SF Kurbelwelle

[BerntStein]

Wuchtgewichte unter 72000Grad/sek , o,o4mm Preßsitz des Wolfram-Gewichtes. (also nicht geklebt)

Rand aussen 1,5mm, Steg zwischen den Gewichten 2,5mm (symmetrie ausgenutzt)

Spannung von Mises

 

und Verschiebung

 

Falls man die Gewichtle pressen will. Es dürfte auch mit weniger Überdeckung gehen. Der Randabstand ist aber eher nicht soo das Problem.

Eher der Abstand der Gewichte zueinander, aber mit weniger Pressung ist das nicht so schlimm.

[skinglouie]

Hmmm, 12000 u/min ist fein. Was für Material hast du da genommen? 

Bearbeitet 5. Februar 2015 von skinglouie

[PowerSports]

Wie hast du die Zugkraft vom Kolben/Pleuel/Bolzen angesetzt? Ist das OT oder UT?

[BerntStein]

nein - da sind keine Pleuelkräfte mit dabei.

Materialmäßig ist mir nur der E-Modul wichtig, da ich keinen Vergütungszustand zum Stahl vorgegeben habe.

Den versuche ich mir ja zu finden...

Rot bedeutet also nicht "kritisch". Man sieht so halt, welche Spannungen der Preßsitz erzeugt, und kann dann den passenden Werkstoff finden.

Ich unter stelle mal, dass die Pleuelkräfte hier nicht das Problem sind, sondern der Preßsitz.

 

Beim Wuchtgewicht ist die Drehzahl natürlich schon eher interessant.

 

edit

p.s.: momentan liebäugle ich damit, 42CrMo mit 37 HRC zu wollen. Also so, dass im Preßsitz die plastische Dehnung einsetzt.

Das ist m.M.n. unproblematischer, als zu wenig Rest-Dehnbarkeit. Wegen der Kerbstellen Halbmond und Übergang zur Wange.

Bearbeitet 5. Februar 2015 von BerntStein

[primavera27]

Bernt saubere Arbeit, warten wir mal ab was der Kollege noch für Einwände und Ideen zum Material hat.

Bernt und ich sind da schon ca2,5monate dran, ich halte mich da nur etwas zurück weil bernt einfach andere Möglichkeiten diesbezüglich hat als ich. Bei der welle geht es um ein 53er DS welle. Ich denke wir sind auf einen sehr guten Weg.

[PowerSports]

@bernt

wir hatten schonmal vor ca. 3 Jahren drüber diskutiert, da war ich auch der Meinung, dass das vernachlässigbar ist. Mittlerweile hatte ich um die 5 Wellen in der Hand, die oben gebrochen sind. Die hatten zwischen 0 und 40h drauf, deswegen würde ich mal auf die Betriebskräfte tippen. Wenn du F=m*w²*r annimmst kommt da doch ein bischen was zusammen. (w=omega) 

[BerntStein]

Schiefgehen kann immer viel.

Ich behaupte aber, dass man sogar einen 20er Stumpf mit optimiertem Übergang zur Wange zum halten kriegt.

Suchwort "Zugdreiecke". Den ollen Radius o,8 mit Absatz kann man ohne echten Verlust nämlich deutlich kerbgünstiger gestalten.

Wenn das so schon in sagen wir 90% der Fälle hebt, und man das 30-40-50% entschärft, dann darf da eigentlich nix mehr passieren.

 

Ich habe halt nur kein Gefühl dafür, wie viel mehr man plastisch werden könnte in der Passung.

Eventuell müsste man da mal eine Bibliothek aufsuchen, statt im Netz zu suchen.

Vielleicht uns die o,o8 aber ja auch einfach.

[BerntStein]

Ich kann da mal versuchen abzuschätzen welche Kräfte

a) von den Lagern überhaupt übertragen werden könnten

b) im Ot aus der Beschleuhigung resultieren

 

Dann das ganze mal dazu gepackt.

Gab es Versagen um das Hubzapfenauge immer nur an der DS-Wange oder verteilt sich das?

