Beinahe-Crash: Schrauben von Motorbefestigung gebrochen!?!

Hallo Leute,

Nach der Landung mit meiner Sbach 300 50cc (DLE55) ist mir aufgefallen, dass der Propeller extrem unrund lief und irgendwie "geeiert" hat.
Nach Entfernen der Motorhaube habe ich das Problem sofort gesehen: Der Motor hing nur noch an 2 (!) Schrauben. Zuerst dachte ich, dass sie sich trotz Sicherungslack losgerüttelt hätten. Aber dann bemerkte ich, dass der Rest der M5 SChrauben noch in den Stand-offs steckten. Sie waren einfach ABGEBROCHEN! Gott sei dank sind nur die jeweils diagonal liegenden SChrauben gebrochen, ansonsten wäre es mit großer Sicherheit nicht gut ausgegangen.

Nur stellt sich mit die Frage, warum es dazu kommen konnte, dass mal eben 2 Massive M5 Schrauben abreißen bzw. brechen konnten? Rein von der Belastung her könnte man mehrere 100 Kg an eine M5 Schraube hängen und die würde nicht brechen. Die Einfachste Erklärung wäre ein Materialfehler. Aber gleich 2 Mal? Kann es vielleicht an der Art der Aufhängung liegen?

Hat irgendjemand schon mal so einen Fall gehabt? Ich bin echt ratlos was da schief gelaufen ist. Habe mir nun Edelstahschrauben besorgt, weil diese eine höhere Festigkeit und Zähigkeit haben, aber ich will nicht, dass sowas nochmal passiert

Unten mal ein Bild von der Einbausituation:

Hallo,

ich vermute mal dass es sich um einen Schwingungsbruch handelt.

In dem Fall ist die Belastung auf Zug zu vernachlässigen. Beim Betrieb des Motors entshen Schwingungen die letztlich zum Bruch der Schraube führen. Geht nicht von jetzt auf gleich aber mit der Zeit schon. Stichwort: Wöhlerkurve.

Mit wie viel Newton hast du die Schrauben angezogen ?

Lagen die Schraubenköpfe vollflächig auf, oder nur Punktuell wegen dem Seitenzug ?

Kai Uwe schrieb:

Habe mir nun Edelstahschrauben besorgt, weil diese eine höhere Festigkeit und Zähigkeit haben, aber ich will nicht, dass sowas nochmal passiert

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Wer hat dir den Quatsch erzählt ?
Es gibt Festigkeitsklassen und daran erkennst du ob sie mehr halten oder nicht.
http://www.schrauben-normen.de/festigkeitsklassen.html

Vorspannkräfte und Anziehmomente für Schaftschrauben aus Stahl.
Azugsmomente für Schrauben aus Aluminium, VA-Stahl und Titan:
Aluschrauben wie Festigkeitsklasse 5.6
V2A-Schrauben wie Festigkeitsklasse 6.8
Titanschrauben wie Festigkeitsklasse 8.8

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Also eher Schrott !

Ich vermute daß du 8.8er Schrauben mit weit mehr wie 6Nm angezogen
und somit überdehnt hast und Haarrisse entstanden sind.

(Ein kleiner guter Drehmomentschlüssel -2 bis 16Nm - kostet nicht die Welt)


Gruß
Andreas

Schadenhypothese

Schadenhypothese

Hallo Kai-Uwe,

Ich denke auch das es ein Schwingungsbruch ist. Kann man sehen wenn man sich die Bruchfläche unter dem Mikroskop anschaut.

Das Problem werden deine Holzscheiben sein. Der Schraubauflage arbeitet sich ein oder das Holz gibt nach und der Schraubverband verliert die Vorspannkraft. So kommt Bewegung ins Spiel und die Schraube wird immer wieder auf Scherung beansprucht. Sobald die erste Schraube durch ist bewegt sich das ganze noch mehr und die zweite ist dran.

Gruß

René

Andreas Maier schrieb:

Mit wie viel Newton hast du die Schrauben angezogen ?

Lagen die Schraubenköpfe vollflächig auf, oder nur Punktuell wegen dem Seitenzug ?







Wer hat dir den Quatsch erzählt ?
Es gibt Festigkeitsklassen und daran erkennst du ob sie mehr halten oder nicht.
http://www.schrauben-normen.de/festigkeitsklassen.html



Also eher Schrott !

Ich vermute daß du 8.8er Schrauben mit weit mehr wie 6Nm angezogen
und somit überdehnt hast und Haarrisse entstanden sind.

