DD Speichen

[AzZ2k]

ich hab jetzt einiges über speichen gelesen und irgendwie lese ich immer, dass DD (Doppel-Dickend) speichen stabiler sein sollen also normale. das versteh ich nicht ehrlich gesagt

kann mir jemand erklären warum speichen die in der mitte dünner sind, also zum beispiel 2,0-1,8-2,0 stabiler sein sollen als eine speiche, die überall einen durchmesser von 2,0 hat?

 

[swiss]

ist elastischer.

 

[MisterXT]

Die Belastungen (Zugspannungen), die auf die Speiche wirken, werden durch den dünneren und damit flexibleren Mittelteil abgefangen.
Und damit wird der Speichenbogen (der Teil an der Nabe) und das Gewinde (auf dem der Nippel aufgeschraubt ist) entlastet. Bei nicht konifizierten Speichen treten Brüche meist (oder eigentlich immer) genau an diesen Stellen auf.

 

[AzZ2k]

also dass die belastungen in die mitte verschoben werden, ist mir klar...aber sollten die speichen dann nicht erst recht dort reißen weil sie ja dünner sind?...der querschnitt an beiden enden ist ja trozdem 2,0 und in der mitte nur 1,8....

mit ist einfach nicht klar, warum was dünneres fester sein soll oder stellen die noch irgendes mit dem mittelteil an? ne wärmebehandlung oder so vielleicht?

 

[falkd]

"Was sich biegt, das bricht nicht." Sagte einst Ford als er die Kurbelwellen nach serienweisen Brüchen dünner machte. Analog dazu: "Was sich dehnt, das reisst nicht." Die absolute Kraft mag zwar geringer sein, aber bei elastischen Speichen kann sich die Last immer auf mehrere verteilen, während bei durchgehenden in Verbindung mit einer höhensteifen Felge (Hohlkammer) immer die der Belastung entgegenstehende als erstes reisst.

Falk

 

[TZR]

Die Belastungen (Zugspannungen), die auf die Speiche wirken, werden durch den dünneren und damit flexibleren Mittelteil abgefangen.

Allerdings wird ja deshalb nicht weniger vorgespannt.

 

[AzZ2k]

ford hat mich erleuchtet ..thx...

gibts denn dann überhaupt ein argument, was gegen DD speichen spricht bis auf den preis?...was ist mit bremskräften?

 

[bofh]

ford hat mich erleuchtet ..thx...

Nunja, ganz so einfach ist das doch nicht.
Stell dir eine Speiche als 3 aneinandergehängte Spiralfedern vor.
Bei herkömmlichen Speichen mit gebogenem Kopf wurde die Speiche schon durch die Biegung "vorgeschädigt" - eine Feder um 90° verbogen. Das (aufgerollte) Gewinde kann man als Kerben vereinfachen - ebenfalls "vorgeschädigt". Also dengelst Du zB. mit einem Meißel mehrere Kerben in die Feder am anderen Ende. Jetzt kommt die Belastung: Ist das Gewinde unserer Speiche oben, hängt fast die gesamte Achslast daran. Ist das Gewinde unten, wird sie fast komplett entlastet.
Diese Lastwechsel treten einmal pro Radumdrehung auf - also aller ca. 2m Strecke.
Wenn nun die mittlere Feder aus genauso dickem Draht besteht wie die beiden vorgeschädigten Federn (gleichbedeutend mit identischer Federkonstante), sind die Spannungsspitzen (Zugkraft pro Fläche) in der Gewindefeder am höchsten. Und was passiert, wenn man eine Büroklammer oft genug hin und her biegt, hat wohl auch schon jeder erlebt. Wenn aber die mittlere (unbeschädigte) Feder aus dünnerem Draht (gleichbedeutend mit niedrigerer Federkonstante) besteht, wird bei gleicher Last diese mittlere mehr nachgeben als die beiden äußeren Federn. Damit ist die Belastung dieser äußeren Federn geringer: Sie haben Ihr Ziel erreicht.

gibts denn dann überhaupt ein argument, was gegen DD speichen spricht bis auf den preis?

Nein.

E.

 

[MisterXT]

bofh hats schön erklärt.

Analog zu Ford (auch wenn es ein wenig später war) hat mir unser Prof in der Konstruktion immer gesagt "Wenn´s bricht, mach es dünner".

@tzr: Der dünne Mittelteil nimmt die Belastungen beim Fahren, Springen, etc. auf. Wenn das Laufrad korrekt eingespeicht ist (Tensiometer!), sollten die Speichen jetzt noch nicht im elastischen Bereich sein. Oder nur in einem vom Hersteller vorgesehenen und sinnvollen Bereich.

 

[TZR]

Und was passiert, wenn man eine Büroklammer oft genug hin und her biegt, hat wohl auch schon jeder erlebt.

