Der neue "unsere zerstörten Teile"-Thread

[Marc]

Ich kann mir nicht vorstellen, dass das originale Bauteil je präzise durchgerechnet worden ist, sonst wäre es kaum in dieser Art gefertigt und verkauft worden. Die Radien des originalen Bauteils scheinen von Hand und recht unschön gefeilt oder geschliffen worden zu sein.

Die Alu-Bauteile von velomobiel.nl sind garantiert nicht berechnet, sondern "aus dem Bauch heraus" konstruiert. Leider sind deren Bäuche falsch kalibriert.

Als Metaller sagt mein "Bauchgefühl" zu fast jedem Bild von gebrochenen Alu-Bauteilen von velomobiel.nl hier im Forum:
Die Konstruktionen und gewählten Materialquerschnitte sind adäquat für Stahl, aber leider nehmen sie Alu und damit ein Material das weder die Festigkeit, noch die Biegesteifigkeit und nicht mal ansatzweise die Dauerschwingfestigkeit von Stahl erreicht. Diese drei Parameter spielen zusammen und deshalb bricht das Zeug auch über kurz oder lang. Die in der Regel falschen Lochabstände in ihren Bauteilen sind ein weiteres Beispiel für deren fehlendem Hintergrundwissen in der Alu-Verarbeitung.

Wenn du ein gebrochenes Alu-Bauteil aus derem Hause durch ne DIY-Lösung ersetzen willst (gute Idee!), wähle besser doppelte Wandstärken für Alu und lass mindestens 50% mehr Material um die Bohrlöcher(!), oder kopier es in den alten Dimensionen/Wandstärken und bau es aus VA.

 

[jensNBG]

Die Alu-Bauteile von velomobiel.nl sind garantiert nicht berechnet, sondern "aus dem Bauch heraus" konstruiert. Leider sind deren Bäuche falsch kalibriert.

Kann ich nicht beurteilen, aber wenn dem so wäre, sollte man das mal ändern.

Ich besitze ja ein eigenes FE Programm, kann also in meiner Freizeit FE Berechnungen durchführen.

Man könnte das als Optimierungsrechnung machen, also bisherigen Bauteil mit angenommenen Lasten und neues Bauteil vergleichen. Dann das neue Bauteil so lange optimieren, bis die Spannungen deutlich niederiger sind als beim Original. Dies würde automatisch zu einer Vergrößerung der Lebensdauer führen.

 

[einrad]

Hi Jens,
das ist ein spannender Ansatz, aber:
Definieren wir mal für den Anfang "angenommene Lasten"...
In Bezug auf Gewichte wird's noch gehen, aber bei Streckenwahl, Leistung des Fahrers, etc... wird die Streuung schon groß.
Gruß, Harald

 

[jensNBG]

In Bezug auf Gewichte wird's noch gehen, aber bei Streckenwahl, Leistung des Fahrers, etc... wird die Streuung schon groß.

Für die Lebensdauer stimmt diese Aussage. Die bekomme ich nicht berechnet. Dafür wird ein Lastkollektiv und eine Wöhlerkurve benötigt.

Ich wollte aber eine Optimierung bei den Spannungen erreichen. Weniger Spannung = mehr Lebensdauer. Bsp. halbe Spannung gleich 2^Exponent aus der Wöhlerkurve. Angenommen der Exponent wäre 2, ergäbe das die 4fache Lebensdauer.

Die Krafteinleitung muss passen. Da hohe Lasten mehr schädigen als niedrige Lasten, wäre das wahrscheinlich maximaler Kettenzug und/oder Schlagloch.

Dann bekommen Original und DIY Bauteil die gleiche Kräfte und das DIY wird für die Spannungen optimiert.

Habe ich schon mal im Thread "Konstruktion - Z-Rahmen mit Schnitten - Scheibe im Schnitt" gemacht.

 

[Zimt]

anscheinend eine etwas edlere Legierung (schon nur weil schön eloxiert, dazu würde sich das originale Billigprofil nicht eignen).

