Zahnriemenauslegung.

[Classuer]

Hallo Leute,

 

hab eine Frage an die Mathe-Genies und mich deshalb doch hier angemeldet. Bis Heute hab ich mich leider nie wirklich mit Mechanik beschäftigt und hätte deshalb ein paar offene Fragen zu diesem Thema. Im Wiki ist ein genialer Link zu einem Tool für die „Zahnriemenauslegung“ zu finden. Die Handhabung des Tools ist relativ einfach, allerdings kann ich mit dem resultierenden Wert „Sicherheit“ nicht wirklich viel anfangen. Es ist wohl Ziel einen möglichst hohen Wert anzustreben und Werte unter 1 zu vermeiden. So viel habe ich bis jetzt verstanden. Wenn ich meinen Antrieb mit der maximalen Drehzahl simuliere ist der Wert für die Sicherheit positiv, sobald ich die Drehzahl reduziere, steigt mein Drehmoment drastisch und der Faktor „Sicherheit“ bricht zusammen. Heisst das mein Zahnriemen wird der Last beim Anfahren nicht standhalten können und zerreissen, oder springen vielleicht einfach die Zähne über, da die Kräfte zu strak sind? Nun, was genau bedeutet dieser Wert „Sicherheit“ und wie muss man das Tool eigentlich genau mit Infos füttern? Welche Leistung [KW] kann ich in das Tool übertragen? Kann ich hier einfach die potentielle Leistung meiner Motoren, also 2.25KW, eintragen oder die situationsbedingte Leistung welche ich im Ritzel-Rechner sehen kann?

 

Motor: Turnigy SK3 – 6374 – 149KV

- Umdrehungen bei 01.0 Volt. = 149 U/min

- Umdrehungen bei 25.2 Volt. = 3754 U/min

- P. max = 2250W / 2.25KW

 

Übersetzung:

- Rimentyp: AT10

- Riemenbreite: 25mm

- Zahnscheibe1: 20 Zähne

- Zahnscheibe2: 60 Zähne

 

Resultat bei „Sicherheit“ bei 2.2KW Leistung:

- Bei 300U/min= 0.48

- Bei 3500U/min= 3.55

 

Das müsste doch eigentlich alles hinhauen. Welchen Zahnriemen (Übersetzung, Typ, Breite) würdet ihr mir anstelle von empfehlen?

 

Bitte dringend um Hilfe, aber viel lieber wäre mir Verständnis.

 

Freundliche Grüsse

[DerLukas]

Also normalerweise ist Sicherheit=ertragbare Belastung/ herrschende Belastung.

D.h. bei einem Wert von 1 hast du genau die Besaltung die gerade noch ausgehaltern werden kann, über 1 bist du auf der sicheren Seite. Das passt nicht wirklich zu deinen Werten deshalb vermute ich das irgendwas falsch eingestellt ist.

Allgemein ist die Leistung die auf deinem Motor steht die Maximal Leistung und ist glaube ich nicht mit der tatsächlichen Belastung des Riemens zu vergleichen.

Ich würde an deiner Stelle eher auf Erfahrungswerte aus dem Forum zurückgreifen!

[Classuer]

Hallo Lukas,

 

danke für deine Hilfestellung. Weiss das zu schätzen.

 

Habe versucht mich auf Erfahrungswerte aus dem Forum zu stützen und daher nach der Kennzahl meines Motors (149kv) gesucht. Korrigiert mich bitte falls ich mich irre, aber das wäre ja logischerweise der gemeinsame Nenner, um von Erfahrungen anderer Bastler profitieren zu können. Meine erforderliche Übersetzung ist ja abhänig von der maximalen Drehzahl meines Motors. Leider hat mir die Forumsuche nur einen Beitrag gelistet. Dieser Topic enthält zwar den umschreibenen Motor, aber so viele Unwahrheiten das es sogar mir als Leie die Haare zu Berge stellt.

