Lagerarten

[emilemil]

Reifendurchlaß-Vergrößerung durch "Sicken" innen an den Kettenstreben oder Platz für das Kettenblatt durch eine "Sicke" rechts außen an der Kettenstrebe waren in der Vergangenheit üblich und die gegenwärtigen Rahmenbauer machen das an den Stahlrahmen immer noch. In diesen speziellen Fällen ist mir Nichts bekannt, daß das besondere Problemzonen bzgl. der Festigkeit wären.
Aluminium-Legierungen gehören genau wie Eisen-Legierungen zu den Metallen, sie unterscheiden sich etwas in den Parametern. Wenn man dem Rechnung trägt, kann man hervorragende Dinge damit konstruieren. Wer Vorbehalte (Vorurteile) gegenüber "Aluminium" hat, sollte mit keinem Flugzeug in Urlaub fliegen.
Vorsicht ist bestimmt nicht fehl am Platz, man kann es aber auch übertreiben: Man bedenke "Zu Tode gefürchtet, ist letztendlich auch gestorben".
PS): Die Kettenstrebe Li hat 4.0 [mm], die Kettenstrebe Re hat 9.5 [mm] Freiraum zu den Kurbeln. Li könnte etwas mehr sein.

MfG EmilEmil

 

[fweik]

Reifendurchlaß-Vergrößerung durch "Sicken" innen an den Kettenstreben oder Platz für das Kettenblatt durch eine "Sicke" rechts außen an der Kettenstrebe waren in der Vergangenheit üblich und die gegenwärtigen Rahmenbauer machen das an den Stahlrahmen immer noch. In diesen speziellen Fällen ist mir Nichts bekannt, daß das besondere Problemzonen bzgl. der Festigkeit wären.
Aluminium-Legierungen gehören genau wie Eisen-Legierungen zu den Metallen, sie unterscheiden sich etwas in den Parametern. Wenn man dem Rechnung trägt, kann man hervorragende Dinge damit konstruieren. Wer Vorbehalte (Vorurteile) gegenüber "Aluminium" hat, sollte mit keinem Flugzeug in Urlaub fliegen.
Vorsicht ist bestimmt nicht fehl am Platz, man kann es aber auch übertreiben: Man bedenke "Zu Tode gefürchtet, ist letztendlich auch gestorben".
PS): Die Kettenstrebe Li hat 4.0 [mm], die Kettenstrebe Re hat 9.5 [mm] Freiraum zu den Kurbeln. Li könnte etwas mehr sein.

MfG EmilEmil

Ich denke wir alle wissen, dass Metalle gut formbar sind. Aber nicht in jeder Stufe der Verarbeitung, nach dem Härten wird es doch etwas spröder.

 

[Deleted 494764]

Reifendurchlaß-Vergrößerung durch "Sicken" innen an den Kettenstreben oder Platz für das Kettenblatt durch eine "Sicke" rechts außen an der Kettenstrebe waren in der Vergangenheit üblich und die gegenwärtigen Rahmenbauer machen das an den Stahlrahmen immer noch. In diesen speziellen Fällen ist mir Nichts bekannt, daß das besondere Problemzonen bzgl. der Festigkeit wären.
Aluminium-Legierungen gehören genau wie Eisen-Legierungen zu den Metallen, sie unterscheiden sich etwas in den Parametern. Wenn man dem Rechnung trägt, kann man hervorragende Dinge damit konstruieren. Wer Vorbehalte (Vorurteile) gegenüber "Aluminium" hat, sollte mit keinem Flugzeug in Urlaub fliegen.
Vorsicht ist bestimmt nicht fehl am Platz, man kann es aber auch übertreiben: Man bedenke "Zu Tode gefürchtet, ist letztendlich auch gestorben".
PS): Die Kettenstrebe Li hat 4.0 [mm], die Kettenstrebe Re hat 9.5 [mm] Freiraum zu den Kurbeln. Li könnte etwas mehr sein.

MfG EmilEmil

Keine Ahnung, was der Text genau sagen soll. Was Sicken und Metalle sind, ist vollkommen klar. Es geht um die Kaltverfestigung und damit Versprödung des Alus an deiner selbstgemachten Sicke. In Verbindung mit der zyklischen Biegebelastung wurde die Bruchgefahr durch Materialermüdung wesentlich erhöht. Ob das letztlich bei deinem Rahmen zum Tragen kommt, wird sich zeigen. Jeder Rahmenbauer, der auf diese Art Sicken formen will, ist sich dessen hoffentlich bewusst, berechnet das und erhitzt das Rohr vor dem Formen.

