Druckfederberechnung zur Fahrwersanpassung

Hi Leutz

Im T-45 Beitrag steht ja schon einiges über die zu schwache Federauslegunng.
Da eine Anpassung von Federeigenschaften ja vielleicht auch für andere interessant sein könnte, mach ich mal einen eigenen Beitrag auf.

Es geht hier also konkret um ein geschlepptes Fahrwerk einer Hawk von Jetlegend, dessen Feder viel zu weich ist.
Ich möchte das jetzt also mal versuchsweise berechnen. Kann da mal jemand, der sich mit sowas auskennt, drüberkucken und mir sagen, ob das so in Etwa hinnkommt? Merci

Nehmen wir der Einfachheit wegen an, die Masse des Fliegers sei 12kg und verteile sich gleichmäßig auf die 3 Räder. Ferner entspräche 1 kg gerundet 10N (und nicht 9,81N).

Dann käme ich also auf 40 N pro Rad.
Die Hebelverhältnisse sind am geschleppten Bein 1:4, d.h. vom Drehpunkt 20mm bis zur Feder und 80mm bis zur Radachse.

Dann lasten auf jeder Feder 160 N. Soweit korrekt ?

Die unbelastete Feder ist 52mm lang, wovon aber 30mm im Tauchrohr verschwinden, d.h. wirksamer Federweg am Federbein = 22mm.
Ich möchte nun, dass bei o.a. Belastung von 160 N die Feder zur Hälfte, also 11mm eintaucht. Dann komme ich auf eine Federrate von (160N : 11mm ) 14,5 N/mm.

Kann man das so rechnen

Ich habe (vor dieser Berechnung) mal geschätzt, dass ich eine Feder mit einem Drahtdurchmesser von ca. 1 bis 1,2mm bräuchte (die Originalfeder hat 0,6mm). Dann habe ich eine, von den Maßen, halbwegs passende Feder in einem Shop gefunden, welche jedoch bei 1mm Drahtdurchmesser eine Federrate von 160 N/mm hat, also mehr als das 10-fache meine groben Berechnung!



Kann das stimmen?

Übrigens habe ich mal die Federrate der Originalfeder getestet. Im direkten Eintauchen (also ohne Hebel des Fahrwerks) taucht die Feder bei einer Belastung von 5,6 N (560 g Gewicht) ca. 7,5mm tief ein. Wenn o.a. Rechenweg meiner benötigten 14,5 N/mm stimmt, komme ich bei der Originalfeder somit auf 0,74 N/mm, wäre also um das 20-fache zu schwach

Kann man das alles so rechnen, oder mache ich hier irgendwo einen Denkfehler ?

Merci Holgi

Das finde ich jetzt seit vielen Wochen mal wieder einen super Beitrag. Stehe vor nem ähnlichen Problem mit meiner großen F-18. Hoffe es gibt hier genug Experten die sowas können. Auch Hinweise auf entsprechende online shops wären super.

Hi Holgi!

mooooment! die drahtstärke ist nur EIN parameter von genau 2en!
zunächstmal, Deine überlegung bis hierher stimmt:

Dann komme ich auf eine Federrate von (160N : 11mm ) 14,5 N/mm.

Kann man das so rechnen

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eine schraubenfeder ist eine torsionsfeder. also ist die drahtlänge der 2te wichtige parameter neben dem drahtdurchmesser. wickeldurchmesser ist wurschd!
es kommt nun darauf an, die zur verfügung stehende drahtlänge derart aufzuwickeln, daß die gewünschte federweg und -konstante entsteht.
wickelt man einen niedrigen durchmesser, entsteht aus demselben draht eine lange, schlanke feder mit hoher federkonstante. derselbe draht mit nur einer großen windung erzeugt eine butterweiche federkonstante!
der unterschied zwischen beiden federn, die aus demselben stück draht gemacht wurden besteht im torsionswinkel:
die lange schlanke erfährt bei konstantem federweg einen hohen torsionswinkel, die kurze einen sehr kleinen.

da Du die weglänge, durchmesser und federgesamtlänge beibehalten mußt, brauchst Du einen dickeren draht. die torsionssteifigkeit (und damit die federkraft) dürfte bei volldraht mit dem quadrat des durchmessers steigen (flächenbezogen)...jedenfalls aus "der hüfte geschossen"

hoffe, das hilft Dir weiter!
viele grüße,
Jörg


ergänzung:
langer draht = niedrige torsionssteifigkeit
kurzer draht = hohe torsionssteifigkeit

bzw, wenn Du dieselbe, zu schwache feder mit mehr windungsabstand wickelst, wird sie auch härter, weil die drahtlänge abnimmt