(Ein kleiner guter Drehmomentschlüssel -2 bis 16Nm - kostet nicht die Welt)


Gruß
Andreas

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Ok was die Festigkeit angeht, hast du natürlich recht, das wird durch die Festigkeitsklassen vorgegeben. ICh meinte eigentlich nur die Zähigkeit (komme diese zwei Eigenschaften gerne mal durcheinander, daher habe ich einfach mal beide in den Raum geworfen ).

Was die Zähigkeit angeht, sind Edelstahlschrauben aber natürlich besser als verzinkte Stahlschrauben. Die sollten zumindest nicht so schnell brechen, bei Vibrationen...


Gruß
Kai

René G. schrieb:

Hallo Kai-Uwe,

Ich denke auch das es ein Schwingungsbruch ist. Kann man sehen wenn man sich die Bruchfläche unter dem Mikroskop anschaut.

Das Problem werden deine Holzscheiben sein. Der Schraubauflage arbeitet sich ein oder das Holz gibt nach und der Schraubverband verliert die Vorspannkraft. So kommt Bewegung ins Spiel und die Schraube wird immer wieder auf Scherung beansprucht. Sobald die erste Schraube durch ist bewegt sich das ganze noch mehr und die zweite ist dran.

Gruß

René

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Danke für deine Antwort. Der Gedanke erscheint mir naheliegend zu sein. Werde die Holzscheiben durch Stahlscheiben ersetzen. Allerdings sind die Standoffs ja am Motorspant auch mit Schrauben befestigt? theoretisch müsste da ja die selbe Gefahr drohen?!
Habe zwar Federringe + Karosseriescheiben ´zwischen Schraube und Holzwand, aber das Holz gibt ja immer ein bischen nach. Sollte man nach jedem Flugtag die Schrauben nachziehen?


Gruß
Kai

Hallo Kai Uwe,

Ja die andere Befestigung ist auch nicht ohne. Allerdings hast du mit den K-Scheiben schon die richtige Wahl getroffen. So wird die Kraft auf eine größere Fläche verteilt und das Holz gibt nicht nach. Die Federringe sind auch gut an der Stelle. Verhindern ein verdrehen und bringen zusätzlich eine federwirkung ein.
Obendrein wirst du dort auch Schraubensicherungslack verwendet haben.

Gruß

René

Du hast die Schrauben 100% zu fest zugeknallt.
6Nm kannst du mit einem ganz kleinen Innensechskant-Schlüssel
mit Daumen und Zeigefinger erreichen. - Selbst 10Nm bei M6 8.8 ist wie für kleine Kinder.

Tipp lege unter die Schraubenköpfe Schnorr-Scheiben,
Wenn diese flach an liegen ist das Drehmoment erreicht, und die Schrauben sind gesichert.
Zeitgleich dienen diese Scheiben als Winkelausgleich für den Fall dass die Schrauben durch
Seitenzug und Sturz dort nicht sauber auf liegen.

Gruß
Andreas

Bei der Konstruktion wäre eigentlich einfach gute Schwingungsfestigkeit (und gute Sicherung ohne Schnorr-Scheiben und ähnliche Krücken(ich übertreibe)) zu erreichen, wenn man die Schrauben lang ausführt. Also entweder gleich ganz durch die Stand-Offs geführt, oder ein tief liegendes Innengewinde hinter einem tiefen Loch.

Nichts sichert eine Schraube besser als ein langer Schaft. Und die Belastungen durch Vibrationen wird auch reduziert, weil die relative Dehnung kleiner wird. Die freie Schaftlänge sollte mindestens 5d betragen. Bei einem Verbrennungsmotor auch gern länger. Schau dir mal die Konstruktion von Zylinderkopfschrauben an.

Die Holzscheibe kann Teil des Problems sein, wenn sie sich setzt. Die Fläche ist zwar gross, muss also nicht unbedingt sein. Aber wenn Du wegen weicher Unterkonstruktion Vorspannung verlierst, steigt der Wechselanteil der Last an. Ist nicht unbedingt intuitiv, aber bei schwingender Belastung ist die Schraube am wenigsten gefährdet, wenn sie bis zu ihrer Streckgrenze angezogen wird. Geht diese Vorspannung verloren, bricht die Schraube eher.

Bei so einem Rappelfall würde ich nicht unbedingt davon ausgehen, dass eine Fehlbehandlung mit Vorschädigung vorausging. M5 ist da nicht gerade üppig dimensioniert.



