SimsonForum

@ Bommels

DIe sehn ja mal voll futoristisch aus.. gefällt mir richtig gut

@Franz - Knickung quasi in axialer Richtung (paralell zu Zapfen), nicht in Drehrichtung des Drehgelenk!

Zitat Küntscher S.145:

"Die Berechnung der Pleuelstange in Hinblick auf die ertragbare Knickspannung im Schaft ist nur ein wichtiges Auslegungskriterium"

In der Praxis gibt es Leute die von "verwundenen" oder "verzogenen" Pleuel reden - es ist nichts anderes als der Knickfall - denke ich!?.

Biegung tritt ebenfalls im Pleuel auf (Schwenken um OT) - zumindest ist so mein Stand der Dinge.

Kerbspannungen bei runden Aussparungen... hm - natürlich ist die Vergleichsspannung (Biegung + Normalkraft) auf den reduzierten Querschnitt gesehen höher - trotzem wirken sich Aussparungsbohrungen gerade auf die geometrische Steifigkeit nicht so dramatisch aus.

Hingegen würde ich sagen sind Querschnittsveränderungen durch ungleichmäßigen Materialabtrag beim Verschmälern und keine sauber auslaufenden Radien an den Augen eher ein Problem was zu Schäden am Pleuel führen kann.
Eine Bohrung kann sauber platziert und dimensioniert werden.

Nebenbei bemerkt, wollt ich einen Gedanken äußern und das auch nicht als Tatsache hinstellen.



Für die Knickfälle ist bspw. direkt die Querschnittsfläche maßgebend (idealisiert).
Der Querschnitt bleibt aber von seiner geometrischen Abmessung her zunächst erhalten (ist klar 1:1 hält der natürlich nicht mehr das was er vornweg mal ertragen konnte)
Für die Biegung bleiben auch die geom. Abmasse und Flächen die nicht zuletzt das Widerstandsmoment im Wesentlichen darstellen erhalten.

upsi da hat sich ja schon wieder einiges getan...

...wie hast du vernetzt?
...wie sind die Kräfte beaufschlagt?
...welche Spannungen haben sich ergeben?
...hattest du bei allen Bildern die gleich Skalierung?

Du hast keine Buckling Cases gerechnet sondern nur die Vergleichsspannung...

Na das sieht doch schonmal gut aus.
Nun würde ich die 4 Bohrungen durch 5 ersetzen (ca so groß wie die 2. von oben), um die belasteten Stellen zu entlasten, dann dürfte auch die Farbe rot verschwinden und das Pleuel sollte haltbar sein.

@Marvin,

also vernetzen tut das Cosmos-Tool in Solid-Works die Bereiche automatisch - ich gehe mal davon aus, das an den kritischen Stellen eine feinere Vernetzung stattgefuden hat, als auf der Laenge - nur so eine Vermutung.
Die Kraefte sind, wie dem Text zu entnehmen war, in Laengsrichtung des Pleuels vom Kolbenbolzen ausgehend beaufschlagt.
Da ich mir nicht die Muehe gemacht habe den Verbrennungsdruck, respektive die sich aus der Kolbenflaeche ergebende Kraft auszurechenen, habe ich grob 3000N (300kg)angenommen. Daher habe ich auch bewusst nicht die "von Mises"- Vergleichsspannung angegeben, die Farbverlaeufe sollen nur deutlich machen, welche Ausfuehrung den Belastungen besser gewachsen ist. (BLAU=besser als ROT)
Und zu guter Letzt: Ich habe bei beiden Typen die gleichen Randbedingungen genommen, sonst waer es ja Quatsch


拜 拜, bommels_k2

Hallo Marvin,

Zitat:
@Franz - Knickung quasi in axialer Richtung (paralell zu Zapfen), nicht in Drehrichtung des Drehgelenk!

