Speichenspannung aus Ton berechen

[Mojo25]

Hi,
also ich baue mittlerweile alle Laufräder nur mit der Tonhöhe der Speichen. Ich hatte anfangs noch ein Tensiometer, aber das ist deutlich umständlicher zu handhaben und bringt keine besseren Ergebnisse. Meiner Meinung nach. Ich benutze die App "Tensioner" fürs Iphone.

Ich dämpfe die Schwingung des Speichenteils unterhalb der Kreuzung und der kreuzenden Speiche immer mit einem (also insgesamt 3) Finger ab und orientiere mich nur an dem längsten frei schwingenden Teil der Speiche. Meine Erfahrung ist, dass die Genauigkeit mit zunehmender Speichenspannung auch zunimmt, da der Stegeffekt der Kreuzung, wie hier bereits erwähnt, größer wird, je stärker die Speichen gespannt sind.
Ich habe schon einige Laufräder mit dieser Methode aufgebaut und hatte nie ein Problem mit zu geringer Steifigkeit oder ausgerissenen Ösen/Rissen im Speichenbett. Der Vorteil des Aufbaus nach Tonhöhe ist, dass man die Spannung (bzw. es ist ja eine Zugkraft, die gemessen wird) extrem genau angleichen kann. Bei einem normalen Tensiometer macht es einen unterschied, wo man das Teil an der Speiche ansetzt, ob 1 cm weiter oben oder unten. Wenn ich die Speiche zupfe ist die Tonhöhe immer gleich (natürlich abhängig von der Zugkraft).
Das einzige, was ich bemerkt habe: man sollte regelmäßig den Abstand Speichenkreuzung - Nippelende überprüfen, da sich dieser, gerade zu Anfang, wenn die Speichen noch nicht so stark gespannt sind, doch noch etwas verändert. Wenn man einen falschen Abstand eingibt, stimmen die Werte aus der App nicht mehr.

Gruß, Mojo

 

[Mr.Penguin]

So Leute, neue Erkenntnisse:

@whitewater: Oh man, das ist mir jetzt peinlich. Ich habe auf der falschen Seite der Hoops getestet Du hattest recht,. Denn die Bremsscheibenseite klingt tatsächlich mit einem G5 (oder gemessen 770Hz) Sorry, an so einen dummen Fehler hätte ich nicht gedacht. Durch 530Hz auf der anderen Seite und eingesetzten 255mm hat die Formel ein scheinbar richtiges Ergebnis produziert. Dahingegen kam bei dem DT 800N raus.

Ergo: Der erzeugte Ton der Speiche, auch wenn sie fühlbar durchschwingt (darauf beharre ich weiterhin ) ist wohl doch nur vom Teil bis zum Kreuzungspunkt abhängig (also passt die Analogie doch!)

Ich hatte unrecht, die Wissenschaft aber nicht. yay

Nämlich hat die Formel und CheckSpoke, was sich wohl derselben bedient, fast exakte 1500N für das Hoops produziert. (175mm bis zur kreuzung gemessen) und mit githritz Aussage haben wir genug Beweise, um behaupten zu können, dass diese Messmethode sehr exakt ist. Hätte ich auch schneller draufkommen können

Achja. Ha! Nehmt das, Laufradbrotverdiener!! Wir brauchen keine Tensios!!!

Edit: Sollte ich den Ausgangspost ändern?

 

[githriz]

Du hast ein DT Tensio? Diese App habe ich auch und hab mich schon über die merwürdigen Ergebnisse gewundert. Ich werds mal ausprobieren!

Du würdest uns natürlich einen Bärendienst erweisen, wenn du mal so die Frequenzen abnimmst (wie gesagt, CarlTune eignet sich sehr gut) und sie dann per Formel vergleichst.

Einen Bärendienst möchte ich euch lieber nicht erweisen, ihr habt mir ja nix getan

 

[Mr.Penguin]

Hat sich jetzt auch erledigt Und ich hab den Begriff falsch benutzt

 

[whitewater]

Ich hoffe, Du verzeihst, daß ich so hartnäckig darauf bestanden habe, daß da irgendwas faul sein muss

 

[CaseOnline]

Gentlemen, good job! Danke für diese fruchtbare Diskussion, das nächste Laufrad baue ich selbst.

