Dosierbarkeit und Scheibengrösse

[KainerM]

@Alpine Machine
1. Nö. Annahme 100 g Scheibengewicht (nur die Reibfläche, entspricht ca. einer 180er Scheibe), 100 kg Fahrer + Bike. Macht 981 J/hm potentielle Energie, die Scheibe nimmt ca. 50 J/K auf. Also nach Adam Riese ca. 19,5 K/hm, wenn man keine kinetische Energie aufnimmt, keine Wärme abgibt, und nicht auf anderen Wegen bremst.
2. Ja gibts auch. Aber die "08/15" Scheiben haben alle so um die 2mm rum. Eigentlich fallen mir jetzt nur Shimano-Scheiben mit 1,8mm ein...

@Yukio: Standfestigkeit:

Standfestigkeit beschreibt die Fähigkeit eines Körpers oder Gerätes, eine vorgegebene Position, Eigenschaft oder Leistung über eine gegebene Zeit beizubehalten.

Deine Formel ist nur gültig, wenn du in der Ebene bremst. Bei Steigungen musst du noch die zurückgelegte Distanz in der Vertikalen berücksichtigen, dann wird die Formel ein wenig unübersichtlicher. Nach deiner Formel könntest du bergab nicht bremsen, da du bei konstanter Geschwindigkeit keine Bremsleistung hättest.
Meine Formel wiederum gilt nur für Bremsungen bei konstanter Geschwindigkeit.

mfg

 

[Yukio]

Deine Formel ist nur gültig, wenn du in der Ebene bremst. Bei Steigungen musst du noch die zurückgelegte Distanz in der Vertikalen berücksichtigen, dann wird die Formel ein wenig unübersichtlicher. Nach deiner Formel könntest du bergab nicht bremsen, da du bei konstanter Geschwindigkeit keine Bremsleistung hättest.
Meine Formel wiederum gilt nur für Bremsungen bei konstanter Geschwindigkeit.

mfg

Ich weiß wie Standfestigkeit definiert wird, ich weiß nur nicht, was du damit im Zusammenhang von Bremsscheiben und thermischer Einwirkung meinen könntest. Eventuell Beibehalten des Reibungskoeffizenten bei thermischer Einwirkung=Standfest gegen Fading?

Den Formeln ist es völlig egal, ob horizontal oder bergab gebremst wird, sie berechnen die Bremsleistung aufgrund der Geschwindigkeitsänderung von einer Ausgangsgeschwindigkeit X nach v=0 innerhalb eines Zeitraums t. Deswegen auch Delta v².
Sind übrigens Standardformeln zur Bremsleistung und Erwärmung von Bremsscheiben.

 

[Alpine Maschine]

bla..laber

Wie gut, dass du alles weißt! Vielen Dank, lieber Gott!

 

[Mr. Tr!ckstuff]

Gut, Trickstuffs Marketingabteilunghat also was getextet. Und was bleibt davon in der Realität?
- BESONDERS DICK! Normale Bremsscheiben sind um 0,05mm dünner, toll.
- "schwingen bzw. klingeln deutlich weniger" Teilweise richtig - sie schwingen ein wenig weniger weit. Aber der Effekt ist geringer als man glauben möchte - denn die Masse steigt ja auch, und diese Masse ist ja bekannter Maßen die Ursache fürs Schwingen. Der Vorteil des gröeßeren Flächenträgheitsmomentes wird also vom Nachteil der höheren "Pendelmasse" wieder ein wenig gekontert. Nurnoch ein linearer, statt einem quadratischen Einfluss. Also erst wieder 2-5% mehr "Steifigkeit" durch die höhere Dicke...
- DEUTLICH MEHR WÄRME... bei 2,5% mehr Dicke würde ich da keine Wunder erwarten...

Der Text wurde eben nunmal von einem Marketing-Fuzzi erfunden. ...

mfg

Trickstuff-Marketing-Fuzzi an KainerM:

Tatsache ist, dass es keine einzige andere Scheibe im Markt gibt, die über 2 mm dick ist (außer der 3 mm dicken, innenbelüfteten Scheibe von Hope). Der Grund dafür ist, dass man dafür mindestens 2,1 mm dickes Blech braucht, und bis wir das in der geforderten Qualität bekommen haben, hat's gedauert. Alle marktüblichen Scheiben werden aus 2,0 mm dickem Ausgangsmaterial gefertigt, und durch das Schleifen werden sie zwangsläufig dünner als 2 mm. Auch Magura Scheiben haben nur 1,9 bis 1,95 mm. Bei Hope gibt es 1,9er und 1,6er, je nach Scheiben-Durchmesser. Bei Formula sind es zwischen 1,90 und 1,7. Shimano haben typischerweise 1,8. Und so weiter.

