Holz-Velomobil-Bau

AW: Holz-Velomobil-Bau

Servus,


der Bau einer Holzfeder ist recht günstig und einfach machbar.
Wir sind aber aus zwei Gründen davon weg:
-schlechtes Image (leider)
-in Serienfertigung problemlos auslagerbar (kein zusätzliches Geld und Zeit um die Herstellung zu perfektionieren)

Für den Selberbauer sind Holzfedern aber schneller gemacht als Glasfedern.
Versuch mal 8-10mm Glasfeder aufzubauen...dauert ne Weile. Bei Anfängern wirds schnell ne Harzschlacht.

Holzblattfedern aus 2mm Esche oder Bambusfurnier ist ruckzuck gemacht. Man kann sich das Furnier ja sogar Laserschneiden lassen. So muss mans nur noch übereinander leimen.
Man kann auch einige Lagen Flachs (Leinen) einarbeiten um die Dämpfung zu erhöhen und das Bruchverhalten zu verbessern. Lässt sich auch gut mit Kasein verkleben.
Solches Gelege/Gewebe gibts mittlerweile bei vielen Lieferanten für Laminiermaterial (z.B. R & G)

Gruß,
Patrick
 
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Hallo Patrick,
Jack-Lee schrieb:
...der Bau einer Holzfeder ist recht günstig und einfach machbar...
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Das klingt doch vielversprechend.
Hast Du vielleicht noch Infromationen über die Dimensionierung?
Wieviel Lagen 2mm-Furnier braucht man für welches Systemgewicht bei welcher Breite und Länge der Feder?

Neugierige Grüße,
Thomas
 
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Servus,

ich hab hier mal ne ZIP mit einer Excel-Tabelle angehängt.
Dort sind für div. Stäbe und Rohre die Berechnung für das Biegeverhalten drin.
Da kann man z.B. bei "Vierkant voll" unter "länge" die Länge der Blattfeder (bzw. Spurbreite) eingeben, unten drunter den Punkt den man bei der Durchbiegung beobachten will (im Regelfall also 50% der Länge) und kann dann die Lasten eingeben.

3000N in x und 1500N in y Richtung sind schon sehr hohe Werte. Wenn diese von der Feder erreicht werden, kann eigentlich nichts passieren.
Bitte bedenken das man die Durchbiegung und die Materialspannung durch 2 teilen muss, da man ja 2 Blattfedern hat (oder halt die Last halbieren).

Mal mit 72cm Spurbreite und Escheblattfeder gerechnet (60mm an der Basis breit) würde ich bei der Grenzlast von 100N/mm² ca. 44mm Federweg erreicht. Die Dicke der Feder beträgt 16mm
Wenn man die Basis z.B. 6cm und das ende 3cm breit macht (also nach außen schmaler werden lässt) steigt der Federweg um das 1,16fache -> 51mm

Gruß,
Patrick
 

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bzzt schrieb:
Hallo Felix,

Hast Du da eine Quelle, was Dimensionierung und Konstruktion angeht?
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Ausprobieren! Glasfasern sind so weich, die brechen nicht wenn die Feder so dick ist dass sie steif genug ist. Also so lange Lagen drauf bis die gewünschte Federhärte erreicht ist, eventuell mit Holz dazwischen.
 
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Quiddje schrieb:
Den wirklichen Federweg bekommt man wenn man (etwa) durch 3 rechnet. Erstmal muß man den negativen Federweg abziehen , im Prinzip das Einsacken durch das Gesamtgewicht, und die Hälfte von dem was übrig bleibt ist das was wirklich gebraucht wird. Der Rest nimmt Spitzen weg.
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Hallo

So sehe ich das auch für einspurer. Bei trikes und velomobilen finde ich aber auch das argument schlüssig, dass an der "achse" mit zwei rädern, bei velomobil üblicherweise die vorderradachse, weniger federweg nötig ist, weil quasi "in der mitte nur noch der halbe stoß ankommt". Und velomobile haben wohl oft aus aerodynamischen gründen wenig bodenfreiheit, wenn ich mir die fotos so anschaue ...

