Simson Tuning Kurbelwelle???????

Re: Simson Tuning Kurbelwelle???????

Zitat von Marvin

...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...

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

? ?, bommels_k2

Re: Simson Tuning Kurbelwelle???????

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

Re: Simson Tuning Kurbelwelle???????

[Edit: Einmal Alles zurück :mrgreen: ]

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

Erstmal die Kandidaten:

voll (original):
[Blockierte Grafik: http://s3.directupload.net/images/user/080508/temp/5hd7pxqj.jpg]

grob Loch:
[Blockierte Grafik: http://s5.directupload.net/images/user/080508/temp/bb2bjglh.jpg]

Schwert:
[Blockierte Grafik: http://s3.directupload.net/images/user/080508/temp/54uzjvm2.jpg]
[Blockierte Grafik: http://s2.directupload.net/images/user/080508/temp/tlejawmz.jpg]

fein Loch:
[Blockierte Grafik: http://s3.directupload.net/images/user/080508/temp/ovyqgwza.jpg]

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

Vergleichsspannung:

[Blockierte Grafik: http://s5.directupload.net/images/user/080508/zrha2qhu.jpg]

[Blockierte Grafik: http://s5.directupload.net/images/user/080508/vtgxw74o.jpg]

[Blockierte Grafik: http://s5.directupload.net/images/user/080508/trytswaz.jpg]

[Blockierte Grafik: http://s7.directupload.net/images/user/080508/o2fpbi2w.jpg]

Knickfälle

[Blockierte Grafik: http://s3.directupload.net/images/user/080508/4qabaaxy.jpg]

[Blockierte Grafik: http://s5.directupload.net/images/user/080508/tnjr6qfw.jpg]

[Blockierte Grafik: http://s4.directupload.net/images/user/080508/pxe376d3.jpg]

[Blockierte Grafik: http://s7.directupload.net/images/user/080508/zotwj2ax.jpg]

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.

Re: Simson Tuning Kurbelwelle???????

...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).

Re: Simson Tuning Kurbelwelle???????

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

Zitat von Marvin

Ein Resumeé - für den Fall das die relativ steif berücksichtigte Lagerung im Kolben 100pro ist!? ...

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 ?
[Blockierte Grafik: http://s5.directupload.net/images/user/080508/vtgxw74o.jpg]

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

Re: Simson Tuning Kurbelwelle???????

...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.

Re: Simson Tuning Kurbelwelle???????

Zitat von Marvin

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).

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

Zitat von Marvin

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).

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

Re: Simson Tuning Kurbelwelle???????

Zitat

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

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...

Re: Simson Tuning Kurbelwelle???????

Zitat von Marvin

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

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

Gruß Franz

Re: Simson Tuning Kurbelwelle???????

Zitat

gedachten Festlager an der KW kann ich mir momentan schwer vorstellen.

Warum - Momentanbetrachtung:

2 wertiges Lager in vertikaler und horizontaler Richtung!?

(nicht mit fester Einspannung verwechseln)

Re: Simson Tuning Kurbelwelle???????

Zitat

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

Oben ist es in dem Versuchsaufbau ein einfach simuliertes Schubgelenk, Krafteinbringung über eine Lagerlast.
Unten ist sozusagend eine starre Anbindung gegeben.

Es ist sicher nicht 100pro! - aber zumindest eine qualitative Aussage die herauslesen werden kann.

Für mehr hat meine Zeit nedd gereicht...

Re: Simson Tuning Kurbelwelle???????

Zitat von Marvin

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!?!).

Du hast doch zwei drei Beiträge vorher geschrieben das das gelochte Pleuel dem Schwertpleuel besser sei weil O-Ton "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."
Ist das keine Wertung oder habe ich das mißverstanden ?

Zitat von Marvin

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.

Wie gehen ja sicher beide von einem duktilen Werkstoff aus der durch sein plastische Verhalten und die dabei auftretenden Dehnungen bei zu hohen Spannungen nicht schlagartig versagt sondern die Spannungsverteilung ändert und damit eine "Tragreserve" hat die bei einer einfachen Rechnung nach der E-Theorie nicht berücksichtigt werden würde.
Was mir hier nicht einleuchtet warum die Höhe der Spannung keinen Einfluß haben soll.
Wenn die Festigkeitsgrenze an einer Stelle des Bauteils überschritten ist reißt es dort ein und interessiert sich nicht dafür das es 2 Zentimeter weiter daneben och Tragreserven hätte. Du kannst ja von dem Programm mal die auftretenden Werte ausrechnen lassen.