Rund 2,0 sind nunmal 10 Prozent mehr als der Durchschnittswert von 1,8, den man andernorts findet.

Warum eigentlich dieser agressive Ton?

Trotzdem Gruß, Klaus Liedler, der Marketing-Fuzzi.

 

[Yukio]

Tatsache ist, [...]

Viel interessanter fände ich Aussagen zu folgende Fragen:

Welchen Einfluss hat die Wandstärke einer Bremsscheibe unter dem Aspekt von thermisch induzierten mechanischen Spannungen, also kurz Verzug bei Hitze dicke gegen dünne Scheibe?

Wie groß ist die Zunahme der Bremsleistung einer Bremsscheibe mit höherer Wandstärke?

 

[KainerM]

Trotzdem Gruß, Klaus Liedler, der Marketing-Fuzzi.

Kein Marketing-Fuzzi, sondern zur Abwechslung mal ein Ingenieur? Ich bin begeistert, sieht man leider viel zu selten. In dem Fall nehme ich das "Marketing-Fuzzi" natürlich sofort zurück!
Aber ich bleib dabei, die Aussagen sind teilweise halt schwer zu belegen bzw. schon ein wenig stark überzeichnet. So könnte ich bspw. argumentieren, dass man mit 10% mehr Durchmesser den gleichen Effekt der rund 10% höheren Masse hätte, aber gleichzeitig eine höhere Kühlwirkung erreicht (und damit wesentlich standfestere Scheiben).

Und der aggresive Ton kommt nicht von ungefähr (damit mein ich jetzt natürlich nicht dich!) - führ' dir mal die Antworten zu gemüte, die ich so erhalten habe, beispielsweise von Alpine Machine: "Wie gut, dass du alles weißt! Vielen Dank, lieber Gott!". Keine Argumentation, nur Sticheleien von oben herab. Das schlägt mir als Ingenieur leider aufs Gemüt - ich denke, du verstehst mich. Bremsen sind zwar nicht mein Fachbereich, aber die grundsätzliche Physik dahinter ist ja recht einfach - und ich hab meine Argumente ja auch vorgebracht. "Aber nur, wenn du die Bremse an ein Mopped montierst." ist halt kein Argument.
Ich ärger mich halt wenn ich versuche zu einer Diskussion etwas beizutragen, und dann mit nicht-Argumenten als Depp dargestellt werde. Aussagen anderer zu hinterfragen gehört zu meinem Beruf, aber wenn, dann bitte mit Argumenten. Bei "ist halt so, du Idiot" kommts mir hoch.

edit: Aber ich denke, ich klink mich jetzt einfach aus dieser Diskussion aus, was brauchbares schaut da ja nicht mehr raus. Wenn wieder wer Argumente vorzubringen hat mach ich vielleicht wieder mit, aber momentan hat das keinen Sinn so.

@Yukio:
1.: Richtig. Das die Bremsleistung bei steigender Temperatur nachlässt - zumindest ab einem gewissen Punkt - ist ja bekannt. Das ist ja auch der Ausgangspunkt dieser ganzen Diskusion; die Aussage dass eine schwerere Scheibe standfester ist, also länger die Bremsleistung hält. Grundsätzlich richtig, vom Effekt her aber zu vernachlässigen.

zum 2.: Das ist aber leider falsch. Die Bremsleistung wird nunmal nicht ausschließlich aus einer Geschindigkeitsänderung generiert, sondern daraus, dass Energie in Wärme umgewandelt wird (was ja auch nur eine Energieform ist, jaja).
Deine Formel berechnet wie du selbst sagst, die Bremsleistung aufgrund der Geschwindigkeitsänderung. Das ist aber nur die kinetische Energie. Antriebsleistung und potentielle Energie sind in deiner Formel schlicht nicht vertreten, müssen aber genauso bewältigt werden. Korrekter Weise sollte man die Bremsleistung als Reibkraft mal (mittlerer Umfangs-)Geschwindigkeit berechnen; allerdings ist die Reibkraft nicht so einfach zu pauschalisieren.
Deine Formel ist ein Sonderfall, der die potentielle Energie und Antriebsleistung vernachlässigt,
meine Formel ist ein Sonderfall der kinetische Energie und Antriebsleistung vernachlässigt (daher auch meine Aussage "konstante Geschwindigkeit").