Der Vergleich hinkt vorne und hinten. Plastische Umformung mit Kaltverfestigung ist ja nun ganz was anderes als eine Dauerbeanpruchung.

 

[TZR]

bofh hats schön erklärt.

Analog zu Ford (auch wenn es ein wenig später war) hat mir unser Prof in der Konstruktion immer gesagt "Wenn´s bricht, mach es dünner".

@tzr: Der dünne Mittelteil nimmt die Belastungen beim Fahren, Springen, etc. auf. Wenn das Laufrad korrekt eingespeicht ist (Tensiometer!), sollten die Speichen jetzt noch nicht im elastischen Bereich sein. Oder nur in einem vom Hersteller vorgesehenen und sinnvollen Bereich.

Der dünne Mittelteil nimmt die Belastung auf und dann ist sie weg? Und ein dicker Mittelteil nimmt die Belastung dann wohl nicht auf.
Eure Erklärungen reichen mir alle nicht. Das einzige, was ich im Moment für logisch halte, ist daß die Speichen den direkteren Weg nehmen können, wenn der Mittelteil dünner ist. Sie werden weiter auseinander gedrückt, wenn die Speiche dicker ist.
Ansonsten kann ich mir nicht vorstellen, daß beim korrekt vorgespannten Laufrad ein Unterschied am Speichenbogen oder am Gewinde besteht.

 

[bofh]

Der Vergleich hinkt vorne und hinten. Plastische Umformung mit Kaltverfestigung ist ja nun ganz was anderes als eine Dauerbeanpruchung.

Das hat in diesem Thread niemand bestritten. Was willst Du uns eigentlich sagen?

E.

 

[TZR]

Ich bestreite, daß es einen Unterschied macht, ob die Speichen konifiziert sind oder nicht.

 

[bofh]

Der dünne Mittelteil nimmt die Belastung auf und dann ist sie weg? Und ein dicker Mittelteil nimmt die Belastung dann wohl nicht auf.

Doch - aber sein Anteil an der Dehnung (elastische Verformung) ist geringer als der eines dünneren Mittelteils.

Eure Erklärungen reichen mir alle nicht.

Was genau verstehst Du nicht?

Das einzige, was ich im Moment für logisch halte, ist daß die Speichen den direkteren Weg nehmen können, wenn der Mittelteil dünner ist. Sie werden weiter auseinander gedrückt, wenn die Speiche dicker ist.

Die Biegung an den Kreuzungspunkten der Speichen ist vernachlässigbar.

Ansonsten kann ich mir nicht vorstellen, daß beim korrekt vorgespannten Laufrad ein Unterschied am Speichenbogen oder am Gewinde besteht.

Der Unterschied zwischen Doppeldickend und "glatt" liegt ja auch im Mittelteil.

E.

 

[bofh]

Ich bestreite, daß es einen Unterschied macht, ob die Speichen konifiziert sind oder nicht.

Wenn Du ein belastungsgerecht aufgebautes Laufrad mit DD-Speichen hast, wird das bei identischer Belastung später Speichenbrüche (an Kopf und/oder Gewinde) haben als das identisch aufgebaute Laufrad mit nicht konifizierten Speichen gleichen Durchmessers an Kopf und Gewinde.

E.

 

[bofh]

Um das Ganze mal auf mehr oder weniger maschinenbautechnische Füße zu stellen: Eine DD-Speiche ist prinzipiell eine Dehnschraube.

E.

 

[TZR]

Das glaube ich eben nicht, weil die Vorstellung, daß die Speichen dehnweich sein müssen, damit sich die Last auf mehrere Speichen verteilt, falsch ist.
Erstens tut sie das schon wegen der Vorspannung, weshalb die Speichen auch Druckkräfte abtragen. Und zweitens, selbst wenn eine solche Konstruktion nicht vorgespannt wäre, würde sich die Zugkraft auf mehrere Speichen aufteilen. Das kann man sich mal vergegenwärtigen, indem man ein simples Stabwerk wie im Anhang berechnet.
Da ist die Kraft in den schrägen Stäben bei weitem nicht Null.

 

[bofh]

weshalb die Speichen auch Druckkräfte abtragen.

Das ist schlicht und ergreifend - falsch.
1. Wo sollen sich denn die Speichen abstützen?
2. Hast Du schon mal eine Speiche lateral auf Druck belastet?

Das kann man sich mal vergegenwärtigen, indem man ein simples Stabwerk wie im Anhang berechnet.

Dein Stabwerk halte ich für unzulässig vereinfacht.

Da ist die Kraft in den schrägen Stäben bei weitem nicht Null.

Das hat auch niemand behauptet.

E.

 

[TZR]

Um Druckkräfte abzutragen muß ich ja keine Druckspannungen aufbauen.
Unzulässig vereinfacht. Leider ist ein Laufrad noch weniger einfach aufgebaut.