Cheers!
Marc

 

[Mr.Penguin]

Ich hoffe, Du verzeihst, daß ich so hartnäckig darauf bestanden habe, daß da irgendwas faul sein muss

Naa, man kommt doch nur durch eine gewisse Hartnäckigkeit weiter

Vielleicht schreib ich mal das ganze kompakt zusammen und kontaktiere einen Mod, um das angepinnt (ob da eine Chance besteht?) zu bekommen. Finde, die Früchte dieser Diskussion sollten nicht in ein paar Wochen wieder untergehen

 

[flashblack]

Hallo,

ich hab grad mein erstes Laufrad eingespeicht und würde gern die Speichenspannung überprüfen. Bei meiner Suche bin ich auf diesen interessanten Thread gestoßen.
Leider hab ich Schwierigkeiten einen reproduzierbaren Ton zu messen. Die frequenz der Tuner app schwankt immer recht stark. Außerdem denke ich, dass ich teilweise die Oberschwingung messe, da ich bei ein und der selben Speiche einmal 400Hz und einmail 800Hz messe. Manchmal bekomme ich auch Werte um die 90 Hz, aber ich denke, da schwingt das ganze Rad mit.

Kann mir jemand einen Tip geben, wie man eine bessere Reproduzierbarkeit erreicht?

Viele GRüße
flashblack

 

[xrated]

Ich habe das alles schon in meinem Speichenrechner inkludiert, hat bis jetzt aber keine Sau interessiert

 

[Heiko_Herbsleb]

Ach. Pfffh ...

 

[flashblack]

Ich habe das alles schon in meinem Speichenrechner inkludiert, hat bis jetzt aber keine Sau interessiert

Oh echt!? Ich hab bis jetzt nur die online Version benutzt, da ist es mir nicht aufgefallen. Werde mir die offline Variante mal anschauen.

Meine Frage war aber nicht wie berechne ich die Speichenspannung aus der Tonhöhe, sondern wie kann ich die Tonhöhe reproduzierbar messen.

Zum Messen nehme ich diese App aus den FDroid-Appstore:
https://github.com/billthefarmer/tuner/wiki

Ich hab auch den Eindruck das mein Smartphone bei hohen Frequenzen nicht so sensibel ist. Wenn ich eine Speiche anzupfe, höre ich deutlich einen recht hohen ton, mein smartphone zeigt aber ca. 90 Hz an, was ja ein tiefer Ton sein sollte. Wahrscheinlich ist das die Schwingung des gesammten Rades, zu hören ist dieser tiefe Ton (für mich) aber kaum.

Leider bin ich sehr unmusikalisch (ich kann bei zwei unterschiedlich klingenden Speichen nichtmal sagen welche höher klingt ), deshalb ist die Methode nach Gehör keine Alternative.

 

[xrated]

Probiere mal die App Spectrum Analyzer und guck dir im Video an wie ich das mache.
Und im Spokomat kannst du dir ausrechnen lassen wie hoch der Ton sein sollte, dass hilft ungemein das man in etwa weiß in welchem Bereich das sein muss.
Selten kommt es vor das 2 Speichen schwingen, dann ist der Ton aber komplett anders.

 

[Slow]

Naja, ich denke das Problem wird auch beim "Anschlagen" der Speiche sein.
Man müsste ja immer exakt an der gleichen Stelle mit gleicher Kraft und gleichem Material die Speiche anzupfen.

 

[xrated]

Material Fingernagel und nur ganz leicht sonst schwingt zuviel mit

 

[racotec]

Naja, ich denke das Problem wird auch beim "Anschlagen" der Speiche sein.
Man müsste ja immer exakt an der gleichen Stelle mit gleicher Kraft und gleichem Material die Speiche anzupfen.

Nein, muss man nicht. Die Tonhöhe (und die messen die Apps) ist überall gleich, egal wo oder womit man die Speiche zupft. Ist beim Musikinstrument genauso.