 

Der Stahl muss ja auch das Anzugsmoment Polrad und Primär packen.

Polrad wird vielleicht nicht soo schlimm, Primär wird schon deutlich interessanter.

Nicht höher vergüten, als unbedingt nötig. Auf diesem Wert den gutmütigsten Stahl bzw. gutmütigste Vergütung suchen.

Nach momentaner Datenlage wäre das 42CrMo4 @37HRC bainitisch - vorläufiger Zwischenstand.

[BerntStein]

ich komme da mitm breiten Daumen auf 17000Newton, welche sich auf beide Wangen verteilen.

Verwendet:

Überschlagsformel aus Bosch Handbuch Automobil, 12ooorpm, 300gr abgebremste Masse, 53x105 Welle, in OT/UT

Zu der etwas länglichen Simulation kommt es erst in ein paar Tagen.

Ist nicht nichts, was da wirkt, so 50-100MPa rechts und links neben der Bohrung könnte ich mir vorstellen.

 

Gehen so Risse mehr tangential (seitlich weg) oder radial nach aussen?

[PowerSports]

Das waren alles Kart- oder so Rennsemmelwellen (ringum mehr Fleisch), manchmal einseitig aber auch beidseitige Brüche.

Wobei die Schlächter nicht dafür bekannt waren lang zu übersetzen ;)

Wenn ich für r 3/4 der Pleuellänge nehme komme ich mit 300gr. gesamt auf 33kN @ 12kU/min.

[BerntStein]

Wie ist denn das bitte mit den 20er Wellen:

-halten manche 20er Wellen bei 20-30PS oder werden da ausschließlich 25er verwendet?

Ich frage, weil ich allmählich immer sicherer werde, dass der Übergang Dm25 zur Wange in der Kerbwirkung halbiert werden kann.

(was vielleicht kein Wunder ist, wenn man sich die Wellen so ansieht)

 

Wenn also ein paar Wellen halten, würden alle optimierten Wellen halten.

 

Der Bereich am nächsten zur Hubzapfenbohrung in der Ecke ist halt der heftigste.

Wegen des Lastpfades zum Hubzapfen hin, ist die Optimalform wohl nicht aus Zugdreiecken ableitbar.

Einen Anschlag fürs Lager sollte man da auch nicht andrehen. Eher einen Distanzring dabei packen..

 

p.s.: die Analyse der DS-Wange unter Drehzahl und mit Pleuelkraft kommt danach.

Meine überschlägige Kraft von oben werde ich nochmal etwas detaillierter abschätzen.

[amazombi]

Was spricht dagegen da im Zweifelsfall mit 25mm über zu dimensionieren? Oder halte meinetwegen 22mm nehmen nachdem man mal kurz die Lagersituation evaluiert hat.

[BerntStein]

Ist erstmal so ein Abfallgedanke aus den Rechnungen mit 25er Wellenstumpf !

Anhaltswerte für Optmierung stelle ich bald ein. Vielleicht nützt es ja irgendwann jemandem.

 

Gegen einen 25er Wellenstumpf spricht für mich, dass kein teilbares Lager in C3 oder C4 mal eben verfügbar ist.

Bei einem 22er Wellenstumpf ist mir auf Anhieb auch kein teilbares Lager in C3 geläufig.

Ich behaupte , dass grad das PX-Lager und das NU1005 dann teilweise Ausfälle haben, wenn der Sitz auf der Welle zu stramm oder zu leicht ist. -->grenzwertig.

Vielleicht bin ich aber nur nicht genug im Bilde.

Das 6005er ist halt unbequem.

 

hypothetisch gäbe es noch den 26,5er Wellenstumpf. Der müsste dann aber partiell hart sein, damit die Rollen des (R}NU204 direkt drauf laufen können.

Bearbeitet 9. Februar 2015 von BerntStein

[Tim Ey]

  Am 9.2.2015 um 21:31 schrieb amazombi:

Was spricht dagegen da im Zweifelsfall mit 25mm über zu dimensionieren? Oder halte meinetwegen 22mm nehmen nachdem man mal kurz die Lagersituation evaluiert hat.

