Lagerspiel bei heißen Trommelbremsen

Im Gegenteil, sie sind so gegeneinander verspannt, dass eines davon rund 0.2mm neben der Rille läuft.
Hm? Du meinst Du fährst mit kaputten Lagern durch die Gegend? Bei mir hat noch nie was rumgemahlen bei der Abfahrt, das war nur der Fall, als die Kugeln den Kugelkäfig zermahlen haben bei meinem einen Ausfall mit defektem Lager.
Wie hier schon mehrfach beschrieben, rutschen die Außenringe im Lager"sitz" bei der erhitzten Nabe.
Wenns das bei Dir nicht tut, ist entweder der Sitz deutlich straffer als normal - kann durchaus sein bei SA :rolleyes:
Oder, viel wahrscheinlicher, die Distanzhülse ist zu kurz.
Dann kann der Außenring des inneren Lagers nicht wandern, wenn sich die Nabe von innen heraus erwärmt, schau Dir mal die Schnittzeichnung hier an.
upload_2016-3-4_17-43-58.png
Ignorier den Rührstab ;)
Die eingezeichnete Überbestimmung in axialer Richtung darf nicht auftreten, die Hülse muß ein wenig Überlänge haben, damit der Außenring des inneren Lagers axial nicht press sitzt im Einstichende des Lagersitzes. Wenn sich nun die Nabe vom Bremsring aus erwärmt, kann nicht als erstes der Außenring des inneren Lagers lose werden (ob jetzt zu straffer Sitz des Außenrings oder zu kurze Hülse) und den notwendigen Längenausgleich machen, indem sich der Nabenkörper innerhalb der Lageraußenringe ausdehnt.
Es reichen 0,2 mm Übermaß der Hülse, damit erschlägst Du mehr als 200 K Erwärmung der Nabe.
Dann noch die Lager mit erhöhter Lagerluft und Du solltest Ruhe haben.

Gruß,

Tim
 
Zuletzt bearbeitet:
Die verlinkte Zeichnung ist schärfer das sieht man tatsächlich einen Spalt.
Ich bezweifel allerdings dass sie eine verschiebliche Passung sein soll. Ich glaube eher es ist als Toleranzzuschlag gedacht damit man garantiert die Distanzhülse einklemmt und eben nicht mit der Schraube die Innenringe zusammenzieht.

Ich hab eben gerade das Rad draussen gehabt, wegen Speichenbruch. Die Lager laufen (kalt) noch spielfrei und auch nicht rauh. Allerdings steht das Rad nach 2 Umdrehungen wenn man es anstösst, also schwergängig. Vielleicht sind sie kalt ja auch etwas verspannt und deshalb auch spielfrei?

Jetzt hört halt mal bitte auf mit der Lagerluft. Die erhöhte Lagerluft "C3" ist bei dem Durchmesser 11 bis 25um (soll Micrometer heissen) radial. Die Wärmedehnung bewegt die Lager 0.2mm auseinander, axial. Was genau sollen die paar Tausendstel da bewirken? (Kann ich Dir sagen: damit bei schneller Abkühlung von aussen her der Aussenring nicht die Kugeln einklemmt. Das ist eine Massnahme gegen unterschiedliche Wärmedehnung innerhalb des Lagers, kann aber sicher kein Loslager ersetzen.)

Edit: Die Distanzhülse konnte ich nicht verschieben, also war sie zwischen den Innenringen eingeklemmt. Das kann die Schwergängigkeit erklären.
 
Ich bezweifel allerdings dass sie eine verschiebliche Passung sein soll.
Ist doch egal was SA da plant, im Endeffekt ist es eine :)

Was genau sollen die paar Tausendstel da bewirken? (Kann ich Dir sagen: damit bei schneller Abkühlung von aussen her der Aussenring nicht die Kugeln einklemmt. Das ist eine Massnahme gegen unterschiedliche Wärmedehnung innerhalb des Lagers, kann aber sicher kein Loslager ersetzen.)
Da gehts um den Übergangsbereich, bis sich das Lager verschiebt. Auch in der Nabe hat man schließlich Temperaturgradienten. Die .2 mm sinds bei 250 °C Trommel, aber noch 50 °C Hülse. Durchgewärmt sinds dann 300 °C Nabe komplett, da sind mir vorher die Speichen reihenweise gebrochen.