"Edel"stahl ist bei Schrauben einem anständig vergüteten Stahl unterlegen. Spätestens eine 10.9, ganz sicher aber eine 12.9 ist besser als Rostfrei.

Kai Uwe schrieb:

Was die Zähigkeit angeht, sind Edelstahlschrauben aber natürlich besser als verzinkte Stahlschrauben. Die sollten zumindest nicht so schnell brechen, bei Vibrationen...

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Meine Erfahrungen sind genau gegenteilig. Bisher sind bei mir Edelstahlschrauben immer schneller kaputt gegangen als normale Stahlschrauben. Gerade direkt beim einschrauben sind mir schon sehr viele Edelstahlschrauben abgebrochen, aber nur ganz wenige normale Schrauben. Mein persönlicher Eindruck ist also, dass Edelstahlschrauben weniger belastbar sind als andere. Wie kommst du zu gegenteiliger Einschätzung bei Verwendung von jeweils 08/15 Stahl oder 08/15 Edelstahl? Spezialstähle jetzt mal explizit ausgenommen.

Hallo , ich denke das M5 schrauben einfach zu schwach für die Geschichte ist ! Jeder Mopedmotor mir 50ccm ist mit M8 Schrauben befestigt , und das meistens auch noch im Rahmen kraftschlüssig . Diese "Stehbolzen" Befestigung ist einfach nicht geeignet diese Art von "rüttel -schüttel " belastung aufzunehmen . Ich benutze "nur " Benziner bis 35ccm , Aber die sind immmer über einen passende Rückwand-Platte verschraubt .(MVVS) In deinem Fall würde ein extra Motordom , der fest mit der Firewall vebunden ist die Sache schon beheben .Wenn du mal bei den E-Antrieben nachschaust , siehst du oft wie man vesucht diese lange Abstebung (wegen größerem Abstand) gegen das Drehmoment versucht abzustreben . Also alles nur Stabiler auslegen ! Gruß , Frank

Moin,
ich denke auch das die Holzscheiben das Problem sind.Die Qualität der original Schrauben ist allerdings auch unterirdisch.Ich habe die Schrauben bei meinem DLE 61 gegen 12.9 getauscht. Diese Schrauben rödeln sich am Motorspant auch mit der Zeit trotz Loctite etwas los,brechen aber nicht.Das liegt einfach am Holz was sich mit der Zeit setzt.Das gleiche Problem gibts ja auch bei Holzluftschrauben .Wenn man diese nicht nachzieht scheren die Schrauben auch ab .
Gruß Horst

Hallo zusammen.

Zuallererst: Im Maschinenbau haben Sicherungsringe, Federringe, Schnorrscheiben und derlei nichts verloren. Sie haben keine Wirksamkeit, und dies ist auch der Grund, warum alle diesbezüglichen Normen zurückgezogen wurden.
Einzige Ausnahme: Nordlock-Scheiben. Die bringen wirklich was.


Was Festigkeitsklassen und Drehmomente angeht, gibt es ja genügend gute Beiträge hier.

Generell aber habe ich noch ein Verständnisproblem mit der oft anzutreffenden "Säulenmontage" von Verbrennern. Mir erscheint sie wenig optimiert.
Sie ist ja näherungsweise so aufgebaut:
http://www.ikea.com/de/de/images/products/lerhamn-tisch__0238243_PE377691_S4.JPG

Wackelt und tordiert man nun an der Tischplatte herum, werden die Kräfte in Biegebelastung an den Befestigungspunkten der Säulen ungewandelt, neben Scherbelastung natürlich. Die Biegebelastung verursacht Zugspannung an den Schrauben. Warum wird die Geschichte nicht seitlich abgestrebt?
Ich hab das mal in dem Bild dazugemalt: Ein an den Enden umgebogener Streifen aus 2-3mm Aluminiumblech, davon 4 Stück ringsrum angebracht, sollte doch alles sehr deutlich versteifen, so dass am Ende fast nur noch Scherkräfte übrigbleiben.
Spräche da was dagegen?

Schrauben von Motorbefestigung gebrochen

Schrauben von Motorbefestigung gebrochen

Ich sehe es genau so wie MarkusN.
Sehr wahrscheinlich haben sich die Holzunterlagen gesetzt. Dadurch haben die Schrauben ihre Vorspannkraft verloren (die Schrauben wurden lose) und den Rest erledigten die Vibrationen des Motors (dadurch wird rechtschnell mal ein Schraubenkopf ab vibriert oder die Schrauben laufen einfach nur raus).

