Scherkräfte bei Zylinderstiften

[hermslein]

hallo

ich hab mir die tage einen 4 blatt kopf gebastelt und hab die
rotorblattwellen (8mm) mit einer querbohrung (4mm) versehen,
wo sie praktisch schwenkend im kopf mit einem 4mm zylinderstift
aufgehängt werden.
nun meine frage:
reicht der 4mm zylinderstift und die 8mm blattlagerwelle mit bohrung
von der scherkraft her aus??
geplant ist vorerst ein rotordurchmesser von 1,6m und drehzahlen bis
ca. 1500 rpm.
für die 1.8m variante wollte ich dann auf 10mm blattlagerwelle
mit 5mm stift gehen.

grüsse
hermann

[Jone1973]

AW: Scherkräfte bei Zylinderstifen

Hallo Hermann,

wenn ich das richtig verstanden habe, würde ich mir gefühlsmäßig weniger Kopf um den 4mm Zylinderstift machen, sondern eher um den stark geschwächten Querschnitt der Blattlagerwelle. Hierbei kommt dann wieder die Zugkraft zum Tragen, während es beim 4mm Zylinderstift die Scherkraft und die Lochleibung zu beachten gilt.

Hast du vielleicht mal 'ne Skizze davon ?

[hermslein]

AW: Scherkräfte bei Zylinderstiften

hallo jochen

hat etwas gedauert, aber anbei 2 bilder.
ja, du hast recht - evtl. wird die gebohrte
bl-welle das schwächste glied sein??
was sie aushalten wird muss ich wohl
oder übel einfach testen...

grüsse
hermann

[Jone1973]

AW: Scherkräfte bei Zylinderstiften

Hallo Herrmann,

das kann man überschlägig natürlich auch rechnen. Da es sich hier aber schon um etwas sicherheitsrelevantes handelt, würde ich hier MINDESTENS mit zweifacher Sicherheit rechnen wollen. Was es dann tatsächlich noch aushält, steht dann auf einem anderen Blatt.

Ich gehe davon aus, dass beide Teile Edelstahl sind, oder ? Weißt du auch, welches Gewicht an den Blatthalterwellen hängt (Blatthalter + Rotorblatt). Den Schwerpunkt kann man mal in der Mitte des Blatts annehmen.

Damit kann man schon mal rechnen.

[hermslein]

AW: Scherkräfte bei Zylinderstiften

hallo jochen

die in etwa auftretenden kräfte im flug hab ich noch nicht errechnet.
werd mich morgen mal drann machen. bzw. mit hilfe eines bekannten,
der sich da etwas besser auskennt als ich *schäm*

die wellen sind im übrigen kein edelstahl. es handelt sich hier
um zylinderstifte, welche randschichtgehärtet sind. genaue bezeichnung
sollte sein - 9 S 20 oder 100 Cr 6 gehärtet (HRc 58 + 4)

zur scherkraft hab ich jetzt folgendes gefunden.
klick
über die zugkraft leider noch nichts

grüsse
hermann

[Jone1973]

AW: Scherkräfte bei Zylinderstiften

Du musst hinsichtlich der Blattlagerwellen erstmal die Fliehkräfte an den Blattlagerwellen ausrechnen. Dazu brauchst du das daran hängende Gewicht (Blatthalter+Blatt) und nimmst den Schwerpunkt mal in der Mitte des Blattes an. Dann weißt du in etwa, welche Kraft an dem verbliebenen Querschnitt der Blattlagerwelle zieht. Musst mal unter Fliehkraft suchen, die Drehzahl weißt du ja.
Teilst du diese Kraft dann durch den verbliebenen Querschnitt, muss diese Zugspannung kleiner sein als die zulässige Zugspannung des Materials. Diese kannst du aus Tabellen entnehmen, musst dazu etwas suchen. Ggf. finde ich auch was in meinen Büchern. Nimm aber hierzu nicht die Mindeststreckgrenze sondern die Streckgrenze. Das alles hat zunächst nichts mit Scherkräften zu tun.

Die Scherkräfte betreffen den 4mm Zylinderstift. Hierzu nimmst du die zuvor errechnete Kraft, die auch an den Blatthaltern zieht. Diese teilst du dann durch zweimal Querschnittsfläche des 4mm Zylinderstiftes. Dieser Qutient ergibt die vorhandene Scherspannung. Vergleiche diese dann wieder mit der zulässigen Scherspannung für das Material des Zylinderstiftes. Als Daumenwert nimmt man (wenn ich mich recht erinnere) 80% der maximalen Zugfestigkeit an (auch hier würde ich die Streckgrenze ansetzen).

[Jone1973]

AW: Scherkräfte bei Zylinderstiften

Nimm aber hierzu nicht die Mindeststreckgrenze sondern die Streckgrenze

Die "Mindeststreckgrenze" soll natürlich die Mindestzugfestigkeit sein. Es ist doch schon etwas spät...