Edit: Die Distanzhülse konnte ich nicht verschieben, also war sie zwischen den Innenringen eingeklemmt. Das kann die Schwergängigkeit erklären.
Aua. Aber wie gesagt, kommt vor, SA nimmt wohl ein kleines Sigma bei der statistischen Toleranzrechnung in Kauf ;)
Wechsel am besten die Lager gleich mit aus.

Ach ja:

Unterstützend verwenden wir in unseren getunten Varianten eine Zwischenlagerdistanz aus Aluminium und schmeißen die Stahldistanz raus. Die Idee dahinter ist nicht nur die Gewichtsersparnis. Zusätzlich gehe ich davon aus, dass sich die Aluhülse schneller an die Temperatur der Trommel anpasst und den gleichen oder zumindest sehr ähnlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten wie die Trommel hat.

Das eröffnet eine weitere Schwachstelle: Dadurch passen die Wärmeausdehnungskoeffizienten der Schraubverbindung nicht mehr zusammen und die Vorspannkraft der Befestigungsschraube schwankt stark. Das kann im schlimmsten Fall dazu führen, daß sich bei unzureichender Schraubensicherung in der kalten Jahreszeit die Befestigung löst.
Ich kenn Eure Hülse nicht: ich nehme an, die Wandstärke ist nicht hauchdünn? Sonst wird die Hülse eher gestaucht als die Schraube+Achse gedehnt ;)

Gruß,

Tim
 
Die Hülse ist dicker als die Stahlhülse...und sie fährt seit Jahren zu Hunderten in der Gegend herum. Wir können also so falsch nicht liegen.;)
 
Edit: Die Distanzhülse konnte ich nicht verschieben, also war sie zwischen den Innenringen eingeklemmt. Das kann die Schwergängigkeit erklären.

Du kannst die Lager in diesem Zustand entspannen, dann schieben sich die Außenringe in ihrem Sitz an eine günstigere Position - bis beim nächsten Bremsen die Hülse wieder heiß wird und die Lager anschließend da klemmen, wo sie zufällig beim Erkalten der Hülse standen...
 
bis beim nächsten Bremsen die Hülse wieder heiß wird und die Lager anschließend da klemmen, wo sie zufällig beim Erkalten der Hülse standen
Nach der Theorie werden die Aussenringe bei jedem stärkeren Bremsvorgang lose und die Lager nur noch über die Innenringe in Position gehalten, irgendwo im Verlauf des Abkühlens werden die Aussenringe wieder festgeklemmt und beim weiteren Abkühlen dann verspannt, weil die Innenringe nicht wandern können. Das heisst richtig leichtgängig werden die Naben nur ab einer bestimmten "Betriebstemperatur".

Abhilfe könnte man schaffen, wenn man die Distanzhülse rausnimmt, die Lager bis Anschlag einpresst und die Achse mit Scheibchen verlängert, so dass die Innenringe nicht mehr eingeklemmt sind (0.2mm Spiel lassen). Das heisst egal was passiert und wo sich die Aussenringe beim Abkühlen wieder festklemmen die Lager können nie gegeneinander verspannt sein. Hab ich was übersehen?
 
irgendwo im Verlauf des Abkühlens werden die Aussenringe wieder festgeklemmt und beim weiteren Abkühlen dann verspannt, weil die Innenringe nicht wandern können.

Solange ich nicht mit der Wasserkühlung komme, kühlt das Trommelinnere erst ganz zum Schluß aus, während die Wandung außen schon lange erkaltet ist. Es kommt also nicht wirklich zu Deinem Effekt.
Sonst würde es ja nicht funktionieren. Meine Hülsen lommeln immer rum, wenn die Trommeln mal warmgebremst waren. Merkt man immer, wenn Die Räder wieder montiert werden sollen.