 

[xrated]

Jain, eine App zum stimmen von Gitarren hat sich als unbrauchbar erwiesen. Es schwingt ja nicht nur eine Frequenz und man muss wissen welche am lautesten ist.

 

[Mr.Penguin]

Jain, eine App zum stimmen von Gitarren hat sich als unbrauchbar erwiesen. Es schwingt ja nicht nur eine Frequenz und man muss wissen welche am lautesten ist.

So ist es. Meiner Meinung nach kann man aber auch den Ton ganz gut erhören und mit entsprechenden Tuner abgleichen. Letztendlich kann man ihn schon sehr deutlich bestimmen.

Ich habe das alles schon in meinem Speichenrechner inkludiert, hat bis jetzt aber keine Sau interessiert

@xrated : Sei nicht traurig, ist ein gutes Tool Hab tatsächlich vernünftige Werte auf meinen LRS (wie angestrebt 1000N rausbekommen)! Wenn ich Zeit habe, vergleiche ich nochmal, was Formel und Tool ergeben. Sollte ja hoffentlich dasselbe bei rauskommen.

Und wieder mal muss ich sagen, dass die meisten Laufradbauer irgendwie von der Thematik gänzlich unberührt bleiben - insofern, danke @Mojo25 ,was für ein Tesnio hast du genutzt? -, wo sie doch sonst so gerne hier mitdiskutieren. tsk tsk. Aber es wird ja immer deutlicher, dass der Ton ein Tensio ersetzen kann. Gerne würdei ich ein kleines Kompendium dazu schreiben, aber dann müsste mir jemand mal sein DT leihen (kA, wo man an sowas rankommt)

 

[xrated]

Ich habe bis jetzt absolut Null Feedback bekommen und es war auch niemand bereit Vergleichswerte d.h. Messreihen zu liefern als ich es ins Programm eingepflegt habe.

 

[Mr.Penguin]

Wie gesagt, man leihe mir ein DT Ich habe das Gefühl, die meisten Laufradbauer hier würden sich nicht derartige Eingeständnisse machen wollen. Wo kämen wir denn hin, wenn man kostenlos die selben Ergebnisse produzieren könnte, wie mit einen 400€-Gerät?

 

[cxfahrer]

@Mr.Penguin: magst du mal den Titel deines Freds ändern, ich lese immer "aus Ton brechen" und denke an Töpferwaren...??

 

[trail_hawk]

Bin eben hier reingestolpert, und habe einiges nur überflogen. Ich habe das Feld der Speichenakustik vor einiger Zeit auch mal beackert. Aber gekreuzte Speichen sind, denke ich etwas kompliziert für den Einstieg. Ich habe gerade wieder eine alte Auswertung einer Testrechnung gefunden, für die ich damals eine Statiksoftware verwendet habe.
Ziel war die Abschätzung der Biegesteifigkeit auf das Ergebnis. Es gibt übrigens auch verbesserte Handbuchformeln, die die Biegesteifigkeit berücksichtigen können. Kann ich mal bei Gelegenheit raussuchen, falls Intersse besteht. Hier habe ich näherungsweise mit einer verkürzten rechnerischen Saitenlänge versucht das Problem zu vereinfachen.

Nebenbeibemerkt habe ich auch ein Tensiometer und eine Vorrichtung gebastelt, um das Gerät für Aerospeichen meiner Rennradlaufräder zu "kalibrieren". Vorteil für die akustische Methode ist bei den Systemlaufrädern (MAVIC und SHIMANO), dass sich die Speichen in den Kreuzungen nicht berühren. Komlizierter sind konifizierte Speichen, da Massebelegung und Steifigkeit varieren. Man kann das Ergebnis auch verbessern, wenn man nicht nur den Grundton auswertet, sondern auch die 2. und 3. Schwingfrequenz. Aus dem Abstand zwischen den Frequenzen kann man erkennen, ob die Speiche wie eine ideale Saite oder doch eher wie ein Stab schwingt.

 

[flashblack]

Mit dem Thema scheinen sich ja doch mehr Leute zu beschäftigen als zuerst angenommen. Danke @xrated für den Hinweis mit der App!