Gruß
Reiner

Schauben nach Norm angezogen haben 90% Vorspannkraft und 10% Nutzlast auf Zug. Diese Vorspannkraft kannst du mit den Holzscheiben garnicht erzeugen, weil die nachgeben.
M5: ca. 7kN bei ca.5 Nm Anzugsmoment
An der Festigkeit und möglichen Spannkraft kann es also nicht gelegen haben.

Ich sehe das Problem auch in den Holzscheiben. Die haben nachgegeben und die Schrauben sind auf Biegung belastet worden. Und das mögen die überhaupt nicht!
Mach die Scheiben aus Metall und Du wirst wahrscheinlich Ruhe haben.


Eine weniger wahrscheinliche Ursache, aber ebenfalls vorhandener Konstruktionsfehler ist die Stelzen-Anordnung. Da fehlt noch ne diagonale Abstrebung.
Vielleicht hast Du Glück und es ist insgesamt steif genug, aber es kann auch sein, dass dann entweder die Guss-Flansch-Ohren abbrechen werden oder die Motorspant verformt wird bzw. ausnudelt. (oder deren Verschraubung dann fliegen geht...)
Belastungsursache: Torsion der Motoraufhängung aufgrund von Drehmomentstößen/Vibrationen.

Die Holzscheiben finde ich persönlich auch nicht so gut gewählt. Metallscheiben sind wohl besser.
Wie gut ist denn die Luftschraube gewuchtet?
Holz oder CFK?
Es kann aber auch sein das dein Motor/ Träger sich bei einer bestimmten Drehzahl in Resonanz befindet und deshalb die Schrauben defekt gehen. Kann auch bei einer perfekt gewuchteten Luftschraube passieren.
Deshalb mal ohne Haube den Motor betreiben und genau darauf achten.
Abstrebungen können dann helfen. (wie schon geschrieben)

Gruß VolkerZ

Andreas Maier schrieb:

(Ein kleiner guter Drehmomentschlüssel -2 bis 16Nm - kostet nicht die Welt)


Gruß
Andreas

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Eine Frage:

Könnt ihr einen Drehmomentschlüssel für den Modellbau empfehlen?

Vielen Dank und schöne Grüße

Hallo zusammen,

Die Holzscheibe wird nicht der einzige Grund sein.
Schaut man sich die lange Distanzierung an, aufgesetzt an ein Holzspannt, muss das durch Schwingungen und Vibrationen zu Spannungen führen. Letzendlich gibt in diesen fall die überdrehte Schraube nach.
Grüße

Hi Kai,
ich hatte so etwas ähnliches auch schon mind 2mal( u.a. auch Goldwing Modell mit dle55, die Holzscheiben aber hinter den Standoffs)
Allerdings hatten sich bei mir 'nur' 2 Schrauben kompl verabschiedet, und auch die Verklebung des Motorspants hatte sich trotz der Aluwinkel gelöst, hing aber noch in der formschlüssigen Verzahnung des selbigen.
Dann hatte ich den Spant neu eingeklebt, große K-Scheiben vor und etwas kleinere hinter den Spant gesetzt, wo nötig halt etwas abgeschnitten, und an allen 8 Schrauben einen kl Tropfen Loctite 243.
Das hat dann auch bis zum finalen Einschlag gehalten, und selbst da waren keine der originalen Chinaschrauben gebrochen, sondern der ganze Dom schön abgerissen
Und bei beiden dle55's hatte ich den Leerlauf etwas fetter als werksseitig einstellen müssen, die rappelten nämlich ganz schön. Also lieber einen Tacken fetter, und die Leerlaufdrehzahl nicht auf Teufelkommraus niedrig halten
schont das Gebälk. Bei mir sind es nun so 1600 U/min im Leerlauf, das genügt mir.
Gruß, klaus

Mefra schrieb:

Eine Frage:

Könnt ihr einen Drehmomentschlüssel für den Modellbau empfehlen?

Vielen Dank und schöne Grüße

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Ich hab für mein KFZ 3 Stück Stahlwille Manoskop 730, und die sind wirklich sehr gut. Man kann sie sehr schnell einstellen und braucht sie zur Lagerung nicht nullen.
Den kleinsten hab ich billiger als hier nicht gefunden:

http://www.ebay.de/itm/1x-Drehmomen...396560?hash=item5b2f3aa590:g:klIAAOSwj85YOHuz