Motorträger Stahlschraube durch Alu ersetzen, halten die das Dreh/Biegemoment aus ?

[eifeljeti]

Hallo, ich habe vor die Motorhalteschrauben zu ersetzen .. gewöhnlicher Stahl durch gew. Alu .. aus Gewichtsgründen.

Kann mir jmd. herleiten ob das metall/maschinenbauerischer Unsinn ist, oder ob sowas doch in Grenzen vertretbar ist ?!
Folgende Werte kann ich bieten:
4x m4x45 Stahlschrauben keiner besonderen Güte in Alu-Standoffs
ca. 3mm Spant mit Einschlagmuttern,
Motor: Gewicht ca. 360gramm inkl. Backmountkreuz.
Prop: Engel EM Elektro 2 Blatt 20x8 @ 6200rpm

das Bild dient nur zur Veranschaulichung, es zeigt nicht MEIN Modell (habe es hier aus RCN ausgeliehen ;-)), aber die gleiche Konfig !

 

[S_a_S]

Rudi,
hier gibt es ein paar Infos zur Zugfestigkeit von Alu-Schrauben (Rein-Alu liegt bei 40...90 N/mm²)

Zugfestigkeit Aluminium - Tabelle

Zugfestigkeit Aluminium Tabelle, Gegenüberstellung 60xx Aluminium und 7075 Aluminium, Zugestigkeit, Streckgrenze, Härte

www.leichteschrauben.de

Im Vergleich dazu Stahl:

Die Zugfestigkeit von Gewindestangen und Gewindebolzen nach DIN

Die Zugfestigkeit von Gewindestangen DIN 975 / 976-1 lässt sich mit der Festigkeitsklasse des Gewindebolzen und dem Kerndurchmesser berechnen

schraube-mutter.de

Bei M4 in 4.6 Stahl beträgt die Streckgrenze 2107N pro Schraube. Bei 60xx Alu "nur" 965N.

Aber ich denke, dass es Dir da eher den Spant abreißt.*

Grüße Stefan

* Nachtrag: beim Anziehen der Schraube wird sie normalerweise gedehnt und drückt dann den Schraubenkopf auf das Werkstück bzw. das Muttergewinde. Durch die Reibung bleibt sie ab einem bestimmten Anzugsmoment fest. Wenn Du den Holzspannt verpresst, kommt vermutlich von dort die Federwirkung, die deutlich niedriger ist. Also ggf. noch Kontermutter vorsehen oder Schraubensicherungslack und regelmäßige Kontrolle (Holz arbeitet).

 

[eifeljeti]

Hallo und danke Stefan,
meine Sorge ist weniger das axiale Abreissen der Aluschrauben, sondern eher das Abknicken oder Abscheren,
vermutlich genau am Übergang zu den Einschlagmuttern (eben durch Drehmoment des Props, oder bei 5G Belastung (ca. 2kg)
wenn das Lastvielfache den Motor (nach unten) hinzieht.
Ich gehe einfach mal davon aus, dass ich die Möhre nur sehr zart rannehme ... bei meiner Stratair Viper würde ich nicht nach Aluschrauben fragen :-).

 

[S_a_S]

Rudi,

was soll da scheren? Wenn die Schraube angezogen ist, reibt auch das Befestigungskreuz am Stehbolzen und kann reibschlüssig Kräfte übertragen. Wenn Du sie aber nicht fest genug anziehen kannst, weil schon das Holz nachgibt...

Zum Drehmoment: das sind grob geschätzt 1500W Wellenleistung bei 103,33 /s , aus P = 2Pi x M x n -> M = P / (2Pi x n) = 1500 / (6,28 x 103,33) = 2,31 Nm. Bei 360g vermute ich einen 50er-Motor - Lochbstand 58mm. Im schlimmsten Fall wird der Motor nur von zwei benachbarten Schrauben am Drehen gehindert, also Hebelarm 0,058m -> etwa 40N Querkraft an einer Schraube oder +20 / -20 für beide.