Gruß,

Tim
 
Gute Idee, aber will man Rillenkugellager permanent mit Axiallast beaufschlagen? Erhöht das nicht die Reibung unnötig?
Nach Herumspielen mit dem SKF bearing calculator kann ich das selbst beantworten:
20kg Radiallast macht 3Nmm Reibmoment
10kg Axiallast dazu verdoppelt das Reibmoment auf 6Nmm
vergrösserte Lagerluft C3 verringert das Reibmoment auf 2/3, nämlich 2Nmm
10kg Axiallast dazu verdoppelt das Reibmoment wiederrum auf 4Nmm
Der zweite Fall ergibt ein Watt Verlust bei 36km/h (400U/min) für 2 Vorderräder (4 Lager)
Ich glaub ich lass das mit der Federscheibe erst mal.
 
Abhilfe könnte man schaffen, wenn man die Distanzhülse rausnimmt, die Lager bis Anschlag einpresst und die Achse mit Scheibchen verlängert, so dass die Innenringe nicht mehr eingeklemmt sind (0.2mm Spiel lassen). Das heisst egal was passiert und wo sich die Aussenringe beim Abkühlen wieder festklemmen die Lager können nie gegeneinander verspannt sein. Hab ich was übersehen?

Hi

Naja übersehen, weiß nicht...
Nun trägt allerdings wieder nur ein Lager alle axiale Last. Ausserdem ist ja die Federbeinachse mit Untermaß gebaut, damit man die Nabe leicht entfernen kann. Ich würde sagen, das die Innenringe auf der Achse scheuern, weil sie ja genau genommen nicht mit dem ganzen Umfang tragen, sondern nur mit einem schmalen axialen Steg ( Blöder Vergleich, aber besseres fällt mir jetzt nicht ein).
Das wird zur Folge haben, dass sich die harten Lagerringe in die Achse scheuern.
Ist jetzt auch nur ne Vermutung - nicht dass ich als Schwarzseher verteufelt werde..:(.
Sicher hat es einen Grund, dass alle Nabenhersteller eine Zwischenlagerdistanz einbauen. Bei "normalen" Fahrradnaben gefällt mir allerdings, dass die Zwischendistanz mit Ansätzen versehen sind , welche bis an die Aussenkante der Nabe gehen. Dies vereinfacht den Lagerausbau ungemein. seufz...man kann halt nicht alles haben.

viele Gruesse
Lutz
 
SKF (welch Quell an Wissen) gibt für "kleine" Rillenkugellager eine Axiallasttragfähigkeit von Fa ≤ 0,25 C0 an. Wobei C0 (die Tragzahl für statische Radiallast) =2.4kN ist. Somit ist die Axiallasttragfähigkeit eines einzelnen Lagers 0.6kN. Das sind im Volksmund 60kg. Das ist ungefähr das was bei extremer Kurvenfahrt auftritt.

Das ist auch das was das Lager im Dauerbetrieb beschädigungsfrei aushält. Wieviel es braucht bis es wirklich "durchploppt" lässt sich wahrscheinlich nur durch Versuch ermitteln.

Die Lastrichtung beim Kurvenfahren ist reinwärts. Im Versagensfall wird also die Trommel nach spätestens 1mm Axialverschiebung im Nut und Feder Labyrinth an der Bremsplatte anstehen, da sind die Kugeln noch gar nicht ganz aus der Rille gehüpft. Das halte ich sicherheitstechnisch für unkritisch. Ich glaub ich probiere das mal aus.

Auf der Achse verschiebliche Lagersitze sind übrigens erlaubt (nach SKF-Büchle). Hersteller von Umlenkrollen sollten das eigentlich wissen. :whistle::p
 
Danke für den Tritt...hab ich das verdient????:confused:
Ich habe halt bloß Bedenken, wegen der weichen Achse. SKF scheint über den Zustand der VM Achsen noch nicht informiert zu sein in dem "SKF-Büchle". Komisch:p..sicher meinen sie gehärtete Achsen...

