Eine Publikation der Binkert Medien AG
Interne Belastungstests verifizieren Robustheit und Langlebigkeit : Ausgabe 03/2016, 15.03.2016

Hart im Nehmen

«Der Linde läuft immer noch.» Diesen Satz hören die Verkäufer und Techniker von Linde Material Handling natürlich gerne von ihren Kunden. Basierend auf den Erfahrungswerten aus über 60 Jahren Staplerbau und dem Einsatz der Fahrzeuge unter besonders harten Bedingungen, haben die Inge­nieure von Linde interne Anforderungen für alle Fahrzeugkomponenten definiert.

«Übergreifende Zielsetzung für alle Gabelstaplermodelle von Linde Material Handling ist es, eine Laufleistung von mindestens 20 000 Betriebsstunden sicherzustellen – auch in harten Einsatzumfeldern. Mit entsprechenden Testprogrammen gewährleistet Linde, dass sämtliche Komponenten und Baugruppen sowie das gesamte Fahrzeug im Rahmen des Produktentwicklungsprozesses (iPEP) die notwendigen Freigaben erhalten.

Rollenprüfstand

Das Temperaturarbeitsspiel dient zur Auslegung und Absicherung des Kühlkonzepts für verbrennungsmotorische Stapler. Ziel ist es, eine Einsatztemperatur von 45 °C zu erreichen, und dass das Fahrzeug auch bei sehr harten Kundeneinsätzen und heissen Umgebungstemperaturen ohne Einschränkungen funktioniert. Mit dem Arbeitsspiel wird ein schwerer Dauereinsatz simuliert: Das Fahrzeug fährt mit 80 Prozent der Nennlast und Vollgas 30 Meter vorwärts, fährt in eine Bucht, hebt die Last zwei Meter hoch, senkt die Last wieder und fährt rückwärts aus der Bucht heraus. Dieser Zyklus wird solange wiederholt bis die am Stapler gemessenen Temperaturen aufgrund der Kühlleistung nicht mehr nennenswert steigen und der Temperaturverlauf in die Beharrung übergeht. Dafür werden bis zu 60 Messpunkte am Fahrzeug angebracht, z.B. am Kühl- und Abgassystem des Motors, in der Hydraulik, an Einzelkomponenten etc.. Eine Messfahrt dauert bis zu vier Stunden, wobei nicht nur die Maximaltemperaturen während des Arbeitsspiels, sondern danach auch die Temperaturen in der Abkühlphase erfasst werden. Wird dann z. B. die maximale Temperatur des Motoröls mit der vom Hersteller vorgegebenen maximal zulässigen Temperatur verglichen, ergeben sich bei den Fahrzeugen von Linde Temperaturreserven zwischen 20 und 30 Prozent, d.h. sie sind auch bei Aussentemperaturen über 45 °C noch einsatzfähig.

Kältekammer

Die Fahrzeuge von Linde Material Handling sind für Einsatztemperaturen bis minus 15 °C freigegeben, d.h. ein verbrennungsmotorischer Gabelstapler muss bei dieser Temperatur anspringen und einsatzbereit sein. Die Herausforderung bei tiefen Kältegraden ist vor allem die geringe Viskosität des Hydrauliköls, das über eine Pumpe die Last hebt und bei V-Staplern die hydraulischen Fahrmotoren antreibt. Während das Öl bei Betriebstemperatur fast so flüssig wie Wasser ist, ist es bei tiefen Temperaturen dickflüssig wie Honig. Beim Starten muss zunächst der Anlasser und danach der Motor das zähflüssige Öl über die Hydraulik-pumpen und -motoren umwälzen.

In der Versuchsanordnung steht das zu testende Fahrzeug mindestens 12 Stunden in der auf minus 15 Grad geregelten Kältekammer. Dann ist der Gabelstapler vollständig durchgekühlt und der Kaltstart wird getestet. Ergänzend dazu wird die Kaltstartfähigkeit auch in grosser Höhe, meist auf 2500 Meter, erprobt. In der dünneren Luft nimmt die Leistung von Verbrennungsmotoren zwar ab, trotzdem müssen Linde-Fahrzeuge unter diesen Extrembedingungen einsatzfähig sein.

Komponenten-Lebensdauertests

Für die Belastungserprobung von Einzelkomponenten wird die angestrebte Laufleistung von 20 000 Betriebsstunden in eine entsprechende Anzahl von Bewegungsabläufen im Produktlebenszyklus übertragen. Das gilt natürlich auch für wichtige elektrische Baugruppen wie Joysticks oder das Tastenfeld für die Eingabe eines Zahlencodes zum Fahrzeugzugang. Diese Bediengeräte werden mitunter mehrere hundert Mal am Tag vom Staplerfahrer benutzt. Entsprechend erfordern diese Komponenten eine Überprüfung der Spezifikation insbesondere auf Lebensdauer und Funktionalität. Dauerbelastungstests werden sowohl in der Entwicklungs- als auch in der Serienphase durchgeführt. Die Ergebnisse führen zu einer ständigen Optimierung der Produkte in Bezug auf Langlebigkeit und Wirtschaftlichkeit. Bei den Joysticks der Linde Load Control werden zum Beispiel folgende Details geprüft: Verschleiss von Führungen, Abriebfestigkeit des Kunststoffs, Verhalten der Federkraft, Verschleiss von Widerstandsbahnen, ­ Verschleiss von Potentiometer-Schleifern und die Lebensdauer der Gummimanschette.

