Bremsgestänge - Materialwahl

[Landybehr]

Hi,

das Bremsgestänge von meinem D50.1S ist alt, verbogen, verrostet und ich will´s eigentlich nicht mehr benutzen.
Nun schätze ich, ohne daß ich da schon gesucht hätte, daß der Gebrauchtmarkt nicht immer besser gestellt ist.
Ob es die Stangen in "neu" gibt, habe ich noch nicht probiert.

Die Frage vorweg ist aber, mit dem Hintergrund einer Eigenfertigung, ob ich nicht genausogut Rundmaterial nehmen könnte in passender Dicke und am Ende ein Gewinde schneiden und.. fertig. In einem Werk wird das ja nicht unbedingt anders gemacht worden sein. Naja, ok vielleich gerollte Gewinde, wäre besser .. aber entscheidete es sich an so etwas?

Mal anders aufgezäumt:
Baustahl ST37 = S235 hat 360-510N/mm² Zugfestigkeit (ich denke, auf die kommt es ja hier an)
Baustahl ST52 = S355 hat 470-630N/mm²
Ein Gabelkopf nach DIN 71752 (Beispiel - klick) hat eine Zugfestigkeit von 500N/mm².
Der Gabelkopf liegt also irgendwie dazwischen, könnte aus beidem gemacht sein.
Das "Stahl 9S Mn Pb 28" macht ihnaber zum Werkstoff "1.0718", was nach Wikipedia (hier) ein Automatenstahl für geringe mechanische Beanspruchung ist. Das Tabellenbuch sagt hier Zugfestigkeit von 380-570N/mm² (allerdings ist dann da eine etwas andere Legierung aufgeführt. Und die Werte gelten für Materialdicken ab 16mm).


Andere Frage:

Spräche etwas dagegen, den FeldWaldWiesenedelstahl der Sorte 1.4301 zu nehmen ?
Dessen Zugfestigkeit liegt bei 540-750N/mm²
Wenn also nicht noch eine andere Kenngröße in´s Spiel kommt, würde ich sagen, daß der Edelstahl sogar besser geeignet ist.
(Ich finde im Netz Gabelköpfe, die aus 1.4305 gemacht sind. Das ist (man merkt, ich habe gerade mal das Tabellenbuch Metall durchforstet) im Grunde das 1.401 mit mehr Schwefel, damit es besser spanbar ist. Dessen Zugfestigkeit ist dabei geringfügig nur schlechter.)

Nicht falsch verstehen. Ich sitze hier durchaus und bin mir bewusst, daß an der Bremse mein und Anderer Leben hängt. Aber mit irgendeiner Sorte Stahl hat man es ja früher auch bei Deutz mal durchgerechnet und dann die Kunden damit auf die Straße geschickt. Ein Ingenieur hat Kräfte berechnet und dann Material danach ausgewählt. Denke ich. Diesen Weg kann ich nicht ganz folgen, mangels Ahnung. Daher hatte ich es jetzt anders aufgezäumt und bin von den Gabelköpfen ausgegangen, denn für die findet man, da Neuteile, nun mal technische Daten.
Also - Bedenken, daß da ein Fehler unterlaufen könnte, die habe ich schon reichlich selbst. Kann man jetzt dazuposten, aber ich habe sie schon - die Bedenken. Toll wäre, wenn jemand sagen könnte, daß hier-oder-da regelmäßig das eine-oder-andere Material seit Jahren verwendet wird. Etwas zur Orientierung

 

[Lasca34]

Nur ein paar Hinweise für Deine weiteren Analysen:

1. Nicht die Bruchlast ( ergibt sich aus der Zugfestigkeit Rm ) ist hier maßgebend, sondern die Elastizitätsgrenze Rp02, denn Du wirst kaum ein verbogenes Gestänge haben wollen, Hauptsache, es ist nocht nicht abgebrochen.

2. Sind die Bauelemente auf Zug, auf Druck oder auf beides beansprucht? Bei Druckbeanspruchung mußt Du auch die zul. Knicklast ermitteln. Sei vorsichtig mit der Auswahl des Knickfalls: In der Praxis übertragen auch sog. "Gelenke" oft ein Drehmoment, können andererseits auch nicht wie eine feste Einspannung behandelt werden.

3. Denk dran, daß es sich um eine "dynamische" Belastung ( schwellend oder wechselnd ) handelt. Wie oft willst Du das Gestänge bis zum Bruch betätigen können? Andernfalls mußt Du es dauerfest auslegen.

4. Kerbwirking nicht vergessen! Du könntest einfach den höchstfesten Stahl verwenden, den Du greifen kannst. Theoretisch. Praktisch kann die Oberfläche bei außenliegenden Bauteilen an Landmschinen sehr schnell mal verkratzt werden, und das mag der extrem feste Stahl nicht so gerne.

