Aufgabe Vorschlag C - 1 - Statik: Freimachen und Gleichge… · Abitur Hessen Maschinenbautechnik LK 2022

LKW-Hubarbeitsbühne

Eine LKW-Hubarbeitsbühne bietet einen schnellen mobilen Einsatz in einigen Metern Höhe z.B. im Bereich der Baumpflege, der Energieversorgung oder in Kommunen. Der Arbeitskorb bietet zwei bis drei Personen mit Werkzeug und Arbeitsmaterial Platz. Vom Arbeitskorb aus kann der Arm teleskopierbar in der Länge ausgefahren und über einen Hydraulikzylinder nach oben und unten geschwenkt werden, so dass der Arbeitskorb in unterschiedliche Positionen verfahren werden kann.

Material 1: LKW-Hubarbeitsbühne

Material 2: Rechter Stützfuß

Material 3: Auswahl an Festigkeitskennwerten

Material 4: Kaltgefertigte Stahlbau-Hohlprofile

Material 5: Zylinderaufnahme

1 LKW-Hubarbeitsbühne

Um einen definierten Stand für die LKW-Hubarbeitsbühne zu gewährleisten, besitzt diese zwei Stützbrücken, eine vorne und eine hinten am Fahrzeug, die jeweils links und rechts einen Stützzylinder haben, der den LKW vom Boden anhebt und in eine horizontale Position bringt.

1.1

Die Massen können in ihren Schwerpunkten (Material 1, Abbildung 1.2) als Punktmasse angenommen werden und betragen:

$m_{\text{LKW}} = 3920\,\text{kg}$ (Masse des LKW ohne Aufbauten),

$m_{\text{K}} = 1240\,\text{kg}$ (Masse des Korbarms inkl. unbeladenem Arbeitskorb).

Bestimmen Sie die Hublast im Korb in $\text{kg}$, bei der die LKW-Hubarbeitsbühne in der dargestellten Position zur Seite kippen würde. Beurteilen und begründen Sie, welche Auswirkungen es hätte, wenn bei maximal ausgefahrener horizontaler Position der maximal beladene Korbarm durch den Hubzylinder nach oben geschwenkt würde. [12 BE]

1.2.1

Je zwei Stützzylinder sind an einer Stützbrücke befestigt, die im Wesentlichen aus einem rechteckigen Hohlprofil besteht (Material 2). Die maximal zulässige Hublast im Korb beträgt $m_{\text{Hublast}} = 350\,\text{kg}$.

Bestimmen Sie die Kräfte, mit denen die vier gleichen Stützzylinder den LKW in der dargestellten Position (Material 1, Abbildung 1.2) halten. [12 BE]

1.4

Die Stützzylinder haben einen Kolbendurchmesser von $D = 80\,\text{mm}$ und einen Kolbenstangendurchmesser von $d = 50\,\text{mm}$. Der Wirkungsgrad der Zylinder beträgt $\eta_Z = 0{,}92$.

Berechnen Sie den erforderlichen Pumpendruck in $\text{bar}$ für den Fall, dass ein Zylinder beim Ausfahren maximal eine Kolbenkraft von $30\,\text{kN}$ aufbringen muss und in den Zuleitungen ein Druckverlust von $12\,\%$ besteht. [7 BE]