 

Habe in der Zwischenzeit viel mit dem Calc herumgespielt und bis dahin leider keine praktikable Kombination mit overall positiven Werten gefunden. In den realisierbaren Dimensionen ist es beim Anfahren und Bremsen immer Schicht im Schacht. Google ist auch n bisschen knausrig bei den Erklärungen zum Thema „Zahnriemen“ und "Leistungsübertragung". Es vermittelt mir fast den Eindruck unsere Welt funktioniere ohne Mechanik und eine Übersetzung sei nur etwas für Dolmetscher. :confused5:

 

Nun versuche ich mit Herstellern kontaktaufzunehmen und hoffe die Speziallisten können mir weiterhelfen.

 

Schönen Abend und viel Spass beim skaten.

[barney]

Hallo Classuer,

 

Vorab: Ich habe auch keine Ahnung, aber glaube den Kaffeesatz richtig gedeutet zu haben.

 

Für mein Board (180kv, 2.7kW C6354, 50A max, bis 33 km/h) sollte einen angenehmen Zahnriemen bekommen, der nicht beim kick push stört. Durch Sonni wusste ich 5M besser nicht. Von Chrizz 3M, aber nicht ewig. Also Zahnriemenrechner gefragt (Orakel). Nachdem ich feststellen musste, dass der Riemen im unteren Drehzahlbereich nicht günstig betrieben wird, habe ich mich gefragt, was das soll?

 

Schlichte Zusammenfassung:

1. Klar wird der Riemen beim Anfahren stark belastet. Dieser Lastfall sollte aber nicht ewig auftreten.

2. Keiner hat hier vor seinen Riemen 10 Jahre zu benutzen. Das ist der Kompromiss. Wir überlasten die Riemen und müssen halt öfters tauschen. Wenn ich Chrizz als Dauerfahrer nehme, sind die Intervalle aber vertretbar. (Er hat das Gewicht eines Fischstäbchen nach Bulimie.) Wir betreiben keine Drucker, oder Werkzeugmaschinen, die mindestens X Jahre durchhalten müssen.

3. Springt der Riemen über erhöhe ich leicht den Druck.

4. Benötige ich mehr Belastungsfähigkeit, nehme ich halt einen Schwerlastriemen mit Noppen.

 

Rein Persönliches Interesse! Was hat dich denn an Antworten erheitert?

 

VG

 

Barney

 

Edit:

Hast du dir mal meine Leistungswerte beim Fahren genauer angesehen? Da bin ich mit 150W typisch unterwegs. Da sehe ich die (theoretischen) 2.7kW gelassen.

[Classuer]

Hallo Barney,

 

danke das Du meinen Kaffeesatz noch einmal aufgekocht und gut gefiltert hast. Die schlichte Zusammenfassung liess bei mir ein Licht aufgehen und bewirkte einen „Aha“-Moment. Also, ganz, ganz, ganz einfach gesagt: „Keep Try & Error“. Stopf das Orakel in eine Pfeife und frage es einzig nach der Riemenlänge, weil für uns wirklich nützliche Informationen, mit diesem Tool nicht simulierbar sind. ^^

 

Bei mir war es auch dieses „was soll das“, welches mich dazu animierte hier nachzufragen. Nun, ich bin dabei einen Offroader zu bauen und muss deshalb aus dem Stand anfahren können. In vielen Situationen ist es für mich nicht möglich einen manuellen kinetischen Kraftimpuls zu generieren, um die Kräfte, welche beim anfahren auf den Zahnriemen wirken, auf einen höhren bzw. optimaleren Drehzahlbereich zu „timen“. Das Berechnungstool von „Mädler“ berücksichtig ja kein Beschleunigungsszenario und folglich beziehen sich resultierende Werte uf einen Dauerbetrieb. Ich interpretierte den Faktor für die „Sicherheit“, wie ein Faktor für die potenziell mögliche Kraftübertragung zwischen Zahnriemen und Zahnriemenscheibe. Aber hier greift dann wohl System „Try & Error “. Also springen die Zähne über? Erhöhe Spannung. Reisst der Zahnriemen? Verbaue einen stärken Zahnriemen. So kann man das natürlich auch machen. Die Haltbarkeit des Riemens ist mir eigentlich egal, aber ich will eine saubere Krafübertragung und err sollte nicht reissen!