Was deine letzte Frage angeht: Die Bremsleistung ist von der Wandstärke näherungsweise unabhängig. Die Standfestigkeit erhöht sich leicht, da die Bremse etwas länger braucht um auf Temperatur zu kommen. Aber unter der Annahme einer konstanten Last - beispielsweise einer langen Abfahrt - können beide Scheiben genau die gleiche Leistung abführen, weil schon nach einer Minute konstanter Bremsung garantiert ein Gleichgewicht (oder Bauteilversagen) erreicht ist. (Die dickere Scheibe kann theoretisch eine marginal größere Menge an Energie über die Stege abgeben, aber der Effekt wird dank der schlechten Wärmeleitung in Stahl äußerst gering sein - ein paar Promille des Gesamtwärmestroms, wenn überhaupt)

mfg

 

[Yukio]

Deine Formel berechnet wie du selbst sagst, die Bremsleistung aufgrund der Geschwindigkeitsänderung. Das ist aber nur die kinetische Energie. Antriebsleistung und potentielle Energie sind in deiner Formel schlicht nicht vertreten, müssen aber genauso bewältigt werden. [/SIZE]

Welche Antriebsleistung und welche potentielle Energie?
Antriebsleistung sollte bei einer (beabsichtigten) negativen Beschleunigung nicht mehr vorhanden sein=es wird beim Fahrrad nicht weiter getreten.
Die potentielle Energie ergibt sich doch lediglich aus der Masse des Gesamtsystems Fahrer + Fahrrad im Gravitationsfeld und die ist in den Formeln enthalten= m für Masse in kg.

Welche Antriebsleistungen und welche potentiellen Energien sollte man darüber hinaus noch mit einberechnen? Ich finde da einfache keine mehr. *auf dem Schlauch steh* Jemand eine Idee?

Natürlich lässt dies Berechnungen von Höhendifferenzen nicht so einfach zu.

Edit: Ah, ich verstehe jetzt das Problem.

 

[Dr_Stone]

So könnte ich bspw. argumentieren, dass man mit 10% mehr Durchmesser den gleichen Effekt der rund 10% höheren Masse hätte, aber gleichzeitig eine höhere Kühlwirkung erreicht (und damit wesentlich standfestere Scheiben).

Ist jetzt die Kühlung oder die Aufnahmekapazität der Wärme / Hitze gemeint?
Letzteres kann man mit dem Einsatz von mehr Material vergrößern.
Bei Ersterem ist es nicht mehr so einfach.

 

[whitewater]

Spaßeshalber:...

Hab ich irgendwo geschrieben, ihr sollt Euch wg. der Rechnerei in die Haare kriegen?

 

[whitewater]

Aber wo wir gerade so schön dabei sind,

Versuch mal im Schritttempo (~5km/h) eine Schräge runter zu rollen, indem du nur vorne bremst. Du wirst erstaunt sein wie schnell deine Vorderbremse kocht! Die hält wenns relativ flach ist eine halbe Minute stand. Wenn es steil wird ein paar Sekunden, bei 100% Gefälle würd ich sagen: Unter 10 Sekunden. Sobald du langsam genug wirst damit der Luftwiderstand keine nennenswerte Verzögerung bewirkt und der Fahrtwind nurnoch schlecht kühlt bringst du jede Scheibenbremse, egal wie fett, innerhalb kürzester Zeit zum versagen.

nehmen wir mal die 200k von vorhin als Richtwert "Bremse kocht". Also haben wir gelernt, wir brauchen 10hm, bei 100% Gefälle auch 10m horizontal, bzw. 10*Wurzel2m Strecke bzw. ca. 14m. 5km/h sind 1,4m/s sind also tatsächlich 10 sec.
Schmu, Du hast vorher gerechnet
Wobei wir natürlich alle Wissen, daß die Scheibe bei den Temperaturen auch einfach strahlt, ohne, daß da Fahrtwind fächeln muss

 

[Yukio]

Ja, und es ist nicht so einfach Gefälle mit in diese Berechnungen einzubeziehen. Alles nur Näherungen.

 

[KainerM]

Welche Antriebsleistung und welche potentielle Energie?
Antriebsleistung sollte bei einer (beabsichtigten) negativen Beschleunigung nicht mehr vorhanden sein=es wird beim Fahrrad nicht weiter getreten.
Die potentielle Energie ergibt sich doch lediglich aus der Masse des Gesamtsystems Fahrer + Fahrrad im Gravitationsfeld und die ist in den Formeln enthalten= m für Masse in kg.

Antriebsleistung? Stimmt, da wirst du keine haben, Rückenwind vielleicht. Deswegen vernachlässigt, bei uns beiden.

