Neues Rad für Omi - oder: biegen bis zum Brechen?

@Müs Lee genau das hab ich in Fusion gemacht ;) Verbunden sind die Rohre allerdings nicht, obwohl die Splines sogar in der gleichen Skizze sitzen und dort mit Abhängigkeiten versehen sind. Ich kann den Spline in der Skizze nicht bewegen, sobald ich das Rohr daraus gemacht habe (sweeping, Rohrdurchmesser und Wandstärke über Arbeitsebene entlang des Splines) kann ich es allerdings verschieben.
 

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Re: Neues Rad für Omi - oder: biegen bis zum Brechen?
Salut!
hier hat sich ja schon viel bewegt...
zur Stabilität:
ich würde mir -wie @Dr.Hossa auch sagt, nicht ganz so viele Sorgen machen... ich habe schon einen Tretroller mit einem einfachen 38.1er 0.9er Rohr gebaut... das hält schon... und wenn du die Aussteifung aus einm 25.4er Rohr machst (oben und unten), dann bekommst du das schon ausreichend steif. Logisch dass es nie ein Diamantrahmen werden wird.
zu den Rohren:
hier https://chassisparts.com kannst du auch Rohre kaufen (und auch gleich eine Biege dazu ;) )... Problem bei den "Auto-Bereich" Rohren ist meistens, dass sie nicht in dünneren Wandstärken zu bekommen sind und metrische Abmessungen haben, was im Fahrradbereich quasi nie eingesetzt wird.
Du darfst meiner Ansicht nach die technischen Schwierigkeiten beim biegen der Rohre nicht aus den Augen verlieren.
Da solltest du schon vor der Rohrbestellung und der finalen Geometriefestlegung bzw. Berechnung wissen wer welches Rohr in welchem Durchmesser mit welcher Wandstärke biegen kann. Wenn du dann nämlich eine Biegematritze anschaffen musst, sind 3-400€ futsch bevor das erste Rohr eine Knicke, geschweige denn einen Bogen hat.
Ansinsten: Weitermachen!
 
Ich muss gestehen, das ganze Thema Stabilität/Steifigkeit etc. hat mir ziemlich den Wind aus den Segeln genommen. Dazu kommt der Ärger mit Fusion, das momentan mal wieder komplett spinnt (ich kann teilweise nicht mal meine Zeichnungen öffnen...). Ich werde mich aber jetzt wieder intensiver damit beschäftigen, danke für die Aufmunterung ;) Wenns nicht klappt, steige ich eben auf Inventor, Catia oder SolidWorks um - dank meiner Uni hab ich ja zumindest bei der Software die freie Wahl ;)
Was das Biegen angeht hab ich noch nicht nachgesehen was bei mir möglich wäre. Ansonsten hätte ich wohl "einfach" mal versucht selbst eine Matrize zu bauen, falls ich niemanden finde, der die Möglichkeit hat, die entsprechenden Rohre zu biegen.
Auf ebay habe ich einen ähnlichen Händler aus dem Auto-Bereich gefunden, der 35mm Rohre mit 1.5mm Wandstärke in 2m Länge anbietet. Ich könnte zwar mit größerem Durchmesser und geringerer Wandstärke noch Gewicht sparen und Steifigkeit gewinnen, allerdings hätte das Unterrohr dann einen größeren Durchmesser als das Steuerrohr - wäre auch nicht gerade ideal..
 
Also wenn du ja ggf. auf meine Biegerei zurück greifen willst, dann könnte ich dir auch gleich das Rohr verkaufen... das habe ich hier in 38.1 x0.88 "en masse" liegen; 25.4, 31.8, 34.9 oder so habe ich auch liegen... aber eben fast alle in 0.88.
Biegen habe ich für 38.1 in R165 und ggf. in 400mm (bin ich mir grad nicht ganz sicher)... Radien ab 600mm kann ich mit der 3 Rollen
25.4 R400
31.8 R400 + R 450 Radien ab ca. 500mm mit 3 Rollen
34.9 R400 Radien ab ca. 500mm mit 3 Rollen

ohne Gewähr... ich müsste da echt mal genau gucken...
 
