MBB aus Holz, Rahmenbausatz

[einrad]

Darüber, ob sich die Achse an der falschen Stelle drehen könnte, habe ich noch nicht nachgedacht. Das ließe sich mit einem Splint in der Mitte der Achse, verhindern.

Dafür wäre ein kleiner abgekanteter Blechteil an einem oder an beiden Enden auch möglich. Quasi eine Beilagscheibe mit Ohren.
Diese hätte auch den Vorteil, dass man die Achse in verschiedenen Stellungen fixieren und den Verschleiß auf mehrere Bereiche verteilen
kann.

Zu diesem Teil:
Den könnte man mit minimaler Gewichtszunahme stabiler ausführen. Falls der Kreisbogen belastet sein sollte, würde ich in den roten Bereichen etwas mehr Material stehen lassen. Wenn er nur die Position hält, bis das Zeug verleimt ist, wird's egal sein.


Ich nehme an, beim Verleimen sind die Teile bzw. passende Platzhalter montiert?
Wenn Nein: Wie stellst Du sicher, dass die Teile fluchten?

 

[Krischan]

Ich muss es wiederholen: Setzt von außen Platten dran, durchschrauben, fertig. Hält mit und ohne Leim. Poliertes Aluminium in Jugendstilmuster vielleicht?

Jugendstil – Wikipedia

de.m.wikipedia.org

Der Aufwand und das Risiko einer eingelassenen Verbindung lässt sich durch dieses bekannte und bewährte technische Fügeverfahren de facto nullen. Nur so zum Bedenken.
Gruß Krischan

 

[jensNBG]

Da hast du ein riesen Problem mit den axialen Kräften

Müssen zwei Schrägkugellager eingebaut werden.

Ich rechne gerade das original Nerberch Steuerlager mit FEM. Der i7 muss ganz schön kämpfen, trotz stark vereinfachten Modell. Ist immer ein Hinweis auf starke Verformungen.

Mir ist beim Modellaufbau die Verschraubung mit der M6 Schraube aufgefallen. Der Schraubenkopf hat 13mm Durchmesser und die Bohrung 12mm, macht also eine Auflagefläche von ca. 6,5mm^2. Außerdem hat der Schraubenkopf nur eine reduzierte Tragfähigkeit, weil flach und Innenangriff. D.h. der Schraubenkopf hält weniger aus als das Gewinde der Schraube.

 

[Fanfan]

Wo kommt denn in deiner Rechnung Last auf dem Schraubenkopf her?
Axiallasten sollten zwischen den am Hinterrahmen angeschraubten Frästeilen und den 5mm-Alu-Laschen im Vorderteil abgestützt werden, mit den Bundbuchsen dazwischen. Radiallasten werden von vorn nach hinten zunächst von den Alu-Laschen auf den Lagerbolzen übertragen und von dem über die Bundbuchsen auf die Frästeile.

Offen ist wie schon von @Nemberch erwähnt die Fixierung des Bolzens in den vier Alu-Laschen.
Eine heimwerkertaugliche Lösung dafür wäre evtl., den Bolzen an einem Ende auf 4,5mm Höhe vierkantig zu feilen und in ein gelasertes Vierkantloch zu stecken, die Schraube an diesem Ende klemmt ihn dann fest. (Edit: Allerdings fällt diese Lasche dann evtl. als Lastabstützung aus, weil die Passung per Feile nicht so gut hinzubekommen ist, dass sie gleichmäßig mitträgt.)

 

[Tom_TiPLEX]

Weil die Beinchen hinten eine Verzahnung haben. Da brauchts "Eckig"

Nachdem ich normalerweise die Aluteile nicht bis an die Grenze abmagere, löse ich das Problem der Eckradien beim fräsen meist so:

 

[jensNBG]

Wo kommt denn in deiner Rechnung Last auf dem Schraubenkopf her?
Axiallasten sollten zwischen den am Hinterrahmen angeschraubten Frästeilen und den 5mm-Alu-Laschen im Vorderteil abgestützt werden, mit den Bundbuchsen dazwischen. Radiallasten werden von vorn nach hinten zunächst von den Alu-Laschen auf den Lagerbolzen übertragen und von dem über die Bundbuchsen auf die Frästeile.

Wenn die Bauteile unendlich steif wären, bekommt die Schraube nichts ab. Sind sie leider nicht und so bekommt die Schraube doch was ab.

Eine Schraubenauflage von 0,5mm umlaufend nun doch extrem wenig. Meine Empfehlung ist, nimmt eine Sechskantschraube mit Bund und legt eine stabile Scheibe drunter.

 

[jensNBG]

So die FE ist fertig. Gerechnet wurde eine Vollbremsung mit Schlaglochdurchfahrt. Verformungen maximal 2mm. Schrauben wurden als Solid ohne Vorspannung modelliert. Der Holzkörper ist massiv und hat keine Ausfräsungen, da ich in dem mir zu Verfügung stehenden Modell nicht in den Klotz sehen kann.

