RZT Revup 110 ccm Abstimmungsfehler

Ein Blick in die VDI 2230 zeigt, das bei einem Anzugsmoment der Stehbolzen der Festigkeitsklasse 8.8 mit 10Nm so ziemlich genau die Streckgrenze erreicht oder sogar schon überschritten ist (Reibwertabhängigkeit), jede weitere Erhöhung der Vorspannkraft, dazu zählt auch die Temperaturerhöhung und damit verbunden Ausdehnung des Zylinders, führt unweigerlich zur plastischen Verformung der Bolzen und somit zum sofortigen abfallen der Vorspannkraft. Daher ist offenabr der Kopf auch undicht geworden und dass trotz zusätzlicher Dichtung.

Die in der VDI dargestellten Werte beziehen sich jedoch auf eine 90%ige Ausnutzung der Streckgrenze, welche jedoch für Stehbolzen mit zunehmender Vorspannkraft durch Temperatureinflüsse definitiv zu hoch ist. Rechnet man das auf eine 70%ige Ausnutzung der Streckgrenze, um Reserven für die Ausdehnung zu schaffen runter, ergeben sich so ziemlich genau 7Nm (6,97Nm), was auch den Herstellervorgaben entspricht. Ein Bolzen der Festigkeitsklasse 12.9 würde bei einem Anzugsmoment von 7Nm nur zu einer 40%igen Ausnutzung der Streckgrenze führen, bei über 17Nm wäre dann auch hier die Streckgrenze erreicht.

Des Weiteren erfährt nicht nur der Zylinder eine Längenänderung durch thermische Einflüsse, sondern auch die Stehbolzen, welche hier die Hälfte des Zuwachses aufweisen wie der Zylinder. Eine wichtige Rolle bei der ganzen Thematik nimmt hier die Fußdichtung ein, denn diese kompensiert teilweise die Änderungen der thermisch bedingten Vorspannkräfte, man spricht hier auch von einem Atmen der Dichtung. Verzichtet man jedoch auf die Dichtung, aus welchen Gründen auch immer, wird die Spannung nahezu vollständig in den Zylinder geleitet und führt zu diversen Begleiterscheinungen.

Zitat von Alex0815

Ja sind Gewindestangen

Ich würde auf jeden Fall schauen, dass du das Kurbelgehäuse irgendwie gereinigt / gespült bekommst.
Sieht nach ziemlich viel spänen aus wenn man das Bild vergrößert im Bereich der Kurbelwelle.
Nicht dass noch die Lager oder der nächste Kolben/Zylinder verhunzt ist...

Hallo!

flymo: Ja da hast du sicher Recht bei deinen Ausführungen. Allerdings bin ich ja eher der praktische Typ
Daher haben wir uns damals eine massive Vorrichtung gebaut die von der Länge her dem Zylinder + dem Kopf entspricht. Darin kann ich den Zuganker einspannen (Ausgangslänge messen nicht vergessen!), mit einem bestimmten Drehmoment anziehen und messen was der sich dabei längt, und vorallem wieder lösen um zu sehen ob der bei Drehmoment X wieder in seine Ausgangslänge zurückfällt (also noch im elastischen Bereich beansprucht war). Bei diesem Test haben wir eine ganze Reihe Zuganker und Materialien durchgetestet und dabei diese Zuganker aus 8.8 (beziehungsweise das was wir von diesem Anbieter als 8.8 einkaufen- eine Materialanalyse haben wir nicht gemacht!) für das was ich erreichen will den besten Kompromiss darstellen. WAS ich erreichen will ist dass der Bolzen bei einem Anzugsdrehmoment von 12Nm (denn das braucht man bei einem starken Motor zum Dichtwerden) sich dann noch mit relativ geringer Kraft um 1-2/10mm längen kann UND danach wieder in seine Ausgangslänge zurückfällt. Diese Eigenschaft haben wir mit diesen Stehbolzen am ehesten erreicht. Mit 10.9 und 12.9 zwar auch, allerdings war da die zusätzliche Kraft die für die Längendehnung deutlich größer, weswegen die Belastung aufs Alu bzw die Dichtung viel größer war.
Die Fußdichtung nimmt sicherlich etwas Druck auf da sie elastisch ist. Wir haben aber eher die Erfahrung gemacht dass die sich zwar 1/10 setzt, aber dann nicht mehr quillt, der Anpressdruck also nach dem ersten erkalten des Motors geringer ist und der Motor daher am Kopf undicht wird.

MfG RZT

Die Kopf von der 150er MZ hängt auch nur an m6 Stehbolzen und die bekommen auch nur 7nm und werden dicht .

Hallo!

Nur bis zur TS150 waren M6-Stehbolzen verbaut, ab ETZ sind die dort auch auf M8 gegangen um eine höhere Festigkeit zu erreichen. Und die damaligen TS150 waren bezüglich des Verbrennungsdrucks (wofür der hohe Anpressdruck benötigt wird) bei weitem nicht auf dem Niveau wie die heutigen größeren Simson-Zylinder.