 

Es wäre wirklich toll ein paar Punkte aus dieser schlichten Zusammenfassung im dazugehörigen Wiki-Eintrag zu ergänzen. Vielleicht hat ja noch jemand ein paar Erklärung zu den unterschiedlichen Profil-Typen. (T, AT, HTD, Zoll, etc) Ihr wisst ja, zu viel Auswahl macht die Sache nicht unbedingt einfacher und das Tool erfordert n bisschen Knowhow um richtigen Schlüsse ziehen zu können.

 

Für alle die es ganz genau wissen möchten, hab ich hier noch einen Link zu einer interessanten Formelsammlung gefunden:

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[barney]

Deine Links wurden im Wiki aufgenommen.

 

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[barney]

Erscheint mir fast intuitiver:

 

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Es können auch Stoßbelastungen berechnet werden

bearbeitet 18. Februar 2015 von barney

[Classuer]

Vielen Dank für die Ergänzungen im Wiki. Der intuitivere Rechner von „riemen-profi.de“ ist cool, hilft uns aber iwie auch nicht weiter!

 

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Hier ein .pdf von meiner ersten Simulation. In der automatisch generierten Stückliste ist eine Summe von nicht ganz 500 Euro zu finden. ^^ Holy shit! Erfordert meine gewählte Übersetzung tatsächlich einen 85mm breiten Riemen und nicht eine, nein, je 4 Zahnscheiben?

 

Gibt’s vielleicht irgendwo Rechner welcher für lineare Beschleunigungen einen Graphen ausspucken und vielleicht noch eine variable Masse berücksichtigt? Dann brauchte es noch einen annehmbaren Richtwert für die Leistung. Ich denke ja mein Kilowatt ist da zu hoch angesetzt, aber lieber mit dem worst case rechnen anstatt anschliessend dumm aus der Wäsche zu gucken. Frage; wäre es nicht vielleicht sogar möglich den Rizelrechner & Luftwiederstandsrechner in diese Richtung zu erweitern?

 

Also letztendlich kann ich wohl nur meine gewünschte Übersetzung eintragen und mit den verschiedenen Profilen spielen. Die Kombination mit der tiefsten Gesammtsumme gewinnt. :thumbsup: Aber ist das wirklich richtig so? Ich kann es mir schlecht vorstellen und schon gar nicht begründen. Also bin ich wieder mal bei „Try & Error“. Immerhin hab ich in beiden Calcs ein ähnliches Resultat erhalten. Ach ich weiss doch auch nicht.. irgendwie verspüre ich das Bedürfnis jedes Szenario einfach mal in der Praxis zu testen und eine Übersicht zu erstellen.

bearbeitet 18. Februar 2015 von Classuer

[barney]

Wenn man die Drehzahl tief genug ansetzt, scheint man alles klein zu bekommen.

 

Dr. Board hat gerade einen Off-Board vorgestellt, mit Zahnriemenscheiben, die waren nicht so mächtig wie deine, in der Simulation.

[barney]

Lies dir mal das hier durch:

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[barney]

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[barney]

"Aus diesen Gründen wurde ein allgemeingültiges Berechnungsverfahren entwickelt, bei dem die Ergebnisse der Berechnungen mit den Leistungsdaten etablierter Produkte weitestgehend übereinstimmen. Man benötigt dazu lediglich eine mathematische Grundgleichung und eine Reihe profilspezifischer Faktoren, die für alle marktüblichen Profile bereit gestellt wurden. Damit gelingen Variantenvergleiche leicht und Softwarelösungen lassen sich ableiten."

 

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[barney]

"In Zusammenarbeit mit der Industrie entstand die Software "eA - Timing Belt Calculator", die ein effektives Arbeiten mit dem im Fachbuch "

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" beschriebenen, allgemeingültigen für alle Zahnriemenprofile ermöglicht. Diese Software befindet sich exklusiv für die Leser des Buches zur freien Nutzung auf der beiliegenden CD (Systemvoraussetzung: Windows XP/Vista). Diese Software ist auch im Internet über einen kostenfreien Testzugang zu nutzen: "

 

[barney]

Und wenn du alles verstanden hast, lass uns von deiner Erkenntnis partizipieren....

[Classuer]

Nur kurz zu Dr.Board, alles weitere muss ich noch durchlesen/verstehen.

Wenn ich hier richtig gestrandet bin, wurde der Zahnriemen in seinem aktuellen Projekt wohl recycelt. (An sowas hab ich noch gar nicht gedacht. Das spart natürlich Kohle )

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[barney]

Nur kurz zu Dr.Board, alles weitere muss ich noch durchlesen/verstehen.

