Lag mir auch schon auf der Zunge, aber nach den Forumsregeln sollen wir ja religiöse Dinge aus dem Spiel lassen.

Immerhin soll der Glaube ja Berge versetzen. Vielleicht kann er auch Ritzel zum Reißen bringen. Der Herr wird's schon wissen.

Gruß Dietmar
(gefühlter Religionslehrer)

Das ist völlig richtig und du brauchst gar nicht knirschen, ich bin nur zur eigentlichen Ausgangsfrage zurückgekehrt und die war ja, warum die (evtl. geschwächten) Ritzel besonders bei Peter brechen und warum ausgerechnet er so viel Kraft aufbringt. Die Formel ist schließlich für alle gleich und die genannte Ritzelkombination fahren auch einige.

Der Herr Rohloff?!

/missionier

Die demokratische Physik grenzt schon ein wenig ans Satirische.....

Um noch ein wenig Verwirrung zu verbreiten, das Ritzel wird ausschließlich durch die Zugbelastung der Kette belastet. Die Belastung des Ritzels ist nicht von der Leistung abhängig, sondern von der Zugbelastug durch die Kette. Die bewirkt eine Flächenpressung an den Zahnflanken und ein Biegemoment im Zahnfuß bzw. an den darunter liegenen Material, die ja versagt haben.

Entscheident für den Bruch des Ritzels ist die Dauerfestigkeit, das bedeutet die Belastung, die der Werkstoff ohne Versagung eine unendliche Zahl von Lastspiele ertragen kann. (Achtung (um es nicht zu verkomplizieren), das gilt für den Werkstoff an sich, nicht für den mechanischen Verschleiß der Zähne)

Wenn die Spannung im Wrkstoff oberhalb der Dauerfestigkeit aber unterhalb der Bruchfestigkeit liegt, dann "merkt" sich der Werkstoff das sozusagen. Oberhalb der Dauerfestigkeitsgrenze kann eben nur eine endliche Anzahl von Lastspielen ausgehalten werden, bevor das Material versagt. Wenn diese Grenzanzahl der Lastspiele erreicht ist, versagt bzw. bricht der Werkstoff. Je höher die Belastung, desto geringer die Anzahl der Lastspiele ohne Bruch.

Beeinflusst wird die Dauerfestigkeit eines Werkstoffes vor allem durch das eigenliche Material, dessen Wärmebehandlung, der Größe und Geometrie des Bauteils (Kerbwirkung), und der Oberflächengüte und der Belastungsart (Zug, Biegung etc...).

Die Belastung des Ritzels ist nicht von der Leistung abhängig, sondern von der Zugbelastug durch die Kette. Technisch ist es kein Problem, das Ritzel dauerfest zu machen, das größere Problem bei Ritzeln ist eigentlich der mechanische) Verschleiß an den Zahnflanken.

Da das meiner Meinung nach die Kernaussage ist, hab ich sie mal eingerahmt. Vielen Dank für dieses Statement aus der Tastatur des Konstruktionstechnik lehrenden. Bin ich denn nun auch noch richtig, wenn ich sage, dass diese Kraft einzig und alleine von der senkrecht zum Radius wirkenden Kraft des Radlers auf das Pedal, der Kurbellänge und dem Kettenblattdurchmesser bestimmt wird?

Wenn dem so ist, dann, und jetzt kommt der groooße Bogen zurück zum Ursprung des Threads, ja, denn dann könnte Peterrohloff doch geholfen werden, in dem er unter Beibehaltung der Übersetzung hinten ein größeres/größtmögliches Ritzel montiert, um dann vorne das verhältnismäßig passenede, ebenfalls größere Kettenblatt zu bekommen. Dann wäre die Belastung des Ritzels verringert, hoffentlich unter die Grenze zur Dauerhaltbarkeit.

Wenn denn nicht eine andere, ganz triviale Ursache dahintersteckt.

Grüße
hans-albert

"Roh-loff! Roh-loff! Roh-loff! "

Ja! Und die hängt ab von der Belastung/Last/Summe der Fahrwiderstände.
Nicht entmutigen lassen!

Gruß Dietmar

Hallo Hans Albert,

die auftretende Kraft hängt an der Kraft des Radlers und an dem Durchmesser des Kettenblatts ab. Weiterhin hängt die Dauerfestigkeit des Ritzels an der Häufigkeit des Auftretens der Maximalkräfte bzw. genauer gesagt der Kräfte ab, die eine Spannung im Werkstoff erzeugen, die oberhalb dessen Dauerfestigkeit sind.