Für die Spannungen muss ich das Modell nochmal verfeinern und auf Konvergenz prüfen. Aber dafür wäre es sinnvoll den Holzkörper besser zu modellieren.

 

[Fanfan]

Wenn die Bauteile unendlich steif wären, bekommt die Schraube nichts ab. Sind sie leider nicht und so bekommt die Schraube doch was ab.

Verstanden. Wenn man das vermeiden will, könnte man die Achse 1mm zu lang machen. Sie wird dann mit dem Schraubenkopf oben auf der obersten Lasche aufliegen die nicht mehr mit runterbiegen, oder? Oder nur um so viel, wie Reibungskräfte in den Axiallagerflächen sie mitziehen...
Um das zusammen mit dem Mitdrehen zu erschlagen, könnte man die Achse noch etwas länger machen und an beiden Enden mit dem vorhin erwähnten Vierkant versehen. Oben sollte sie dann in ein viereckiges Loch in der obersten Lasche ragen und mit 'ner Schraube festgespannt werden, unten guckt der andere Vierkant als Schlüsselfläche zum Festschrauben heraus. Wird nur blöd zu fertigen, nehme ich an (Rundmaterial nochmal fräsen).

 

[RaptoRacer]

Der Schreiner sagt, nass in nass. Das heißt in einem Arbeitsgang, aber komplett mit Leim. Die Leimbezeichnug oben sagt, wie die offene Zeit des Leimes ist. Man hat also 15 bzw. 60 Minuten Zeit nach dem Leimauftrag die Bauteile zusammenzufügen. Ich bin mir noch nicht sicher ob 15 Minuten genügen.

Reicht nicht einfacher D3-Leim?

beko Holzleim D3 | Bauchemie24

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[berry]

@jensNBG hast du in deinem FEM Analyse Tool die Möglichkeit die Anisotropie der Festigkeit des Holzes zu hinterlegen oder musst du das im Nachhinein berücksichtigen?

 

[berndvonau]

Klasse! Bin gespannt! Aber:
Ich bin kein Ingenieur, ich bin Schreiner mit etwas Erfahrung bei diesem Thema. Meine Bauchschmerzen fangen bei den filigranen Metallelementen an, wenn nicht genügend Restholz aussen herum vorhanden ist. Im Prinzip sind das alles potentielle Rissanfänge, ähnlich der Kerbwirkung bei Alu. Aussen ein Blech drauf und Klemmen finde ich zumindest eine sehr gute zusätzliche Idee:

Ich muss es wiederholen: Setzt von außen Platten dran, durchschrauben, fertig. Hält mit und ohne Leim. Poliertes Aluminium in Jugendstilmuster vielleicht?

Besser finde ich immer von aussen mit Metall kommen und innen soviel zusammenhängende Holz-Fasern ohne Löcher und Fräsungen zu belassen. Und wie bei Carbon sind das dann die Krafteinleitungzonen in Massivholz und der Rest des Rahmens so voluminös wie möglich dünnwandig. Ich finde die Idee des Bausatzes seit langem interessant, aber ich befürchte, die Leute ohne "Klebepraxis" werden evt. Probleme bekommen. Aber nochmal, Hut ab vor der großen Sorgfalt bei diesem Projekt.
Ich habe mein erstes Holzrad 1999 in 5 Stunden ohne Plan geschreinert, das war halt nur zum Probefahren und auch entsprechend hässlich, aber hält mit PUR und dank Betonschalplatten in 9mm bis heute. In meine jetzige Planung habe ich die großen 1,5" semi-integrierten Steuerlager einbezogen, da traue ich mich sogar einen Gabelschaft aus Holz durchzustecken. Bin aber noch etwas zu blöd für CAD, das muss ich noch lernen.

 

[berry]

Reicht nicht einfacher D3-Leim?

Für was?
Für häufige Feuchtigkeitseinwirkung nicht. Für starke Vibrationen über einen längeren Zeitraum auch eher nicht. Für Klebespalte größer 0,1mm nur mit großen Abstrichen.
Kann also für ein selten genutztes Schönwetterrad auf guten Straßen reichen. Bei Kompensation mit riesigen Leimflächen hälts noch länger.

Ich würde den Aerodux 185 nehmen, der ist überall überlegen. Ist halt 2 K und die offene Zeit ist nicht übermäig.

 

[jensNBG]

Verstanden. Wenn man das vermeiden will, könnte man die Achse 1mm zu lang machen. Sie wird dann mit dem Schraubenkopf oben auf der obersten Lasche aufliegen die nicht mehr mit runterbiegen, oder?

Wenn die Achse 1mm länger wird, bekommt die untere Halterung größere Kräfte ab.