Eine holzblatfeder könnte man vieleicht progressiv bauen, wenn man die holzschichten von härteren zu weicheren hölzern aufbaut?
Egal, man könnte auf die federwegreserve für spitzen auch verzichten, weil eine blattfeder nicht so hart anschlagen würde, wie es bei federbeinen am ende des federweges stattfindet.

MfG
Andreas I.
 
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Hallo Patrick,
Jack-Lee schrieb:
ich hab hier mal ne ZIP mit einer Excel-Tabelle angehängt....
Zum Vergrößern anklicken....
Vielen Dank dafür. Die hattest Du ja schon diverse Male in ähnlicher Form 'rausgelassen.

Da ich jedoch keine Ahnung von technischer Mechanik habe, fehlen mir die balkentheoretischen Grundlagen. :eek:
Also habe ich, wie üblich, noch Fragen:
Wie kommst Du zu den Kräften in X und Y und was ist die Grenzspannung? Woraus schließt Du, dass die Feder nicht bricht?
Hast Du die Ergebnisse mal experimentell überprüft? Ich könnte mir vorstellen, dass sich Laminate etwas anders verhalten, als Vollholz.

Ist die Faserrichtung bei allen lagen quer zur Fahrtrichtung?

Dank und Gruß,
Thomas
 
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Hallo Felix,
Felix schrieb:
Ausprobieren! Glasfasern sind so weich, die brechen nicht wenn die Feder so dick ist dass sie steif genug ist. Also so lange Lagen drauf bis die gewünschte Federhärte erreicht ist, eventuell mit Holz dazwischen.
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Das ist sicher ein gangbarer Weg.
Ich würde wohl aber erst einmal Holzexperimente mit Kaseinleim machen. Wenn's funktioniert, kommt man um die gesundheitlich fragwürdigen Kunstharze herum.

Grüße,
Thomas
 
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Servus,

X Richtung ist von oben, y von vorn (höhe, breite)

Alle Fasern sollten quer zur Fahrtrichtung zeigen.
Die Grenzspannung (Biegelast) bei Laminat ist in der Regel ähnlich hoch wie bei Vollholz, gern sogar höher.

Bei Esche liegt die Bruchfestigkeit bei ca. 100N/mm². Die Dauerwechselfestigkeit bei ca. 45N/mm²
 
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bzzt schrieb:
Woraus schließt Du, dass die Feder nicht bricht?
Hast Du die Ergebnisse mal experimentell überprüft? Ich könnte mir vorstellen, dass sich Laminate etwas anders verhalten, als Vollholz.
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Hallo

Experimentell überprüfen könnte man das vielleicht mit sperrholz entsprechender dicke. Wenn das hält, sollte ein laminat mit allen fasern in belastungsrichtung auch halten. Sperrholzreste kann man billig oder manchmal gar kostenlos beim holzhandel abstauben, die verschnitt-stücke. Zum experimentieren gerade richtig, aber meistens nicht wasserfest verleimt.
Oder gleich wasserfest verleimtes birkensperrholz kaufen und daraus eine "feder" machen ... hat aber den nachteil, dass man nicht genau weiß, wie die zweite und dritte lage holz aussehen ...

MfG
Andreas I.
 
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Jede nacht leg ich mich auf holz blatfedern zu ruhen und auch meine frau und kinder. Schau mal unter die matratze! Diese federnde boden sind meist aus Buchenlaminatleisten. Federn tun die sehr gut und lange, 10 jahre ist kein problem.

Holzrad macher woodelo hat ein schones video von das federn eines holzrad, ich finde vor allen das letzte teil sehr interessant. Der holzrahmen mit cfk gabel federt viel kurzer als der cfk rahmen mit cfk gabel. Eine gewisse dampung muss also vorhanden sein. http://woodelo.ie/gallery/videos/
 
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Hallo Patrick,
Jack-Lee schrieb:
Servus,

X Richtung ist von oben, y von vorn (höhe, breite)

Alle Fasern sollten quer zur Fahrtrichtung zeigen.
Die Grenzspannung (Biegelast) bei Laminat ist in der Regel ähnlich hoch wie bei Vollholz, gern sogar höher.

Bei Esche liegt die Bruchfestigkeit bei ca. 100N/mm². Die Dauerwechselfestigkeit bei ca. 45N/mm²
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Hmm, bei Deinen Werten bekomme ich eine Grenzspannung, die mehr als doppelt so hoch liegt.
EscheKaputt.png
Oder hab' ich irgendwo einen Fehler drin?

