Kurbelwelle gebrochen DLE 170

[pylonrazor]

O.K. nochmal anders:
Wo soll die Hitze herkommen?
Vom Lager. Ein gefressenes Lager, das die Welle durchglüht sieht definitiv anders aus!
Vom Schweißbrenner oder der Elektrode. Das hat Horst ausgeschlossen.
Also kommt sie von den beiden Endflächen der gerissenen Kurbelwelle, die nur noch an 20% des Querschnitts ein Teil ist. Die durch die tordierte Schubspannung im Material hervorgerufene Rissfläche unter 45° reibt 100 mal pro Sekunde aufeinander. Das dazu bei übergroßem Drehmoment. Da entsteht Reibung, auch wenn der Weg nicht groß ist: im Hundertstel bis Zehntelbereich. Da kann sich schon etwas Wärme stauen.

Gruß Andreas

 

[pylonrazor]

...auf den letzten Fotos von Horst, kann man genau sehen, dass der Innenring vom Lager auf der Welle gefressen hat, weil das Lager blockiert war. Dann hat sich die Welle mit dem Lager verschweißt und somit den Motor zum Blockieren gebracht. Der Propeller hat dann sich durch sein Drehmoment den vorderen Teil der erhitzten Kurbelwelle abgedreht.
Ist alles nur Vermutung, wäre aber eine logische Erklärung. Was mich jedoch noch stutzig macht, warum ist das Lager heiß geworden und blockiert?

Wer lesen kann ist klar im Vorteil:

... Ich habe gleich nach Bruch die Zylinder abgenommen um Schäden zu erkennen. Die Kw ließ sich normal drehen....

 

[skymarius]

Es ist schon die ruchtige Kw. Er hat vermutlich extrem bolzen müssen um das Lager heraus zu bekommen weil am Bruch alles gestaucht war. Das Lager hat noch das ganze Fett drinn , leuft einwandfrei und hat nichts die Kugeln, werde das jedoch noch untersuchen, laufen alle einwandfrei spielfrei und sauber. Die Anderen Lager waren bei 40 L durchlaufen in einem Top Zustand. Lediglich die Pleullager sind auf meinen Wunsch hin getauscht worden. Die Blaue Stelle am Lager ist nur wenige Zehntel ins Material zu sehen. Fraglich im Moment ist nur ob die Spuren an der Aufliegefläche des Lagers im Betrieb oder bei montage/ demontage passiert sind. Ich werde mal die kw vermessen Runflauf checken etc. Definitiv bitte sind solche Treats sehr schwer als ferndiagnose zu lösen. Die Absicht bei sowas ist auch immer teilweise Kollegen zu finden, die sowas auch hatten und Erfahrungen berichten können. Bitte nicht so seltene interessante Themen lösen wollen, da es bestimmt mehrere Faktoren gibt die dazu führen konnten. Ich hatte vorher nur im Kalten Zustand ein Kolbenkippen beim um den OT noddeln. Deshalb habe ich oft den Motor vor anlassen gecheckt. Als "guter" KFZ-ler, habe ich ein gesteigertes Gefühl für Spiel. Die Leser können sich schon aus dem Geschriebenen eine Meinung Bilden und ihr Lerneffekt dabei finden. Freue mich auf weitere Anregungen.

 

[Rennsemmel]

Hi !
Das Lager wird in Ordnung sein -
Die Wärme kam wirklich von der Welle. Ist ja der Wahnsinn..
Die "Reibspuren" sind sicher vom Metallabrieb aus dem Riss entstanden - da braucht die Welle ja nur mal kurz im Innenring zu drehen.
VG, Sebastian

 

[washout]

Danke!
Jetzt sitze ich -nur noch- hier fest. Gruss Dietmar

O.K. nochmal anders:

Wo soll die Hitze herkommen?

Vom Lager. Ein gefressenes Lager, das die Welle durchglüht sieht definitiv anders aus!

Das Lager wird in Ordnung sein -

Die Wärme kam wirklich von der Welle. Ist ja der Wahnsinn..

Die "Reibspuren" sind sicher vom Metallabrieb aus dem Riss entstanden - da braucht die Welle ja nur mal kurz im Innenring zu drehen.

 

[pylonrazor]

Der Propeller ist in 600-700m Höhe abgerissen. Mit dem Wind , flog er gut 1 km weiter. Wir suchten ihn mehrere Stunden aber leider ist in dem Bereich auch die Abrutschkannte vom Steinbruch und viele Felder.
War nichts zu machen. Prop Mitnehmer Ring Zapfen waren schon gut 350 Euro...