Hi Michi,

merci für die Blumen

Also spontan bin ich auf diese beiden Shops gestoßen. Sieht aus, als liefern die auch Mindermengen:

• http://www.federnshop.com/
• http://www.alb-federn.de

Ist aber wohl ohne ein paar Vorkenntnisse nicht so einfach zu wissen, welche Feder man denn eigentlich benötigt. Das war meine Intension für diesen Beitrag

Jörg, das sieht ja so aus, als ist das eines deiner vielen Spezialgebiete

Dass hier Torsionskräfte wirken, war mir nie bewusst, aber jetzt weiß ich auch, warum ich beim Aufwickeln des Gartenschlauchs (am Boden) selbigen immer drehen muss

Wenn ich's richtig verstanden habe, dann sind also Federkonstante und Federrate 2 paar Stiefel, weil die Federate die Eigenschaften der fertiggebauten Feder (Federkonstante, Drahtdurchmesser und Federdurchmesser) schon kennt ?
Die Länge der fertigen Feder (nicht des Drahtes !) sollte dann ja wiederum egal sein, wenn die Feder halbwegs linear funktioniert, oder ?
Mit anderen Worten:
Was der Shop bei einer Bestellung von mir wissen müsste, ist doch dann lediglich, dass Ich eine 14,5 N / mm Feder mit ca. 5 bis 5,5mm Außendurchmesser brauche (Drahtdurchmesser wäre dabei ja dann egal, d.h. er würde sich ergeben). Falls es die Länge von 52mm nicht gibt, kann ich doch dann genausogut Meterware nehmen und mir passend abschneiden, richtig Captain Dillen ?

Holgi

Hi Holgi,

besser hätte man's nicht ausdrücken können. Dein federshop-rechner liefert den rest zur neuen feder, wenns mal was spezielles sein soll. zumeist reicht das standardprogramm, aus dem man was auswählt

noch ein paar worte zur windungszahl: man kann dieselbe länge/durchmesser und federkonstante mit unterschiedlichen windungszahlen und drahtstärken erreichen.

- viele windungen, dicker draht
vorteil: wenig torsionswinkel, blockfest, geringes bleibendes verformungsrisiko
nachteil: geringer nutzhub, weil viel drahtvolumen, hohes gewicht

- wenige windungen, dünner draht
vorteil: großer nutzhub, geringes drahtvolumen, niedriges gewicht
nachteil: hoher torsionswinkel, nicht (unbedingt) blockfest, hohes bleibendes verformungsrisiko

Jörg

Gutekunst Federn

Gutekunst Federn

Hallo miteinander,
hier gibt es Federn nach Katalog, nach Maß und ein Programm zum Rechnen:

http://www.federnshop.com/Start_d.html

Gruß Rolf

ich nochmal,

hier geht es zwar um Federn und Dämpfer beim Segler und der Wilga, aber auch z.Bsp. um die Frage Federkraft bei Blockmaß im Verhältniss zum Modellgewicht.

http://www.modell-federn.de/index.html

Gruß Rolf

Hi Rolf,

ja im Federnshop habe ich auch gerade gestöbert
Keine Frage! Ob Wilga oder Jet, das Fahrwerk sollte der gleichen Physik gehorchen

@ Jörg: Ich glaube, du überschätzt meine Kenntnisse, denn jetzt bin ich doch wieder etwas verwirrt!

Also das hier:

noch ein paar worte zur windungszahl: man kann dieselbe länge/durchmesser und federkonstante mit unterschiedlichen windungszahlen und drahtstärken erreichen.

- viele windungen, dicker draht
vorteil: wenig torsionswinkel, blockfest, geringes bleibendes verformungsrisiko
nachteil: geringer nutzhub, weil viel drahtvolumen, hohes gewicht

- wenige windungen, dünner draht
vorteil: großer nutzhub, geringes drahtvolumen, niedriges gewicht
nachteil: hoher torsionswinkel, nicht (unbedingt) blockfest, hohes bleibendes verformungsrisiko

Zum Vergrößern anklicken....

kann ich voll und ganz nachvollziehen - perfekt erklärt !