Würde ich sehr gerne, nur wollte ich mehr als .8(8)mm Wandstärke haben, da mir das doch recht Wenig erscheint. Soviel haben schließlich viele Diamantrahmen mit Oberrohr, und das fehlt bei mir dann...
Kannst du auch 35x1.5mm biegen oder ist das schon zu viel für die 34.9 Matrize?
 
Catia ist zwar der Industriestandard, hat allerdings auch den Nachteil, dass es etwas schwieriger zu beherrschen ist als bspw. Inventor oder Solidworks. Wenn du eh mit Fusion zu tun hattest, ist Inventor nicht all zu weit entfernt.

btw, schick mir nächste Woche doch mal was du hast und scheuche es mal durch Abaqus.
 
Fusion will ich mir nur angewöhnen, weil ich es nach meiner Uni-Zeit immer noch kostenlos verwenden kann. Catia, Inventor und Solidworks kann ich eigentlich alles ungefähr gleich gut. Na gut, Inventor vielleicht etwas besser..
Geht in Ordnung, ich schicke einfach mal drauf los ;) Danke!
 
Liste mir dann auch deine Randbedingungen auf, ich mach dann einzelne Lasten und einmal alles zusammen wie du es in deinen vorherigen Modellen getan hast. Ein Problem ist, dass man die Abaqusresultate nicht einfach so mit einem Gratisprogramm lesen kann, sprich falls du keinen Zugriff auf Hyperview oder Abaqus selbst hast, muss ich dir Bilder machen. Ich habe zwar eben ein Pythonskript gefunden, um die .odb zu .vtk zu konvertieren und mit Paraview sehen zu können, aber irgendwie scheint das Probleme mit Shellelementen zu haben.

btw: Sollte das Rohr doch zu wabbelig sein, wie wäre es mit einem doppelten (dünneren) Unterrohr samt Versteifungsstreben?
 
Zuletzt bearbeitet von einem Moderator:
So, wie schon angekündigt will ich heute mit der Zeichnung fertig werden, damit ich Müs Lee endlich was schicken kann. Ich habe noch immer Probleme mich für Ausfallenden zu entscheiden und weiß noch nicht ob ich die Biegung der Sitz- und Kettenstreben selbst machen will, oder schon gebogene kaufen soll. Abgesehen davon habe ich (wiedermal..) über die Lasten nachgedacht und möchte die Überlegungen mal hier festhalten.

1) Das angesprochene Torsionsmoment um das Unterrohr. Hier möchte ich nochmal auf die Slingshot-Rahmen verweisen, die ja statt des Unterrohrs ein Stahlseil verbaut haben. Das Stahlseil ist mit einer Feder verbunden, die dem Rahmen das Dämpfen/Federn von kleinen Unebenheiten erlauben soll. Damit dabei nicht immer das (monströs dimensionierte) Oberrohr belastet wird, ist kurz vor der Kontaktstelle zum Sitzrohr eine Blattfeder aus Glasfaserlaminat eingebaut. Ich hab den Rahmen immer nur hinsichtlich der Verteilung zwischen Zug- und Drucklast im Kopf gehabt. Jetzt aber: Ich würde mich trauen zu sagen, dass der Rahmen in Sachen Torsion so gut wie keine Kräfte aufnehmen kann. Die Blattfeder im Oberrohr hat einen winzigen Durchmesser und ist nur über zwei Schrauben befestigt. Das Oberrohr selbst hat zwar einen sehr großen Durchmesser, an der Verbindungsstelle zur Blattfeder ist es trotzdem winzig. Nachdem das Torsionsmoment über den die gesamte Länge konstant bleibt hätten wir da eine ziemliche Schwachstelle.