Im Test durchlaufen die Baugruppen sechs Millionen Zyklen, d. h. Auslenkbewegungen des Joysticks nach allen Seiten. Das Drücken der Tasten an der PIN-Eingabe-Baugruppe wird in 300 000 Zyklen getestet. Folgende Kriterien werden dabei gemessen und überprüft: Druckpunkt (Kraft-Weg-Kennlinie) der Tasten, Verschleiss der Tastaturmatte, Dichtheit der Tastaturmatte und Abriebfestigkeit der Tastatur. Die Auswahl der Testkriterien ergeben sich aus dem von der Fahrzeugentwicklung vorgegebenen Anforderungsheft, Erfahrungen aus Feldeinsätzen oder wenn Schwachstellen bekannt sind, die gezielt erprobt werden sollen.

Mechanik-Erprobung

Ebenso werden auch grössere mechanische Bauteile wie die Lenkachse oder die Gummi-Metalllager der Antriebsachsabkopplung geprüft. Das Achslager dient zur Abkopplung der Kabine und erhöht somit signifikant den Komfort des Fahrers. Weiterhin verringert das Achslager die Belastung der Kabinenkomponenten und trägt so zu ihrer längeren Haltbarkeit bei. Im Lebensdauertest wird das Achslager ständig in drei Richtungen sowie durch Torsion belastet. Der Hydropulstest muss für die Freigabe mehrere Monate durchgeführt werden. Die Komponente Lenkachse wird auf dem Lenkachsprüfstand in ihrer gesamten Funktion getestet. Hier werden Lenkbewegungen simuliert und gleichzeitig hohe Belastungen durch Bordsteinfahrten eingebracht. Auch dieser Test läuft über mehrere Monate. Für den Test müssen alle Bauteile vor Montage der Lenkachse gemessen und geprüft werden, damit Erfahrungen unter den Betriebsbedingungen gesammelt werden können. Folgende Werte werden in der Regel ermittelt:

Werkstoff-Ist-Daten für Mittelachse, Achsschenkel, Achskörper, Lenkzylinder-komponenten, Achsschenkelbolzen etc.

Rauhigkeitswerte von Oberflächen bei Zylinderrohr, Kolbenstange, Passungsteilen

Ermittlung der Ist-Masse für die bei der Montage relevanten Kräfte und Vorspannungen

Im Versuchsaufbau wird das Rad belastet und gedreht und zur Simulation von Längs- und Querkräften auf die Achse links und rechts auf Bordsteine auf- und abgefahren. Nach dem Dauerversuch wird die Baugruppe zerlegt, wobei alle Schraubenlösmomente, Lagerreibwerte, Demontagekräfte festgehalten werden und der Verschleißzustand aller Teile beurteilt wird.

Anfahrtest Antriebsachse

Dieser Belastungstest wurde bereits vor über 30 Jahren bei Linde entwickelt und ist seitdem ein Standardtest, den jedes neu entwickelte Fahrzeug bzw. jede neu entwickelte hydraulische oder elektrische Antriebsachse durchlaufen muss. Dabei fährt der Gabelstapler in der achteiligen Versuchsreihe unter Last und mit verschiedenen Geschwindigkeiten von fünf bis zehn Kilometern pro Stunde mit einem Vorderrad auf ein feststehenden Hindernis. In der Regel sollte die Lenkachse nach dem Test keine offensichtlichen Schäden und Leckagen aufweisen. Der Belastungstest gilt als bestanden, wenn das Fahrzeug nachdem Aufprall noch fahrfähig ist. Hintergrund ist unter anderem, dass der Fahrer sein Arbeitsgerät zum Beispiel wenn er ein Regal anfährt aus der Gefahrenzone bewegen können soll.

Hubgerüstprüfstand

Für alle Lagertechnik und Gegengewichtsstapler bietet Linde Material Handling seinen Kunden 23 verschiedene Hubmastbaureihen, die wiederum in verschiedenen Varianten verfügbar sind. Bei jedem dieser Hubmaste besteht die Herausforderung, die Durchsicht zu optimieren und den Mast dennoch so stabil und robust auszulegen, dass die freigegebene Traglast zuverlässig auch in grosse Hubhöhen manövriert werden kann. Mit dem höchsten verbauten Serienmast von Linde kann der Schubmaststapler R14 – R20 bis in 13 Meter einlagern. Alle Ausführungen der Mastbaureihen werden in zwei Prüftürmen aufgespannt und vollautomatisch getestet. In einem Testzyklus werden drei Hübe ausgeführt: Freihub, absenken, über Freihub, absenken, maximale Hubhöhe. Dabei wird durchgängig die Nennlast des jeweiligen Masts bzw. Fahrzeugs gehoben – die erlaubte Tragfähigkeit wird also überschritten. Für die Freigabe muss der Zyklus 50 000 Mal ausgeführt werden – das sind 150 000 Hübe, immer mit maximaler Hubgeschwindigkeit. Bei einer Zyklusdauer von zwei Minuten ergibt sich eine Gesamttestdauer von über zwei Monaten (50 000 Zyklen, 100 000 Minuten, 1667 Stunden, 69,5 Tage). Der Test gilt als bestanden, wenn der Hubmast nach dem Test noch funktionsfähig ist. Die durch die Dauerbelastung verursachten Verschleisserscheinungen treten im Gebrauch der Fahrzeuge nur in den härtesten Einsatzfällen auf.

Info
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