R 100 GS Umbau als " leichte " Enduro

[schrauberandy]

Wird doch

[Euklid55]

Wird doch

Hallo,

wie viel Kilogramm wird sie den "Leichter"?

Gruß
Walter

[monopod]

Wird doch

as times go by .
.. faster lighter geiler...

find ich gut.

[Gimlet]

Ich weiß, du willst dass sicher nicht hören aber trotzdem eine Überschlagsrechnung zur Federbeinanbindung am Rahmen.

Statische Radlast hinten mit Fahrer:

~ 1500 N
Übersetzungsverhältnis Zentralfederbein:
~ 1:3
damit statische Kraft am Federbein:
~ 4500 N

Das Federbein ist aussermittig an dem Rohr angebracht und das Rohr wird somit auf Torsion und Biegung beansprucht.

Hebelarm zwischen Federbein und Rohrmitte, geschätzt
~ 50 mm
gibt ein Torsionsmoment von:
Mt = 4500 N * 50 mm = 225 000 Nmm

Was hat das Querrohr für Abmessungen, ich nehme mal 30x3 an, gibt ein polares Widerstandsmoment von:
Wp = 3130 mm^3

Die Torsionsspannung ist dann Mt geteilt durch Wp:
72 N/mm^2

Gleichzeitig wird das Rohr auf Biegung beansprucht:

angenommene Rohrlänge:
200mm

Das Biegemoment für einen beidseitig fest eingespannten Träger ist Kraft * Länge / 8:
Mb = 4500 N * 200 mm / 8 = 112 500 Nmm

Das Widerstandsmoment gegen Biegung ist:
Wb =1565 mm^3

Die Biegespannung ist dann Mb geteilt durch Wb, gibt wieder:
72 N/mm^2

Um nun die gesamte wirkende Spannung zu berechnen werden diese beiden Spannungen entsprechend der Gestaltänderungsenergiehypothese addiert.
Dazu wird das Quadrat der Torsionsspannung berechnet, der Wert mal 3 genommen und mit dem Quadrat der Biegespannung addiert und dann von allem die Wurzel gezogen.
Da in diesem Beispielfall die beiden Spannungen gleich groß sind, kommt da das gleiche raus wie man man beide addiert:
144 N/mm^2

Diese 144 N/mm^2 wirken aber schon im Ruhezustand, bei normaler Fahrt geht das bis auf 1,5 fachen Wert und bei extremen Fahrmanövern auf ein Vielfaches.

Nun kann man sagen die 144 sind ja noch weit weg von den 520 woher der St52 seinen Namen hat. Die 520 ist aber der Punkt wo er bei einer einzigen Belastung versagt.
Interessant ist da die Streckgrenze von 355 N/mm^2 ab der sich das Material plastisch verformt.

144 mal die 1,5 der normalen Radlastschwankung sind 216. Also immer noch einiges an Abstand zu den 355, reicht das nicht aus?

Nein, den diese 355 kommen aus dem Zugversuch, einem einzigen Belastungszyklus.

Wieviel etwas bei einer Vielzahl von Belastungszyklen aushält gibt die Wöhlerlinie an. Aber diese gibt es nicht ganz allgemein für einen Werkstoff.
Diese ist ja nach Belastungsart, Konstruktion, Materialabmessungen, Kerbwirkung, geschweißt, ... anders und muss dafür in Prüfstandsversuchen ermittelt werden.

Allgemein liegt die Dauerfestigkeit grob zwischen 20% und 50% der Streckgrenze.


Mit diesem beispielswerten Werten wäre die Konstruktion also sicher nicht dauerfest.

[Magnum]

Oh Gott Andy, setz dich nur net auf dein Moped, das bricht zusammen😂🙈
Gruß Jürgen

[Q-treiber]

~ 1500 N Übersetzungsverhältnis Zentralfederbein:
~ 1:3
damit statische Kraft am Federbein: ~ 4500 N

Hatten wir bei den HPNs schon mal durchgekaut.
Liegt eher bei 1:4, somit noch größere Last...
Aber sowas will kein Selberbauer hören/lesen.

(Ich frag mich immer wer sowas einträgt und ob der §21-Kollege sich Berechnungen vorzeigen läßt.)

Ansonsten ist der Andy >18 und muß seinen eigenen Künsten vertrauen finde ich.

[schrauberandy]

Hallo Ralf
Danke für die ausführliche Berechnung
Hier noch mal die echten Grundwerte
Die Dämpfer Aufnahme ist 31mm aus der Mitte der Strebe versetzt
30 x 3mm hochferstes nahtloses Rohr mit einer Länge 140 bis 160mm durch die schräge Anbindung
Wenn du mit diesen Daten noch mal rechnen möchtest
Gruß Andy

[Gimlet]

Hallo Andy,

mach ich gerne.

Der kürzere Hebelarm und die kürzere Länge des Querrohr macht die Sache schon mal besser.

Hatten wir bei den HPNs schon mal durchgekaut.
Liegt eher bei 1:4, somit noch größere Last...
Aber sowas will kein Selberbauer hören/lesen.

Die Info ist interessant, hab mir das nochmal angeschaut und überlegt.
Die Schwingenlänge hat zu der Länge zwischen Federbeinanlenkung und Schwingendrehpunkt wirklich ein Verhältnis von ca. 1:4.