Vielleicht sollten wir mal über Adressschilder an Propellern nachdenken...

Beste Grüße
Andreas

 

[Kompressionszünder]

Für mich als Praktiker in dieser Thematik mit theoretischem Unterbau sieht das auch eindeutig nach Torsionsermüdung aus.
Eins wurde vielleicht noch nicht bedacht, was im Zusammenhang mit Torsionsermüdungsbruch stehen könnte: Torsionsresonanz zwischen Propeller und den Kurbeln. Selbst wenn die Kurbelwelle richtig berechnet und gehärtet wurde, kann sie durch Resonanzen überlastet werden (gut, also doch keine ganz fehlerfreie Berechnung..) Nicht umsonst hatten/haben Flugmotoren Schwingungstilger, wenigzylindrige Automotoren Zweimassenschwungräder, die das Gleiche machen. Beispielsweise muss die Kurbelwelle eines Dreizylinder-Automotors ohne Zweimassenschwungrad mehr als das Doppelte an Masse mitbringen, um nicht langfristig zu brechen. Ein "Verstimmen" des Schwingkreises in z.B. höhere Frequenzen durch wesentliche Erleichterung des Propellers (bzw. Verkleinerung des Trägheitsmoments) oder Erhöhung des Trägheitsmoments der Kurbelwelle direkt an den Kurbelwangen würd da Abhilfe schaffen. Die Resonanzfrequenz ließe sich experimentell am Motor ermitteln, heutzutage sollte es aber auch leicht möglich sein, sie mittels eines CAD-Modells am Rechner herauszufinden.
Gruß
Hans

 

[DBDTG]

Hallo Horst
hat dieses vordere Lager sich noch drehen lassen?
Und wie sieht der Passsitz des Lagerzapfens aus, ist der lose ?
Meine Vermutung ist mittlerweile die, dass da hintere Lager Spiel hat und das vordere fest war. Denn dann hast du Kurbelwellenkippen , nur so kann ich mir den angelaufenen Innenring an der oberen Seite erklären.

Gruß
Lothar

Lothar, Kurbelwellenkippen durch Spiel im hinteren Lager würde nicht punktuell wirken, sondern nach allen Richtungen kippen. So kann das Lager nicht an einer Stelle anlaufen.
Mein erster Tipp auf eine Unwucht der KW welche oben links anläuft, kann auch nicht stimmen, da eine Unwucht umlaufend wäre und auch nicht punktuell.
Also Lager vorne ne Macke.....

 

[Rennsemmel]

@DBDTG
Ich denke inzwischen nicht mehr, dass das Lager eine Macke hat, da Marius die Welle noch frei drehen konnte und die Fotos vom Lager bis auf den Innenring eigentlich ziemlich top sind.
Wen da irgendwas gedrückt hätte, müsste zumindest irgendwo Abrieb sein oder das Fett wg. der Hitze rausgeflossen, da ist aber nichts ungewöhnliches zu sehen, bis halt auf die blaue Stelle..

 

[zweidrittel]

Das ganze sieht definitiv auch für mich nach Ermüdung aus. Die Frage die bleibt woher kommt diese Belastung.
Der Prop ist definitiv zu groß gewesen. Bin selber den 170 iger lange Zeit geflogen.Oftmals wird ja beim Schleppen nach dem Ausklinken sofort schlagartig das Gas rausgnommen. Das ist natürlich auch eine unerwünschte Situation für den Motor. Eine weitere Ursache könnte auch der Spurlauf des Props sein! Gewuchtete ja, aber wer kontrolliert denn heute noch den Spurlauf ? Und da ist es egal ob Holz oder GFK-CFK!
Heil Piloten kontrollieren das immer.
Ein mögliches Spurlaufproblem muss nicht nur vom Prop kommen. Toleranzen im Konus des Propmitnehmer etc...können auch eine Ursache sein.
Insgesamt ist der 170 iger aber robust genug ausgelegt.
DA, ja da wird das vordere Lager geklebt, aber nicht auf der Kurbelwelle!

Ferndiagnose ist immer schwierig.