ABER: Aus deinem Post entnehme ich, dass Federrate und Federkonstante vielleicht doch dasselbe sein könnten?

Ich frage, weil: Ändert sich an der Federrate (N/mm) etwas, wenn ich die Länge der Feder (nicht des Drahtes!) L0 verändere?
Anders gefragt: Wenn ich mir Meterware mit einer Federrate von 15 N/mm kaufe, und 52mm abschneide, hat dieses Stück dann immernoch eine Federrate von 15 N/mm?

Mein Bauchgefühl sagt irgendwie "ja" Und falls das stimmt, dann müsste das ja auch in die andere Richtung, also "verlängern" gehen, oder?

Ich habe nämlich keine 100% passende Feder gefunden, aber die u.a. Feder VD-179C kommt mit ihrer Federrate von 14,3 N/mm und einem Aussendurchmesser von 5mm der Sache sehr nahe! Der Nachteil: Die Länge dieser Feder L0 ist gerademal 17mm
Frage: Falls ich keine Feder in ca. 52mm Länge oder Meterware finde, könnte ich jetzt einfach 3 Stück von diesen Federn im Tauchrohr stapeln?
Meterware kürzen wäre mir natürlich lieber, aber ich finde nix passendes

Anhang anzeigen Feder VD-179C.pdf

Holgi

Hallo Holgi,

Federrate und Federkonstante sind nur verschiedene Bezeichnungen für das Gleiche,

Kraft je mm Federweg in N/mm...

Gruß Rolf

Kraftei schrieb:

Ich frage, weil: Ändert sich an der Federrate (N/mm) etwas, wenn ich die Länge der Feder (nicht des Drahtes!) L0 verändere?
Anders gefragt: Wenn ich mir Meterware mit einer Federrate von 15 N/mm kaufe, und 52mm abschneide, hat dieses Stück dann immernoch eine Federrate von 15 N/mm?

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Nein. wenn Du die Feder halbierst, bleibt halb soviel Draht übrig, die Federkonstante verdoppelt sich.

Ich habe nämlich keine 100% passende Feder gefunden, aber die u.a. Feder VD-179C kommt mit ihrer Federrate von 14,3 N/mm und einem Aussendurchmesser von 5mm der Sache sehr nahe! Der Nachteil: Die Länge dieser Feder L0 ist gerademal 17mm
Frage: Falls ich keine Feder in ca. 52mm Länge oder Meterware finde, könnte ich jetzt einfach 3 Stück von diesen Federn im Tauchrohr stapeln?

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Nein, Du hast dann nur noch ein Drittel der Federkonstante. Jede der Federn sackt unter 14.4 N um 1 mm ein, zusammen dann 14.3 N / 3 mm = 4.8 N/mm
Du könntest die Feder verstrecken auf die gewünschte Länge, aber vermutlich macht sie dann den gewünschten Federweg nicht mit, ohne sich zu setzen, weil die Spannungen im Draht den zulässigen Wert überschreiten.

Es gibt eben auch einfach Grenzen, was das System Schraubenfeder auf beschränktem Raum kann. 5 mm aussen sind schon eine Hausnummer.

Hi Markus

Vielen Dank! Eben hat's "Klick" gemacht

Dann müsste ich also, bei Verwendung von 3 Federn, um die "1/3 Kürze" auszugleichen die Federrate verdreifachen, d.h., wenn es halt nur 17mm kurze Federn gibt, müssten die dann eben ca. 45 N/mm haben.
Problem hierbei: Wenn es keine 52mm - 14 N/mm gibt, wird es wohl auch keine 17mm - 45 N/mm geben

So wie du sagst Markus, bei dem begrenzten Bauraum ist, wohl zumindest mit den Standardmaterialien, einfach nicht mehr drin.
Vielleicht gibt's ja irgendwas in der Spezialkiste. Ich ruf mal bei Gutekust an...

Federrate und Federkonstante sind nur verschiedene Bezeichnungen für das Gleiche,

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@ Rolf: vielen Dank, das hab ich "befürchtet" - Hab' auch schon gesehen, dass manche Shops für die N/mm den Formelbuchstaben "c" verwenden
(Alb-Federn) während Gutekunst hier wohl das "R" nimmt.

Holgi

Aua !