Zitat von Marvin

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

Das versteh ich auch nicht, soll ich aus Höflichkeit nicht sagen das ich das anders sehe ?

Gruß Franz

Re: Simson Tuning Kurbelwelle???????

Zitat von Marvin

Oben ist es in dem Versuchsaufbau ein einfach simuliertes Schubgelenk, Krafteinbringung über eine Lagerlast.
Unten ist sozusagend eine starre Anbindung gegeben.

Auch wenn Du mir vorwerfen wirst das ich Dir jetzt einen Dämpfer verpasse, ich halte das für eine unpassende Modellierung. Meiner Meinung nach ist es in der Ebene der Bewegungsrichtung eine Pendelstange.

Gruß Franz

Re: Simson Tuning Kurbelwelle???????

Zitat von Marvin

Warum - Momentanbetrachtung:

2 wertiges Lager in vertikaler und horizontaler Richtung!?

(nicht mit fester Einspannung verwechseln)

Und dieses zweiwertige Lager überträgt keine Momente sondern nur Längs- und Querkraft. -> die Momentlinie ist hier null.

Gruß Franz

Nachtrag:
Marvin, ich freue mich ernsthaft das Du Dir Gedanken machst und Dir die Mühe mit den Berechnungen in so einem tollen Programm machst welches ich weder kenne noch selbst benutzt habe. Es ist nicht meine Absicht Dir die Laune daran zu verderben aber ich lege genauso wie Du einfach nur meinen Standpunkt dar ohne ihn zum Gesetz oder für umfassend richtig erklären zu wollen. Zum Beispiel der Punkt, das durch die Masseträgheit doch Momente im Pleuel auftreten habe ich anfangs gar nicht bedacht, ich hätte doch lieber vorher in Büchern lesen sollen
Hier im Forum gibt es doch sicher viele Maschinebauspezialisten - vielleicht können sie noch weitere erhellende Details oder Sackgassen unser Gedanken aufzeigen.

Re: Simson Tuning Kurbelwelle???????

Naja aber da siehst du doch, das ich nicht geschrieben habe, das Schwertpleuel ist schlecht, feingelocht ist besser.
Ich hab nur geschrieben, das es ne ganz eigentlich eine ganz gut Kombi ist, denn sowohl die max. Spannung, als auch der Knickwert liegt besser als der des Schwertpleuels.

Im Gegenteil - ich attestier dem Schwertpleuel seine Vorteile - wenn "richtig hergestellt".

Die auftretenden Spannungen kannst du dir doch recht gut ermitteln, die Elemente leben auf der Hook`schen Geraden, also kannst du einfach die Kraft von 1N durch eine andere ersetzen und die max. Werte rechts auf der Skale "mal" nehmen.
Somit ist auch die Frage nach der Duktilität klar.

Naja also ich hab nix gegen Kritik (kritisier ja auch immer selber viel :roll: ), aber ich dachte versucht zu haben die Sache halbwegs wertungsfrei anzurollen - nu isses glei wieder ne "blöde Idee".

Zitat

Und dieses zweiwertige Lager überträgt keine Momente sondern nur Längs- und Querkraft. -> die Momentlinie ist hier null.

...ja aber was hat das mit dem Pleuel zu tun, nur weil die Lagerung in der KW kein Moment überträgt?
Deswegen stellt sich doch trotzem eine Biegelinie über das Pleuel hinweg ein?

Re: Simson Tuning Kurbelwelle???????

Zitat von Marvin

Naja aber da siehst du doch, das ich nicht geschrieben habe, das Schwertpleuel ist schlecht, feingelocht ist besser.
[...] - nu isses glei wieder ne "blöde Idee".

Gut, das habe ich dann scheinbar anders aufgefasst. Aber ich habe es auch nicht als blöde Idee hingestellt sondern gefragt warum es dann in der Praxis nicht umgesetzt wird, das ist ein kleiner Unterschied.

Zitat von Marvin

Die auftretenden Spannungen kannst du dir doch recht gut ermitteln, die Elemente leben auf der Hook`schen Geraden, also kannst du einfach die Kraft von 1N durch eine andere ersetzen und die max. Werte rechts auf der Skale "mal" nehmen.

