Fahrt von Erhöhung runter berechnen

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Hallo,
ich möchte berechnen, welche Beschleunigung auf die Radhalterung wirkt, wenn ich z.B. von einem Bordstein runter fahre. Vereinfacht gehe ich davon aus, dass ich mit allen drei Rädern gleichzeitig aufkomme (Gesamtmasse vom Velo + Fahrer 130kg). Ich denke, dass ich dabei den Impulssatz anwenden muss. Leider komme ich aber nicht weiter...
Es würde mich freuen, wenn mir jemand dabei weiterhelfen kann!
 
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Hmmmh... Müsstest du anhand von Fallhöhe und Masse die Energie ausrechnen, dann schauen, welche Kraft du erreichst, bis alle federnden Komponenten (Luftreifen, Federelement, mit federnde Gestänge) diese Energie aufgenommen haben (vereinfacht wäre jetzt nur die Federelemente zu nehmen, wenn nicht vorhanden nur die Luftreifen) und dann anhand von Hebeln schauen, welche Kraft beinmaximalem Einfedern am fraglichen Ort anliegt?
 
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Ich versuche es mal am Handy. Einheiten gebe ich nur sehr verkürzt wieder.
Annahmen: Bordsteinkante 0,1m, Bremsfederweg 0,03m, der Bremsvorgang ist eine gleichmäßig negativ beschleunigte Bewegung. Reibung wird vernachlässigt.

Aus s=1/2 *g*t*t folgt t=√(2s/g). Zusammen mit v=g* t ergibt sich v=√(2*s*g)=√(2*0,1m*9,81m/s*s)=1,4m/s Aufprallgeschwindigkeit.

Diese Geschwindigkeit wird innerhalb von 3cm Federweg auf 0 m/s abgebremst. Mit einer Bremszeit von t=2*s/v und der Bremsbeschleunigung a=v/t ergibt sich a=v*v/(2*s) also a= {1,4*1,4/(2*0,03)}m/s*s= 32,3m/s*s. Somit gut dreifache Erdbeschleunigung.
:unsure:
 
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Mathematisch hab ich davon keine ahnung, ich wurde mit drei bis funf G rechnen. Also grundgewicht mal 5. Im Wisil forum war einer der beschleunigen bis 5 g am aufrechtrad, ungefedert gemessen hatt. Ebentuel noch ein sicherheitsfactor druber.

Die 12 mm stahlachsen der vorderrad aufnahme halten die normale belastungen bei velomobile aus. Auch die m8 aufnahme vom federbein hinten mit schiebbelastung ist stark genug.

Grusse, Jeroen
 
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Ich verkürze erst mal weiter und korrigiere einen kleinen Fehler:

Bewegung nach unten im Schwerefeld der Erde (1 g):
10 cm + 3 cm = 13 cm

Bremsweg in Gegenrichtung:
3 cm, konstante Verzögerung angenommen.
Daher ist bei konstanter Verzögerung bis zum Stillstand die Belastung 13/3*g = 4,33 g
(Das Schwerefeld der Erde wirkt ja auch während der Verzögerung, also während den 3 cm Bremsweg.)

In der Realität ist die Verzögerung aber sicher nicht konstant, daher wäre im angenommenen Fall die Spitze deutlich höher.

Die Masse ist aber vor allem der Fahrer und der gibt mehr als 3 cm nach!
Daher werden die Kräfte sehr deutlich geringer.

Die Auslegung auf 5 g wird in den meisten Bereichen wohl halten.
 
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Daher ist bei konstanter Verzögerung bis zum Stillstand die Belastung 13/3*g = 4,33 g
Die konstante Verzögerung (ab Aufprall ) erfolgt aber nur über die 3cm Federweg aus der Geschwindigkeit, die nach der Freifallhöhe erreicht ist. 12 Punkte gehen an @Trmk3.
Die Verzögerung kommt zustande durch das -entgegengesetzte- Wirken von Federkraft und Schwerkraft.
Die Bedingung 'konstante Verzögerung auf Null innerhalb von 3cm' gilt für eine gegebene Feder nur für eine maximale 'Fallhöhe'.
Wenn bei größerer Höhe oder größerer Systemmasse der (k=const) -Federweg ausgeschöpft ist, krachts g-waltig.
 