2) Ich habe selbst vor ein paar Jahren auf dem Flohmarkt für 20€ ein altes Stadtrad/Mountainbike erstanden. Nach ein paar Monaten ist am Rahmen das Unterrohr gebrochen. In meiner jugendlichen Weisheit habe ich mir nicht viel dabei gedacht und bin noch damit weiter gefahren. Es hat sich etwas schwammig angefühlt und gerade an Treppen und Bordsteinkanten (die ich natürlich trotzdem fahren musste... :rolleyes: ) hat das Ding auch etwas geschaukelt. Viel aufgefallen ist mir ansonsten aber nicht. Außer, dass die Rohrenden sich zwar weiter voneinander weg und näher hin bewegt haben, allerdings habe ich nie bemerkt, dass sie sich großartig seitlich verschoben hätten. Das lässt mich auch annehmen/vermuten/hoffen, dass die Biegemomente größer sind, als die Torsionsmomente.

3) Und ich weiß nicht warum ich nicht früher daran gedacht habe, aber ich denke, man könnte die auftretenden Kräfte doch recht anständig über die Federung abschätzen, oder? In meinem Fall geht es in erster Linie um die Federgabel, da der Hinterbau ja analog zu jedem beliebigen Diamantrahmen gebaut wird und ich mir deswegen dort keine großen Gedanken bezüglich der Stabilität mache. Bevor ich mich jetzt tatsächlich nochmal in die Materie vertiefe und mich mit den Dämpfungskräften auseinandersetze hier die erste kurze Abschätzung:
Ich fahre an meiner Sennes eine Marzocchi 66RC3 Evo Ti. Die darin verbaute Titanfeder ist mit 5.5N/mm angegeben und ich habe 180mm Federweg. Reibung, Dämpfung, Verformung des Reifens etc. mal außer Acht gelassen bedeutet das extremst vereinfacht, um 100mm Federweg zu nutzen, muss eine Kraft von 550N, also 55kg wirken. Um den gesamten Federweg zu nutzen braucht es 990N bzw. knapp 100kg. Hätte ich mein Rad jetzt bei mir und nicht in Südtirol, hätte ich einfach mal den Reifen auf 5bar aufgepumpt, das Dämpfungsöl abgelassen und wäre damit dann schön frontlastig ein paar Bordsteinkanten runtergefahren. Der Kabelbinder am Standrohr hätte mir dann angezeigt wie viel Kraft davon am Unterrohr ankommt. Das ganze dann mal 2 und ich hab eine Abschätzung welche Lasten in z-Richtung auf das Steuerrohr wirken könnten.
Um das Bremsmoment abschätzen zu können (und das funktioniert auch mit meinem Starrbike perfekt) muss ich nur mit einer definierten, möglichst konstanten Geschwindigkeit bis zu einer Markierung fahren, auf dieser Markierung eine Vollbremsung hinlegen und kann dann aus der zurückgelegten Strecke hoffentlich auf das Bremsmoment schließen.

Was meint ihr zu meinen höchst und unglaublich präzisen Testaufbauten? :D
 
Die Torsion sehe ich auch als unkritisch an. Um die Kräfte abzuschätzen reicht das natürlich, 2-fache Sicherheit drüber um Lastspitzen bei Bordsteinen oder Kopfsteinpflaster abzudecken und fertig. Ich traue einem MTB zwar mehr zu, aber für Omas Flitzer reicht das mehr als aus. Um das maximale Bremsmoment zu bestimmen kannst du auch errechnen, bei welchem Moment um die Vorderradachse das Hinterrad vom Boden abhebt. Dazu muss man noch eine grobe Schätzung des Schwerpunkts treffen.