Anscheinend ist hier vielleicht das entscheidende Wort?
Ich bin jetzt kein Alufritze, aber ich ich schau halt ab und zu ins Tabellenbuch, wenn ich was kaufen muss.
Edel und billig sind da keine Kategorien, aber ich sehe hochfeste Legierungen, die sich garnicht eloxieren lassen
und andere, gut eloxierbare, die man zum Kaugummieinwickeln nutzt...

in diesem Sinne: Gute Fahrt.

 

[Fanfan]

Gibt's bei Alulegierungen Unterschiede im Verhältnis "statische Festigkeit" zu "Zeitfestigkeit unter gegebener Schwingbelastung"? Also gibt's Legierungen, die für schwingende oder schwellende Belastungen besonders gut oder schlecht geeignet sind?

 

[jensNBG]

Gibt's bei Alulegierungen Unterschiede im Verhältnis "statische Festigkeit" zu "Zeitfestigkeit unter gegebener Schwingbelastung"?

Die Dauerschwingfestigkeit ist abhängig vom Werkstoff, von der Geometrie des Bauteils und der Verarbeitung. Daher lässt sich schwer eine allgemein gültige Aussage treffen.

Und wenn man eine Wöhlerkurve durch Versuche mit einem Pulser fährt, braucht es viele Versuche und es gibt bei gleichen Lasten auch noch eine Streuung.


AL9 Aluminiumschraube aus einer 6000er Legierung in T6 (Rp0,2>350MPa) und blau eloxiert. Geht, macht aber nur Sinn für Schrauben, die nur hübsch aussehen sollen, weil Dauerschwingfestigkeit halbiert.

 

[tw463]

maximaler Kettenzug und/oder Schlagloch

Schlagloch ist das geringere Problem. Hier wird das diskutierte Element primär auf Druck belastet und wird dabei kaum weiter reissen.
Kettenzug ist (mindestens bei meiner Konfiguration) eine ganz andere Baustelle. Mein Up zeigt beim Anfahren sehr kurzzeitige Spitzenleistungen von gegen 1 kw an. Nehmen wir hier einmal 750 w, dazu kommen die nominalen 250 w des Motors, die beim Anfahren aber eher auf 500 w Peak gehen. Da entstehen ganz anständige Drehmomente. Gleichzeitig ist noch ein Rohloff-Zwischengetriebe eingebaut. Wenn ich nun also mal vergessen habe, vor dem Anhalten auf ein grösseres Ritzel zu wechseln und die Rohloff auf einen kleinen Gang schalte weil ich trotzdem schnell wegkommen will (was ich möglichst zu vermeiden suche), dann werden hier enorme Zugkräfte frei. Das müsste ich mal sauber durchrechnen, aber ich bin überzeugt, dass dieses Bauteil in diesem Moment massiv auf Zug belastet wird und in dieser Situation am ehesten versagen wird.
Vor dem Hintergrund dieser Überlegungen werde ich mir die ganze Konstruktion einmal vornehmen müssen. Tieflieger liegt mit seinem Fazit wohl goldrichtig.

Die Lösung wird ne weile halten, ich hoffe aber eine bessere wird vor denn nachsten Bruch gefunden.

Ich bin zwar immer noch überzeugt, dass meine Konstruktion mehr aushält, als die original verbaute und gehe nicht davon aus, dass sie auf den nächsen Kilometern brechen wird, aber mittelfristig werde ich mir beidseitig Halterungen aus Stahlprofilen (kein rostfreier Stahl!) schustern.

 

[jensNBG]

@tw463 Rechne Deinen 1kW mal in Nm um, die kannst Du über die Durchmesser der Antriebskettenblätter bzw. Ritzel wieder in N umrechnen.

Ich bin zwar immer noch überzeugt, dass meine Konstruktion mehr aushält, als die original verbaute

Was der Ingenieur nicht versteht, das rechnet er.

Selbst wenn Deine Konstruktion besser ist, dann sind die eloxierten Winkel schlechter. Ganz böse wäre es, wenn die Winkel aus eloxierten Flachmaterial gebogen worden sind, weil dann entstehen in der äußeren, harten Randschicht bereits Anrisse. Und dann bleiben noch die Eigenschaften der Aluminiumlegierung.