Mit der Zugbelastung ist es insofern sehr einfach, da Ketten nur Zugkräfte übertragen können. Natürlich hängen die erzeugten Kräfte von der Leistung de Fahrers und der Drehzahl ab, für den Ritzelverschleiß ist nur die Höhe der Zugkräfte der Kette ausschlaggebend.


In meinem vorherigen Beitrag habe ich der Vereinfachung halber noch kleine Torsionskräfte auf den Zähnen vernachlässigt, die durch eine schräglaufende Kette bewirkt werden können. Wenn man sich die Winkelverhältnisse mal ausrechnet, wird man feststellen, dass sie ziemlich klein sind.

Das ist schlussendlich auch mein Gedanke: Aus irgendeinem Grund wurde bei den vermutlich fehlerhaften Ritzeln die Dauerfestigkeit herabgesetzt, ist aber immer noch so hoch, das die meisten Fahrer die Dauerfestigkeitsgrenze nicht überschreiten. Deshalb bricht bei ihnen das Ritzel nicht, es gibt nur normalen Verschleiß.
Der Fehler kommt nur dann zum tragen, wenn ein Fahrer sehr große Kraft aufbring.



Warum Verwirrung? Das wurde doch auch schon lange nicht mehr bestritten.

Verwirrend scheint nur zu sein, das die einen eher die Frage betrachten, warum Peter der Kandidat ist, bei dem die Ritzel brechen, warum also bei ihm die senkrecht zum Radius wirkenden Kraft auf das Pedal vermutlich sehr groß ist und die anderen losgelöst davon nur die Frage betrachten, was belastet das Ritzel prinzipiell.

*fump*
*gluckgluckgluck*
*AAaahhh!*

Hallo Dittmar,

sorry, hatte editiert/erweitert, während Du am tippen warst, weil ich den Gedanken mit dem größeren Kettenblatt noch anfügen wollte. Beim Überprüfen des Rahmens hatte ich versehentlich zu früh die Absende-Taste erwischt gehabt.

Grüße
hans-albert

Das ist doch ziemlich typisch für technische Anwednungen. Ein Bekannter von mit hat vor Jahren fast jedes Rad schrottreif bekommen, auch das gute alte gepflgte Rad von Opa. Er hatte einen sehr unkoordinierten Fahrstil, die einzelnen Belastungen waren vermutlich ziemlich hoch und ruckhaft. Solche "Stösse" verringern auch die Dauerbelastung des Materials, obwohl man mathematishc die tatsächlichen Belastungen durch einen "Stoßfaktor" (richtiger Begriff: Betriebsfaktor ) erhöht.

Wer sein Auto immer Vollgas beschleunigt wird mit Sicherheit eine wesentlich geringe Lebensdauer wichtiger Antriebskomponenten erreichen, als einer mit zurückhaltender Fahrweise.

Hast Dich von den Demokraten oder gefühlten Physikern umstimmen lassen? In Beitrag #485467 schriebst Du: "Er fährt also bergauf am Limit und mit maximaler Kraft, weil er vom Berg und vom Gewicht dazu gezwungen wird."

Wasn nu? Bestimmt die Last die Kraft ("vom Berg und vom Gewicht") oder der Antrieb ("ausschließlich von der Kraft des Fahrers"). [Lästermodus ein] Was interessiert mich mein Geschwätz von gestern. (Adenauer?)

Mit Fragezeichen
grüßt Dietmar

Hallo Henning,




ich zitier dich mal aus deinem Beitrag #485531:



und auch im Beitrag #486148 schreibtst du:



Ist vielleicht doch nicht so ganz das Gleiche oder?
Was ist denn jetzt Sache?
Spielt das Gewicht nun eine Rolle oder nicht?

Wenn das Ritzel überlastet wird, hängt das nur von der Kraft ab, die auf das Ritzel wirkt. Warum die Kraft aufgebracht werden muss, ist völlig gleich.