Grüße und Danke für Deine Geduld,
Thomas
 
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Servus,

du hast vorn zwei Blattfedern übereinander (Doppeldreieckslenker).
Somit ist die Belastung pro Feder natürlich nur halb so groß ;)

Gruß,
Patrick
 
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Hallo Patrick,
Jack-Lee schrieb:
..zwei Blattfedern übereinander...
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Woher kommen die beiden Werte für die Kräfte? Wie leite ich das aus dem Systemgewicht ab?
Es war ja ab und an von 5-facher Gewichtskraft die Rede. Liegt das dann für das Gesamtsystem nicht jenseits der 5000N? Und halbierst Du damit nicht zweimal? Einerseits nur 3000N in X und dann noch mal die halbe Grenzspannung?

Entschuldige bitte, ich verstehe es einfach immer noch nicht so recht...:eek:
Hab' diese Art Physik leider nie wirklich anwenden müssen und zuletzt vor über 20 Jahren nur sehr oberflächlich gelernt. Wie das eben so ist...

Grüße,
Thomas
 
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Servus,

5G ist die KRaft, die das Rad aushalten muss ohne auseinander zu fallen. Risse und plastische Verformung sind ok.
Das Material soll da halt einfach nicht brechen.
Da der Fahrer, sagen wir mal 100kg, zu ca. 2/3 auf der Vorderachse sitzt, leitet er ca. 660N statische Last dort ein. Bei 5G sind das 3300N.
Man hat aber an der Vorderachse ja keine einzelne Blattfeder, sondern eine Doppelplattfeder (2 "Dreieckslenker"). Ist eh empfehlenswert um den Federweg zu erhöhen, da die Steifigkeit hoch 3 und die Festigkeit nur hoch 2 wächst.
Mit einer Feder hat man weniger Federweg als mit zwei dünneren, bei gleicher Belastbarkeit.

Die Rechnerei mit 5G sorgt für sehr sehr stabile Fahrzeuge, wenn das Material stimmt.
Dauertests von sehr hochwertigen Fahrzeugen werden mit folgenden Werten getestet:
-100000x 1200N aufs Tretlager
-100000x 1200N auf den Sattel
-100000x -700N/350N auf die Gabel (Stelle an der das VR drin steckt)
-4500N aufs Tretlager (maximale plastische Verformung : 10mm. Keine Risse oder sichtbare Schäden erlaubt)
-2300N von schräg oben aufs Pedal
-6000N aufs Tretlager (plastische Verformung und Risser erlaubt. Einzig ein Trennbruch darf nicht auftreten)
-2850N von schräg oben aufs Pedal

Alle Tests weden nacheinander ausgeführt.
Wenn Räder diese bestehen, sollten sie im Alltag (auf der Straße) Jahrzehnt lang leben.

Gruß,
Patrick
 
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Jack-Lee schrieb:
5G ist die KRaft, die das Rad aushalten muss ohne auseinander zu fallen. Risse und plastische Verformung sind ok.
...
Da der Fahrer, sagen wir mal 100kg, zu ca. 2/3 auf der Vorderachse sitzt, leitet er ca. 660N statische Last dort ein. Bei 5G sind das 3300N.
...

-100000x 1200N aufs Tretlager...
Zum Vergrößern anklicken....

Mich würde einmal interessieren, von wem die Anforderung mit den 5G ausgegeben wurde?

Ich verstehe nämlich nicht, warum die Vorderachsfederung 3300N aushalten muß um als ausreichend stabil zu gelten. Das Tretlager aber mit 1200N bereits als sehr hochwertig und langlebig gilt.
Und das, wo doch das Tretlager im Wiegetritt die 100kg ganz alleine stemmen muß, die Vorderachse aber nur zu 2/3 belastet wird. Statisch betrachtet und ohne Hebel.


@bzzt-Thomas: Ich glaube nicht, das es hier in diesem Forum wirklich handfeste theoretische und praktische Erfahrungen mit dem Bau von Holzblattfedern gibt, die über das "Probier"-Stadium hinaus sind und sich nun in gesicherten Berechnungen wiedergeben lassen. Auch wenn manch einer gerne diesen Eindruck erwecken möchte.
Felix' Tip mit dem "Ausprobieren" war schon richtig, sofern Du nicht ausschließlich an der theoretischen Betrachtung interessiert bist.

