federung für quad errechnen.... denkfehler?

[geist4711]

bin jetz dabei in die details meiner konstruktion zu gehen und bin dabei jetzt bei der federung geladet und da komme ich teils auf merkwürdige ergebnisse...
ich kalkuliere folgendes derzeit:
vier räder also die radlast durch vir teilen, sprich,
mein gewicht(67kg) und das fahrzeuggewicht(geschätzte 25kg) durch vier räder.
macht 23kg je rad.
nun will ich das ganze gefedert haben.

dazu nehme ich den hebel der quer- und längs-lenker(19cm vorn und 38cm hinten), multipliziere das mit den 23kg und erhalte:
437 vorn
874 hinten
diese zahlen teile ich nun durch die federkraft der dämpfer die man so kaufen könnte, zb 394kg für einen 650lbs-dämpfer um die hebel-länge für den dämpfer zu haben.
dabei kommt raus:
1,1cm vorn
2,2cm hinten
wenn ich nun annehme das im bedarfsfall mit der 3x-4x belastung rechne (kantstein rauf oder hinderniss/bodenwelle), käme ich ja auch auf einen 3-4mal längeren hebel? was immernoch sehr kurz wäre?!

wenn ich mir aber nun die gängigen federungen so anschaue, haben die alle wesentlich längere hebel am dämpferarm?!
weiss jemand wo da mein denkfehler ist?

dazu kommt noch wenn ich die maximale einfederung von ca 3,5cm für gängige dämpfer rechne hätte ich da dann an der schwinge, voll eigefedert, teils 30cm, was viel zu viel ist, ich hatte eigentlich mit max 5-10cm kalkuliert, maximal eingefedert....

 

[Jack-Lee]

Servus,
am MTB sind Federwege über 20cm keine Seltenheit. Darauf sind dann oft auch die Federelemente ausgelegt.
Hebelübersetzung zum Dämpfer am Quad sollte ca. 1:3 bis 1:4 sein. Man darf nicht vergessen das beim einfedern auch mal ein großteil der Gesamtlast des Fahrzeuges auf EIN Rad kommt.

Gruß;
Patrick

 

[Fanfan]

bin jetz dabei in die details meiner konstruktion zu gehen und bin dabei jetzt bei der federung geladet und da komme ich teils auf merkwürdige ergebnisse...
ich kalkuliere folgendes derzeit:
vier räder also die radlast durch vir teilen, sprich,
mein gewicht(67kg) und das fahrzeuggewicht(geschätzte 25kg) durch vier räder.
macht 23kg je rad.

OK.

dazu nehme ich den hebel der quer- und längs-lenker(19cm vorn und 38cm hinten), multipliziere das mit den 23kg und erhalte:
437 vorn
874 hinten

Das sind Drehmomente in der etwas ungewöhnlichen Einheit kg*cm. Brauchst Du hier eigentlich nicht, aber vielleicht ist das als Zwischengröße zur Dimensionierung der Aufhängungen noch nützlich.

diese zahlen teile ich nun durch die federkraft der dämpfer die man so kaufen könnte, zb 394kg für einen 650lbs-dämpfer um die hebel-länge für den dämpfer zu haben.

Die Angaben auf den Federn sind Federkonstanten in lbf/in (also Pfund pro Zoll). Um eine Feder mit 650 lbf/in um 1 Zoll zusammenzudrücken, brauchst Du die Gewichtskraft von 650 Pfund. Das hat nichts mit der Kraft zu tun, die das Federbein aushält, sondern mit der Steifigkeit oder "Härte" der Feder. Da liegt m.E. der wesentliche Fehler. Außerdem ist wohl noch ein Tippfehler drin, 650lbs entsprechen 294kg, nicht 394kg.

Die 650 lbf/in sind auf SI-Einheiten umgerechnet 114 kN/m, etwas anschaulicher 114 N/mm oder ungefähr 11,6 kg/mm.
Nehmen wir einen 165mm-Dämpfer mit um die 40mm Federweg - davon geht etwas ab für Negativfederweg (Einsinken beim Draufsetzen), bleiben z.B. 30mm übrig. Wenn Du die 650er Feder da einbaust und das Ding auf Anschlag zusammendrückst, trägt es 11,6kg/mm * 30mm = 348kg mehr als vorher. Durch das Hebelverhältnis in der Radaufhängung ist der tatsächliche Kraftverlauf am Rad aber weicher. Wie hart/weich es da sein soll, kann ich dir nicht sagen, da hab ich an Mehrspurern weder Erfahrungs- noch Vergleichswerte.

dazu kommt noch wenn ich die maximale einfederung von ca 3,5cm für gängige dämpfer rechne hätte ich da dann an der schwinge, voll eigefedert, teils 30cm, was viel zu viel ist, ich hatte eigentlich mit max 5-10cm kalkuliert, maximal eingefedert....

Dann rechne doch andersherum: 165mm-Federbeine dürften um die 40mm Gesamtfederweg haben. Wenn Du 10cm Federweg am Rad willst, brauchst Du ein Hebelverhältnis von 2,5. Damit kannst Du anschließend aus der Federhärte des Federbeins die resultierende Härte am Rad ausrechnen und prüfen, ob das für dich OK ist, oder aus der gewünschten Härte am Rad die Härte der Feder ausrechnen und prüfen, ob's die zu kaufen gibt.