Was gibts denn da? Hab ich ja noch nie gesehen ein Lager mit 22x47x14

[jolle]

  Am 9.2.2015 um 21:28 schrieb BerntStein:

Wie ist denn das bitte mit den 20er Wellen:

-halten manche 20er Wellen bei 20-30PS oder werden da ausschließlich 25er verwendet?

 

Ich fahre in zwei Motoren 20er Wellen. Einmal mit ca. 27PS seit einigen tausend Kilometern auf der Straße. Und Einmal mit ~30PS auf der Quartermile.

[heizer]

20er wellen aus gutem material und in verbindung mit gewuchtetem polrad halten. auch bei drehzahlen von 11000-12000.

würde mir da keinen kopf machen.

 

was abreisst sind meist mazzu wellen in verbindung mit schwerem polrad vorallem wenn das nicht penibel gewuchtet ist.

[karoo]

  Am 9.2.2015 um 21:28 schrieb BerntStein:

Wie ist denn das bitte mit den 20er Wellen:

-halten manche 20er Wellen bei 20-30PS oder werden da ausschließlich 25er verwendet?

 

Ja, es gibt genügend Wellen, die problemlos und dauerhaft halten. Mazzucchelli Vollwange und DRT Sprinter kann ich aus mehrfacher eigener Erfahrung und aus dem näheren Umfeld ebenso bestätigen. Auch bei höheren Drehzahlen.

 

Mazzu Standard reißt aber tatsächlich gerne mal ab.

[powerracer]

  Am 9.2.2015 um 23:38 schrieb Tim Ey:

Was gibts denn da? Hab ich ja noch nie gesehen ein Lager mit 22x47x14

Hi Tim,

 

guck mal in "Peters-Bearing.de"

 

Rillenkugellager 22 x 47 x 14 hat der lieferbar,

ist ein toller Schuppen,

 

Gruß

 

Helmut

 

PS:

 

Wenn da aber eine neue Welle angefertigt wird,

wärs schon sinnvoller, auf Ø 22mm der Hauptlagerzapfen zu gehen,

meine Meinung, klar

[Johannes]

Ein Normlager ist das dann aber nicht. Nähere Angaben finde ich auf die Schnelle auch nicht. Weiß nicht ob so ein Lager vertrauenswürdig ist...

 

 

 

Ansonsten hätte ich auch keine Bedenken einen 20er Stumpf zu fahren. Der einzige der mir abgerissen ist war einer von der berüchtigten Mazzu Race Drehschieber Welle im K5 Motor mit originalem PK Lüfterrad. Deutlich stärkere Motoren mit Mazzu Vollwange, DRT Drehschieber oder Tom-Welle liefen dagegen deutlich länger ohne Abriss. Ich schiebe das auf die Kombination schlechtes Material mit schlecht gewuchtetem Polrad. Es gibt zudem genügend Kurbelwellen aus dem Motorradbereich die keinen dickeren Stumpf haben, bzw. nur bei massiv höheren Leistungen. Mich würde mal ernsthaft interessieren wieviele Stumpfabrisse es mit "hochwertigen" 20/20er Wellen überhaupt gegeben hat...

[amazombi]

Meine Anmerkung die Größe des Lagers betreffend war eher so gemeint, dass man die Originalvorgaben durchaus in Frage stellen darf. Also meinetwegen den Stumpfdurchmesser eben nicht nur mit 20 oder 25mm wählen muss. An anderer Stelle finde ich die Nummer mit den Originalvorgaben durchaus auch überdenkenswert. Falc zum Beispiel schafft durch ein 2mm schmäleres Lager auf der Limaseite und durch einen schmäleren Wellendichtting auf der Abrtriebsseite, mit entsprechend ausgespindelten Motor Platz für breitere Wangen. Das wären schon Sachen, die ich andenken würde. So 'ne Welle wird ja wohlweise nicht in Großserie gehen, da ist dann das umarbeiten von 10 Motoren nicht die ganz große Herausforderung, oder eben doch, dann kosten sie halt Geld und die Kohle für's Spindeln mit 'ner Vorrichtung die das Ausrichten und Aufspannen beschleunigt ist dann auch nicht mehr so dramatisch. Meine Meinung.