Es sind ja auch keine gleichmässigen Belastungen. Diverse Lastspitzen in Kurven können den Lagern schon zusetzen. Es gab ja auch mal Versuche mit Keramiklagern. Diese versagten, obwohl sie die Kräfte auch eigentlich aushalten sollten. Eine Nabe ist halt keine Maschine, bei der gleichförmige Kräfte auftreten.

Dabei habe ich nichtmal Angst , dass die Lager auseinanderhüpfen. Wenn eine Lager so weit ausgearbeitet ist, merkt man das sicher schon beim Losfahren...
Aber natuerlich ist es einen Versuch wert. Ich bin auch gespannt.

viele Gruesse
Lutz
 
Wegen der Härte der Achsen würde ich mir keine Gedanken machen - solange das Lager nicht blockiert
 
Wie verhalten sich Velomobile mit offen Radkästen aber mit Carbonscheiben bei längeren Abfahrten? Ist das tatsächlich besser als bei Quest und Milan?
Oder bringt's das erst, wenn man ohne Scheiben runterfährt?
 
Dürfte ein wenig "luftiger" sein. Ganz ohne Scheibe müsste auch nicht sein, weil man in der Scheibe das Loch auch etwas größer als die Trommel machen könnte ... zwecks besserer Kühlung und trotzdem mit "Scheibeneffekt".
 
Wie verhalten sich Velomobile mit offen Radkästen aber mit Carbonscheiben bei längeren Abfahrten? Ist das tatsächlich besser als bei Quest und Milan?
Oder bringt's das erst, wenn man ohne Scheiben runterfährt?
ohne Scheiben ist es deutlich besser, werden aber auch dann noch heiß, sogar ich mit 70kg muss immer bei längere Abfahrten auch vorsichtig sein, unten angekommen bremmst es dann doch nicht mehr so gut und man merkt deutlich die Dehnung der Trommeln
 
So, der Hochtemperaturumbau ist im Gange. Bin nicht ganz fertig geworden, wenn man zugleich noch das Federbein zerlegt und fettet, Federn vermisst, Bremszug kürzt und sonstige Dinge tut, die man halt tut wenn schon mal das Federbein aus dem SL ist, dann dauerts halt etwas länger.

Einleitung: Die herkömmlichen Sturmey Archer Trommelbremsnaben haben ein Hitzeproblem an Gefällestrecken. Zuallererst leiden die Lager, wegen Hitze und Verspannen, lang bevor Fading oder sonstige kritische Zustände auftreten. Deshalb denke ich, dass man mit einer Lagerung, die mit der Temperatur klar kommt bereits ein grosses Stück weiter im Sinne der möglichen Dauerbremsleistung kommt. Warum? Weil man guten Gewissens die Temperatur (genauer die Temperaturdifferenz zur Luft) der Nabe verdoppeln kann und damit die Kühlleistung (=Dauerbremsleistung) verdoppeln kann.
Es mussten also Hochtemperaturlager her und ohne Abstandshülse zwischen den Innenringen eingebaut werden. Dafür hab ich den Achsstummel mit Distanzscheiben unterlegt, damit ich die Achsschraube gegen etwas festziehen kann und die Nabe im kalten Zustand noch 0.2 bis 0.4mm Axialspiel für Wärmedehnung der Nabe ohne Zwängung der Lager hat.

Wenn jetzt noch Gingko wie angekündigt mit Nabenkörper mit echten Kühlrippen rüberkommt, könnte ein Schuh draus werden.

Lagerwahl:
1.: Gewöhnliche Lager haben eine maximale Betriebstemperatur von um die 120°C. Die Naben werden aber schnell wenigstens 220°C warm (Temperaturmessstreifen). Das Lagerfett verflüssigt sich, schmiert nicht mehr wie es soll und läuft (zumindest im Stillstand ohne Fliehkraft an den Dichtscheiben) davon. Das merkt man bei Putzen der Trommel von innen, wenn der Lumpen plötzlich fettig ist. Lösung: Ich hab mir Lager besorgt, die (inklusive dem Fett) bis 260°C dauerhaft spezifiziert sind.