Allerdings ist der Paralever keine normale Schwinge sondern hat ja den zusätzlichen Drehpunkt des Hinterachsgetriebes. Dadurch ändert sich das wieder.

Das Rad möchte/kann um diesen Drehpunkt drehen und wird von der Paralverstrebe in Position gehalten.
Die Radlast erzeugt Aufgrund dieser drehbaren Lagerung also hier erstmal kein Drehmoment in der Schwinge.
Vielmehr wird die Radlast hier einfach parallel verschoben und wirkt dann an 1:1 an diesem Drehpunkt der Schwinge nach oben.

Zusätzlich entsteht noch eine Kraft in Richtung der Schwinge. Diese ist die Radlast multipliziert mit der Länge des Hinterachsgetriebes zum Drehpunkt in der Schwinge und geteilt durch den Abstand zwischen diesem Drehpunkt und der Anbindung der Paralverstrebe.

Diese Längen sind ungefähr gleich lang, somit wirkt an dem Drehpunkt un der Schwinge einmal die Radlast nach oben und einmal in Richtung der Schwinge.
Die Kraft in Richtung der Schwinge ist für die Betrachtung der Federbeinanbindung nicht relevant. Sie wirkt aber auf den Bereich der Schwingenlagerung im Rahmen. Dieser muss das aber aushalten, da dass sehr schräg stehende Federbein bei der R100GS Schwinge auch eine vergleichbare Kraft in diese Richtung erzeugt.

Ohje, hab hier mit schwer Verständlichem schon wieder viel zu weit ausgeholt. ;-)

Also zurück zum Thema, aus obigen Gründen bleib ich bei der Übersetzung von 1:3.

Damit ist bei einer hinteren Radlast von 150 kg für Fahrer und Motorrad die statische Kraft am Federbein:
~ 4500 N

Hebelarm zwischen Federbein und Rohrmitte entsprechend diener Angabe:
31 mm

gibt ein Torsionsmoment von:
Mt = 4500 N * 31 mm = 139 500 Nmm

Querrohr bleibt bei 30x3, gibt ein polares Widerstandsmoment von:
Wp = 3130 mm^3

Die Torsionsspannung ist dann Mt geteilt durch Wp:
44,6 N/mm^2

Für die Biegung nehmen wir die mittlere Länge des Rohrs:
150 mm

Hab mir auch nochmal die Bilder angesehen und bemerkt dass die Federbeinaufnahme auch nach links versetzt ist. Ich nehme dafür mal 15mm an. Ein Stück mehr rum oder num macht da aber auch nicht viel aus.

Das Biegemoment ist dann:
Mb = 97 200 Nmm

Das Widerstandsmoment gegen Biegung ist:
Wb =1565 mm^3

Die Biegespannung ist dann Mb geteilt durch Wb, gibt wieder:
62,1 N/mm^2

Entsprechend der Gestaltänderungsenergiehypothese addiert ergibt das dann:
99 N/mm^2

Die 99 N/mm^2 mal dem Faktor für die normalen Radlastschwankungen von 1,5 ergibt 148 N/mm^2.

Ich bleib für die Werkstoffwerte trotzdem mal beim St52 weil der Rahmen ja aus diesem Material ist.
Die 148 N/mm^2 nutzen die Streckgrene von 355 N/mm^2 zu 42% aus.

Das ist zwar im oberen Bereich der Bandbreite für die Dauerfestikgeit, aber ein Motorrad braucht ja auch keine Million Kilometer halten.

Man kann auch noch sagen, dass bei einer Supermoto aufgrund der weicheren Federerung mit langen Federwegen die Bodenunebenheiten besser ausgeglichen werden können.
Somit fallen die Radlastschwankungen geringen aus und daher kann auch ein kleinerer Faktor als 1,5 angenommen werden. > 1,4

Von den 150kg kann man eigentlich noch das Gewicht für Hinterrad, Endantrieb und Schwinge abziehen. Diese Masse muss diese Stelle des Rahmens ja nicht mehr tragen. Also reduziert sich die Belastung nochmals um ca. 10%.

Also mit diesen 10% weniger Last und dem Faktor 1,4 nutzt man den St52 dann zu 36% aus.
Das muss er schon halten, allerdings ist das nur eine grobe Abschätzung. Richtige Werte liefert nur der Fahrversuch.

Also viel Erfolg bei deinen tollen Umbauarbeiten.

[schrauberandy]

Hallo Ralf
Vielen Dank für die sehr detaillierte Ausführung
Ich habe schon sehr genau darüber nachgedacht wie ich der Dämpfer befestige und war mir recht sicher das das auch halten wird wobei ich bei meiner Strebe keine Bedenken hatte die Überlegung war ob ich noch zur Schwingen Aufnahme ein Zugrohr einsetzten sollte was aber baulich mit dem Dämpfer schwer zu realisieren wäre
Soweit ist jetzt alles wieder zusammen Motor läuft jetzt mit einer 324 Grad Nocke die Yamaha Lichtmaschine ladet wie sie soll
Jetzt noch Zündung einstellen und dann noch Farbe an die Blechteile
Und nochmal Danke für Kritik und Hilfe
Gruß Andy

[schrauberandy]

Es gibt immer arbeiten auf die man überhaupt gar keine Lust hat die Licht Maske fertig zu bauen gehört dazu