Quantifizierung von Kraeften und Momenten bei Vorbau und Gabel

[ronmen]

hey bombentrichtler..
nein thread passt nur gewissermassen in unser subforum (3./4.)..
aber was passenderes habe ich nicht gefunden, um auf relativ viel resonanz zu stossen - ind der hoffnung nicht verschoben zu werden ;)

Ich habe mir sozusagen, eine indirekte, faecheruebergreifende komplexe aufgabe gestellt, an der ich euch ein wenig teillassse will:laugh:
Ich habe mir als leidenschaftlicher radfahrer ende diesen jahres 2 aufgaben gestellt..
welche nun fast vollstaendig bewerkstelligt sind.
Da ich bei einem bekannten (familienconn.) kostenfrei cnc fraesen lassen kann, konnte ich mir es nicht nehmen lassen, mir einen vorbau zu konstruieren..
Desweiteren, einen adapter zzgl schaft, fuer eine gabel.
nun wollte ich noch abschliessend, beide bauteile nachrechnen, um der sicherheit und gewichtsoptimierung wegen.
am know how scheitert es weniger - eher an der quantifizierung der beanspruchungen.
sprich, was fuer biege und torsionsmomente wirken auf eine gabel, in extremstsituationen (zu kompliziert duerfte es bei der nicht werden, da ich ja nur einen neuen schaft konstruiert habe)..bzw auf einen vorbau -
ich habe keine ahnung, was hier fuer kraefte anzutragen sind..
hat jemand erfahrungswerte (aus studien), ahnung oder allgemeine tipps?
lg und danke, der ronmen

[ronmen]

wer sich dran beteiligen möchte

http://www.mtb-news.de/forum/showthread.php?p=4344315&posted=1#post4344315

[Jule]

Ich weiß ja nicht, wie lange du dich damit schon beschäftigst und welche Möglichkeiten du hast. Aber generell würde ich davon abraten, sowas selber zu machen (ohne Erfahrung, weiß ja wie gesagt nicht wie das in deinem Fall aussieht). Grade am Dirt-Rad, wo du ja eigentlich ständig wechselnde Extrembelastungen hast. Und was sagen die Versicherungen im Ernstfall?

Wobei du ja bei dem kurzen Vorbau nicht sooo viel falsch machen kannst, sofern du dich an handelsüblichen Teilen orientierst, auch was die Fertigung an sich betrifft. Dann sollte der Klemmdurchmesser sehr genau zum Gabelschaft bzw. zum Lenker passen. Die Gewinde und Schrauben sollten was abhalten können.

Und bei der Gabel? Du hast ne Gabel und nen Schaft gefügt? Da wäre ich sehr vorsichtig... Wahrscheinlich wird dann genau dieser Übergang dann größtes Problem sein, insofern der Schaft gut ausgelegt und gefertigt wurde. Das Biegemoment wird sich sicherlich in Grenzen halten dadurch dass du ja so nen kurzen Vorbau hast, trotzdem nicht zu vernachlässigen. Ansonsten haste halt den Druck von der Nabe bzw. Radialkräfte - weiter oben Zug/ Druck und Biegung (aber die Gabel an sich war ja eh schon vorhanden, ne?). Du musst halt schon aufpassen, dass dein Schaft exakt auf der Gabel sitzt und dass die Fügeverbindung passt.

Hast du Fotos von deinen Teilen?

[merlin3]

also mir würden biegemomente und torsion im normalen betrieb oder bei sprüngen die wenigsten sorgen machen.
Das schlimmste für eine Gabel sind doch harte Schläge (mit hohem Tempo über Schlaglöcher oder Steine)
Welche Kräfte man da annimmt, und von wo genau die Angreifen weiß ich nicht.
Aber mit 70 km/h und deinem + dem Fahrradgewicht kann man denk ich recht gut rechnen...

Aber wie jule schon sagt, selbermachen bei Fahrradteilen is bissl riskant...


Gesundes neues und gute fahrt

merlin

[ronmen]

danke erst einmal für eure beteiligung :cool::happy:

Vorbauprojekt:





zu den möglichkeiten: ich kann zZ kostenlos cnc fräsen lasssen
der vorbai ist eher eine replica des originals, bis auf das klemmmaß, für den lenker (25,4mm), da thomson selber nur 31,6mm (oversized) fertigt, und ich verfechter des alten maßes bin..
die radien für lenkerklemmung (25,4mm/2) und gabelschaft (durchm = 1 1/8inch) sind fix und exakt festgelegt..
in wie fern sollen gewinde und schrauben was abhalten koennen (güteklasse? was ist da noch zu beachten?)..
der vorbau ist eher wie ein kurzer knüpplicher baken - professor ulbricht lässt grüsen..
das COSMOS im sldwx schreit foermlich danach, ueberall noch loecher rein-zu-modellieren kann , um gewicht zu sparen..

soviel erst einmal zum vorbau.. (hat jemand noch tipps, was das material angeht?)..
ich war mir von anfang an relativ sicher, dass der vorbau halten wird, da es ja fast ein nachbau ist, wusste bloss gar nicht, in was für dimensionen sich angrefende kräfte bewegen? (bspw: max 2000N)