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Ich versuche es mal am Handy. Einheiten gebe ich nur sehr verkürzt wieder.
Annahmen: Bordsteinkante 0,1m, Bremsfederweg 0,03m
Wie kommst du denn auf die 0,03m Bremsfederweg? Ist das eine allgemeingültige Annahme für Velos oder kann ich das irgendwo nachlesen, wie groß dieser Weg ist?
Ansonsten erscheint mir das logisch zu sein, danke!
 
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kann ich das irgendwo nachlesen, wie groß dieser Weg ist?
Am besten in einem Physikbuch, Mechanik, Stichwort *'Federkonstante' oder 'Hook'sches Gesetz'.
Die Einfederung ergibt sich aus dem Quotienten Kraft/Federkonstante. Letzere wird vom Konstrukteur so gewählt, daß bei den zu erwartenden (bzw. zulässigen) Kräften die Auslenkung den dynamischen Bereich des Stoßdämpfers gut ausnützt, aber nicht übersteigt.
Nachtrag: * ist auch bei Wikipedia gut erklärt
 
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Ist gibt in obiger Rechnung von mir jedoch noch einen Fehler.
Wenn das Mobil auf dem Bürgersteig steht wirkt die Erdanziehungskraft auf den Schwerpunkt. Der Bürgersteig liefert über das Rad die passende (gleich große) Gegenkraft. Dies äußert sich im Zusammenpressen des Federelements um (erneute Annahme) 2cm. Fährt das Rad jetzt über die Kante, entspannt sich das Federelement um diese 2cm. Wenn der Schwerpunkt des Mobils um 8cm frei gefallen ist, berührt das Rad bereits die Straße. Innerhalb der nächsten zwei cm wird die Federkraft kontinuierlich ansteigen und bei 2cm Einfederung erneut die Größe der Gewichtskraft erreichen. Innerhalb dieser 2cm nimmt die Beschleunigung also von 9,81m/s*s auf 0 ab. In den nächsten 3cm steigt die Federkraft immer weiter. Somit haben wir keine konstante Bremskraft und damit auch keine konstante Bremsbeschleunigung, was ich oben aber angenommen habe. Muss mir das ganze wohl noch mal genauer angucken :oops:.
 
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Muss mir das ganze wohl noch mal genauer angucken
Vielleicht auch die angenommenen 2cm Federweg bei statischer Belastung (Masse x 1 x g). Das passt nicht so recht zusammen mit den 3cm bei den berechneten 3 x g.
Ansonsten: nimm die Bewegungsgleichung von I. Newton (nicht im Forum) und setz' die Kräfte ein, die in den jeweiligen Phasen auftreten. Der zeitliche Verlauf der Bewegung bei aktiver Feder hängt von der Federcharakteristik ab. Wenn die Feder'konstante' unhängig von der Länge ist, hat man ein 'Federpendel', das sogar bei Wikipedia umständlich, aber -mit kleinen Einschränkungen- richtig beschrieben wird. Falls , wie oft angestrebt, die Feder'konstante' im Arbeitsbereich invers proportional zur Ausdehnung ist, bleibt die Federkraft konstant und man bekommt eine konstante Beschleunigung.
Oder frag' einen Diplomphysiker Deines Vertrauens.
 
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Jede reale Berechnung für kleine Federwege am Fahrrad muss, damit brauchbare Ergebnisse rauskommen:
  • Die Federwirkung der Bereifung mit berücksichtigen. Diese ist nicht linear, sondern progressiv.
  • Berücksichtigen, dass die Masse (Fahrer, Rahmen, Gepäck) bei weitem nicht starr die Bewegung mitmacht. Diese Massen haben ihre eigene Federkennlinien.

Da dies "ein wenig" komplex wird, könnte man ja auch versuchen, die auftretenden Beschleunigungen auf anderem Weg einzuschätzen, z.B. mit einem Versuch. Richtig umgesetzt, wird das Ergebnisse bringen, die näher an der Realität liegen.

Oder nach Erfahrung dimensionieren. Stichwort: Wie machen's die anderen?