 

[prince]

Das glaube ich eben nicht, weil die Vorstellung, daß die Speichen dehnweich sein müssen, damit sich die Last auf mehrere Speichen verteilt, falsch ist.
Erstens tut sie das schon wegen der Vorspannung, weshalb die Speichen auch Druckkräfte abtragen. Und zweitens, selbst wenn eine solche Konstruktion nicht vorgespannt wäre, würde sich die Zugkraft auf mehrere Speichen aufteilen. Das kann man sich mal vergegenwärtigen, indem man ein simples Stabwerk wie im Anhang berechnet.
Da ist die Kraft in den schrägen Stäben bei weitem nicht Null.

Gutes Beispiel, dass deine eigene Argumentation wieder legt:
Nehmen wir an, die Stäbe sind vollkommen unelastisch, dann nimmt der mittlere Stab die gesamte Belastung in diesem statisch überbestimmten System auf. Die beiden anderen Stäbe nehmen keine Belastung auf.
Erst wenn man elastische Stäbe unterstellt, nehmen die beiden äußeren Stäbe einen Teil der Belastung auf. Und die Belastung verteilt sich gleichmä0iger, je elastischer die Stäbe sind.

 

[bofh]

Um Druckkräfte abzutragen muß ich ja keine Druckspannungen aufbauen.

Sag doch, daß Du Dich auf das Gesamtsystem Laufrad beziehst. Das ist aber hier (Betrachtung der Last einer einzelnen Speiche und daraus folgend die belastungsgerechte Auswahl der Speichenkonstruktion) irrelevant.

AzZ2k hat die richtige Frage gestellt: Für die glatte Speiche spricht außer dem Preis - nichts.

E.

 

[TZR]

Und die Belastung verteilt sich gleichmä0iger, je elastischer die Stäbe sind.

Das stimmt nicht. Es kommt für die Lastverteilung nur auf das Verhältnis der Steifigkeiten an.

 

[AzZ2k]

nachdem ich mir das jetzt durchgelesen habe, sollte man wohl auf keinen fall eine speiche allein betrachten sondern das laufrad als ganzes..

wenn ich eine speiche konifiziere, und ich stelle mir das als drei federn vor, dann hat die mittlere ja wegen dem kleineren querschnitt eine geringere federkonstante. das heißt ja für das gesamtsystem, dass es eine effektiv kleinere federkonstante hat, also sich bei belastung stärker dehnt. dabei ist zu beachten, dass sie sich am mittelteil relativ mehr dehnt als an den enden was kopf und schraube entlastet.

wenn ich mir das ganze jetzt in einem rad vorstelle und über die sache mit den stäben nachdenke, dann heißt das doch, dass sich wegen der größeren elastizität der einzelnen speichen die last mehr auf die umliegenden speichen mitverteilt. weil ja im falle der völlig unelastischen speichen nur die mittlere speiche kraft aufnehmen würde.

ergo kann das laufrad als ganzes mehr kraft aufnehmen, weil ja die einzelnen speichen elastischer sind und damit die last besser verteilen und gleichzeitig werden aber die empfindlichen enden geschont.

allerdings bin ich kein maschinenbauer

um noch was anderes einzuwerfen: soweit ich das verstanden haben werden die speichen durch kaltverformung konifiziert, das heißt, dass sich die gefügestruktur des mittelteils ändert. das hat ja sicher auch irgendwelche auswirkungen. ist das gewollt oder nur nebenprodukt?...bzw. spielt das eine rolle?

ich hab dazu mal bei sapim auf die hp geschaut und die geben für den mittelteil bei den standard-speichen 1080-1180N/mm² und bei den konifizierten 1350N/mm² an. also schon ein unterschied.

wenn ich da mal drüber nachdenke, dann ist das eine änderung des elastizitäsmoduls um 25%. die querschnittsfläche ändert sich dabei von nem durchmesser von 2mm auf 1,8mm was 29% (fläche) entspricht. damit hebt sich das doch fast auf oder?..also für die federkonstante...es bleiben effektiv ja nur ein paar prozent...

eins ist auf jeden fall sicher: wenn ich eine zugprüfung mit zwei speichen mache, eine konifizierte und eine normale mit den gleichen durchmessern an den enden, und aus dem selben material wenn sie weichgeglüht sind, dann wird die konifizierte zuerst reißen. oder versteh ich da immer noch was falsch?

*verwirrtschau*

 

[falkd]

Ich kotz jetzt einfach mal den Link hier ab. Da steht alles dazu drin und wenn nicht, dann stehts im Brandt.

@TZR: Prinzip der virtuellen Verrückung ist Dir bekannt?

 

[bofh]

Ich kotz jetzt einfach mal den Link hier ab.

Danke,

E.