 

[bastl-axel]

Ich denke wir alle wissen, dass Metalle gut formbar sind. Aber nicht in jeder Stufe der Verarbeitung, nach dem Härten wird es doch etwas spröder.

Kein Rahmenmaterial wird gehärtet, weder Stahl, noch Alu, wobei man Alu auch gar nicht härten kann. Mit Aushärten nach dem Schweißen meint man, dass es seine ursprüngliche Festigkeit zurückbekommt, aber nicht, dass es dadurch härter wird.

 

[bastl-axel]

..Es geht um die Kaltverfestigung und damit Versprödung des Alus an deiner selbstgemachten Sicke..

Alu versprödet nicht durch Kaltverformung, es bekommt aber eventuell Risse, wenn man es unfachmännisch durchführt, aber das ist keine Versprödung. Und Sicken erhöhen, je nach Lage, sogar noch die Festigkeit.

 

[Deleted 494764]

Stimmt, Versprödung ist der falsche Begriff. Aber welche Festigkeit meinst du genau? Das Material wird ja nicht durch eine Sicke fester (im Sinne von Zugfestigkeit).

 

[emilemil]

Mein Rahmen-Material ist AL 6061 T6 . Durch die Umformung an der Stelle mit dem "Blötsch" wurde der Bereich kalt verformt. Beschreibt man den Original-Träger als Kastenträger mit gerundeten Ecken, so ist im Hinblick auf die seitlichen Biegemomente um die Hochachse ("Z"-Achse) die äußere "Gurtplatte" eingedrückt (Radius 22,5 [mm]; 2,5 [mm] Wanddicke ==> Dehnung e = 1,25/(22,5+2,5/2) = 5,3 %). Diese Dehnung macht dem Werkstoff keine Probleme. Die "Stegplatten" deformieren zu Kanten (oben und unten) mit einem Radius von ca. 9,2 [mm] ,-Halbkreis außen-, ==> 6,7 [mm] Mittel-Radius , ==> Dehnung von e = 1,25/6,7 = 18,7 %. Diese 18,7 % kann nicht jedes AL 6061-Material mit seiner Bruchdehnung ertragen. Wenn aber nach der Umformung keine Risse (hier der Fall) aufgetreten sind, spricht Einiges dafür, daß eine folgende Belastung (Biegemomente infolge Seitenkräften), entsprechend der elastischen Geraden ertragen werden kann. Die Kaltverfestigung hat an der Stelle einen "neuen " Werkstoff definiert, dessen ("neuer") elastischer Bereich quasi am Dehnungs-Punkt 18,7 % des Original-Werkstoffs endet. Wenn 18,7 % Verfestigung nicht für einen Riß "gut" sind, sollte kein Riss möglich sein, sofern die weitere seitliche Betriebs-Belastung elastisch bleibt. Die Komplexität der Belastungen an dieser Stelle, die man nicht kennt und nicht kennen kann (Wie wird das Rad nach dem Kauf vom Radler benutzt ?) läßt eine gewisse Vorsicht angeraten sein. Komplexe Berechnungen erfordern einen erheblichen Aufwand, den ich für dieses Detail-Problem nicht leisten möchte. Die Umformung für diesen "Blötsch liegt durch die Randbedingungen fest. Es geht ja um eine Umformung, nicht um die Dimensionierung einer Neu-Konstruktion.



Ganz blauäugig (Ohne irgendeinen Gedanken) bin ich an diese Aufgabe nicht heran gegangen. Ein Wärme-Einsatz meinerseits wurde von vorn herein ausgeschlossen. Al 6061 kann nur verwendet werden mit einer T6 Wärmebehandlung (besteht aus einem Lösungsglühen (ca. 510 [Grd C] mit anschliessendem Abschrecken und nachfolgendem Warmauslagern (ca. 165 [Grd C]) zur Ausscheidungshärtung. Diese "Härtung" dient der Verbesserung der mechanischen Eigenschaften, nicht z.B. zur Erzielung einer Verschleiß mindernden Oberfläche. Al 6061 T6 plus Wärme birgt die Gefahr, daß z.B. die Festigkeit in den Keller geht. Die richtige Temperatur muß korrekt eingehalten werden. Warmumformen kann daher bei geringen (keinen) Erfahrungen auf diesem Gebiet schnell in die Hose gehen.
Soweit noch einige Ergänzungen bzgl. Know-How. Irgendwann beginnt sowieso die Stunde der praktischen Erprobung. Der Startschuß dafür ist gefallen. *)
PS): Sicken erhöhen die Steifigkeit.
*) 19.12.2021: Die von mir durchgeführten Maßnahmen haben nun zum Erfolg geführt. Die Kette fällt nun nicht mehr herunter. Allerdings war der Einsatz einer neuen Kette vonnöten (Sram PC 1110). Die alte Kette Connex 11S0 war zwar nur von 127.0 auf 127.1 [mm] gelängt, hatte aber beim letzten Ketten-Salat gelitten und zeigt plastische Torsionen um die Längsachse (Links drehend, rechts drehend), die zum Ablaufen der Kette vom größten Ritzel führten.