Ach den "Maßstab" rechts auf den Bildern sehe ich erst jetzt, ich habe doch nicht so eine moderne hohe Bildschirmauflösung, da muß ich erstmal scrollen

Zitat von Marvin

...ja aber was hat das mit dem Pleuel zu tun, nur weil die Lagerung in der KW kein Moment überträgt?
Deswegen stellt sich doch trotzem eine Biegelinie über das Pleuel hinweg ein?

Richtig, eine Biegelinie stellt sich ein. Aber davon kann man die Lagerung nicht als biegesteif annehmen (so erschien mir Deine Beschreibung der Lagerung, wenn dem nicht so ist lag ich falsch). Kannst Du mit dem tollen Programm nicht fix mal eine Querkraftbelastung rechnen für den Fall eines beidseitig drehbar gelagerten Balken mit einem vereinfacht dreieckigen Verlauf der Belastung ?

Gruß Franz

Re: Simson Tuning Kurbelwelle???????

Zitat

Nachtrag:
Marvin, ich freue mich ernsthaft das Du Dir Gedanken machst und Dir die Mühe mit den Berechnungen in so einem tollen Programm machst welches ich weder kenne noch selbst benutzt habe. Es ist nicht meine Absicht Dir die Laune daran zu verderben aber ich lege genauso wie Du einfach nur meinen Standpunkt dar ohne ihn zum Gesetz oder für umfassend richtig erklären zu wollen. Zum Beispiel der Punkt, das durch die Masseträgheit doch Momente im Pleuel auftreten habe ich anfangs gar nicht bedacht, ich hätte doch lieber vorher in Büchern lesen sollen
Hier im Forum gibt es doch sicher viele Maschinebauspezialisten - vielleicht können sie noch weitere erhellende Details oder Sackgassen unser Gedanken aufzeigen.

So kenn ich dich doch auch Franz, immer zur Stelle wenn guter Rat teuer ist - nur hab ich manchmal das Gefühl, das man sobald man mal einen "wilden" :mrgreen: Vorschlag macht in Grund und Boden geredet wird (diese Darstellung ist dramatisiert), das geht mir halt schon mal aufn Keks.
Ich hab auch genug Unschärfen in meinen Arbeiten und kehr oft genug die Werkstatt aus nur weil ich es unbedingt probiert haben wollte... -> :mrgreen:

Das mit der Biegung als Modell kömm`r schon mal noch mit angehen... ich könnt bei genügend Zeit den ganzen Spaß sicher noch weiter und detaillierter treiben, aber da vergehen die Stunden... die man nedd hat.

So denn...

Re: Simson Tuning Kurbelwelle???????

Hallo Marvin,

ich hab gestern vor dem Schlafengehen auch mal im Küntscher nachgeschaut und die Annahme mit der dreieckigen Linienlast steht dort genauso drin
Ich habe mal grob für ein Simsonpleuel überschlagen und kam für eine Drehzahl von 12.000 1/min und 60g/cm spezifischen Gewicht auf ca. 25kN/m als Maximalwert der Dreiecksbelastung.
Im Küntscher standen auch noch einige weitere Formeln aber da war ich schon mehr oder weniger eingeschlafen. Mal schauen wenn ich Zeit und Lust finde, entweder mit den Formeln aus dem Küntscher läßt sich einfach das maximale Moment ausrechnen oder ich rechne es halt einfach durch wie ich es gelernt habe (muß dazu aber die Unterlagen raussuchen da es auch schon wieder ein wenig her ist ).

Fazit: selbst die Modellierung des Pleuels - also ein Pendelstütze die seitlich belastet wird - ist etwas komplizierter als ich dachte und die Praxis ist noch viel komplexer, Stichwort 2.Ordnung & duktiler Werkstoff.

Gruß Franz

Re: Simson Tuning Kurbelwelle???????

ist faszinierend das zu lesen ! mir stellt sich echt die frage warum wird dann aufs schwertpleuel prinzip zurückgegriffen und net auf die fein-loch-variante ? wenn diese doch ach so stabieler sein soll ?
müsste die lochanordnung ne zehntelmilimeter genauigkeit sein oder einfach nur so das zwischen den löscher noch material steht ? soviele wie in der skizze weiter vorn würd ich net ma reinsetzen ! wir schrauben eh grad an nem testmotor rum da wäre das noch ne idee die man mal testen könnte !