Wenn Peter mit 50 Kilo Gepäck unterwegs ist und eine 20% Steigung mit 6 km/h hochfährt, leiste er etwa 250 Watt, die aber bestimmt nicht kontinuierlich. Stattdessen wird er wohl zwischen 45 und 135 Grad kräftig reintreten und verschenkt dabei noch mal überschlagen 15%. D.h. er bringt nur die Hälfte der Zeit Kraft auf und muss die verschenkte Kraft kompensieren. Daher wird er etwa mit 560 Watt treten, die auch als Spitze in den Antrieb gehen. Nun muss man anhand der Übersetzung ausrechnen, mit welcher Frequenz er tritt. Dann kann die Kraft, die am Ritzel wirkt, errechnet werden.

Noch mehr Kraft wird er einsetzen, wenn er an einer 20% Steigung anfährt und auf 6 km/h beschleunigt. Allein sein Gewicht von 100 Kilo reicht für 981 Newton. Da man ja bekanntlich hochspringen kann, kann diese Kraft wohl leicht erhöht werden. Wenn Peter die Kraft in die Pedal steckt um 50 cm Meter hoch zu springen, müsste er wohl insgesamt fast 1500 N und ggf. auch mehr aufbringen können.

F2 = 175 mm x 1500 N / 40 mm = 6562,5 N

Am Kettenblatt liegen also 6562,5 N an wenn Peter mit 1500 N tritt, seine Kurbeln 175 mm lang sind und das Kettenblatt einen Radius von 40 mm hat.

M1 = r1 x F1
F2 = M1 / r2

M1 = Drehmoment am Tretlager
r1 = Kurbellänge
F1 = Kraft die der Fahrer beim Treten aufbringt
r2 = Radius des Kettenblatts
F2 = Kraft am Kettenblatt

Grüße
Vélocio

Zur Herleitung siehe Re: Rohloff-Nabe nicht fernreisetauglich! (Ausrüstung Reiserad)

Das ist ja gerade der Grund warum so viel voneinander vorbeigeredet wird.
Die mögliche Kraft auf das Pedal wird von der Kraft des Fahrers bestimmt.

Aber ich habe dann weiter gefragt, bzw. begründet, warum ein sehr schwerer Fahrer mit einer großen Menge Gepäck eine überdurchschnittliche Kraft auch tatsächlich aufbringt und wie er besonders am Berg dazu gezwungen wird. Dazu habe ich gezeigt, wie bei gleicher Leistung ganz unterschiedliche Kräfte einwirken können.

Natürlich bestimmt auch die Last im gewissen Sinne die notwendige Kraft, aber nicht im physikalischen Sinne, sondern psychologisch in dem ein Fahrer der sonst nicht alle seine Kräfte einsetzt, dies am Berg tut. Das ist bei Reiseradlern praktisch sehr oft so und je schwerer sie sind, desto früher und intensiver ist das der Fall. Eben besonders dann, wenn sie ihre Leistung nicht mehr über die Geschwindigkeit und Übersetzung regulieren können, wenn sie am Berg mit der Mindestgeschwindigkeit im ersten Gang fahren.

Physikalisch kann man sagen: Die Last (Gewicht) bestimmt am Berg die Arbeit. Mehr Gewicht, höherer Berg, mehr Arbeit.

Hallo HvS,

Die Dauerfestigkeit eines Bauteils ist mit Nichten eine Qualität des Bauteils wie Härte oder Zugfestigkeit, sondern bezeichnet einen Belastungswert/eine Belastungsgrenze, bei der "unendlich viele Lastspiele" (technisch so ab 10^6) ohne Schaden verkraftet werden. Nach rund 2000km ist die Anzahl von Lastspielen schon gut erreicht (Bei Zahnkombination 40/17 und einem Radumfang von 2 m sind das bei angenommener Nabendirektübersetzung rund 425000 Kurbelumdrehungen und mit der Primärübersetung von 40/17 das 2,35fache, also 998.750 Umdrehungen am Hinterrad und damit Biegungen an jedem Zahn.

Aufgrund der guten Zähnezahlpaarung, 17 als Primzahl, wandert die maximale Belastung, die beim "normalen Treten" auftritt. Wäre mal interessant wie lange ein Ritzel bei z.B. 45/15 halten würde. Bei einem angenäherten " Runden Tritt" könnte man wenigsten die Spannungsspitzen reduzieren.

Gruß
Felix

PS: Die Belastungen auf ein Ritzel können bei gleich Kraft extrem ansteigen, wenn die Kette verschlissen/gelängt ist und in Richtung überspringen an jedem Zahn aufsteigt. Dann vergrößert sich dann der Hebel zwischen Kettenkontaktpunkt und Zahnfuß und das Biegemoment im Zahnfuß.