Sportlich das alles mit einen Gefühl zu verrechnen.

 

[Klaus d.L.]

Ich mache alles nach Bauchgefühl, denn schließlich hat mein Bauch mehr Masse als mein Gehirn!

 

[tw463]

Der Hersteller hat mit Gefühl konstruiert und ich habe klar besseres Material benutzt als ein billiges stranggepresstes vernarbtes Profil. Zudem lässt sich die Festigkeit eines Materials bei seiner Bearbeitung durchaus ein Stück weit abschätzen. Kaugummiartig zu bearbeitendes weiches Alu im Vergleich zu gut zerspahnbarem härteren Material. Und nein natürlich habe ich kein gebogenes Profil benutzt. Auch ich bin - entgegen gewisser Vorstellungen von deiner Seite her - nicht lebensmüde. Dazu habe ich zwei Winkel verbaut. Jeder der beiden hat knapp die Wandstärke des ursprünglichen Profils und wenn einer brechen sollte ist immer noch der Zweite da.
Ich habe ja geschrieben, dass ich die ganze Konstruktion bald einmal grundsätzlich überarbeiten will.

Und ja, ich kann das rechnen, hab aber erstens im Moment keine Lust und zweitens will ich meine Erkenntnisse nicht hier im Forum zerpflücken lassen, weil es hier anscheinend Leute gibt, die nur darauf warten, dass ich wieder irgendwo einen Überlegungsfehler machen könnte. Sowas brauche ich nun wirklich nicht.
Rechne du das aus, schwierig ist es nicht und du scheinst hier ja der Profi zu sein. Meine letzte Physiklektion war zwar vor ca. 40 Jahren und auch wenn ich das heute noch einigermassen hinkriege beziehe ich hinterher wieder aus irgendeiner Ecke Prügel. Nein danke!

Ich glaube zu diesem Thema gibt es ohnehin nicht mehr viel zu sagen.

Ich war etwas zu Sorglos im Umgang mit einem sich anbahnenden Defekt. Habe eine schnelle, pragmatische Lösung vorgestellt, die sicher nicht schlechter ist als die ursprüngliche Lösung und wollte das präsentieren, damit andere diese Schwachstelle im Auge behalten.
Es macht mich sauer, wenn ich hinterher als Volldepp und verantwortungsloser Draufgänger dargestellt werde.

 

[Zimt]

ich habe klar besseres Material benutzt

Nur interessehalber- wie hast Du das festgestellt?

 

[Misfit]

Zudem lässt sich die Festigkeit eines Materials bei seiner Bearbeitung durchaus ein Stück weit abschätzen. Kaugummiartig zu bearbeitendes weiches Alu im Vergleich zu gut zerspahnbarem härteren Material.

Das ist in Bezug auf Alu ein Trugschluss. Die einzelnen Legierungen lassen sich anhand der Härte (das, wa Du bei der Zerspanung spürst), nicht wirklich unterscheiden. Interessant ist aber das Verhalten mancher Legierungen bezogen auf die Art der Bearbeitung. Gerade höchstfeste Legierungen der 7xxx-Reihe (Alu-Zink-Knetlegierungen) sind extrem anfällig für Kerbbruch, da reichen schon Bearbeitungsspuren durch Werkzeuge oder Anrisse für Bauteilversagen. Ohne Kenntnis der genauen Legierung würde ich Alu an heikler Stelle nie einsetzen.

 

[tw463]

Danke, mir reichts. Ich bin halt einfach zu blöd Und ihr sei alles Spezialisten.
Schön so, nun weiss ich, wen ich fragen kann. Ob ich mein Fahrzeug so je wieder auf die Strasse bringen würde?

 

[Marc]

...Gerade höchstfeste Legierungen der 7xxx-Reihe (Alu-Zink-Knetlegierungen) sind extrem anfällig für Kerbbruch, da reichen schon Bearbeitungsspuren durch Werkzeuge oder Anrisse für Bauteilversagen. Ohne Kenntnis der genauen Legierung würde ich Alu an heikler Stelle nie einsetzen.