Wenn ich hier richtig gestrandet bin, wurde der Zahnriemen in seinem aktuellen Projekt wohl recycelt. (An sowas hab ich noch gar nicht gedacht. Das spart natürlich Kohle )

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Dafür ist dieses Forum da :thumbsup:

[Dr. Board]

@ Classuser :

 

Aehm nicht ganz, sind Neuteile aber aus dem Schneefräsenbereich, habe sonst nicht die Scheibengröße gefunden.

[DerLukas]

Ich hab jetzt nicht alles gelesen, aber deine berechnung für 500€ geht von 1000W aus und wenn ich das richtig sehe sagt Barney das 150W realistisch sind:D Das wäre in etwa um einen Faktor 7 falsch was in etwa auch auf deinen Preis zutrifft (Nicht das man das so einfach rechnen könnte)!

 

In einer Woche hab ich meine Matheklausur weg und dann kommt unter anderem auch Riemenberechnung. Dann schreib ich vieleicht nochmal was mehr;)

[barney]

Ich hab jetzt nicht alles gelesen, aber deine berechnung für 500€ geht von 1000W aus und wenn ich das richtig sehe sagt Barney das 150W realistisch sind:D Das wäre in etwa um einen Faktor 7 falsch was in etwa auch auf deinen Preis zutrifft (Nicht das man das so einfach rechnen könnte)!

 

In einer Woche hab ich meine Matheklausur weg und dann kommt unter anderem auch Riemenberechnung. Dann schreib ich vieleicht nochmal was mehr;)

 

Nicht ganz richtig interpretiert.

Ich schreibe vom Streetboard, er vom Gelände tauglichen.

[Classuer]

Barney: Erstmals vielen Dank für die super Tipps! Habe mir das alles angesehen und bisschen verdauen lassen. Das Mädler-Pdf mit den Erklärungen und den Leistungstabellen zu den unterschiedlichen Zahnriemen ist wirklich sehr informativ. Was meinst du? Ein paar Auszüge (natürlich mit Quellenangabe) direkt ins Wiki kopieren? Würde für die Aufbereitung auch gerne meine Hilfe anbieten.

 

Entschuldigt an dieser Stelle bitte das gleich folgende „Offtopic“, aber erlaubt mir bitte die Frage, was ist das eigentlich genau für ein Wiki? Haben wir es nicht eher mit einem nette Knowledge-Center, in Form statischer Seiten, in einem VBulletin-Board zu tun? Mit einer freien Enzyklopädie wie wir das von Wikipedia her kennen, hat das aber iwie nicht wirklich viel gemeinsam..

 

Eigentlich habe ich hier ja gar nichts zu melden, aber hab ihr euch schon mal dieses Tool mal angesehen?

 

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Mit einem richtigen Wiki wäre es doch möglich die Arbeiten stark aufzuteilen und gewisse Themen informativer aufzubereiten. Weil ganz ehrlich, man findet eigetlich alle Informationen hier im Forum, aber man muss wirklich suchen. In einem Wikipedia zum Thema Elektroskateboard möchte ich für jeden relevanten Begriff einen Querverweis zur entsprechenden Seite mit weiteren Erklärungen. Es wäre auch sehr gut möglich gewisse Produktlinks zu platzieren (natürlich mit einem passenden Campaign-Tracking-System) zur Finanzierung der Pro-Version vorzusehen. Weiss das zwar nicht mit absoluter Sicherheit, wäre aber stark erstaunt wären HK, HW & Co. nicht bereit bei solchen Deals mitzumischen. Falls nicht kann man z.B auch bei Paypal ein Spendenkonto dafür einrichten und versuchen die Kosten für das Upgrade so zu decken. Vergleicht man die Preisspanne eines Eigenbaus zu einem fixfertigen Produkt… ich gehe stark von aus, das sicher viele bereit sind ein paar Euros in die Hand zunehmen um das erforderliche Knowhow zu unterstützen.

