Posted by: Anonymous
Re: Riemenantrieb: Belastung für die Lager - 01/09/16 03:10 PM
Nach etwas Hirnen und weil ich mir auch den Riemenantrieb ansehe, hoffentlich ohne Fehler/Rechenfehler, Beispiel Radlager der Speedhub:
Offene, im Ölbad laufende Rillenkugellager 61807 (Beispiel hier FAG): dyn. rad. Tragzahl: 4750N, stat. rad. Tragzahl: 3450N
Maximaler Kettenzug: 100kg-Fahrer, voll auf ein horizontal stehendes Pedal, Kurbel 175mm, 44-KB: etwa 1930N.
Daraus folgende Lagerbelastung (incl. der Hebelei rechtes/linkes Radlager): rechtes Lager etwa 2230N (Achse drückt Lagerinnenring nach nach vorne), linkes Lager etwa 300N (Achse drückt Lagerinnenring nach hinten).
Jetzt Gewicht 80kg dazunehmen: vereinfacht 400N auf linkes und rechtes Lager (Achse drückt Lagerinnenring nach unten)
Nun alles komplettiert, ohne Verlagerungen durch Wiegetritt etc: Gesamtbelastung rechtes Lager etwa 2270N (Achse drückt resultierend den Lagerinnenring schräg nach vorn/unten) und linkes Lager etwa 500N (Achse drückt Lagerinnenring schräg nach hinten/unten).
Bei normalem Kettenzug von geschätzt mal 200N für 100W bei 20km/h (genauer: über den Kurbelkreis zwischen ca. 400N und ca. 0N schwankend, wir bleiben beim Mittelwert) kommen also durch die Kette und das Gewicht keine großen Kräfte auf das Lager (gegenüber den Tragzahlen). Die ständigen Kraftspitzen durch Bodenunebenheiten und dynamische Gewichtsverlagerung sind wahrscheinlich die Hauptbelastung der Lager.
Riemenantrieb (vereinfacht ohne die Hebelei rechtes/linkes Radlager): Für die geforderte Vorspannung kenne ich nur eine Schätzung von 200N (also quasi wie ein 20kg-Spanngewicht), was aber zu 22kg von cterres gut paßt. D.h. Tretlager und Radlager stützen je 200N ab, teilt sich auf zu 100N im oberen und unteren Riementrum. Wenn der zusätzliche Riemenzug unterhalb 100N bleibt, wird der obere Trum etwas stärker gedehnt, der untere aber um das gleiche Maß entlastet. Das Lager sieht weiterhin 200N. Ab zusätzlichem Riemenzug 100N sieht das obere Trum 200N, das untere 0N. Ab jetzt geht es weiter wie bei der Kette und die Lagerbelastung steigt. Wenn die 200N für die Spannkraft im Riemen gemeint ist, dann verdoppeln sich die obigen Werte und das Lager sieht dauernd 400N. Wenn eine Kette nicht wirklich gespannt ist, entfällt diese Lagerbelastung dort komplett.
Eine Kettenschaltungsnabe läßt sich durchrechnen, wenn ein konkretes Beispiel festgelegt wird und eine grobe Querschnittszeichnung mit ein paar Lagerdaten existiert. Für eine Speedhub würde ich die zusätzliche Belastung durch die Riemenvorspannung nicht hoch einschätzen.
Offene, im Ölbad laufende Rillenkugellager 61807 (Beispiel hier FAG): dyn. rad. Tragzahl: 4750N, stat. rad. Tragzahl: 3450N
Maximaler Kettenzug: 100kg-Fahrer, voll auf ein horizontal stehendes Pedal, Kurbel 175mm, 44-KB: etwa 1930N.
Daraus folgende Lagerbelastung (incl. der Hebelei rechtes/linkes Radlager): rechtes Lager etwa 2230N (Achse drückt Lagerinnenring nach nach vorne), linkes Lager etwa 300N (Achse drückt Lagerinnenring nach hinten).
Jetzt Gewicht 80kg dazunehmen: vereinfacht 400N auf linkes und rechtes Lager (Achse drückt Lagerinnenring nach unten)
Nun alles komplettiert, ohne Verlagerungen durch Wiegetritt etc: Gesamtbelastung rechtes Lager etwa 2270N (Achse drückt resultierend den Lagerinnenring schräg nach vorn/unten) und linkes Lager etwa 500N (Achse drückt Lagerinnenring schräg nach hinten/unten).
Bei normalem Kettenzug von geschätzt mal 200N für 100W bei 20km/h (genauer: über den Kurbelkreis zwischen ca. 400N und ca. 0N schwankend, wir bleiben beim Mittelwert) kommen also durch die Kette und das Gewicht keine großen Kräfte auf das Lager (gegenüber den Tragzahlen). Die ständigen Kraftspitzen durch Bodenunebenheiten und dynamische Gewichtsverlagerung sind wahrscheinlich die Hauptbelastung der Lager.
Riemenantrieb (vereinfacht ohne die Hebelei rechtes/linkes Radlager): Für die geforderte Vorspannung kenne ich nur eine Schätzung von 200N (also quasi wie ein 20kg-Spanngewicht), was aber zu 22kg von cterres gut paßt. D.h. Tretlager und Radlager stützen je 200N ab, teilt sich auf zu 100N im oberen und unteren Riementrum. Wenn der zusätzliche Riemenzug unterhalb 100N bleibt, wird der obere Trum etwas stärker gedehnt, der untere aber um das gleiche Maß entlastet. Das Lager sieht weiterhin 200N. Ab zusätzlichem Riemenzug 100N sieht das obere Trum 200N, das untere 0N. Ab jetzt geht es weiter wie bei der Kette und die Lagerbelastung steigt. Wenn die 200N für die Spannkraft im Riemen gemeint ist, dann verdoppeln sich die obigen Werte und das Lager sieht dauernd 400N. Wenn eine Kette nicht wirklich gespannt ist, entfällt diese Lagerbelastung dort komplett.
Eine Kettenschaltungsnabe läßt sich durchrechnen, wenn ein konkretes Beispiel festgelegt wird und eine grobe Querschnittszeichnung mit ein paar Lagerdaten existiert. Für eine Speedhub würde ich die zusätzliche Belastung durch die Riemenvorspannung nicht hoch einschätzen.