Man kann das Ergebnis auch verbessern, wenn man nicht nur den Grundton auswertet, sondern auch die 2. und 3. Schwingfrequenz. Aus dem Abstand zwischen den Frequenzen kann man erkennen, ob die Speiche wie eine ideale Saite oder doch eher wie ein Stab schwingt.

Nimmt man dann einfach den Mittelwert? Ich sehe teilweise 3. Oberschwingungen im Spektrum (leider zeigt mir die App immer nur von einer den Wert an, müsste man sich ggf. mal nach ner besseren App umschauen), wär ja schön wenn sich das nutzen ließe.

Wie sieht eigentlich deine Kalibrierungsvorrichtung aus? Hab mir grad das Tensiometer, ein DT Tensio (Eigen-)Nachbau, von einem Freund ausgeliehen. Die einzigste Information, die er mir geben konnte, ist, dass 1000N gleich 1,5 mm Auslenkung der Messuhr bei einer 2mm Speiche entsprechen. Damit komme ich bei meinen konifizierten Speichen leider nicht weit.

 

[xrated]

Ich habe die Hz anhand einer Formel umgerechnet und mit einem Faktor multipliziert der sich aus einer weiteren Formel ergibt welche sich aus dem langen freiliegenden Teilabschnitt der Speiche ergibt (je kürzer desto höher der Faktor).
Nur rein über Formeln kommt man da nicht zum Ziel, man muss mehrere Messreihen machen und das ist ganz schön aufwendig.

Die Grundformel ist:
1/(2*(Speichenlänge/1000))*WURZEL((Vorspannung in Kg*9,81)/(Speichengewicht/Speichenlänge))

 

[trail_hawk]

Nimmt man dann einfach den Mittelwert? Ich sehe teilweise 3. Oberschwingungen im Spektrum (leider zeigt mir die App immer nur von einer den Wert an, müsste man sich ggf. mal nach ner besseren App umschauen), wär ja schön wenn sich das nutzen ließe.

Falls sich hier ein fähiger App-Programierer finden würde, hätte ich auch noch ein paar Anregungen.
Bei der idealen Saite ist die 2. Frequenz = 2xGrundton und die 3. Frequenz = 3*Grundton usw.
Wenn Biegung eine Rolle spielt, dann verschieben sich die Oberschwingungen nach oben. Die Verschiebungen sind aber auch von der Kraft abhängig. Größere Kraft liefert kleinere Verschiebung. Aus dem Beispiel für die eingespannte 2mm-Speiche:
F=1000 N -> f_2 = 2.07*f_1, f_3 = 3.27*f_1
F=2000 N -> f_2 = 2.04*f_1, f_3 = 3.14*f_1

Z.Z. Habe ich meine Vorrichtung gerade umgebaut, um die Geheimnisse der Federkennlinien zu ergründen.
Leider nur ein schlechtes Bild aus meinem finsteren "Labor":

Der Hebel verdoppelt die Kapazität eines 1kN Federkraftmessers. Für die Speichenvorspannug wird der obere Riegel umgedreht.
Leider eignet sich die Vorrichtung nach meiner Auffassung nicht, um damit direkt Speichen zu "stimmen", da die Einspannung nicht den Verhältnissen im Rad entspricht. Das Problem der Kreuzung kann so natürlich auch nicht simuliert werden.

@xrated: Ich glaube auch, dass man nur über aufwändige Messreihen über den Umweg Tensiometer an das Problem rankommen kann.
Leider ist die Tensiometermethode natürlich auch nicht fehlerfrei. Mit gewissen Unschärfen muss man einfach umgehen.

 

[xrated]

Die Abweichung zwischen einzelnen Messungen mit Tensiometer lässt sich zumindest mit Messreihen gut erkennen. Das fällt sofort auf wenn eine Messung etwas daneben geht weil man ja immer dazu den Ton hat der sehr genau ist (viel bessere Auflösung als Tensiometer). Ich wusste eben nur nicht wie absolut genau mein TM-1 anzeigt, ob es Tendenz nach oben oder unten hat und wieviel.