5. Den Begriff "Edelstahl" gibt es in erster Linie als Marketinggeschwätz. Den Werkstoff beschreibt der Ausdruck so gut wie nicht. Oft wird darunter umgangssprachlich ein rostfreier Stahl verstanden. Aber welcher?

6. Bitte entschuldige die Anmerkung, aber das tut weh: Egal, was Du ins Spiel bringst, Du bringst es ins Spiel. Nicht in's Spiel.

Gruß
Michael

 

[Oberwesterwälder]

Hallo Hendrik,

was nutzt der Vergleich mit dem Material der Gabelköpfe??

Die angegebenen Zugfestigkeiten bezehen sich immer, wie aus der Maßeinheit N/mm² ja auch hervorgeht, auf einen Flächenquerschnitt von 1mm².

Deshalb hält ja auch ein großer Gabelkopf mehr Belastungen aus als sein kleiner Bruder aus dem gleichen Material.

Es müsste also erst mal festgestellt werden, wie groß (klein) der Querschnitt an kleinsten belasteten Stelle des Gabelkopfs ist um auf die mögliche Gesamtbelastung zu kommen.

Dann weiß man um die Zugfestigkeit des Gabelkopfes und kann die für das Bremsgestänge entsprechend benötigte Zugfestigkeit ausrechnen,
wenn man den Durchmesser des Rundstahls und die Formel r² x Pi kennt.

Jetzt bleiben nur noch die Punkte 1-4 aus dem Beitrag von Michael.

Es wird also mal wieder, wie schon so oft bei Deinem Projekt, etwas länger dauern.

Ich schnapp mir schonmal ein Snickers...

 

[Landybehr]

Snickers ist gut. Viel Zucker, hilft bei Unterzuckerung. Hätte mir gestern geholfen.

Also, wo ich im Bett lag kam mir der Gedanke, daß man in diesem Mechanikfall die Belastung auf das Gestänge doch orientierend abschätzen kann.
Ich kenne das Bremspedal. Daran kann ich die Hebelwirkungen ausmessen und -errechnen. Wenn ich nun einen Wert weiß, mit dem ich das Bremspedal maximal drücken möchte, dann weiß ich, welche Zugbelastung entstehen kann.
Als nächstes ist vorauszusetzen, daß das Gestänge ausschließlich auf Zug belastet wird. Bei der Kupplung, da gibt es das andersrum. Gebremst wird nur "auf Zug". Das könnte ich mir bei Längen von gut 1/2meter nicht anders vorstellen. Denn so dick ist das Originalgestänge halt mal nicht.
So extrem wichtig ist dann gar nicht, wieviel stabiler der Gabelkopf ist. Denn der Schwachpunkt des ganzen Systems ist die "Stange" und zwar genau dort, wo sie den Gabelkopf verlässt. Und zwar dort, wo das Außengewinde den Durchmesser der Stange schmälert bis auf den Gewindekern - und er ist es, den ich mit r²*pi hernehmen muss.
Das mit schwellenden Belastungen ist ein Aspekt. Man tut wohl gut daran, mit Sicherheit zu rechnen, bzw. eine Dimension größer zu wählen, als rechnerisch nötig.

Als Nebensatz - ich finde das, es wird ja hier bloß theoretisch durchgespielt, vor allem interessant. Denn wenn man hier ausrechnen kann, dann an anderen Anwendungen auch.
Daß Edelstahl so ein unspezifisches Wort ist, ist klar. Daher habe ich mich doch bemüht, die genauen Werkstoffbezeichnungen anzugeben. Nur so kann man konkret sein.

Michael, Dein abschließendes Wortspiel habe ich nicht verstanden. Mach doch mal den Erklärbär .

Ansonsten kam mir eine gute Idee, nämlich beim Anhängerbau aufzuschlagen. Da ist das korrekte Material gewiss herumliegend.
Aber bei Deutz will ich es auch noch probieren. Bloß wenn Deutz nichts mehr liefern kann, nach 50Jahren verständlich, dann muss nun mal eine andere Lösung her. Ob man die Bremse normalerweise nicht anrührt oder doch.

 

[williebor]

Michael, Dein abschließendes Wortspiel habe ich nicht verstanden. Mach doch mal den Erklärbär smile .

Vermutlich ist so etwas gemeint: http://www.deppenapostroph.info/

 

[dieterpapa]

.....

Michael, Dein abschließendes Wortspiel habe ich nicht verstanden. Mach doch mal den Erklärbär .

.....