Falls du Matlab hast und mit der Dämpfung spielen willst: https://www.mtb-news.de/forum/t/fragen-zum-system-reifen-gabel-theorie.694171/#post-12827124

Und etwas einfacher als Zustandsraummodell ohne Reifen:

Code:
clear
clc
k=5500; d=500;m=50;g=-9.81;
A=[0 1; -k/m -d/m];
B=[0; g];
C=[1 0];
D=[0];
sys=ss(A,B,C,D);
step(sys);grid on;
[EV,EW]=eig(A)
s_stat=g*m/k
 
Zuletzt bearbeitet von einem Moderator:
Würde ich sehr gerne, nur wollte ich mehr als .8(8)mm Wandstärke haben, da mir das doch recht Wenig erscheint. Soviel haben schließlich viele Diamantrahmen mit Oberrohr, und das fehlt bei mir dann...
Kannst du auch 35x1.5mm biegen oder ist das schon zu viel für die 34.9 Matrize?

Salut!
Vermutlich würde das schon funktionieren... ich würde das aber nicht machen wollen... da -wenn überhaupt- beim erneuten biegen der 34.9er Rohre Probleme auftreten weil dann ggf. die Schablone aufgeweitet ist.
Meine Schablonen sind nicht aus Stahl, sondern aus Holz bzw. besonders festem Sperrholz (delignit) hergestellt.

34.9 in stärkerer Wandung habe ich leider nicht hier liegen.

Gruß
 
Ok, um das Biegen kümmere ich mich dann, sobald ich weiß, was für Rohre ich brauche.
Den Bremstest habe ich schon mal gemacht, weiß allerdings nicht so wirklich, was ich von den Resultaten halten soll.
Ich habe 4 Bremsungen aus 30km/h und jeweils eine aus 40 und 45km/h gemacht. Dafür bin ich einem Auto mit eingestelltem Tempomat hinterher gefahren, über ein Flacheisen, das den Start des Bremswegs markiert und habe dann die Strecke abgemessen.
1: 4.14m (-8.40m/s²)
2: 4.16m (-8.36m/s²)
3: 3.51m (-9.89m/s²)
4: 4.22m (-8.23m/s²)

5: 3.54m (-17.44m/s²)

6: 5.01m (-15.59m/s²)

Es ist gar nicht so leicht eine möglichst kurze Bremsstrecke zu erreichen. Mit der fixen Sattelstütze konnte ich den Schwerpunkt nicht besonders gut nach hinten verlagern und hab dann bei Bremsung 2 und 4 zu fest gepackt und musste wieder etwas lösen, da ich ansonsten einen Abgang über den Lenker gemacht hätte. Das hat den Bremsweg dann unnötig verlängert. Bei 1 hab ich nicht ausreichend fest gebremst. Besonders 3 hat sich sehr gut angefühlt, ich bin tatsächlich auch recht nah am Limit vor dem Überschlag stehen geblieben.
5 und 6 sind die beiden, die ich nicht so wirklich einschätzen kann. 5 war auf jeden Fall eine sehr gute Bremsung, mindestens gleich gut wie 3. Aber fast doppelt so gut? naja. Laut Wikipedia kann die Beschleunigung von 10m/s² beim Bremsen nicht überschritten werden - ich bin aber sicher, dass ich richtig gebremst und gemessen habe.
Der Koenigsegg One:1 hat einen angegebenen Bremsweg von 28m aus 100km/h, was dann 13.78m/s² entspräche. (Was bei seinen ~1400kg einer Bremskraft von knapp 20.000N entspräche. Nur weils mich gerade selbst interessiert hat ;) )
Wie dem auch sei, ich rechne einfach mal mit 20m/s² und 100kg, was dann 2000N Bremskraft ergäbe, was wohl schon ziemlich deutlich nach oben abgeschätzt wäre, da es über das Doppelte meiner besten Bremsung aus 30km/h ist. Und meine Omi fährt wahrscheinlich maximal 15-20km/h schnell.
Die Beschleunigung bei einem Auffahrunfall von zwei Volvo 240 mit Delta-v von 7.5-10km/h bei 43 bis 69m/s² (Quelle wieder Wikipedia). Das ergibt bei dem Gewicht von ca 1.5T eine Kraft von gut 100kN. Darauf kann ich den Rahmen aber auch nicht auslegen ;) aber ich könnte mal 70m/s² als Beschleunigung bei einem Fahrradunfall annehmen - ob das hinkommt oder nicht sei jetzt mal dahingestellt. Bei 100kg Systemgewicht würde das in stattlichen 7000N resultieren.
Da muss ich aber ganz klar sagen, ich bezweifle stark, dass sie (oder die meisten anderen genauso?) eine unvorhergesehene Entschleunigung von über 20m/s² ohne Sturz überstehen. Die von mir erreichten 17.44m/s² (wenn sie denn so stimmen sollten) waren schon sehr nahe an der Grenze zum Abgang über den Lenker. Läuft mir überraschend ein Kind direkt vor das Rad packe ich an der Bremse zu - ohne mich vorzubereiten und den Schwerpunkt möglichst weit nach hinten zu legen etc. Ich würde sagen, das resultiert in einem Sturz. Nachdem nun also Entschleunigungen über 20m/s² ohnehin nicht "ohne Un(m)fall" zu bewältigen sind, würde ich sagen, dass es für mich in Ordnung ist, wenn der Rahmen sich ab 30-40m/s² plastisch verformt. Der Rahmen wäre damit zwar gegangen, die Knautschzone im Falle eines Unfalles allerdings größer und damit die Belastung auf den Körper vielleicht geringer - das ist mir mehr wert, als ein Rahmen.