PPS:@Vélocio:
Stimmt, aber warum soll ein Kettenblatt mit 40 Zähnen einen Radius von 40 mm haben? Ich komme auf das Doppelte. Die Kraftsteigerung mit Anfahrsprungtechnik (erkläre doch mal, wie machst Du das mit sicherer Landung auf dem Pedal :p) bezweifel ich auch.

PPPS: Hier gibt es noch eine interessante Abhandung über den Runden Tritt. Besonders die Abbildung 3 mit dem "Drehmoment-Verlauf über eine Kurbelumdrehung". Soviel zu Theorie und Praxis des Runden Tritts.

Wenn das Kettenblatt doppelt so groß wie angenommen ist, halbiert sich die am Ritzel wirkende Kraft.



Du springst ja nicht in die Luft, da die Kraft ja in die Pedale fließt. Wie viel Kraft du da reinstecken kannst hängt aber wiederum von der Übersetzung ab. Wenn du z.B. 44/11 geschaltest hast, würdest du tatsächlich hochspringen, wenn du die maximal Kraft zum anfahren oder bei langsamer Fahrt nutzen wolltest. Bei 22/34 sieht das aber anders aus.

So beißt sich die Katze in den Schwanz . Die Zugfestigkeit ist eine Belastungsgrenze, die Dauerfestigkeit ist eine Belastungsgrenze. Beides sind Grenzwerte, das eine für statische das andere für dynamische Belastung.
Gruß Dietmar

Hallo Vélocio,

Die eingeleitete Kraft hängt erstmal nur von dem Gewicht und entsprechend großem oder größerem "Widerstand" ab; wenn man bei angehobenem Antriebsrad kräftig in die Pedale Tritt, wird die Kraft auf die Pedale nicht all zu hoch werden.
Wenn Du nicht aus der Luft kommst, dann wirst Du aber wohl bei dem ersten schwungvollen Antritt danach ohne Klicksystem in der Luft sein. Versuch doch mal auf einer Personenwaage, möglichst noch mechanisch, ohne hüpfen die Anzeige bis zum Doppelten Deines Gewichts zu bringen.
Für Liegeräder kursierte eine Tretkraft-Größenordnung zwischen 2-3xKörpergewicht bei guter Ergonomie, auf Dauer und bei zu geringer Trittfrequenz diese Kniehebelpresse aber nicht gerade gelenkschonend.

Gruß
Felix

Das mit der Waage ist ein guter Tipp, sie müsste aber wohl auf den Pedalen befestigt werden. Der Boden kann ja nicht nachgeben. Wer mit voller Kraft ins Wasser tritt wird ja dennoch auch nicht hoch springen.



Für Liegeräder gibt es bei Rohloff anscheinend keine Beschränkungen bei der Übersetzung. Wenn das mit dem 2-3xKörpergewicht zutrifft, dann müssten am normalen Rad zu mindest bei gewichtigen Fahrern noch höhere Spitzenbelastungen auftreten. Beim Rad wird ja mitunter auch am Lenker gezogen um noch mehr Kraft in die Pedale zu kriegen.

„Bei Tandemeinsatz oder Personen über 100 kg Körpergewicht dürfen folgende Kettenübersetzungen nicht unterschritten werden: 34/13, 38/15, 40/16, 42/17“1

Wenn Peter 40/17 gefahren ist, hat er das Ritzel nicht mehr belastet als bei der zulässigen Übersetzung 40/16. Das dürfte also nicht die Ursache sein, es sei denn das 17er Ritzel wäre weniger stabil als das 16er. Die Beschränkung der Übersetzung dient wohl nur dazu, die Nabe nicht zu überlasten. Wer statt 42/17 die 34/13 Übersetzung fährt, belastet Kette und Ritzel rund 25% höher.

Grüße
Vélocio

Und jetzt sitzt irgendwo, natürlich nicht in Köln, ein Grüppchen von älteren Bahnfahrern, grinst sich einen und denkt dran, was man so alles ohne Berg und Gepäck und Lastwechsel<2 kaputtfahren kann. Pedale, Kurbeln, Kettenblätter, Ketten, Ritzel und die Freiläufe von Komiker, die glaubten, es wär doch ne gute Idee, mit einem Freilauf auf die Bahn zu gehen.
Entscheidend ist, was Du vorne reinsteckts, nicht was hinten dranhängt.