Ich denke, daß Michael folgendes meint: http://de.m.wikipedia.org/wiki/Apostrophitis oder http://www.deppenapostroph.info


Btw.: ich denke, daß Du Dir bei der Materialwahl des Gestänges etwas zuviel Arbeit machst....

Dieter

 

[Lasca34]

.... Mach doch mal den Erklärbär ....

Aber gerne doch, auch wenn der Sachverhalt, glaube ich, berets genügend erläutert wurde. Das ist erklärbar, meint der Erklärbär .

Wenn man "in's" ( für "in das" ) schreibt, muß man konsequenterweise auch i'm ( für "in dem" ) schreiben. Tust Du das? Nee.

Gruß
Michael

 

[Landybehr]

Ok. Ich wollte mich ja erst mit der neuen deutschen Rechtschreibung herausreden ..
Aber wo ihr recht habt, habt ihr recht. Ich habe also beschlossen, nicht zu jammern, sondern an diesem Punkt zu sterben wie ein Mann. Muß man auch mal können.


Nochmal zum Thema:

Der Bremspedalhebel wirkt am Fuß auf etwa 40cm. Der Gabelkopf ist auf 6cm angehängt. Alles ausgehend vom Drehpunkt.

Jetzt nehme ich mal an, daß ein Pedaldruck von 100kg hoch angesetzt ist.
Wikipedia sagt etwas von 300N, was m.E 30kg nahekommt.
Bei o.g. Hebeln kommt folgender Zug auf die Bremszugstange:


bei 100kg => 1000N * 40 / 6 = 6666N
bei 30kg => 300N * 40 / 6 = 2000N

Nehme ich nun einen Rundstab und möchte die entstehende Zugspannung auf ihn ausrechnen, dann geht das nach Zugkraft / Querschnittsfläche.

Ein 10mm Rundstab hat am Gewindeende einen Kerndurchmesser von 8,16mm. Das macht einen Querschnitt von 16,6464 * 3,14 = 52,2697mm²

bei 100kg => 6666 / 52,2697 = 127,53 N/mm²
bei 30kg => 2000 / 52,2697 = 38,26 N/mm²


Habe ich irgendwo einen Gedankenfehler oder Rechenfehler gemacht ?
Ich habe nach besten Möglichkeiten das Tabellenbuch-Metall bemüht.

Das Ergebnis ist so, wenn es denn so stimmt, daß die Ansprüche an das Material selbst von einfachem Baustahl erfüllt werden. Und Dieterpapa hat recht.

Aber Spaß hat´s trotzdem gemacht.
Und .. wieder was gelernt.

 

[passer montanus]

Das Ergebnis ist so, wenn es denn so stimmt, daß die Ansprüche an das Material selbst von einfachem Baustahl erfüllt werden. Und Dieterpapa hat recht.

Hallo,

das denke ich auch. Ein alter Schmied macht einfach eine Funkenprobe
mit einem Vergleichsstück in einem abgedunkelten Raum.

und fertig.


Gruß PM

P.S Das Thema Werkstoffbestimmung hatten wir schon einmal hier
im Forum, und da habe ich wenn ich mich richtig erinnere ein Bild
mit den Funkenbildern eingestellt.

 

[dieterpapa]

Mein alter Prof aus Maschinenelemente und Konstruktion hat mal gesagt:

Was stabil aussieht, das hält auch - recht hat er, deshalb sind die Eigenbauten auch meist recht massiv

Dieter

 

[Lasca34]

......Habe ich irgendwo einen Gedankenfehler ..... gemacht ? ......

Ja.

Der eine Denkfehler ist die Annahme, daß man alles berechnen kann, wenn man nur lange genug in Wikipedia und dem Tabellenbuch Metall herumstöbert.

Der zweite Fehler ist, mit dem Kerndurchmesser des Gewindes zu rechnen. Das trägt der Kerbwirkung überhaupt keine Rechnung. Bei Gewinden kann man komfortablerweise den sog. Spannungsquerschnitt in die Rechnung einsetzen. Das ist quasi ein geometrischer ( also meßbar vorhandener ) Querschnitt des Gewindes multipliziert mit einem Faktor, der die Kerbwirkung berücksichtigt.

Jetzt muß man nur noch berücksichtigen, daß alle bisherigen Überlegungen in diesem Thread von statischer Belastung auszugehen scheinen, während ich schon oben angemerkt habe, daß es sich um eine "dynamische" ( eine schwellende ) Belastung handelt. Da brauchst Du nur die gewünschte Lastspielzahl abzuschätzen, die Wöhlerlinie des Bauteils durch ein paar Dauerschwingversuche zu ermitteln, und schon kannst Du richtig dimensionieren.