MfG RZT

Ich finde trotzdem so eine ordinäre Gewindestange hat da nix zu suchen wenn man dadurch was besser machen oder sparen könnte wäre die DDR da schon vor fünfzig Jahren drauf gekommen . Das hat im Maschinenbau nix zu suchen das nimmt man zum Decke abhängen oder sonst was . Kein Zylinderkopf sollte mit so minderwertigem Material befestigt werden . Spätestens wenn der Kopf das zweite dritte Mal montiert wird sollte man auch die Stehbolzen ersetzen

Mal eine rein Hypothetische Annahme, bei einem Bohrungsdurchmesser von 50mm und einem maximalen Zylinderdruck von 80bar wirkt eine Kraft von 16.000N auf dem Zylinderkopf. Diese Kraft verteilt sich auf vier Bolzen und es ergeben sich 4.000N pro Bolzen.

Ein Anzugsmoment von 10Nm bei M6 mit 1mm Steigung ergeben eine Vorspannkraft von 11kN pro Bolzen. Diese Vorspannkraft wird jetzt noch zusätzlich um die Verbrennungskräfte von 4kN erhöht, exklusive der Kräfte aus der Längenänderung des Zylinders ergibt ca. 15kN. Die Mindestbruchkraft der Bolzen in der Festigkeitsklasse 8.8 liegt bei 16kN. Da kann man gut abschätzen wo man sich hier auf der Skala bewegt.

Vermutlich ist der Zylinderdruck etwas geringer anzusetzen aber selbst bei der Hälfte der Kräfte wird die Luft nach oben schnell dünn. Was aber noch viel schwerwiegender ist, dass sich die Dauerfestigkeit der Bolzen bei dynamischen Belastungen schnell mal um 30% verringert. Also für derartige Bohrungsdurchmesser und dieser geringen Festigkeitsklasse der Bolzen liegt die Dimensionierung dann eher bei M8. Selbst die 125er ETZ wurde dann wie o.g. mit M8 Stehbolzen ausgerüstet, die ja auch um 50mm Bohrungsdurchmesser besitzt, sicher war das auch der 150er Variante geschuldet.

Der Dehnversuch mit der Vorrichtung ist zwar ganz schön und gut aber spiegelt leider nicht die Praxis mit der dynamischen Beanspruchung wider und schon gar nicht die Kräfte die durch den Verbrennungsdruck aufgebaut werden. Bei Bolzen der Festigkeitsklasse 8.8 sollte man eher nicht das Anzugsmoment von 7Nm überschreiten, denn die dabei erreichbaren Vorspannkräfte von 8kN sind mehr als ausreichend, eine Dauerfestigkeit ist dennoch nicht gewährleistet.

Oh man...und zum Schluss funktioniert die 8.8er Gewindestange- trotz dem sie es nicht dürfte.
Das Eine ist die Theorie, das Andere die Praxis!
Weniger rechnen, mehr ausprobieren!

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Es ging ja gerade darum warum es nicht funktioniert, der Nachweis das es undicht wird war ja schon erbracht. Was gibt es da noch zu probieren?

Vielleicht wird er beim dritten Mal mit die Gewindestangen dicht .
Lieber mal probieren ....

Ja Fred da gebe ich dir Recht, hätten unsere Altvorderen auch so viel probiert würden wir heute noch in Höhlen wohnen.

Zum Thema:
Es gibt bei Schraubverbindungen noch eine weitere Thematik zu beachten und die nennt sich Grenzflächenpressung. Das ist die Kraft welche unter der Mutter oder Schraubenkopf unmittelbar auf das Bauteil eingeleitet wird. Die maximale Grenzflächenpressung ist immer abhängig vom verwendeten Werkstoff.

Die Zylinderköpfe sind meist aus AlSi9Cu1, bei denen liegt die max. Grenzflächenpressung bei ca. 300N/mm². Das Anzugsmoment von 7Nm (Herstellerangabe) erzeugt unter den o.g. Bedingungen eine Flächenpressung unter der Mutter von 290N/mm², dieser Wert deckt sich sehr gut mit der max. zulässigen Pressung. Erhöht man jedoch das Anzugsmoment auf 10Nm, generiert die Schraubverbindung eine Flächenpressung von 420N/mm² und überschreitet den zulässigen Wert um ca. 40%. Das überschreiten der zulässigen Flächenpressung hat zur Folge, dass es zu Setzungserscheinungen im Zylinderkopf unter den Muttern kommt und Diese sich dann lösen können. Das hohe Anzugsmoment von 10Nm ist daher aus o.g. Gründen nicht erforderlich und reduziert zusätzlich noch die Betriebssicherheit durch Leckagen und erhöhte Bruchgefahr der Bolzen (8.8).