 

[jensNBG]

Ok. Hier die ersten Ergebnisse. Gerechnet wurde eine Vollbremsung mit Schlaglochdurchfahrt. Schrauben wurden als Solid ohne Vorspannung modelliert. Der Holzkörper ist massiv und hat keine Ausfräsungen, da ich in dem mir zu Verfügung stehenden Modell nicht in den Klotz sehen kann. Der Holzkörper ist eigentlich ein Kunststoffkörper mit den Werten von Holz, Faserrichtungen wurden nicht berücksichtigt. Aber ich wollte ja mir die Alubleche und Achse ansehen. Alle Bauteile sind ideal ohne Spiel zusammengefügt. Das Modell verfügt über ca. 450.000 Knoten.


Bild 1: Die Schraube oben bekommt 3200N ab (halbes Modell, daher muss die Kraft verdoppelt werden). Achtung ohne Vorspannung gerechnet.


Bild 2: Verformungen, maximal 1,2mm. Ohne Verstärkungsfaktor für die Darstellung

Bild 3: Verformungen mit Verstärkungsfaktor 10 für die Darstellung

Spannungen lasse ich heute nacht mal rechnen, das dauert, weil vermutlich mindestens 1.200.000 Knoten.

 

[Nemberch]

Den könnte man mit minimaler Gewichtszunahme stabiler ausführen.

Das werde ich einpflegen.

beim Verleimen

Ich zeig euch mal grob, wie ich mir das Verleimen des Hinterbaus vorstelle:

Den Alubügel in die beiden Hölzer mit den Taschen ein Leimen. Passform, da kann nichts schiefgehen.

Wenn es ausgehärtet ist die beiden Stege mit den Steuersatzkloben verschrauben, den beiden Inlays für den Sitz und in den Nuten der Gurte Leim angeben und mit den Dübeln positionieren. Natürlich sind die Stege hinten noch nicht aufgebogen.

Die inneren Hälften der Gurte werden im Steuersatzbereich auf die Dübel gesteckt und Stück für Stück mit der Nut auf die Stege gesteckt.

Dadurch ergeben sich die Bögen im Hinterbau.

Nach dem Aushärten werden die zweiten vier Millimeter der Gurte aufgeleimt und ganz zum Schluss die Klötze mit den Ausfallenden. Da kann evtl. noch ein bisschen nachgearbeitet werden, um die Position des Hinterrades zu korrigieren.

von außen Platten dran, durchschrauben, fertig.

Dazu brauchst du innen einen massiven Klotz und dann wird das Ganze halt auch ein massiver Klotz.

Den

Aufwand

hat die CNC Fräse und das

Risiko

ist überschaubar. Schon das alte Fitschenband war eingelassen und hat tadellos funktioniert.

Müssen zwei Schrägkugellager eingebaut werden.

Ich hatte eigentlich das Verbiegen der Alulaschen gemeint.

Der Schraubenkopf hat 13mm Durchmesser und die Bohrung 12mm

Da sollte noch eine Unterlegscheibe dazwischen. Oder man findet eine Schraube mit größerem Kopf.

die Fixierung des Bolzens in den vier Alu-Laschen.

Ich glaube fast, ich werde es einfach ignorieren. Immerhin habe ich Gleitlager im System.

Aluteile nicht bis an die Grenze abmagere

Wenn das nicht ausgespart ist, verliert der hintere Gurt der Gabel zu viel Zugfaser.

Übrigens: meine Fertigung würde dir sagen, dass du beim rausfahren aus der Hinterschneidung einen Bogen ansetzen sollst. Das ist billiger.

Wenn die Bauteile unendlich steif wären

Muss man euch denn alles sagen? Der Holzklotz zwischen den beiden Alulaschen ist dazu da die axial Last abzutragen und ich würde behaupten das macht er so richtig gut.
Jens, somit sind auch deine bisherigen Berechnungen hinfällig.

 

[Habsab2012]

hallo zusammen
ich bin total begeistert!

 

[jensNBG]

Warum der Querschnitt an der höchstbelasteten Stelle des Alubleches geschwächt wird, ist mir nicht klar geworden. Das erzeugt eine Kerbe mit
Spannungsspitze. Scharfe übergänge sind Kerben und sind nicht gut für Aluminium.

 

[Nemberch]

Weil das Alu an dieser Stelle ins Holz verschwinden muss.

 

[jensNBG]

Das Design ist super, sicherlich auch gut zu montieren, aber nicht spannungsoptimiert.

Beim Alubügel mit den Taschen finde ich die Klebefläche zu klein.

Aluminum ist ein kerbempfindlicher Werkstoff mit hohen Rißwachstum und niedriger Dauerfestigkeit.

 

[jensNBG]

Halter für Klapplenker. Zwei Stück wurden verbaut. Einer ist abgerissen, der andere nur angerissen. Ich bin fast gestürzt. Hat ca. 3000km gehalten. Preisfrage, was wurde hier falsch gemacht? Hinweis, es waren gleich 2 Fehler.