Aflevering 10: Krachtsluiting

Het positief vastzetten van de lading werd al beschreven in de Aflevering 8 behandeld. Laten we nu de wrijvingsverbinding eens nader bekijken.

Wat wordt bedoeld met wrijvingsvergrendeling, hoe werkt het en wat is belangrijk bij het vastzetten van ladingen?

Een wrijvingsverbinding is een verbinding van twee onderdelen via het oppervlak, waarbij beide oppervlakken een hoge wrijvingscoëfficiënt hebben. Hoe werkt het?

Aflevering 10: Krachtsluiting

Er wordt aangenomen dat een last 10 kg op een oppervlak drukt. De normaalkracht is het resultaat van de vermenigvuldiging van de massa (voorbeeld 10kg) met de zwaartekracht van de aarde g (9,81m/s).²).

De normaalkracht is dus

10kg * 9,81m/s²  = 100N.

De normaalkracht werkt altijd verticaal op het oppervlak.

Elk oppervlak heeft een bepaalde ruwheid die microvertanding creëert wanneer de twee oppervlakken met elkaar in contact komen.

De maat wordt aangeduid met de letter µ en wordt wrijvingscoëfficiënt genoemd.

Als nu wordt geprobeerd om de oppervlakken tegen elkaar te bewegen, ontstaat er een tegenkracht door deze ruwheid.

Precies dit effect wordt gebruikt in de krachtsluiting.

De tegenkracht hangt af van de specifieke wrijvingscoëfficiënt µ en wordt de wrijvingskracht genoemd.

Als een fabrikant van vrachtwagencarrosserieën bijvoorbeeld een wrijvingscoëfficiënt van µ=0,3 opgeeft voor zijn laadoppervlakken, betekent dit dat de kracht die nodig is om pallets te verplaatsen 30% van de normaalkracht is.

Hoe werkt de wrijvingszekering van een vrijstaande last van 1000 kg tegen verplaatsing tijdens voluit remmen met 0,8 g.? (zie VDI-2700 en EN-12195-1).

De vereiste borgkracht volgens de voorschriften is F_S = m * g * a = 1.000kg * 9,81m/s² * 0,8g = 8.000N = 800daN

Een lading wordt meestal vastgesjord met spanriemen. De kracht die nu het verschuiven tegengaat bestaat uit twee componenten: de normaalkracht + de voorspankracht.

Er moet echter rekening worden gehouden met de invloed van drie randvoorwaarden:

• de Wrijvingskracht F_R van de wrijvingscoëfficiënt µ
• de Sjorhoek α tussen het ankerpunt en het 1e afbuigpunt
• de Overdrachtscoëfficiënt/K-factor tussen beide ankerpunten

De voorspankracht kan ook worden gezien als een extra gewicht aan de lading.

Dit betekent dat alleen het deel van de voorspankracht dat overeenkomt met de wrijvingscoëfficiënt effectief is.

Wrijvingskracht F_R = 1.000daN * 0,3 = 300daN

Borgkracht FS = 500daN * 0,3 = 150daN

Som: 450daN

Om 1.000 kg te verplaatsen is dus slechts een kracht van 450daN nodig.

Het voorbeeld laat zien dat de voorspankracht van 500daN niet voldoende is om de belasting tegen verschuiven te beschermen.

Een andere randvoorwaarde voor de grootte van de effectieve voorspankracht is de sjorhoek α, omdat alleen het verticale deel van de voorspankracht effectief is. De verhouding volgt uit de sinus van de sjorhoek.

Voorbeeld: voor een Sjorhoek α van 80º is de sinus 0,9961.

Dit betekent dat van de 500daN voorspankracht slechts 500daN * 0,9961 = 498daN daadwerkelijk in werking treedt.

De voorspanning die door de spanratel wordt gecreëerd, bestaat alleen tussen het bevestigingspunt op de laadvloer en het eerste doorbuigpunt. Op de doorbuigingspunten wordt deze verminderd door wrijvingsverliezen. Hoe meer doorbuigingspunten, hoe groter het verlies.

De som van de voorspankracht bestaat daarom uit minstens drie delen:

• Deel 1: Ankerpunt - afbuigpunt 1
• Deel 2: Afbuigpunt 1 en 2
• Deel 3: Afbuigpunt 2 - ankerpunt

Het resultaat kan worden vergeleken met de Overdrachtscoëfficiënt/K-factor worden berekend.

Uitgaande van een factor 1,5 zou de som van de voorspankracht 500daN * 1,5 = 750daN zijn.

Als nu alle randvoorwaarden samen worden bekeken, volgens het voorbeeld, resulteert de volgende berekening:

F_STF = voorspankracht * K-factor * sin sjorhoek α * µ

= 500daN * 1,5 * sin35º (0,5735) * 0,3 = 129daN

Hoeveel spangordels zijn er nodig om deze lading vast te zetten?

Hierbij kan de volgende overweging worden gemaakt:

800daN moet worden geborgd, als je hiervan de wrijvingskracht van 450daN aftrekt, krijg je een verschil van 350daN. Deze kracht moet worden geleverd door spangordels. 350daN gedeeld / 129daN = 2,7, wat betekent dat er 3 spanriemen nodig zijn om de belasting van 1.000kg vast te zetten onder de genoemde randvoorwaarden.

De conclusie is beangstigend, want van 500daN, wat op zich veel is, blijft er eigenlijk maar heel weinig over. Hieruit moet worden geconcludeerd dat de bevestigingsmethode met wrijvingsvergrendeling van spanbanden veel randvoorwaarden kent waarmee rekening moet worden gehouden en die daarom met de grootste voorzichtigheid moeten worden gebruikt.

Een algemene oplossing is de combinatie van spanbanden + antislipmatten met µ=0,6.

De toename van de wrijvingscoëfficiënt is het doorslaggevende element.

Wrijvingskracht F_R = 1.000daN * 0,6 = 600daN

Voorbelastingskracht F_STF = 500daN * 1,5 * sin35º (0,5735) * 0,6 = 258daN

Borgkracht F_S = 600daN + 258daN = 858daN

Zekeringbalans: de werkelijk De borgkracht moet gelijk zijn aan of groter zijn dan de vereist Beveiligende kracht.

858daN ≥ 800daN

In de praktijk zie je vaak precies het tegenovergestelde. Waarschijnlijk door een gebrek aan kennis van het principe van actie.

Uw Sigurd Ehringer.