Grüße
Holger
 
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Servus,

man sollte, wenn man großes gerechne und gerätzel umgehen will, mit 5G und grade Bruch rechnen.
Wenn das Konstrukt also bei 5facher Auflast grade eben nicht bricht, ist man auf der sicheren Seite.
So sind alle meine Räder endstanden. Merkwürdigerweise sind es gleich die leichtesten Räder ihrer Klasse am Markt geworden :eek:

Und einmalige Bruchfestigkeit und Dauerlast ist ein großer Unterschied.

Da man als Bastler von vielen Materialien kaum Daten hat, geschweige denn eine Ahnung wie sich Schweißnähte, Kerben und Co genau auf die Dauerwechselfestigkeit und Schwellfestigkeit auswirken, sollte man lieber etwas auf Nummer sicher gehen.

Auch gibt es anderswo Tücken.
Nehmen wir mal ein Alurohr (6060 T6). Da ist die Bruchfestigkeit mit ca. 250N/mm² gegeben.
Man denkt sich: Baustahl (S235) hält da ja weniger aus! Also kann man auch statt einem 50x1,5er Baustahlrohres auch ein 50x1,5er Alurohr nehmen.
Das wird aber innerhalb kürzester Zeit reißen, weil die Schwellfestigkeit viel geringer ist als die von Baustahl. Eigentlich gibts garkeine, da Alu keine Dauerfestigkeit aufweist, aber es gibt einen "Knick" in der Wöhlerkurve bei den meisten Legierungen ab dem es realtiv lang haltbar ist.

Alles in allem: Wurst Schachtel (Worst Case) annehmen und danach bauen. Wenn man sich nicht allzudoof anstellt, wirds kaum/nicht schwerer als wenn recht ungeplant "auf Kante" baut.

Noch ein Tipp:
Alle DIY Elemente lieber überdimensionieren und an anderer Stelle sparen.
Mein Trike-Hauptrahmen wiegt z.B. (Hauptrahmen,Schwinge,Ausleger, ohne Lenkung, Vorderachse und Sitz) ca. 2,2kg.
Dort noch 300g rauszuholen würde die Steifigkeit, Dauerhaltbarkeit und die Alltagstauglichkeit deutlich schmälern.Man könnte das Schwingenlager kleiner Dimensionieren um vielleicht 50g zu sparen, läuft aber Gefahr das dies gleich 10 mal eher aussteigt. Das Rahmenrohr um 20% dünnwandiger zu machen, steigert die Beulempfindlichkeit um über 100%. Das Rohr 20% kleiner zu machen, würde die Steifigkeit halbieren, die Festigkeit um fast 30% senken.
Man muss es den gegebenheiten anpassen, da gibts irgendwo einen guten Kompromiss und da sollte man bleiben.
In Baustahl würde ich für den Rahmen ca. 3,5kg veranschlagen, in CrMo ca. 2,2 und in 953 (Reynolds Edelstahlrohr der allerbesten Sorte) vielleicht 2kg (wenn man etwas mehr flex zulässt).

Sparen kann man gaaanz woanders.
Beim Trike z.B. an den Achsschenkeln. Die "normalen" mit Steuerrohr, Gabelschaft und Co (verbaut an den allermeisten Trikes) kommen gern auf 350-450g das Stück (z.B. beim Performertrike).
Dazu kommt das Steuerrohr, der Steuersatz, die Kralle, die Aheadkappe und die Klemmschelle.
Zum Vergleich, die Achsschenkel am HiTrike wiegen 76g +38g für die Lager (pro Seite).
Die Vorderachse der Performer (die für ein Trike schon recht leicht ist) wiegt mit Achsschenkeln, Schrauben und Co. mehr als die gefederte vom HiTrike.
Wichtig ist, alles wegzulassen was nicht dringend benötigt wird ;)

Auch wird sehr viel an div. Anbausachen verschenkt. Hier mal 100g mehr, da mal 50g und man ist sehr schnell 3kg über seinem angedachten Gewicht.

Gruß,
Patrick
 
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