Zitat Küntscher S.145:

"Die Berechnung der Pleuelstange in Hinblick auf die ertragbare Knickspannung im Schaft ist nur ein wichtiges Auslegungskriterium"

Knicken ist ein spontanes Versagen wenn die kritische Kraft Fk erreicht wird, das hat nicht wirklich was mit Biegung und ein Versagen wegen Überschreitung der materialverträglichen Spannung zu tun sondern ist ein Stabilitätsproblem. Zusätzliche Biegebeanspruchung oder Imperfektionen im Bauteil lassen das Bauteil eher auf Knicken versagen aber dennoch ist Knicken ein Versagensart die als Belastung eine axiale Druckkraft benötigt.
Die Art der Lagerung hat dabei ein wesentlichen Einfluß auf den Knicklängenbeiwert.
Somit ist in der Ebene parallel zu dem Hubzapfen die Knicklänge des Pleuels aufgrund der beidseiten Einspannung deutlich geringer als zur 90° versetzten Ebene parallel zur Bewegungsrichtung des Pleuels. Genau aus diesem Grund ist auch die Querschnittsgestaltung so, dass in letzterer Ebene das Pleuel das höhere Flächenträgheitsmoment im Querschnitt aufweißt weil das Pleuel hier in dieser Ebene ausknicken würde.

Sicher ist Knicken eine wichtiges Kriterium zur Bemessung aber den Belastungen die hier Auftreten, der Bauteilform und Abmessung eine zu vernachlässigende Größe !


Zitat:
Biegung tritt ebenfalls im Pleuel auf (Schwenken um OT) - zumindest ist so mein Stand der Dinge.

Wo soll denn das Biegemoment herkommen wenn das Pleuel in dieser Richtung beidseitig gelenkig gelagert, also nicht eingespannt ist
Bestimme und zeichne doch mal spaßeshalber die Momentenlinie


Zitat:
Hingegen würde ich sagen sind Querschnittsveränderungen durch ungleichmäßigen Materialabtrag beim und keine sauber auslaufenden Radien an den Augen eher ein Problem was zu Schäden am Pleuel führen kann.
Eine Bohrung kann sauber platziert und dimensioniert werden.
[...]
Für die Knickfälle ist bspw. direkt die Querschnittsfläche maßgebend (idealisiert).
Der Querschnitt bleibt aber von seiner geometrischen Abmessung her zunächst erhalten (ist klar 1:1 hält der natürlich nicht mehr das was er vornweg mal ertragen konnte)
Für die Biegung bleiben auch die geom. Abmasse und Flächen die nicht zuletzt das Widerstandsmoment im Wesentlichen darstellen erhalten.

Du kannst die Bohrungen dimensioniern wie Du willst, der Kerbspannungseffekt tritt dennoch auf. Er ist vereinfacht gesagt abhängig von dem Bohrungsdurchmesser in Bezug auf die Bauteilbreite und dem Abstand der Bohrung zu Außenseite. Eine mittige und kleine Bohrung führt zur kleineren Spannungsüberhöhung.
Aber hier geht es weniger um eine „geometriche Steifigkeit“ bezüglich Biegung (woher auch immer die kommen soll) sondern um ein möglichst großes axiales Tragheitsmoment.

Dennoch ist es für den Spannungsverlauf im Bauteil günstiger die Querschnittsfläche zu verringern als Bereich zu schaffen die eine deutlich höher Spannung aufweisen und somit potentielle Versagenspunkte bilden.

Richtig ist das der Kerbspannungeffekt auf bei rauhen Oberflächen (viel kleine Kerben) auftritt und somit eine möglichst glatte und kerbfreie Oberfläche widerstandsfähiger ist.

Zudem scheint sich ja in der Praxis auch kein gelochtes Pleuel zu finden weil das Pleuel (idealisiert gesehen) kein Biegeträger sondern eine Pendelstütze ist !

Gruß Franz

PS:
Ich habe mal grob überschlagen und komme mit den Annahmen von 50 bar Spitzendruck auf eine Druckkraft von 6.000 N beim 50ccm Motor und 12.000N für einen 105er.

PS2:
Danke bommels_k2 für die Bilder die schön die (roten) Spannungspitzen seitlich der Bohrungen des gelochten Pleuels zeigen. Interessant was es alles für schöne Programme gibt

[Edit: Einmal Alles zurück ]

So also hatte gestern schon mal was eingestellt, gingen aber dann irgendwie die Bilder nimmer.