Bei ausreichend Erfahrung mit und Gefühl für Wöhlerlinien kann allerdings eine Grenzabschätzung helfen: Sollte das Spannungsniveau im Bauteil dermaßen niedrig sein, daß man getrost von Dauerfestigkeit ausgehen kann, kannst Du Dir den ganzen Zauber mit der "dynamischen" Berechung sparen.

Gruß
Michael

 

[Landybehr]

Hallo Michael,

im zweiten Denkfehler sehe ich es durchaus ein.

Beim Ersten nicht so ohne weiteres. Na klar, Kindergarten-1x1 ist das alles nicht. Aber auch keine Raketentechnik. Es geht um Wissen, das nicht gehütet wird, wie ein heiliger Gral. Die Kunst ist, und da sind wir halt bei Deinem ersten Punkt, ALLES notwendige zu beachten. Das darf man betonen. Doch Lehrbücher, Vorlesungen, Internet (jede Quelle mit seiner eigenen Qualitätsbandbreite) haben sogar explizit das Ziel, Wissen weiterzugeben. Wenn ich vor lauter Respekt zurückschrecke, das wäre Bestandswahrung. Das tut nicht not, denn Wissen ist ein besondere Gut derart, daß es durch besonders viel Benutzung nicht verschleißt. So.

 

[dieterpapa]

Moin Hendrik, Michael,

ich habe eurer beiden Ausführungen richtig genossen. Ernsthaft!

Hendrik, weil er es auf unnachahmliche Weise immer wieder schafft, sich ins Detail in Kleinigkeiten einzuarbeiten...der 50.1 ist eine meiner Lieblingsgeschichten hier.

Und Michael, weil hier wie aus der Pistole geschossen die theoretischen Grundlagen kamen.

Ich bewundere immer die Techniker und Ingenieure, die "die Stahlqualität mit der Zunge erschmecken" und die "Schweißnaht fühlen" können - im übertragenen Sinne.

Ich kanns nicht (mehr) - der Berufsweg hat mich einfach anders geführt - aber das Schöne hier am Forum ist der allgemeine Austausch.

Ach ja,,,eines wollt ich noch loswerden : Landmaschinentechnik, das ist doch das mit den Wurfpassungen und Baustahlqualität, oder? Duckundwech

Dieter

 

[Lasca34]

...denn Wissen ist ein besondere Gut derart, daß es durch besonders viel Benutzung nicht verschleißt. ....

Darum gebe ich mein bißchen Wissen, hier und woanders, so gerne weiter: Es nimmt dadurch keinen Schaden .

Nachdem ich nun zwei mögliche Wege aufgezeigt habe, einen der immer geht, einen der vielleicht geht, bist Du dran. Weiteres diskutieren hier wird nicht zum Ziel führen. Irgendwann muß man auch mal etwas machen.

Gruß
Michael

 

[Lasca34]

.....Was stabil aussieht, das hält auch ....

Hallo Dieter,

das ist ein Irrtum, dem auch die Redakteure von "profi" ständig erliegen. Es gehört nicht in diesen Thread, sonst könnte ich, z.B. an Bodenbearbeitungsgeräten, "schöne" Beispiele aufzeigen, daß das laienhafte "jetzt machen wir das noch dicker, noch massiver" oft geradewegs in die Gegenrichtung geführt hat.

Gruß
Michael

 

[dieterpapa]

Moin Michael,

natürlich ist dicker nicht immer besser , deshalb auch die Smilies dabei - aktueller Maschinenbau unter Berücksichtigung aller Möglichkeiten ist schon faszinierend. Wenn ich mir z.B. Kranausleger ansehe, wo mit 1100er Feinkornstahl gearbeitet wird...nur noch minimalste Wandstärken aus Gewichtsgründen, die Dinger biegen sich unter Last, daß einem Angst und Bange wird - aber halten tun sie. So ist es auch vermutlich bei aktuellen Landmaschinen.

Aber sind wir doch mal ehrlich, für die Schlepper, mit denen wir uns überwiegend hier beschäftigen, trifft das doch eher nicht zu...

Dieter

 

[Landybehr]

Ich gebe Meldung - der Thread hat für mich seinen Zweck erfüllt. Ich weiß jetzt, was ich tun werde. Die angesprochenen Effekte lassen sich einigermaßen in das Licht ihrer Bedeutung setzen. Beispielsweise erinnerte ich mich daran, daß beim Bremsen eines D5505 keine spürbaren Vibrationen im Pedal auftraten.
Für mich war es wichtig, daß später kein schlechtes Gefühl mitfährt. Immer an Konsequenzen denken

Da nun empfehle ich mich an dieser Stelle, nicht ohne noch Euren Beiträgen zu danken !!