MfG EmilEmil

 

[Deleted 494764]

Die Kaltverfestigung hat an der Stelle einen "neuen " Werkstoff definiert, dessen ("neuer") elastischer Bereich quasi am Dehnungs-Punkt 18,7 % des Original-Werkstoffs endet. Wenn 18,7 % Verfestigung nicht für einen Riß "gut" sind, sollte kein Riss möglich sein, sofern die weitere seitliche Betriebs-Belastung elastisch bleibt.

Ich gebe zu, die Diskussion ist rein akademisch. Dass die plastische Verformung nicht sofort zum Riss führt ist klar, aber du hast mit dem Vorgang nun mal die Ermüdungsfestigkeit bzw. Lebensdauer negativ, auch bei anschließend rein linear elastischer Verformung unter Belastung, beeinflusst. Darum gings mir

Sicken erhöhen die Steifigkeit.

Ja, deswegen war ich über die Erwähnung von erhöhter Festigkeit bedingt durch Sicken in bastl-axels Post verwundert.

 

[bastl-axel]

..Aber welche Festigkeit meinst du genau? Das Material wird ja nicht durch eine Sicke fester (im Sinne von Zugfestigkeit).

Da hatte ich den falschen Begriff gewählt, ich meinte die Biegefestigkeit, bzw. die Biegesteifigkeit.

 

[Hammer-Ali]

Steven's hat im Bereich der Hinterbaufederung die ursprüngliche Gleitlagerung am F9 durch Schrägnadellager ersetzt und anfangs auch am F10 eingebaut und diese u. a. damit beworben, dass diese einstellbar sind. Hätten sie sogleich dafür entsprechende Kegelrollenlager genommen, wär die Nummer nachvollziehbar gewesen. So war das aber ein konstruktives Desaster. Für das F10 wurde dann ein Umbausatz angeboten, allerdings mit Kugellager.

Der Begriff "Industrielager" ist btw eine seinerzeitige unsägliche Wortschöpfung der BikeBravoHirnis.

Du meinst also sie hätten besser Kegelrollen- statt schräglaufende Nadellager verwenden sollen?

Dabei sehe ich den Unterschied nicht so ganz. Beide Lagerarten hätte man doch entweder einstellbar in Einzelteilen oder verpresst und nicht einstellbar konstruieren können. Ist doch kein so gewaltiger Unterschied, ob die Nadellager schräg laufen, oder ob in den Bahnen kegelförmige Rollen laufen, wenn die Bahnen passend gearbeitet sind und das Spiel stimmt.

Ich sehe da eher das Problem daß Rollenlager, gleich ob mit kegelförmigen Rollen oder mit tonnenförmigen Rollen, bei weitem nicht so einfach einzustellen sind wie handelsübliche Kugellager, weshalb die von Stevens damals verwendeten einstellbaren Schrägnadellager sich dadurch als äußerst unpraktisch erwiesen haben, und möglicherweise selbst vom Hersteller schon nicht bei der Auslieferung perfekt eingestellt waren. Die Radläden waren damit ja offensichtlich erst recht überfordert.

Dazu waren die Lager beim F9 bzw. F10 an gewissen neuralgischen Punkten eventuell auch noch leicht unterdimensioniert, was aber natürlich kein grundsätzliches Problem der Lagerart ist.

 

[Edith L.]

@Hammer-Ali
Wie soll ich es beschreiben.
Beim Kegelrollenlager bewegt sich der Kegel an jeder Stelle mit der "richtigen" Drehgeschwindigkeit im Verhältnis zur schrägen Lagerbahn. Deshalb läuft der Kegel ja auch in der Kreisbahn.
Beim Schrägnadellager läuft ein Ende der Nadel aber in der schrägen Kreisbahn immer schneller bzw langsamer als das andere Ende.
Konntest Du mich inhaltlich verstehen?