 

[geist4711]

danke für die hinweise, das macht es einem schon klarer
die 394kg sind natürlich ein tipfehler, 294 ist korrekt.
ich rechne mit kg statt kN/N bzw lbs, weil mir die einheit vorstellbarer ist als diese für mich relativ abstarakte kraftgrösse kN, auch wenn das natürlich wissentschaftlich nicht so korrekt ist
deine ausführungen zur IS-einheit usw sind für mich sehr hilfreich, denn es würde ja bedeuten, das wenn ich nur draufsitze und dazu das fahrzeuggewicht habe, bei dem beispieldämpfer und ca 23kg last je rad dann 2mm einfederung des dämpfers hätte, sprich 5mm federweg mit besagtem hebelverhältnis von 2,5, wenn ich grad nicht falsch denke .
so macht das schon ehr alles sinn.
jetzt muss ich erstmal wieder 'ans zeichenbrett' und schauen wo ich so lande, erscheint aber erstmal schonmal sinniger als meine aleinige 'theorie'....

 

[geist4711]

hab nun nach einigem hin- und her-gerechne, die einfachste lösung genommen.
wenn ich von den ca 11,6kg/mm ausgehe die so ein 650lbs-dämpfer hat, würde das bedeuten, das das rad ohne hebel, ca 2mm einfedert nur weil ich drauf sitze +fahrzeug-gewicht.
wenn ich jetzt von 100kg auf dem rad ausgehe, wenn ich zb einen kantstein runter fahren würde (was ich nur im notfall tuhe) und oder ein schlagloch durchfahre (was ich mir denke relativ realistisch ist), ergäben sich dabei dann 'rund' 10mm einfederung des dämpfers.
wenn ich nun eine einfederung von 50mm am rad kalkuliere, bei dieser 'voll-last', komme ich auf ein hebelverhältnis von 5:1, macht bei achshebeln von 37,5 bzw 19cm länge, 3,8 bzw 7,5cm hebel-länge zum dämpfer hin.
so hätte ich noch 5cm 'luft' zum meinen gesetzten (konstruktionsbedingten) max 10cm federweg, optimal!

 

[Fanfan]

denn es würde ja bedeuten, das wenn ich nur draufsitze und dazu das fahrzeuggewicht habe, bei dem beispieldämpfer und ca 23kg last je rad dann 2mm einfederung des dämpfers hätte, sprich 5mm federweg mit besagtem hebelverhältnis von 2,5, wenn ich grad nicht falsch denke .

Von der Rechnung her richtig. Praktisch müsste dazu die Feder vorher völlig entspannt und der Dämpfer noch nicht (oder gerade so) am oberen Anschlag gewesen sein. Normalerweise spannt man die Feder so stark vor, dass sie auch bei voll ausgefahrenem Dämpfer noch etwas gespannt ist, damit sie nicht klappert oder sich verschiebt.

 

[geist4711]

kann man das nicht mit der einstellbaren vorspannung(schraube am dämpfer) machen?
hatte ich jetzt angenommen ;-)

 

[Fanfan]

Klar, dazu ist der verstellbare Federteller da. Es irritiert mich nur, dass das überhaupt ein Thema sein kann.

Aber ich bin auch noch einem Fehler aufgesessen, das Hebelverhältnis geht doppelt ein. Mit einem Hebelverhältnis 5:1 führen die 23kg Radlast ja nicht mehr zu 2mm Einfedern am Federbein, sondern zu 10mm, denn aus den 23kg werden durch den Hebel 115kg. Am Rad werden aus den 10mm dann 50mm. Und die 100kg werden zu 500kg übersetzt und bringen das Federbein deutlich auf Anschlag (wenn sie lange genug wirken und das Fahrzeug nicht vorher umkippt).
Das gilt für den vollen Federweg, also 40mm am Federbein und bei 5:1-Hebelverhältnis 20cm am Rad. Wenn Du von diesen 20cm nur 10cm ausnutzen willst, musst Du das Federbein weiter außen ansetzen, bei 3:1 oder so.

 

[geist4711]

ich konstruiere alle federbeine und dämpferpositionen so, das ich den dämpfer nahezu auf der ganzen federbeinachse verschieben könnte, so kann ich nach wunsch die position des dämpfers so variieren, wie es sich, in der praxis, dann am besten ergibt.
rein rechnerisch kann ich das nicht genau genug vorhersagen, da ich zb das endgewicht des fahzeuges nicht genaugenug kenne. speziell wie sich die federung beim fahren verhält lässt sich für mich nicht so einfach vorherbestimmen.

 

[geist4711]

kurze verständnissfrage noch einmal:
ich bin jetzt wieder an dem punkt mich mit den dämpfern zu beschäftigen, nachdem das quad noch etws umkonstruiert wurde.

frage:
wenn ich einen dämpfer, mit sagen wir 650lbs habe und ich den auf 114N/mm umrechne, soweit so gut.
wenn ich den dämpfer also 1mm 'eindrücke' muss ich, am dämpfer 114N aufwenden.

wenn ich den nun statt 1mm, 5mm 'eindrücke' bedeutet das doch das die 5-fach kraft vom dämpfer gegengehalten wird?
also dann 114 x 5 = 570N aufwenden muss umdiesen die 5mm 'einzudrücken' ?
richtig?