Analyse verschiedener Wischerarme für Züge

Abstract

Es wurden zwei verschiedene Wischerarme (gekröpfter und gerader Wischerarm) untersucht. Durch mehrere interne Messungen wurde ein mehrstufiges Lastkollektiv erstellt. Mit diesem Lastkollektiv bzw. mit den höchsten Belastungen dieses Lastkollektivs wurden zu Beginn der Arbeit die kritischen Stellen des Wischerarms auf ihre Festigkeit untersucht. Der "gekröpfte" Wischerarm hatte andere Biegemomentenverläufe, verursacht durch die Wischbewegung und Scheibenanpresskraft, als der "gerade" Wischerarm. Teilweise waren die Belastungen an den kritischen Stellen der beiden Wischerarme "annähernd" gleich. Somit musste nur der kritischere Wischerarm berechnet werden. Die Berechnung gilt dann auch für den niedriger belasteten Arm. Die Festigkeitsberechnung beinhaltet die Eingangswelle (berechnet mit DIN 743), den Klemmbock (mit Hilfe von Roloff/Matek und FKM-Richtlinie), die Nietverbindung (mit Hilfe von Roloff/Matek), die Schweißnaht (DVS 1612), die Punktschweißverbindung (mit Hilfe von Roloff/Matek) und die Wischerarmrohre (FKM-Richtlinie). Die Festigkeitsberechnungen konnten, bis auf die Klemmbockberechnung, ohne Finite Elemente-Methoden (FE-Methoden) durchgeführt werden. Einzelne berechnete Ergebnisse wurden anschließend durch Versuche verifiziert. Mit Hilfe der Versuchsergebnisse konnte ein Modell des Wischerarms erstellt werden, aus dem die Belastungen des Wischerarms nur durch Messung des Drehmoments an der Antriebswelle bestimmt werden. Mit diesem Modell konnten auch die maximalen Verformungen durch eine FE-Analyse ermittelt werden. Die Verformungen des Wischerarms sind für die Regelung der Antriebe wichtig, weshalb beim Betrieb von mehreren Wischern diese synchronisiert werden müssen. Dieses Modell ist die Grundlage für die weitere Entwicklung eines Dauerprüfstandes.

Two different wiper arms (cranked and straight wiper arms) were examined. A multistage load collective was created by several internal measurements. With this load collective or with the highest loads of this load collective, the critical points of the wiper arm were examined for their strength. The "cranked" wiper arm had other bending moments caused by the wiping movement and disc pressing force than the "straight" wiper arm. Partially, the loads in the critical positions of the two wiper arms were "approximately" the same. Thus only the more critical one had to be calculated. The calculation also applies to the lower loaded arm. The strength calculation includes the input shaft (calculated with DIN 743), the clamping block (with the help of Roloff / Matek and FKM-Guideline), the rivet connection (with the help of Roloff/Matek), the weld seam (DVS 1612), the spot welding connection (with the help of Roloff/Matek) and the wiper arm tubes (FKM-Guideline). The strength calculations were carried out without finite element methods (FE- methods), with the exception of the clamping block calculation. Individual calculated results were then verified by experiments. With the help of the test results, a model of the wiper arm could be created, from which the loads of the wiper arm are determined only by measuring the torque on the drive shaft. With this model the maximum deformations could also be determined by a FE-analysis. The deformations of the wiper arm are important for the control of the drives, which is why they must be synchronized when several wipers are operated. This model is the basis for the further development of an endurance test stand.