[BerntStein]

Im aktüllen Falle wird/wurde ja eh´ gespindelt für wegen breiterem DS und Dm89 beider Wangen.

Die Fläche daneben einzubeziehen, ist dann auch kein Ding mehr ; wenns halt hebt.

[rod'n'roll]

Wieviel breiter wird der Drehschieber werden?

 

mfg

[amazombi]

  Am 10.2.2015 um 11:19 schrieb BerntStein:

 wenns halt hebt.

 

 

Hast du da Bedenken wegen einer Schwächung des Gehäuses, oder wegen der Welle? Bei der Welle ist breiter ja eigentlich kein Schaden.

[primavera27]

Ich haette keine Bedenken die welle so zu machen wie der falc das macht. Die poliniwelle für direkt gesaugte ist übrigens genauso gemacht.

19,7mm wird die Wange.

[Phantomias]

Eine breite 53er DS Welle wie beschrieben hätte schon etwas.

[chup5]

verfügbare lager sind ein problem. 

ich finde ausschließlich lager mit der sitzgröße 47mm in den breiten 12 und 14 mit den innendurchmessern 17, 20 und 25.

 

ich finde ein einziges lager mit den maßen 22/47/14

6204.B22-2RS - BoBo (22x47x14mm)

 

allerdings macht das natürlich die verfügbarkeit fragwürdig, die simmerringsituation könnte natürlich mittels eines weiteren absatzes hinter dem lagersitz zum simmerringsitz auf 20mm entschärft werden. sinn oder unsinn bleibt abzuwägen.

[BerntStein]

  Am 10.2.2015 um 13:17 schrieb Phantomias:

Eine breite 53er DS Welle wie beschrieben hätte schon etwas.

 

Gell.

 

Und wenn ich hier noch wen animiere, dass er ein weiteres Bäumchen in den WellenWunderWald setzt, dann bin ich gar nicht unglücklich.

Eventuell müsste mal ein GSF Normungsausschuß Vorgaben erarbeiten.

GIN1*: SF-Wellen, Mindestanforderungen, Grenzabmaße usw.

 

*GSF Institut für Normung oder so

[gertax]

  Am 9.2.2015 um 21:28 schrieb BerntStein:

Wie ist denn das bitte mit den 20er Wellen:

-halten manche 20er Wellen bei 20-30PS oder werden da ausschließlich 25er verwendet?

 

Mazzu Vollwangenwellen halten mit 1kg Lüfterrad bei 12k+ rpm und 40 PS mit 20mm Stumpf. Aber nur die Vollwangenwellen von Mazzu. Die DS Wellen von Mazzu mit 20er Stumpf werfen auch bei 15 PS letzteren schon mal gerne ab. Wenn man dann mal die Flex oder den Fräser an so eine Welle dran hält, merkt man recht schnell dass das ein ganz anderes Material ist, bei den VWW. Welches weiß ich leider nicht.

[BerntStein]

damit die Stoffsammlung vorwärts kommt:

Werkstoffe Wellen sowie deren Härten. Mazzu Vollwange lief damals auf 1.6566 bzw. 18NiCrMo5 raus, bei knapp 60HRC **

Mazzu DS mit grob 33HRC und anderer Stahlsorte neigt zum Bruch. (wobei die Kerbecke vielleicht da anders ist)

[die Kerbecke kommt in der Analyse, wenn sie blöd gemacht ist, schon auf über 900N/mm² wechselnde Biegespannung - bei DM25 wohlgemerkt ]

 

Ich schlußfolgere, dass eine sauharte Welle nicht zwingend bricht. Eine weiche jedoch gerne mal versagt. Dennoch würde ich nicht zu hoch gehen wollen mit der Härte.