Kegelrollenlager sind aber schwerer, weshalb man wohl deren Einsatz scheute!
Einstellbar sind sie aber auch. Siehe Lenkkopflager.

 

[bastl-axel]

Der Begriff "Industrielager" ist btw eine seinerzeitige unsägliche Wortschöpfung der BikeBravoHirnis.

Danke. Denn sogar Konuslager wäre eigentlich auch Industrielager, denn sie werden auch industriell hergestellt und auch industriell verbaut.

 

[Hammer-Ali]

@Hammer-Ali
Wie soll ich es beschreiben.
Beim Kegelrollenlager bewegt sich der Kegel an jeder Stelle mit der "richtigen" Drehgeschwindigkeit im Verhältnis zur schrägen Lagerbahn. Deshalb läuft der Kegel ja auch in der Kreisbahn.
Beim Schrägnadellager läuft ein Ende der Nadel aber in der schrägen Kreisbahn immer schneller bzw langsamer als das andere Ende.
Konntest Du mich inhaltlich verstehen?

Ich verstehe was Du meinst.

Du meinst daß man Mithilfe der kegelförmigen Ausgestaltung der Rollen diese optimal auf die Kreisbahn einstellen kann, wogegen dies bei einem Schrägnadellager immer ein Kompromiss darstellt.
Hatte ich so noch nicht gesehen, macht aber Sinn.

Ist dann wohl so ähnlich wie in einem PKW ohne Differential, wo das eine Rad in der Kurve zwangsläufig immer radiert, da es unterschiedliche Laufwege hat.

@Hammer-Ali
Kegelrollenlager sind aber schwerer, weshalb man wohl deren Einsatz scheute!
Einstellbar sind sie aber auch. Siehe Lenkkopflager.

Daß beide Lagerarten einstellbar konstruiert werden können ist mir schon klar.
Aber da die Einstellung schwer ist, viel Wissen erfordert und die Fehlerquellen enorm sind, wäre es wohl klüger gewesen sie perfekt vorgespannt fest eingepresst im eigenen Sitz zu konstruieren, wie bei sog. Industrielagern üblich.

 

[Edith L.]

Naja der Denkansatz war mit einem solchen Lager ja gar nicht so "doof", weil es eben auch die Querkräfte besser verträgt als ein Kugellager. Dioesem damit sogar deutlich überlegen. Aber es hätte eben konsequenterweise ein Kegelrollenlager sein sollen.
Fällt mir ein, es ist nicht nur schwerer, sondern baut auch etwas breiter. Da kann der benötige Platz am Oberrohr schon schnell begrenzt sein.
Die Lagerung wäre aber auch viel einfacher ohne aufwändige Bolzen und schräge Lagersitze zu konstruieren gewesen. Die Bauform mit äusserer und innerer Schale unterscheidet sich nicht vom normalen Kugellager. Innen einfach nen Lagerbolzen durch und gut wäre es schon gewesen. Muss man nur aufpassen, dass man es zum Einstellen richtig herum einbaut.....also so, dass man die inneren Käfige auch gegeneinander spannen kann. Alles im Prinzip wie im Lenkkopflager!
Das ist doch auch ohne viel Wissen oder Hokuspokus einzustellen.

 

[emilemil]

Zur Anordnung der Lager eine Ergänzung: Die Fest-Los-Lager-Anordnung von Wellen ist weit verbreitet, beim Fahrrad gibt es, ausgehend von diesem Prinzip eine Modifikation. Da wird die Fixierung eines Lagers in axialer Richtung je nach Richtung der axialen Belastung auf beide Lager der Welle aufgeteilt. Typisches Beispiel dafür ist der Einbau des Gabelschaftes im Lenkkopfrohr. Man spricht bei dieser Anordnung von Stütz-Lagerung. Axialkräfte von "unten" ( Radaufstandskräfte bzw. deren Lastvielfache durch Fahrbahnstöße) werden am unteren Lager aufgenommen, Axialkräfte von "oben" (Also wenn die Gabel durch die Schwerkraft durch Luft unter dem Vorderreifen rausfallen will) werden vom oberen Lager aufgenommen. Da der Einbau erst bei der Endmontage vorgenommen wird und 3 Hersteller (Rahmen, Gabel und Lenkungssatz) wegen Abstimmung von Passungen zusammen arbeiten müssen, wird die Spiel-Einstellung dann vorgenommen, wenn jeder Hersteller seinen "Mist" abgeliefert hat und endmontiert wird. Da Gabeln manchmal ausgetauscht werden und der Lenkungssatz per se ein Verschleißteil ist, ist die Spiel-Einstellung in der Konstruktion enthalten und kann mit handwerklichem Aufwand durchgeführt werden. Das muß ja nicht unbedingt per Ahead-Kralle (Einfach nur furchtbar !) geschehen, denn es gibt ja noch die Gabelschaft-Expander zum Einklemmen (Was für Carbon gut ist, kann für Aluminium nicht verkehrt sein). Ich selber habe im Sommer an 2 Rädern die Lenkungssätze ausgewechselt. Es gibt nun statt der alten Schrägkugellager mit offenem Kugelring gekapselte Rillenkugellager mit Innen- und Außen-Ring, deren Lauf-Qualität enorm ist (Viel besser als vorher !). Ich erwarte in Zukunft keine Rattermarken auf den Lager-Laufflächen mehr (Wie es mit dem alten Prinzip üblich war !). Da ist der höhere Kaufpreis dann auch gerechtfertigt.