Habe gerade das Angebot von Gutekunst erhalten. Meine beiden Federn sollen 50 Eurolinos kosten - Aua
OK, sind halt Einzelanfertigungen. Trotzdem werd' ich das dann erstmal mit den Ebay Federn in der oberen Stufe versuchen, zumal der nette Berater am Telefon sagte, dass er bei 52mm Länge und 5,7mm Hülsendurchmesser kaum über 5N / mm kommen würde.
Ich muss da nochmal anrufen, ob er jetzt doch irgendwie die 15N/mm hinbekommen hat. Dann wäre mir ein funktionierendes Fahrwerk 50 Euro wert, auch wenn's nur für 2 Federn sind.
5 N/mm dagegen bekäme ich aber auch fast mit Standardware hin.

Holgi

Hi Holgi!

50 Federn dieses Typs - die Sonderanfertigung - würden vermtl. 55eu kosten
Dann hättest Du immerhin Ersatz

Hi Jörg,

vermutlich hast du Recht. Ich könnte aber auch versuchen, sie dann für 10 Euro/Stck zu verhökern

Andere Idee: Was wäre, wenn ich die 52mm Labber-Feder durch einen 35mm Festkörper + eine 17mm lange VD179C mit ihren14N/mm ersetze?



Was denkst du; kommt da, in Verbindung mit einer weicheren Feder für die 2. Stufe (siehe oben) etwas Sinnvolles bei raus, Captain Dillen ?

Holgi

Jep, die gewünschte Federkonstante hättest Du dann. Reicht der Nutzweg/Hub bzw wieviel Hub brauchst Du? Bei 17mm schätze ich max 10mm Hub. ist sie blockfest?

Hi Jörg,

Merci. Die mageren 10mm könnten hinkommen

ABER: genauso, wie mir die Hebelverhältnisse des Schlepphebels bei der Kraft das Leben schwer machen, würden sie mir jetzt aus den 10mm Hub dann 40mm Federweg "zaubern", oder ?
Ich glaub', ich bestell mir mal welche von den VD-179C !

Holgi

was hältstn von der hier? hab mal den gk-rechner bemüht

L0 = 32mm
Hub sN = 8,7mm
Fmax = 107N
R = 12,5 N/mm
Wie war doch gleich Dein Modellgewicht?

ahh 12kg, also grob 10kg fürs HFW...also grob 50N pro HFW-Bein...hmmm...dann wäre mit der o.g. Feder eine Aufsetzbeschleunigung von gut 2G drin...upps bissi knapp, Untergrenze...
nochmal gucken...

hmm..ich schau mir grad Deinen ersten Post an und sinniere über Lothar Müllers Federsträngen.
auf welche Länge der Feder bezieht sich die Federkonstante??

Hi Jörg,

du meinst die D-180Y ? Geht nicht. Die hat 6,5 Aussendurchmesser; ich hab' aber nur 5,8 Hülsen (Tauchrohr) durchmesser.

Die Federkonstante von ca. 15N/mm bezog sich auf eine Länge von ca. 52mm, aber die 52mm brauche ich ja gar nicht
Auf den Gedanken mit dem Festkörper bin ich gekommen, weil von den 52mm ja eh' 30mm im Tauchrohr verschwinden, und als Federweg nur 22mm bleiben.
(Warum bin hab' ich da nicht eher geschaltet? oben hatte ich das ja schon selbst geschrieben )

Kritisch ist der Hülsendurchmesser. Nur 5,8mm! Das wird mit 1,1er Draht schon knifflig
Du hast aber Recht, so richtig im grünen Bereich bin ich damit sicher nicht, zumal ich ja eine zarte 2g Landung erstmal hinbekommen muss... Von mir bin ich da eher andere Kailber gewohnt

Aber wie gesagt, die obere Feder (welche ich vorsichtig als "Anschlagpuffer" bezeichnet habe, weil seehr hart!) ist ja auch noch da und Gion sagte in dem anderen Beitrag, dass er alleine durch den Tausch dieser oberen Feder nun rund 30mm Federweg habe.
Eventuell kann man mit dieser dann wieder ein bißchen variieren. Ist einfacher, weil sehr viel größerer Durchmesser!

Das lässt hoffen!
Ich werde mir mal die VD-179C bestellen und dann weitersehen ...

vielen Dank erstmal...

Holgi