Übrigens hat mir ein Betrieb ernsthaft angeboten vorgedrehte Wellenrohlinge aus 42CrMo bainitisch zu vergüten.

(was deutlich mehr Gutmütigkeit verspricht - grad im Bereich mittlerer bis hoher Härten.)

Man kann das nicht gut im Durchlaufofen machen.

 

**was mich nur stutzig macht, ist, dass diese Härte eigentlich durch einsetzen erreicht wird. Die Analyse jedoch keinen höheren C-Wert aufweist.

Evtl. hat man damals die Legierung an anderer Stelle als die Härte ermittelt.

 

edit kombiniert schlau:

die 60HRC werden wohl nicht am Gewinde sein, an der Halbmondnut auch nicht. Demzufolge eher auch nicht am Übergang zur Wange.

Gründe: Fertigung z.B. - ich vermute , dass hier die Kernfestigkeit von 1000-1200N/mm² herrschen dürfte

kann das auch noch wer bestätigen?

 

UND Danke für die vielen Antworten !

 

p.p.s.:

uiwiegeil

Bearbeitet 10. Februar 2015 von BerntStein

[powerracer]

  Am 10.2.2015 um 19:39 schrieb BerntStein:

damit die Stoffsammlung vorwärts kommt:

Werkstoffe Wellen sowie deren Härten. Mazzu Vollwange lief damals auf 1.6566 bzw. 18NiCrMo5 raus, bei knapp 60HRC **

Mazzu DS mit grob 33HRC und anderer Stahlsorte neigt zum Bruch. (wobei die Kerbecke vielleicht da anders ist)

[die Kerbecke kommt in der Analyse, wenn sie blöd gemacht ist, schon auf über 900N/mm² wechselnde Biegespannung - bei DM25 wohlgemerkt ]

 

Ich schlußfolgere, dass eine sauharte Welle nicht zwingend bricht. Eine weiche jedoch gerne mal versagt. Dennoch würde ich nicht zu hoch gehen wollen mit der Härte.

Übrigens hat mir ein Betrieb ernsthaft angeboten vorgedrehte Wellenrohlinge aus 42CrMo bainitisch zu vergüten.

(was deutlich mehr Gutmütigkeit verspricht - grad im Bereich mittlerer bis hoher Härten.)

Man kann das nicht gut im Durchlaufofen machen.

 

**was mich nur stutzig macht, ist, dass diese Härte eigentlich durch einsetzen erreicht wird. Die Analyse jedoch keinen höheren C-Wert aufweist.

Evtl. hat man damals die Legierung an anderer Stelle als die Härte ermittelt.

 

edit kombiniert schlau:

die 60HRC werden wohl nicht am Gewinde sein, an der Halbmondnut auch nicht. Demzufolge eher auch nicht am Übergang zur Wange.

Gründe: Fertigung z.B. - ich vermute , dass hier die Kernfestigkeit von 1000-1200N/mm² herrschen dürfte

kann das auch noch wer bestätigen?

 

UND Danke für die vielen Antworten !

 

p.p.s.:

uiwiegeil

@BernStein,

 

ich hab meine VWW aus 42CrMo4QT gefertigt,

das Material bezog ich von der Fa. Günther+Schramm

das QT steht für vorvergütet, jeder Stahlhändler hat dafür seine eigene Bezeichnung,

Zugfestigkeit 1000-1200 N/mm²

die Pleuelzapfenbohrung mit 0,4mm Untermaß gefertigt,

bei der Fa. Belzer in Solingen, die Bohrungen auf 58 bis 60 HRC Induktionshärten lassen,

dann die Bohrungen auf 0,07 mm Untermaß geschliffen.

 

Das Material ist dermaßen wiederstandsfähig,

das beim richten mit dem 1000g Kupferhammer, nicht die kleinste Macke sichtbar war.

Habe die Wellenstümpfe auf Ø 22 gefertigt,

 

Gruß

Bearbeitet 10. Februar 2015 von powerracer