 

Noch mal zurück zum eigentlichen Thema. Habe meine Suche nach dem Optimum nun übrigens aufgegeben. Ist mir zu alles komplex und der effektive Nutzen ist mir zu gering, um das alles ganz genau zu verstehen. Dafür gibt es ja die lieben Maschinenbauer - ich brauche das alles nicht so genau wissen. Zu viele variable Parameter, welche sich auf wage Annahmen stützen müssen berücksichtigt werden und das macht meine Resultate so schwammig, dass sie mir eigentlich auch nicht weiterhelfen. Habe mir nun einfachheitshalber einen Hochleistungsriemen (HDT 5M/25cm) und ein paar unterschiedlich grosse Zahnriemenscheiben bestellt. Also montieren, testen, reflektieren und ggf. neu bestellen. Learing by doing ist schliesslich auch eine praktikable Möglichkeit und wirklich viel hab ich ja nicht zu verlieren!! Nichtsdestotrotz habe ich einiges gelernt und ein paar wichtige Zusammenhänge für mich mitgenommen, daher nochmal Danke für die vielen Inputs.

bearbeitet 20. Februar 2015 von Classuer

[Classuer]

Dr.Board: Ahhh sorry jetzt hat es Klick gemacht.. Ich dachte du sprichst von einer Schneefräse im Sinne einer Maschine um eben Schnee zu frässen. Trotzdem lässt mich die Recycling-Idee nicht mehr los^^ Iwo werde ich doch sicher etwas passendes finden. Werde das mit Sicherheit weiterverfolgen.

[barney]

Classuer:

Auf die Gefahr hin, ich bin nicht der Forums / Wiki-Betreiber. All deine Anmerkungen bitte an Kai!

 

Ich würde mich aber trotzdem freuen, wenn du das Thema aufbereiten würdest. Kai kann dich freischalten für das Forums Wiki.

 

VG

 

Barney

[Classuer]

Hmm….

 

Jetzt bitte nicht böse aufnehmen oder so, aber das aktuelle Wiki ist mir persönlich zu statisch und unattraktiv aufgebaut um da Energie zu investieren. Das heisst... n bisschen Copy/Paste zur Riemenauslegung wird mit Sicherheit drin liegen, aber das war ja nicht der Knackpunkt.

 

Ein Wiki ist doch ein Tool „von der Community, für die Community“. Warum also solche Restriktionen? Habt ihr in der Vergangenheit schlechte Erfahrungen gemacht, oder wie sind solche Einschränkungen in einem Wiki-Projekt begründbar? Meiner unvoreingenommenen Meinung nach, läuft hier doch alles super friedlich und grundsätzlich objektiv. Also würden wir es bestimmt auch schaffen unser gemeinsames Wissen/Erfahrungen in einem offenen Wiki zu sammeln. Vollendete Seiten oder heikle Themen können nach einer Validierung natürlich für die Bearbeitung gesperrt werden. Kann man ja alles einstellen wie man es für richtig hält.

 

PS: Falls wir jetzt zu strak Offtpic werden, können wir die Diskussion auch gerne verschieben.

bearbeitet 20. Februar 2015 von Classuer

[kabu]

Konnt ihr mir sagen wie breit der riemen sein sollte?

Was ist so gangig.

Und bei einer ubersetzung von 15/32

Wie lang sollte der riemen idealer weise sein?

[Steinie]

Konnt ihr mir sagen wie breit der riemen sein sollte?

Was ist so gangig.

Und bei einer ubersetzung von 15/32

Wie lang sollte der riemen idealer weise sein?

 

Das kann man so pauschal leider nicht beantworten. Grundsätzlich hängt es davon ab, welches Drehmoment bei welcher Drehzahl, sprich welche Leistung, du übertragen möchtest. Entsprechend sind auch die Leistungstabellen der unterschiedlichen Riemen der Hersteller aufgebaut, z.B. bei Mädler (

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)

 

Das PDF enthält eigentlich eine Schritt-für-Schritt Anleitung zur Rimenauslegung:

Bestimmung der Berechnungsleistung, überlegen wie groß man das Ritzel wählen kann (je größer desto besser für den Riemen), schauen welche Drehzahl das Ritzel = der Motor hat --> in die Tabelle und da steht nun, welche Leistung der Riemen dauerhaft bei 10mm Breite vertragen kann. Wenn das nicht reicht wählt man einen breiteren Riemen gemäß der Breitenfaktoren in der Tabelle auf S. 123. Das ist aber nur der halbe Spaß

 

Kurz zusammengefasst kann ein Riemen verschleißen (Dauerbelastung) oder reißen (kurzzeitige Lastspitzen). Bei konstant umlaufenden Riemen ohne bremsen/beschleunigen erfährt der Riemen nur geringe Kräft und verschleißt hauptsächlich, würde aber niemals spontan reißen (Stichwort Dauerbelastung).