Zur gabel -
es gibt da einen hersteller namens cannondale (achja an jule: du scheinst da ein wenig bewandert zu sein oder?)..gängig bei gabelschaftdurchmessern sind 1inch, 1 1/8inch, früher 1 1/5 inch und heute oft auch 1.5inch.. cannandale bzw headshol fertigen speziell konstruierte gabeln in rund 1,5inch -
da gibt es keine gleitlager wie bei herkoemmlichen teleskopgabeln, sondern die lineare bewegungen wird auf basis von ineinanderlaufenden profilen auf wälzlagern realisiert - sind bocksteif, upsidedown um die ungefederte masse zu reduzieren und somit an ein ansprechverhalten, nahe gleitgelagerter teleskopgabeln ranzukommen, und brauchen nur eine seite :w00t:, aufgrund ihrer unglaublichen steifigkeit --> HEADSHOK LEFTY
zum eigentlichen
die schäfte sind in den kronen verschraubt (und mit genug drehmoment angezogen).
hier gut zu erkennen:


da ich persönlcih jedoch keinen cannondale rahmen fahre, ergo ein zu kleines steuerrohr habe :rolleyes:, verbaue ich einen 1 1/8 schaft, mittels adapterhülsen.
hierzu gibt es 2 lösungen -
entweder, es werden zwischen krone und schaft, geschlitze hülsen gelegt:





[...]oder, man kauft sich gleich eine neue krone, welche dann schon eine 1 1/8zoll bohrung hat und dessen schaft fertig verpresst ist:



zweitere ist eindeutig teurer (rund 200€), jedoch weniger russisch :laugh:

zum eigentlichen: im grunde genommen wollte ich nur wissen, welchen innendurchmesser, mein neuer schaft haben muss, um genauso verwindungs- und biegesteif zu sein, wie der "rund 1,5" schaft" von der headshok.

so das glaube - hoffe nichts vergessen zu haben

lg und frohes neues jahr, der ronmen

[ronmen]

achja - parallel ist wirklich folgender diskussionsthread, den ich in einemmeinem^^ stamm mtb forum gestartet habe, sehr aufschlussreich http://www.mtb-news.de/forum/showthr...=1#post4344315

[ronmen]

hat noch jemand was rotionales beizutragen? :mellow:

[Jule]

Also wenn es direkt solche Lefty-Adapterkronen gibt, sollte das der Schaft auch aushalten. Sonst wäre es ja irgendwie zweckfrei das ganze. Solltest halt vielleicht nicht grad eine Supermarkt-Gabel verwenden;)

[ronmen]

kann mir jemand sagen, wie sich die kräfte/benaspruchungen von einfach zu doppelbrückengabeln; vor allem auf den steuersatz, dessen einpresstiefe und das steuerrohr; verhalten?.. , wenn man die hebelverhältnisse, sprich einbaulängen und federwege konstant hält?

Ich habe die 2 torsions- und biegesteifigkeiten beider schäfte (~1,5" cannondale und 1 1/8") mal verglichen - die wandstärke des 1 1/8" schaftes wurde so stark erhöht, dass sogar, dass einpressen einer 1" kralle (zum einstellen des lagerspieles am steuersatz) notwendig war.. das faszinierende ist, dass der ~1.5" schaft, geringer wandstärke, 2,5mal so torsions und biegesteif ist..
ich bin mal still und heimlich von konstanten E-modulen/materialen ausgegangen..
deswegen siehe die frage, im 1. absatz meines postes, da sich die benspruchungen auf den schaft, von einfach auf doppelbrückengabeln, erheblich reduzieren sollten (??)

lokale spannungsüberhöhung, infolge kerben dürfte es ja keine geben, da der adapter, der 1,5" auf 1 1/8" reduziert sowohl aufgepresst, als auch verschraubt ist.. (sprich nicht aus dem ganzen gefräst)

lg und keine scheu an beteiligung :rolleyes::happy:
der ronmen

[Nick]

Also klar sollte sein, dass die Stoerung der Symmetrie bei einer Doppel(bla)gabel dazu fuehrt, dass starke Biegebeanspruchungen im Schaft entstehen und zusaetzlich auch die Seitenfuehrungskraefte aufgenommen werden muessen.
Mit der Symmetrie sind diese offenbar sehr gering und die Hauptbeanspruchungen sind axial im Schaft zu erwarten, bis auf Biegung durch die entsprechenden Seitenfuehrungskraefte. Wenn nur noch eine Gabelhaelfte zur Verfuegung steht, dann wird staendig versucht, das Federbein (verzeih meine Vokabeln, aber da kenn ich mich kaum bis garnicht aus) zu verbiegen. Aufnahmelager am Rahmen ist dann nur noch der Schaft und der Rahmen. Torsion wird im Rahmen aufgenommen, die Biegung im Schaft und vor allem auch an der Nabe. Dort wo das Rad in der Gabel eingehaengt ist wird auch ordentlich was los sein.

Um eine Abschaetzung fuer die maximalen Belastungen zu geben, koenntest du mit einem Fahrradladenbesitzer sprechen oder aber mal ueberlegen, was fuer G-Zahlen so auftreten koennen. Mit einem Standardmenschen und dem Gewicht des Rades ist dann ungefaehr auf eine Belastung zu schließen. Was davon dann aber unten an Gabel, Nabel ect. ankommt muesste man ueberschlagen. TM wirste ja noch ein wenig koennen, also mach dir ein stark vereinfachtes Modell und schau dir die Schnittgroeßen an. Wozu sind sie sonst da. Oder aber du klickerst dir ein FE Modell zusammen und schaust dort nach.
Ist ein interessantes Projekt soviel ist klar. Allerdings wuerde ich mich persoenlich nicht auf einem Fahrrad wohlfuehlen, das nur eine halbe Gabel hat :cry:
(reine Kopfsache schaetze ich)