Deshalb ist zb in der Luftfahrt (Strucktur) das anreissen oder ankörnen von Alu-Bauteilen verboten und kleinste Kratzer werden von Hand mit feinem Schmirgel und Schleifflies auspoliert.

 

[Marc]

Gibt's bei Alulegierungen Unterschiede im Verhältnis "statische Festigkeit" zu "Zeitfestigkeit unter gegebener Schwingbelastung"? Also gibt's Legierungen, die für schwingende oder schwellende Belastungen besonders gut oder schlecht geeignet sind?

IIRC nein. Geeignete Alu-Legierungen für Schwingungsbelastungen sind mir nicht bekannt. Dafür nimmt man zb Stahllegierungen (mein Lehrmeister sagte immer: "Stahl ist wie Gummi." )

 

[irg]

Danke, mir reichts. Ich bin halt einfach zu blöd Und ihr sei alles Spezialisten.
Schön so, nun weiss ich, wen ich fragen kann. Ob ich mein Fahrzeug so je wieder auf die Strasse bringen würde?

Ach, nimm´s nicht persönlich! Manches Posting ist sicher ziemlich direkt, in den Aussagen stecken viele wichtige Hinweise, wie du den Ersatz gut und dauerhaft bauen kannst. Du brauchst ihnen ja auch nicht zu folgen.

lg!
georg

 

[tieflieger]

Alu vertragt kaum dauer Schwingbelastungen. Deswegen wird mit Alu so gebaut das es bei die zu erwartende Belastungen nicht schwingt. Einige alu legierungen sind hart aber spröde, wie 7075. Gut fur Kettenblätter, nicht fur Bremsarme. Anderseits gibt es aber auch viele Alu bremsen, Alu Rahmen die schon sehr alt sind, aber immer noch funktionieren. Billig Alu, biegt man zwei, drei mal hin und her im Schraubstock, und es ist ab. Mit Stahl kann der gleiche Prozedur ne weile dauern.

Na ja gut es wird weiter gedacht, das originale und ganz ubele Teil hatt irgendwie auch einige 10.000 km gehalten vermutlich. Irgendwann kommt was besseres dran, und wenigstens ist er so wieder mobil. Ich hatte vermutlich eine ahnliche Abwiegung gemacht.

 

[Misfit]

Man kann durchaus mit Alulegierungen auch stark dynamisch belastete Bauteile herstellen. Als Beispiel seien Motorpleuel genannt, die teilweise (Triumph in den klassischen Twins z.B.) aus Alu gefertigt wurden. Und deren Betriebsbedingungen sind nicht einfach. Man kann auch die Dauerfestigkeit verbessern, indem man durch kugelstrahlen Druckspannungen in die Oberfläche einbringt, die auftretenden Zugspannungen entgegenwirken. Erfordert aber eine Menge Knowhow.

 

[Aslan]

Irgendwie kommt bei mir dann doch Zweifel auf;



Fur mich wahre das Fazit gewesen das ich es doch etwas eher eingreifen sollte.

Das eine flexiblere Hälterung besser ist weil die mehr Bewegung erlaubt, wo wiederhohlte Bewegung die wahrscheinliche Bruchursache ist kann ich auch nicht so folgen. Das nen Radius zu niedrigere spitzenbelastungen fuhrt, als die geschweisste Eckverbindung kann ich annehmen. Die Lösung wird ne weile halten, ich hoffe aber eine bessere wird vor denn nachsten Bruch gefunden.

Bei meinem Carbon-Quest war ebenfalls die linke Schwingenhalterung aus Alu angerissen, genau an derselben Stelle wie bei Deinem Strada. Als ich das mal gegenüber @Roadrunner erwähnte, hat er mir angeboten, mir eine solche Halterung aus Edelstahl zu schweißen
Die hat mir @Peter-H. inzwischen eingebaut - Danke nochmal an beide!
Die linke Schwingenhalterung, die ja noch die originale aus Alu ist, behalte ich jetzt natürlich verstärkt im Auge... bin sogar am überlegen, ob ich nicht gleich vorsorglich ein passendes Stück L-Profil aus Edelstahl beschaffen und einbauen sollte... die paar Gramm Mehrgewicht ist mir meine Sicherheit auf jeden Fall wert.