[hermslein]

AW: Scherkräfte bei Zylinderstiften

hallo jochen

wenn ich von einer zugkraft an den blatthaltern von 5000 N ausgehe
und einen querschnitt von ~18mm² hab:

5000 / 18 = 277,8 (N/mm²)

die zugkraft der zylinderstifte hab ich im netz gelesen ist bei >600 N/mm².
wobei mir das etwas wenig vorkommt. ich muss da montag nochmal in
der arbeit nachsehen.

mit der scherspannung des 4mm stiftes muss ich mich morgen nochmal
befassen :-(

grüsse
hermann

[Jone1973]

AW: Scherkräfte bei Zylinderstiften

wenn ich von einer zugkraft an den blatthaltern von 5000 N ausgehe
und einen querschnitt von ~18mm² hab:

5000 / 18 = 277,8 (N/mm²)

Hallo Hermann,

ohne die Werte jetzt nachgerechnet zu haben: Ja, so ist es.

die zugkraft der zylinderstifte hab ich im netz gelesen ist bei >600 N/mm².

Worauf bezieht sich dieser Wert ? (Mindest-)Zugfestigkeit oder Streckgrenze ?
Beachte bitte auch, dass (oberflächen-)gehärtete Materialien sehr spröde sind. Da ist die Streck- oder auch Dehngrenze nicht mehr weit unterhalb der Zugefestigkeit.

Aber mal ganz ehrlich: Ich weiß nicht, um welchen Heli es sich handelt, aber ich denke, dass dabei die Dimensionen auf die entsprechende Belastung ausgelegt sind. Mir persönlich wäre es zu heikel, die Blattlagerwelle auf diese Weise zu schwächen. Wenn der verbliebene Querschnitt durch das Bohren noch einen Riss hat, fliegt eben doch mal schnell ein Rotorblatt durch die Luft. Alle Rechnerei ist dann eben nur noch überschlägige Theorie.

[hermslein]

AW: Scherkräfte bei Zylinderstiften

Worauf bezieht sich dieser Wert ? (Mindest-)Zugfestigkeit oder Streckgrenze

hab das aus dieser seite raus entnommen. die rede ist von zugfestigkeit.

Ich weiß nicht, um welchen Heli es sich handelt, aber ich denke, dass dabei die Dimensionen auf die entsprechende Belastung ausgelegt sind

es geht dabei um einen 4-blatt kopf, welchen ich selber gebaut habe.
als blattlagerwelle hätt ich hald die zylinderstifte genommen, da diese
bei uns in der firma zu haufen rum liegen.
desshalb auch meine rechnerei, ob das alles ausreichend ist.

[Gero Adrian]

AW: Scherkräfte bei Zylinderstiften

Moin

ich würde jetzt auch diverse Fachliteratur (Roloff Matek, Dieckman usw usf.) herbeizitieren - aber schaut Euch einmal die Blattwellenkonstruktion der Hirobo SSR Köpfe an. 8mm geteilte Blattlagerwelle mit einem Querstift von (wenn ich mich recht entsinne) 3mm. Die Bohrung in der Welle stellt auf jeden Fall eine Kerbwirkung dar, daher bitte nicht zu gross.

[hermslein]

AW: Scherkräfte bei Zylinderstiften

geteilte Blattlagerwelle

hallo gero

du bringst mich da auf eine idee... :-)
ist zwar jetzt total OT, aber was würde dagegen sprechen,
wenn man 2 durchgehende wellen nimmt und diese in der
mitte, wo sie sich kreuzen zur hälfte abschleift??

[Jone1973]

AW: Scherkräfte bei Zylinderstiften

Zu der Konstruktion kann ich nix sagen, weiß also nicht, welche Vor- oder Nachteile das hat. Aber wenn du das machst, dann bitte die Innenkanten der abgeschliffenen Bereiche mit größtmöglichen Radien versehen. Ansonsten hast du an diesen Stellen die von Gero bereits angesprochene Kerbwirkung, an denen die Spannungen am größten sein werden und das Material möglicherweise versagt.

[Gero Adrian]

AW: Scherkräfte bei Zylinderstiften

Moin

hallo gero

du bringst mich da auf eine idee... :-)
ist zwar jetzt total OT, aber was würde dagegen sprechen,
wenn man 2 durchgehende wellen nimmt und diese in der
mitte, wo sie sich kreuzen zur hälfte abschleift??

einfach machen das sollte gehen. Das Loch aber so glatt wie möglich, am besten reiben

[Gero Adrian]

AW: Scherkräfte bei Zylinderstiften

Moin

hier zur Ansicht

http://www.rchelibase.com/hirobo/FreyaEXWC.pdf

Seite 26

Dann vielleicht um die Teile herumkonstruieren