2.: Es müssen Dichtscheiben "ZZ" sein und keine Gummidichtungen "RS" weil die durch ihre Reibung mehrere Watt Verlust bringen würden.

3.: Das äussere Lager ist voll der Witterung ausgesetzt und rostet sichtbar, das Innere ist in der Trommel etwas besser geschützt, aber wenn man die Stahlbüchse in der Trommel anschaut gibt es auch dort drin ein Rostproblem. Da der Rost ins Lager hinein wandern kann ist das nicht nur ein kosmetisches Problem. Die Lager sind also besser aus Edelstahl "S".

4.: Reibungsarme Lager haben eine erhöhte Lagerluft "C3". Wer eine geringere Lagerreibung will sollte also eine erhöhte Lagerluft wählen.

5.: Hochtemperaturlager haben auch eine erhöhte Lagerluft. Gegen Ende vom Abkühlvorgang ist der Aussenring kälter als der Innenring. Aufgrund der Unterschiede in der Wärmedehnung können die Kugeln eingeklemmt werden, was zum Blockieren des Lagers führen kann.

Bei Ausbau hat sich bestätigt, dass die Abstandshülse (bei mir aus Alu) im kalten Zustand zwischen den Innenringen eingeklemmt ist. Beim Anwärmen der Nabe auf 120°C (Heissluftfön und Infrarotthermometer) wird die Hülse lose und hat Luft.
Bei 120°C konnte ich die Lager der rechten Nabe mit sehr wenig Kraft aus der Nabe schlagen, bei der linken Nabe sassen sie bei der Temperatur noch recht fest. Ich hab einen Hammer gebraucht. @TimB 's Theorie, nach der die Aussenringe in der Nabe verschieblich sind, trifft auf meine Naben höchstens teilweise zu.
Jeweils das äussere Lager hatte fühlbar Spiel (ein Lagerexperte würde sagen war definitiv vollends kaputt).
Es stimmt, dass der Lagersitz für die Aussenringe nach innen noch ein paar Zehntel Luft hat. Die Lager waren nach dem Einpressen ohne Abstandshülse ca. 0.4mm weiter zusammen.
Ach ja, ein locker-werden der Speichen ist sowohl rechnerisch unmöglich, als auch im Versuch nicht passiert.
Ich hab übrigens Achsschrauben mit einer "wiederverwendbaren hitzebeständigen klemmenden Schraubensicherung" gefunden. Ich hab jetzt Senkkopf mit Rosette verbaut. Sieht irgenwie mehr "aero" aus.

Und hier die Bilder:
 
Näh hier:
Achsschraube vorher:
20160404_165546.jpg

Achstummel vorher: ca. 1.8mm kürzer:
20160404_165717.jpg

Inneres Lager vorher:
20160404_165810.jpg

Achsstummel:
20160404_165823.jpg

Abstandshülse zur Seite gedrückt:
20160404_170006.jpg

Lager ausgebaut:
20160404_171146.jpg

Lagersitz einen Hauch fetten: Edelstahl und Alu macht sonst Kontaktkorrosion
20160404_172157.jpg

"Einpresswerkzeug" funktioniert hervorragend:
20160404_172652.jpg

Achsstummel mit 1.6mm Distanzhülsen rechts (1.4mm links):
20160404_173601.jpg
 

Anhänge

  • 20160404_172704.jpg
    20160404_172704.jpg
    148 KB · Aufrufe: 113
Achsschraube nachher:
20160404_173824.jpg

0.3 bis 0.4mm Spiel zwischen Achsschraubenscheibe und Innenring:
20160404_174048.jpg

Umrüstset gefällig?
20160404_181703.jpg
 
Zurück
Oben Unten