 

[Lothar m]

Sag ich Doch , das ist ein Ermüdungsbruch

Gruß
Lothar

 

[akafly]

Hallo Hans, an Resonanz bei bestimmten Propellern dachte ich auch schon. Man braucht kein CAD zur Nachrechnung, bekäme ich hin, wenn ich Prop. und Welle hätte (und ich könnte auch Härte nachmessen).

Ich möchte hier nicht "als Oberlehrer" auftreten, doch wenn allzu fragliche Aussagen getroffen werden fühle ich mich berufen etwas beizusteuern.
Die Sache mit dem Drehmoment. Ob das Moment mit kleineren Drehzahlen so dramatisch stiege ... das hängt doch vom motorspezifischen Drehmomentverlauf ab. Mit sinkender Drehzahl fällt die Leistung stark ab und das Moment folgt seiner Kurve. Nur weil hier der Eindruck vermittelt wurde, die Leistung wäre konstant und das Moment stiege umgekehrt proportional an.
Was vielen nicht klar ist, ist Größenordnung des Drehmomentes. Weil ich nicht nur Theoretiker, sondern auch Praktiker bin, habe ich einen 140 ccm Zweitakter auf meinem Prüfstand indiziert (Innendruck über Kurbelwinkel). Im Bild seht Ihr die aus dem Druck abgeleitete Gaskraft (gelb) und das daraus entstehende Drehmoment (grün), welches unmittelbar die Kurbelwange erfährt (fehlen nur noch die Momente aus den Massenkräften). Zu dem Spitzenmoment von ca. 57 Nm gehört ein mittleres Drehmoment von gerade mal 7,5 Nm. Man muss also beim 2-Takter in der Spitze etwa mit dem 8 fachen Moment rechnen (beim Viertakter noch mehr). Einen Teil dieser dynamischen Momente schluckt die Trägheit der Kurbelwangen, den größeren Rest muss der Propeller aufnehmen. Dazwischen liegt das Wellenstück, gleich einer Torsionsfeder.
Und nochmal deutlich: hinter den wirklichen Torsionswerten verschwinden Biegespannungen durch Unwucht oder Kreiselkräfte im marginalen, kann man leicht nachrechnen. (siehe#20 Torsionsbruch)

Die neuen Bruchbilder schauen mir fast aus, als ob womöglich Härterisse vorhanden waren. Dass dann dort im Werkstoff die Federwirkung zunahm und Torsionsarbeit in Wärme umgesetzt wurde, wäre möglich, mit den beschriebenen Folgen. Als Hypothese, keine Ferndiagnose.
Gruß Rene

 

[speed-panzer]

Hallo Leute,

da ist ganz sicher ein Qualitätsproblem in der Fertigung dahinter. Auch die Chinesen testen ihre konstruktive und werkstoffliche Auslegung an vielen Prototpypen und Vorserienprodukten, die heftig über die später angegebenen Ziel-Betriebszustände hinaus belastet werden und dabei halten - sofern alles richtig gearbeitet wurde. Das kostet nur ein paar Motoren. Auch die Belastbarkeit der Flugmodelle wird in Trial and Error getestet, kostet halt ein paar Flieger...
Sonst gäbe es bei dem Sachverstand der weltweit locker und unbefangen experimentierfreudigen Modellflieger jede Menge Ausfälle.

Ein Fertigungsfehler in der Wärmebehandlung der Welle ist nach meiner Meinung sehr wahrscheinlich, da die laufende Qualitätskontrolle sich gerade bei solchen Billigprodukten in der Regel auf Sichtprüfung und Messschieber beschränkt.

Meine 2 cents...

Dominik

 

[skymarius]

Vielleicht sollten wir mal über Adressschilder an Propellern nachdenken...

Beste Grüße
Andreas

Das ganze sieht definitiv auch für mich nach Ermüdung aus. Die Frage die bleibt woher kommt diese Belastung.
Der Prop ist definitiv zu groß gewesen. Bin selber den 170 iger lange Zeit geflogen.Oftmals wird ja beim Schleppen nach dem Ausklinken sofort schlagartig das Gas rausgnommen. Das ist natürlich auch eine unerwünschte Situation für den Motor. Eine weitere Ursache könnte auch der Spurlauf des Props sein! Gewuchtete ja, aber wer kontrolliert denn heute noch den Spurlauf ? Und da ist es egal ob Holz oder GFK-CFK!
Heil Piloten kontrollieren das immer.
Ein mögliches Spurlaufproblem muss nicht nur vom Prop kommen. Toleranzen im Konus des Propmitnehmer etc...können auch eine Ursache sein.
Insgesamt ist der 170 iger aber robust genug ausgelegt.
DA, ja da wird das vordere Lager geklebt, aber nicht auf der Kurbelwelle!

