicht unmittelbar einlenkt, da das nicht gelenkte Rad versucht sich in Geradeausstellung zu halten. Somit kann die von der Deichsel vorgegebene Richtung schwer erreicht werden. Bei Richtungswechsel muss sich die Lenkrolle erst um bis zu 180° drehen, während durch die angebrachte Deichsel, die gelenkte Rolle sofort in gewünschte Richtung lenkt.
Zusammenfassung der Kapitel
1 Vorstellung der Firma: Gibt einen Überblick über die Historie der Scharfenberger GmbH und die theoretischen Grundlagen sowie Einsatzgebiete ihrer Pressensysteme.
2 Aufgabenstellung: Beschreibt den aktuellen Ist-Zustand der Pressenlenkung sowie die daraus resultierende Problemstellung und Zielsetzung für das neue Konzept.
3 Grundlagen der Lenkung: Definiert die notwendigen Begriffe der Lenk- und Achsgeometrie sowie die Anforderungen, die an das zu entwickelnde Lenksystem gestellt werden.
4 Anforderungen: Erstellt auf Basis des Pflichtenhefts eine detaillierte Anforderungsliste für die Konstruktion.
5 Vorüberlegungen: Vergleicht durch eine Nutzwertanalyse verschiedene Lenkungsvarianten und begründet die Entscheidung für die Achsschenkelenkung.
6 Ideenfindung: Nutzt den morphologischen Kasten, um Lösungsansätze zu generieren, auszuwerten und eine finale Entscheidung zur Konstruktionsweise zu treffen.
7 Vorbereitung: Beschreibt den Versuchsaufbau, die Erstellung von Prinzip- und Handskizzen sowie die Vorüberlegungen zur Funktion des Lenktrapezes.
8 Ausarbeitung: Dokumentiert die detaillierte Konstruktion, die Berechnung der geometrischen Grundlagen (Spur/Radstand) und die Ermittlung der Einschlagwinkel.
9 Fazit: Fasst die Ergebnisse der Arbeit zusammen, bestätigt die erfolgreiche Erfüllung der Anforderungen und gibt einen Ausblick auf die weitere Erprobung.
Schlüsselwörter
Lenkgeometrie, Achsschenkelenkung, Drehschemellenkung, Nutzwertanalyse, Lenktrapez, Spurdifferenzwinkel, Scharfenberger GmbH, Pressenkonstruktion, Kurvenfahrt, CAD-Konstruktion, Maschinenbau, Lenkrolle, Radstand, Einschlagwinkel, Prototypenentwicklung
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in dieser Technikerarbeit grundsätzlich?
Die Arbeit befasst sich mit der Entwicklung und Konstruktion einer neuen, präziseren Lenkgeometrie für die Pressen der Firma Scharfenberger GmbH, um die bisherige ungenaue Steuerung zu ersetzen.
Welche zentralen Themenfelder werden bearbeitet?
Zentrale Themen sind die Analyse bestehender Fahrwerksprobleme, der Vergleich theoretischer Lenkungsprinzipien, die methodische Entscheidungsfindung und die detaillierte konstruktive Auslegung einer neuen Lenkung.
Was ist das primäre Ziel der Arbeit?
Das primäre Ziel ist die Konstruktion eines Prototyps, der es ermöglicht, die Maschinen präzise zu lenken und ein geometrisch einwandfreies Abrollen der Lenkrollen in der Kurve zu gewährleisten.
Welche wissenschaftliche Methode wird verwendet?
Zur objektiven Auswahl des geeigneten Lenkkonzepts wurde eine Nutzwertanalyse durchgeführt; zur systematischen Lösungsfindung kam ein morphologischer Kasten zum Einsatz.
Was wird im Hauptteil der Arbeit behandelt?
Der Hauptteil umfasst die detaillierte Analyse des Ist-Zustands, die theoretische Herleitung der Achsschenkelenkung sowie die gesamte CAD-Konstruktion inklusive der notwendigen Berechnungen für Winkel und Spur.
Welche Schlüsselwörter charakterisieren die Arbeit?
Wichtige Begriffe sind Lenkgeometrie, Achsschenkelenkung, Nutzwertanalyse, Lenktrapez, Kurvenfahrt, Konstruktion und Spurdifferenzwinkel.
Warum wurde die Achsschenkelenkung der Drehschemellenkung vorgezogen?
Die Nutzwertanalyse ergab, dass die Achsschenkelenkung eine deutlich höhere Standsicherheit während des Lenkvorgangs bietet und eine bessere Integration in das bestehende Maschinengestell ermöglicht.
Welche Herausforderung stellte sich bei der Verwendung von Lenkrollen statt Standardrädern?
Da es sich um Lenkrollen handelt, können keine Standard-Radaufhängungen verwendet werden. Dies erschwerte die Festlegung der Radachsen-Schnittpunkte, was durch ein spezielles, geometrisch berechnetes Lenktrapez gelöst wurde.
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- Marco Lippmann (Author), 2016, Lenkgeometrie für eine Traubenpresse. Konstruktion einer Achsschenkellenkung mithilfe des Morphologischen Kastens, Munich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/1148611