MfG EmilEmil

 

[dopero]

Typisches Beispiel dafür ist der Einbau des Gabelschaftes im Lenkkopfrohr. Man spricht bei dieser Anordnung von Stütz-Lagerung.

Jein. Stützlagerung ist ja auch wieder nur ein Oberbegriff. Es gibt dann die Stützlagerung schwimmend (SLS), welche axial deutlich Spiel aufweist und die nur mit nicht teilbaren Lagerarten funktioniert. Die Stützlagerung angestellt (SLA) ist dann die, welche an der genannten Stelle im Fahrrad verwendet wird. Bei SLA Lagerungen gibt es dann die X- oder O-Anordung der Lager, je nachdem wie die Lager kombiniert werden und die Lagerdrucklinien verlaufen. An der erwähnten Stelle handelt es sich allermeist um eine O-Anordnung.

 

[emilemil]

Ich gebe zu, die Diskussion ist rein akademisch. Dass die plastische Verformung nicht sofort zum Riss führt ist klar, aber du hast mit dem Vorgang nun mal die Ermüdungsfestigkeit bzw. Lebensdauer negativ, auch bei anschließend rein linear elastischer Verformung unter Belastung, beeinflusst. Darum gings mir


Ja, deswegen war ich über die Erwähnung von erhöhter Festigkeit bedingt durch Sicken in bastl-axels Post verwundert.

Eine Diskussion einer Umformung, die eine Festigkeits-Frage anschneidet, ist nicht "akademisch" sondern, wenn ein Bruch resultiert, höchst real. Die folgenden Bilder zeigen, daß bei einer Umformung, die die Extremwerte Zugfestigkeit (entspricht der Gleichmaß-Dehnung) , Bruchdehnung (die größer ist ( Bei AL 5 % ?) als die Gleichmaß-Dehnung) überschreitet, der Bruch in Form von Rissen auftritt.




Die Dehnung in der Randfaser des Plattbogens (Ausgang: Ebene Platte) ist :
Zh/R = 0.75/2.35 = 31.9 %
Da der Plattbogen hier aus einem Rohr entsteht, dessen Dehnung schon vorhanden ist, muß die gerechnete Dehnung um den Anteil vorhandener Dehnung reduziert werden.
Für den Ausgang Rohr (10.0 Außen-Durchmesser) ist die Dehnung:
Zh/R = 0.75/9.25 = 8.1 %
Da das Ausgangs-Rohr (Al 6060) nach der Herstellung Spannungs-frei sein sollte (Stichwort: Wärmebehandlung) , bleibt eine Dehnung (31.9 - 8.1) % = 23.8 % übrig.
Dehnungen über 15 % bei Al 6060 (Ähnlich Al 6061) sind mir ohne Bruch nicht bekannt. Die Risse sind deshalb zu erwarten. Sie treten aber nur in den Rand-Fasern der Zugseite auf, denn die Druckseite schließt wegen der vorhandenen Querkontraktion alle möglichen Risse sofort. Mit etwas Abschleifen auf der Zugseite sind die Risse weggeschliffen.
Für mein modifiziertes Al-6061 "Rohr" mit den verrundeten Kanten hatte ich 18.7 % Dehnung errechnet. Da könnte man noch die Dehnung entsprechend den vorhandenen Radien abziehen. Ich erspar mir eine weitere Rechnung, da der Zweck der eingebrachten Modifikation erreicht wurde (Kette fällt nicht mehr vom größten Ritzel ab bei Rückwärts-Tritt) und das Radl sich bereits in der Erprobung befindet. "Grau ist alle Theorie und grün des Lebens goldner Baum !" So schaut's aus !

MfG EmilEmil