Ferndiagnose ist immer schwierig.

Hallo,
leider Doch. Beim Da 85 z.b ist das vordere Lager von innen gesteckt. Vermutlich bei anderen DA auch, kenne ich aber nicht. Da wurd die Kw tatsächlich innen am Kw Zapfen und aussen am Gehäuse geklebt. Wenn diese verklebung sich löst, rutscht die kw nach hinten und Schleift. Ich habe due Originale klebeanleitung von DA.

Andreas, bei solchen Propeller brauchst kein Namensschild. Wenn die jemand findet, erreichen sie schon den Besitzer. Nicht viele fliegen 30 Latten.

Gruß Horst

 

[Rennsemmel]

@akafly
Sag mal, hast du ein Leistungs/Drehmoment/Drehzahldiagramm von deinem 140ccm ? Zumindest bei den kleinen Motoren ist piXDaumen am punkt der höchsten Leistung nur 1/3 bis 1/2 des Drehmomentes als am Scheitelpunkt der Drehmomentkurve.
Die absolute Leistung ist ja erstmal zweitrangig, das Drehmoment kann ja auch bei sehr geringen Gesamtleistungen Wellen brechen, z.B. abgerissene Schraube (langer Hebel amMaulschlüssel und wenig Kraft). Ist ja wie bei den elektros, der Strom brennt oft das kabel weg, nicht die Spannung..
VG,
Sebastian

 

[akafly]

ja klar, habe ich.
ABER.
Es handelte sich bei dem Probanten um einen umgebauten Rasenmähermotor. Der hat Kolbensteuerung und ist mit seinen Steuerzeiten aufs Rasenmähen ausgelegt. Er zeigt genau den M-Verlauf den ich vorhin als ad absurdum abgetan habe: konstante Leistung und stetig steigendes Moment bei fallender Drehzahl. Hat ja auch Sinn bei einem Rasenmäher, wenns Grünzeug dicke kommt richtig gegenzuhalten.

Normalerweise, wie du schon schreibst, hat die Momentenkurve einen dicken Buckel, fällt links und rechts deutlich ab. Einen 3W140 hatte ich auch auf meinem Prüfstand, allerdings hatte mich bei dem der Drehmomentverlauf nicht interessiert, weswegen ich zu wenig Messwerte für eine M-Kurve habe.

Hier rein informativ der Rasenmäher, aber nochmal, das ist kein Kennfeld eines typischen Modellflugmotors. Und die Messwerte streuen etwas, sind halt real ermittelte Daten:

 

[Rennsemmel]

Ja, das Drehmoment würde beim Modellmotor durch die Auslegung auf höhere Drehzahl stärker abnehmen..
Der Buckel ist auch meist etwas weiter rechts auf der Kurve, da der Auslass länger offen ist und somit die effektive Verdichtung geringer..
Da braucht er etwas mehr Umdrehungen..
Könnte schon passen, das er mit dem großen 30" Prop zumindest in der Nähe des Drehmomentpeaks betrieben wird, da hilft dann schon eine kleinere Last, bzw. leichterer Prop. Ist halt die Frage, ob man so noch die Lärmschutzauflagen hält. .
Bei Materialfehlern ist aber auch das vergebens..
VG,
Sebastian

 

[akafly]

Dietrich Altenkirch hat diese beiden 3W vermessen (Modell 2/2001). Unter 5000 rpm fällt das Moment wieder ab. Sollte beim DLA nicht viel anders sein.
Aber, grundsätzlich muss eine Kurbelwelle JEDES Drehmoment das sein Motor liefert dauerhaft aufnehmen können!

 

[Rennsemmel]

Danke für die Kurven !
Ja halten sollte die auch so. Aber ist ja auch immer die frage was in der Spezifikation steht.

P.S. dein 140er Rasenmäher ist ja eine lahme Ente Noch nicht mal 4kw aus 140ccm trotz Superbenzin und abgestimmtem Auspuff..

 

[akafly]

Ja, der leidet unheilbar an schlechter Frischgasfüllung, kam nie in ein Modell, obwohl er schön klingt. Aber er hat mich viel gelehrt, nur das gehört nicht in diesen thread.