Schönen Sonntag, Harald
 
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Könnte es vielleicht jemand real ausprobieren, messen, wie stark seine Federung einfedert, dann nochmal schauen, welche Kraft für dieses Einfedern nötig ist und damit kann man dann weiter rechnen? :LOL:
Dan müssten alle lästigen Faktoren ja automatisch berücksichtigt sein, wenn man das Einfedern direkt gemessen hat.

Sorry, ich werde da wahrscheinlich nicht zu kommen - Habe nichtmal voll funktionierrnde Federung. :rolleyes:
 

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Im realistischen Fall landet es nicht mit 3 Rädern zugleich sondern auf Fersenhubbeln/Nase zuerst (habs probiert). Aber auch das hälts aus.

Ein einfaches Federpendel macht nach komplettem Entlasten bereits einen Sinus zwischen 0 und 2g.

Wenn Serien-Autos gefahren werden wie Velomobile (gelegentliches Abheben und öfters mal durchschlagen der Federung halten sie nur wenige Stunden dann sterben sie an durchgebrochenen Domlagern oder gekrümmten Dämpferstangen. Quervergleiche sind da wenig hilfreich.

Dadurch das beim VM der Federweg kürzer ist als die täglichen Unebenheiten bestimmt nicht die Feder die Kraft sondern der Anschlag. Elastomere sind da im Vorteil (weil kein Anschlag).

Dieses beliebte Teil geht bei 1790N auf Block. Und das passiert täglich mehrmals. Also 5g packt die Federung noch und ab da wirds interessant.
 
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Wenn Serien-Autos gefahren werden wie Velomobile (gelegentliches Abheben und öfters mal durchschlagen der Federung halten sie nur wenige Stunden dann sterben sie an durchgebrochenen Domlagern oder gekrümmten Dämpferstangen. Quervergleiche sind da wenig hilfreich.
Servus,

ich möchte hier kein Loblied auf das Automobil singen, aber die Aussage kann ich aus meinem ehemaligen Mess- und Testalltag nicht bestätigen.
Auf dem Prüfgelände sind die Zusatzfedern (sprich Elastomere, als Anschlagpuffer) auf den Marterstrecken ständig im Einsatz und so werden Tausende von Kilometern abgespult. Auch ein Durchschlagen des Reifens auf die Felge bei genormten Schlaglochdurchfahrten muss ein Auto mehrere Dutzende Male aushalten, ohne dass sich die Spur verstellt.

Die bei uns im Automobilbereich gemessenen Beschleunigungen am Achsschenkel hängen dabei maßgeblich von Reifenhöhe und dem Luftdruck ab. Bei Sprtfahrwerken sind natürlich ebenfalls höhere Werte zu erwarten.
Wurden beispielsweise in den 90er Jahren mit 65er Querschnitten und weicher Abstimmung am Achsschenkel bei genormter Schlaglochdurchfahrt etwa 20-25g in Vertikalrichtung gemessen, so ist man heute bei 45er Querschnitten und harten Fahrwerken bei teilweise 50-60g angekommen.
Beim Fahrer kommen dann noch maximal ca. 7g an, das fühlt sich aber schon sehr unangenehm an.

Um die Frage nach den Beschleunigungen der Bordsteinabfahrt zu beantworten, müsste man noch viel mehr zusätzliche Parameter berücksichtigen, um das einigermaßen abschätzen zu können.
Nicht umsonst werden viele Simulationen mit gemessenen Daten abgeglichen, um ein Gefühl dafür zu bekommen, was tatsächlich in so einem Fahrzeug, egal ob Fahrrad, Auto oder Mähdrescher vor sich geht.
Fehler machen kann man bei Berechnung oder Messung gleichermaßen...


Gruß,
Mark
 

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Merci @CalMar für die ausführliche Aufklärung. Die Beschleunigungdwerte hören sich recht destruktiv an. Beziehen sich die aufs Rad oder die Karosse?
Meine Aussage kommt vom Arbeitskolleg der unter anderem diese 3000€-Rennen fährt. Und natürlich eigenen Erfahrungen aus der Baustellenlogistik.
 
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