Also ich tu immer Unterlegscheiben unter meine Kopfmuttern...

Zitat von Fred05

Vielleicht wird er beim dritten Mal mit die Gewindestangen dicht .
Lieber mal probieren ....

Flymo/Fred
Ich habe schon des Öfteren 8.8er Gewindestangen benutzt und wisst ihr was...? Aber pssst![emoji2958]

Ihr fokussiert euch in der Gewindestangensache so dermaßen, dass ihr vollkommen alle anderen möglichen Ursachen für eine Undichtigkeit außer acht lasst.

Aber nur zu. Rechnen macht ja manch Einem auch Spaß!

Gesendet von meinem SM-J710F mit Tapatalk

Hallo!

Ich bin da -theoretisch- voll bei Euch. Fakt ist:
1. Für einen zahmen Motor reichen 7Nm problemlos, ein Motor mit 15+PS wird mit 7-8Nm aber nicht dicht, der braucht einfach jene 10-12Nm. Diese 10-12Nm lassen sich mit den üblichen (heutigen) Zugankern nicht erreichen, die sind dort schon in der Streckgrenze (originale DDR-Zuganker gehen, die waren auch aus 8.8).
2. Während der ersten starken Erhitzung des Zylinders dehnt sich dieser und quetscht die Dichtungen (oder auch den Kopf selbst über die Grenzflächenpressung wenn keine geeigneten Scheiben verwendet werden), nach dem ersten Abkühlen setzt er sich wieder und wird dadurch undicht. Diese Materialquetschung ist umso stärker je steifer die Zuganker sind, weswegen wir ungern 10.9 oder gar 12.9 verwenden.
3. Nach nochmalem Nachziehen auf 10-12Nm bleibt der Zylinder erfahrungsgemäß dicht, weil sich die Dichtungen nicht (oder (kaum) weiter setzen und die Temperaturunterschiede voll von der Elastizität der Zuganker (wenn es denn das richtige Material ist) aufgenommen werden.

Die ganze Konstruktion mit diesen langen, durchgängigen Zugankern ist natürlich nicht ideal und würde heute auch sicher nicht mehr so konstruiert. Wir haben diesbezüglich aber wirklich viel probiert und getestet und dieses Verfahren als das für unsere Anwendungen beste herausgefunden. Was natürlich nicht ausschließt dass auch andere Wege funktionieren.

MfG RZT

Zitat von Nino

Also ich tu immer Unterlegscheiben unter meine Kopfmuttern...

Selbstverständlich gehört zu der Schraubverbindung eine entsprechende Scheibe, das bedeutet aber das diese Scheibe bei Schraubverbindungen in der Festigkeitsklasse 8.8 eine Zugfestigkeit von 640N/mm² und eine Vickershärte von 200HV aufweisen muss. Die gewöhnliche preiswerte U-Scheibe aus dem Baumarkt mit 100HV ist da ungeeignet und wird sich unter der Krafteinwirkung der Mutter verbiegen. Das gleiche trifft auch auf die Paarung mit den entsprechenden Muttern zu, auch hier muss die Festigkeitsklasse berücksichtigt werden. Daher wird auch für die 12.9 Stehbolzen ein entsprechendes Mutternset mit dazugehörigen Scheiben angeboten oder gleich als komplettes Set mit den Bolzen. Hier haben sich schon andere Gedanken drüber gemacht und die Komponenten der Schraubverbindung bereits aufeinander abgestimmt aber vermutlich nicht durch probieren. Sinnvoll wäre es an dieser Stelle Flanschmuttern zum Einsatz zu bringen aber auf Grund der geringen zulässigen Grenzflächenpressung reichen hier flache Scheiben aus, lediglich die Montage lies sich etwas erleichtern.

Ich denke nicht das ein solches Schadensbild nach so kurzer Zeit auftritt, nur weil sich die Gewindestangen etwas gedehnt haben, die Muttern oder sonst was aus dem falschen Material sind oder gar ein schwarze Katze von links nach rechts gelaufen ist.
Mag es eventuell estwas undicht gewesen sein und dadurch etwas mager gewesen sein, das führt aber nicht nach 5km zu solch einem Ergebnis.
Eine Abstimmung die grundsätzlich erstmal gut fährt hat Reserven, im schlimmsten Fall hätte der Zylinder geklemmt.
Am Kolben und am Zylinder ist doch gut zu sehen das es da mächtig Detonationen/klopfen gab.
Wurde denn mal die Zündung bei höherer Drehzahl überprüft?
Wenn die zum Beispiel bei 3000-4000 abgeblitzt wurde und bei 6000 oder 7000 fürchterlich nach früh verstellt, dann kommt sowas schon eher zu stande.
Defekte Zündungen gibt es sicher mehr als zwei auf diesem Planeten.

Bitte auch Punkt 2 und 3 von RZT beachten.

Selbst eine 0,3mm dicke Fußdichtung setzt sich noch ein wenig.