@Müs Lee danke, das hätte ich jetzt fast übersehen! Werde ich mir auch gleich anschauen.
Zum Bremsmoment: Sicherheitsfaktor 1 bei 3-4000N? Was meinst du?
 
Dass die 10m/s² nicht zu überschreiten wären ist Käse, mit einem ordentlichen Reibungskoeffizienten wie bei Gummi auf Asphalt und Schwerpunktverlagerung klappt das problemlos. Jedenfalls ist 3.54m Bremsweg aus 40km/h sportlich, wenn du richtig gemessen hast wird das schon hinkommen. Die Beschleunigung richtig gerechnet hast du jedenfalls ;) btw, für einen KFZ-Crash kann man zwischen 0.05s und 0.1s von Anfang bis Ende (v=0) annehmen.

Für die Untersuchung der plastischen Verformung würde ich an deiner Stelle die vom Körper aufgenommene Verformungsenergie (siehe Gestaltänderungsenergiehypothese) heranziehen. Vergleich Lastspitzen, wo lokal sehr hohe Beschleunigungen auftregen können, aber der Zeitraum so kurz ist, dass keine große Verformung stattfindet.

3000N sollten dicke als Bremslast ausreichen, bei Bedenken meinetwegen auch 4000. Ich würds bei so einem Omarad nicht übertreiben, irgendwann wird ein Kreuzer draus. Wenn das Teil einen ordentlichen Crash nicht überlebt ist es kein Wunder, das tut kein Rad. Lege es eher betriebsgerecht denn dauerfest während eines Atomkriegs aus ;)
 
so, grade noch geschafft bevor heute vorbei ist ;)
Die Nachricht mit der step-Datei ist raus. Glücklich bin ich nicht damit, aber ich hoffe, man kann vielleicht trotzdem was damit anfangen..
 
Abgesehen davon, dass die Simulationsergebnisse nicht so ermutigend waren, und ich gerade versuche eine Doppelrohrkonstruktion mit 28" Laufrädern und tiefem Einstieg zu vereinen, hab ich gerade eine PDF mit den ganzen Normen gefunden. Ist recht interessant.
http://www.mrtn.ch/pdf/en_1078_din_taschenbuch_345_fahrraeder_normen.pdf

Einige der (statischen) Prüfkräfte für ein Mountainbike sind dabei:
1) 1200N "auf dem Sattel": maximal ausgefahrene Stütze, 70mm hinter der neutralen Faser der Sattelstütze vertikal nach unten
2) 2800N bei eingebautem Laufrad und Gabel in Gabelrichtung (Lenkwinkel) von unten gegen den Reifen
3) 1200N nach vorne und 1500N nach hinten mit Angriffspunkt Vorderradachse.
 
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