Erstmal die Kandidaten:

voll (original):


grob Loch:


Schwert:



fein Loch:


Habs auch mal probiert.
Vernetzt ist mit Solidelement (Tetraeder) mit Formfunktion 2ten Grades.
Aufgebracht 1N.

Vergleichsspannung:









Knickfälle









Ein Resumeé - für den Fall das die relativ steif berücksichtigte Lagerung im Kolben 100pro ist!? - die Knickfälle liegen alle sehr hoch - klar ist beim Schwert nur noch 1/4 vom Ursprungswert - aber dennoch sehr hoch und unbedenklich.
Rein von den auftretenden Spannungen stellt das feingelochte einen meiner Meinung nach ganz gut Möglichkeit, im Bezug auf die hier betrachteten Randbedingungen dar - welches man sogar noch optimieren könnte.

...achso nochmal:
Knickfall-> Stabilitätsproblem (definitionsgemäß) habe ich nicht mit Biegung in Zusammenhang gebracht.
Ich habe nur gesagt, zur Auslegung der Pleuelstange wird u.a. die Knickung und Biegung betrachtet (das ist nicht von mir sondern aus der Motorenfibel).
Das Moment in der Pleuelstange tritt aufgrund der Massenträgheitskräfte des Pleuels selbst auf.
Wenn du so willst quasi ein Biegebalken mit vereinfacht gesehen Los- (Kolben) und Festlager (KW).

Tolle Bilder, da braucht man ja gar nicht mehr denken und rechnen


In welche Richtung nimmst Du hier eine steife Lagerung an ?


Deute ich das hier auf dem Bild richtig das am Hubzapfen das momentfreie Drehgelenk durch eine Einspannung ersetzt wird ?


Davon abgesehen, nur weil die tiefroten Bereiche klein sind, sind sie nicht weniger kritisch.


Und wieder stellt sich die Frage warum locht dann kein Hersteller seine Pleuel wenn das so toll sein soll

Gruß Franz

...ja, liegt einfach daran, das ich alle Freiheitsgrade binden muß - es tut aber keinen Abbruch bei der Aussagekraft, es stellt sozusagend den Kipppunkt dar.

Wöllte man das genauer machen, benötigte man einen Solver der die Reibung mit berücksichtigt - dafür hab ich aber nu keinen Nerv.

Das starr von meiner Definition bezieht sich auf eine unnachgiebige spielfreie Führung im Kolben (also dem Schubgelenk) - die es ja so im Prinzip nicht gibt.

Stimmt, da habe ich auch nicht abgestritten, die Frage ist ob der mögliche Versagensfall relevant ist.



Das Biegemomente aufgrund der Beschleunigung der Pleuelmasse auftritt ist richtig aber mit einem gedachten Festlager an der KW kann ich mir momentan schwer vorstellen.
Vielleicht sollte ich auch mal in meinen Küntscher schauen als nur das Gehirn zu nutzen

Gruß Franz

Beides hat keiner gesagt - ich habe die Frage nach dem Löcher (wegen einfacher und reproduzierbarer Herstellung) in den Raum gestellt (ohne eigene Wertung - nach toll oder Mist oder irgendwas!?!).
Tiefrot und etc. das hat gar nix zu sagen, entscheident sind Verläufe und eine gute Ausnutzung des Materials hinsichtlich der Ertragbarkeit (für den Leichtbau!)
Ich habe auch nicht bestritten, das es solche Bereiche gibt, Frage ist eher als wie relevant man die einordnen muß.

Versteh nicht warum einer der bissel mitmacht immer so Dämpfer bekommt, da machts mehr Spaß alleine vor sich hinzufunken...

Kann sich das Pleuel nun um die Lager oben und unten drehen oder nicht ?

Gruß Franz

Warum - Momentanbetrachtung:

2 wertiges Lager in vertikaler und horizontaler Richtung!?

(nicht mit fester Einspannung verwechseln)