Potentielle Energie: Da liegt jetzt dein Denkfehler. Wenn das Radl in der Ebene bewegt wird, dann ist die konstant, kann also gestrichen werden.
Wenn du aber bergab fährst, dann verlierst du mit m*g*h an Potentieller Energie - die wird in kinetische Energie umgewandelt ("Hangabtriebskraft").
Die Höhe h entspricht dem senkrechten Anteil der Wegstrecke, also s*sin(alpha).
Bei 10% Steigung, also einem Winkel von 5,7°, sind das 9,95% der Wegstrecke - wir runden also zu 10% (was für eine Überraschung ).
Wenn du also mit 30 km/h eine 10%ige Steigung bergab fährst, dann bewegst du dich mit rund 0,83 m/s bergab.
Dadurch setzt du bei 100 kg Gesamtgewicht rund 800 J/s an potentieller Energie frei (also 800 W Leistung).
Willst du nicht schneller werden, so musst du also diese 800 W vernichten, damit v konstant bleibt - nach deiner Gleichung ergäbe das eine Bremsleistung von 0 W.

@whitewater:
Ich hab auch geglaubt, dass die Wärmestrahlung mehr ausmacht, aber der Effekt ist nicht all zu gewaltig. Wir erinnern uns: beim von mir da oben ausgerechneten Szenario von 30 km/h 10% Steigung runter mit 100 kg werden 800 W frei.

Die Wärmeabstrahlung berechnet sich aus
Q_Punkt = epsillon * sigma * A * T^4
epsillon ist der Emissionsgrad, liegt für Eisen, blankt geschmirgelt laut Wikipedia bei 0,24.
sigma ist die Boltzmann-Konstante, 5,67*10^-8
A ist die Fläche. Nehmen wir eine 180er Scheibe, 1,5 cm Reibringbreite. Mittlerer Reibringdurchmesser also 17,25 cm. Umfang 2*r*Pi, 17,25*3,14159 = 54,2 cm. 52,6*1,5 = 81 cm². Zwei Seiten, also grob 160 cm². 25% des Reibrings sollen von mir aus ein Loch sein. 0,75*160 = 120 cm² Fläche. Außenring 18 cm Durchmesser, also 55 cm Umfang. 2 mm Breit, macht 11 cm² Fläche. Gesamte abstrahlende Fläche also grob 130 cm² oder 0,013 m².
T ist die Temperatur in Kelvin. In unserem Fall sind das 200°C, also 473,15 K.

Damit ergibt sich die Wärmestrahlung zu
0,24 * 5,67 * 10^-8 * 0,013 * 473,15^4 = 8,86 Watt.
Ich hätte mit wesentlich mehr gerechnet, bin mir aber sicher richtig gerechnet zu haben. Damit lässt sich wohl sagen, zumindest bei 200°C Scheibentemperatur spielt Wärmestrahlung keine Rolle. Selbst bei 300°C sind es nur rund 20 Watt. Um die vollen 800W abzustrahlen müsste sich die Scheibe auf sagenhafte 1460 Kelvin, also fast 1200°C erhitzen.

mfg

 

[whitewater]

Ich hab auch geglaubt, dass die Wärmestrahlung mehr ausmacht, aber der Effekt ist nicht all zu gewaltig.

Ich auch. Nachrechnen hilft also

 

[xrated]

Man braucht ja nur mal Magura Storm und Storm SL vergleichen. Die SL hat eine bessere Belüftung aber trotzdem ist die Storm standfester. Und so Scheiben wie Windcutter sind grauenhaft wenns bergab geht, da hilft auch der Durchmesser nicht viel.
Ausserdem sind die "dicken" Scheiben leiser und schonender zu den Belägen.

 

[Yukio]

Potentielle Energie: Da liegt jetzt dein Denkfehler. Wenn das Radl in der Ebene bewegt wird, dann ist die konstant, kann also gestrichen werden.
Wenn du aber bergab fährst, dann verlierst du mit m*g*h an Potentieller Energie - die wird in kinetische Energie umgewandelt ("Hangabtriebskraft").
Die Höhe h entspricht dem senkrechten Anteil der Wegstrecke, also s*sin(alpha).
Bei 10% Steigung, also einem Winkel von 5,7°, sind das 9,95% der Wegstrecke - wir runden also zu 10% (was für eine Überraschung ).
Wenn du also mit 30 km/h eine 10%ige Steigung bergab fährst, dann bewegst du dich mit rund 0,83 m/s bergab.
Dadurch setzt du bei 100 kg Gesamtgewicht rund 800 J/s an potentieller Energie frei (also 800 W Leistung).
Willst du nicht schneller werden, so musst du also diese 800 W vernichten, damit v konstant bleibt - nach deiner Gleichung ergäbe das eine Bremsleistung von 0 W.

Och, das hatte ich mir auch schon so überlegt. Wenn ich mit Delta v² =0 rechne, ergibt das auch Delta Q=0 .

 

[Schildbürger]

Hier noch was zum Thema, mit Berechnungen:
http://www.mtb-news.de/forum/t/ist-...n-scheibenbremsen-wirklich-kein-thema.590581/
Leider habe ich heute wohl keine Zeit mehr dazu zu schreiben