Die Tabelle berücksichtigt aber nicht direkt, welche Kräfte im Riemen im Worst Case (bspw. brutales anfahren / bremsen) entstehen. So ein C6354 mit 230KV und 80A I_max kann theoretisch schon gute 4,5Nm Drehmoment erzeugen. Im Stillstand reißen dann bei einem 14er Ritzel 470N (47kg) am Riemen. Laut der Tabelle von S. 119 verträgt ein 10mm breiter HTD5 gerade einmal 208N...die Chancen stehen also gut, dass der Motor den bei saftigem Anfahren einfach zerreißt

 

Der Hauptknackpunkt ist gar nichtmal die Riemenberechnung selber, die kann man z.B. mit den Herstelleranleitungen auch als Nichtmaschi hinbekommen (). Die schwierigste Frage ist vorher zu klären, welche Belastungen wann herrschen: Wie schnell will ich bechleunigen, welche Steigung möchte ich hochkommen, wie schnell möchte ich fahren können. Wenn man das weiß, DANN kann man einen Riemen sicher auslegen, der alles Erwartete aushält :thumbsup:

 

Lange Rede kurzer Sinn: Entweder man sucht sich ein gutes "Maschi-Buch" oder Hersteller mit Berechnungstabellen und exerziert den Riemen einmal durch und ist enttäuscht wie breit der sein muss, um bei maximaler Leistung (z.B. diesen gängigen 2-3kW Nennleistung?) dauerfest zu sein. ODER man guckt, dass sein Riemen in diesen Leistungstabellen nicht brutal weit weg ist von den empfohlenen Werten (die natürgemäß auch schon Sicherheiten enthalten) und akzeptiert, dass er wahrscheinlich nicht dauerfest und früher als nach 1x10^6 Lastzyklen verschlissen ist. Oder man wählt den selben Aufbau wie erfahrene User hier im Forum, wo man weiß, dass deren Riemen schon seit X Fahrten hält und hat sich viel Arbeit gespart

 

Sorry für den Roman, ich war gerade in Stimmung

 

Der Si

 

P.S.: Für die Verschleißfestigkeit gilt, je länger der Riemen, desto besser. Im allgemeinen schränkt aber der Bauraum unterm Brett den Achsabstand der Räder und damit die Riemenlänge stark ein.

P.P.S.: Um jetzt vielleicht doch noch einen praktischen Rat zu geben:

Wenn man im Ritzelrechner alles eingegeben hat und mit der dabei ausgespuckten Leistung (z.B. ~800W bei 6S; 16-36 Übersetzung, 275KV und I_max=70A) die 3 Rechenschritte aus der Mädlertabelle macht, sieht man, dass ein AT5 mit 10mm Breite das DAUERHAFT locker mitmacht (verträgt bei 6000 1/min 970W). Diese 800W braucht man, um mit konstanter Geschwindigkeit 40 km/h fahren zu können. Zum Beschleunigen/Bremsen sind es locker 1,5-2 mal so viel, je nachdem wie schnell es "ziehen" soll

Aber das als Dauerbelastung anzunehmen wäre ja etwas übertrieben.

Da AT Riemen aber auch deutlich höhere Zugkräfte vertragen als HTDs, wird der selbst beim stärkesten Anstieg/Bremsen sicher nicht reißen. Also eigentlich ideal für ein Streetboard. HTDs haben dagegen weniger Spiel und wären eigentlich für präzisere Aufgaben besser als ATs.

Möchte man jetzt aber dauerhaft bergauf fahren oder sogar offroad brettern, dann braucht man wahrscheinlich wirklich deutlich mehr als dauerhaft 800W und entsprechend breitere Riemen.

bearbeitet 7. Juni 2015 von Steinie