Such da an der Stelle Schrauben mit Schaft raus, dann fällt zumindest die Schwächung durch die Kerbwirkung des Gewindes an der Stelle weg.

Wenn Du weiter rechnen willst:

Formeln für Schraubenverbindung bei verschiedenen Belastungsfällen

Formeln zur Berechnung einer Schraubenverbindung bei verschiedenen Belastungsfällen und Anwendungen nach VDI 2230.

www.schweizer-fn.de

Grüße Stefan

 

[Rudi T]

Mein Zugang als "Leichtbauer" und stellenweise Gewichtsfanatiker......

eine sg. Stahlschraube M4x45 wiegt 4 g, also 16 g bei 4 Stück.

16 : 7,8 x 2,7 = 5,54 g in Alu

Du sparst also gut 10 g!!!!!

Ob das bei einem Modell mit einem 50iger Motor Sinn macht und nicht zu Lasten der Sicherheit geht.......... Entscheidung wie immer beim Piloten.

 

[LimaBravo]

Hallo,

die Frage ist welchen Aufwand man treiben will, geht es um kompromisslosen Leichbau ist jedes machbare Mittel anzustreben, natürlich ohne die erforderliche Festigkeit zu unterschreiten. Gewicht sparen kann man nur bei den Gramms.
Ein Weiteres Problem aus der Praxis ist das richtige Anzugmoment was bei Aluschrauben noch kritischer ist als bei m3, m4, m5 Schrauben ohnehin schon, deswegen werden bei dem Manntragenden wichtige Schraubverbindungen nicht unter m6, 2/8“ gemacht. Zierliche Schrauben werden oft schon beim Festziehen angetötet! Also immer Drehmomentschlüssel verwenden!
Natürlich ist der Wartungsaufwand bei Alu auch höher z.B. nach Luftschrauben Zerstörung, kann ja passieren, Schrauben austauschen,…
In diesen Fall genügen Schrauben aus 7075 Alu, nur gibts diese?

 

[Witwer]

Die ersten DA 120 hatten M5 Zylinder Schrauben aus Alu. Hat bei meinen Motor ohne Probleme gehalten bis ich die Aufforderung von TC bekommen habe sie zu tauschen gegen Stahl Schrauben ! Kannst auch Titan Schrauben nehmen die halten bestimmt. Aliexpress hat eine große Auswahl davon um wenig Geld !

Gruß Werner

 

[bendh]

Ich würde, wenn der Rumpf so ausschaut wie auf dem Bild, das ganze Metallgeraffel rauswerfen und einfach vorne einen Motorspant einkleben,dann den Motor wie üblich einbauen.
Kurze Schrauben, wenig Gewicht, hält.

 

[Schroeder66]

Ich würd mich mal ganz einfach zunächst Rudi anschließen und wegen 10g Gewichtsersparnis bei so einem Flieger nicht drüber nachdenken.
Die Festigkeit der Aluschraube bei 7075 ist allemal ausreichend. Aus meiner Sicht ist das einzige "Problem" bei Alu, das nur ein geringer Unterschied von Streckgrenze und Zugfestigkeit besteht. Die Schraube also nicht so tolerant gegen Überlast beim Anziehen ist.
Keine Lösung nur eine Meinung;-)
Grüße Kristian

 

[pylonrazor]

Hallo Rudi,
wenn du wirklich Gewicht sparen willst, kommst du mit den Standardkonstruktionselementen nicht weiter. Dann muss es etwas spezielles werden:
Entweder, wie Bernd schreibt, den Spant nach vorn rücken und den Motor direkt dranschrauben. Zur besseren Abluftführung vielleicht ein Haltekreuz aus Sperholz zwischenlegen.
Oder du konstruierst einen Motordom in Form eines Pyramiden-Kegel-Übergang-Stumpfes als Motorträger. Abluftkanäle einbuchten, weich verrunden - auf den Drucker - fertig!
Für die letzten 5 Gramm kannst du den Körper dann abformen und in CFK nachbauen.
Gruß Andreas

 

[eifeljeti]

Respekt ... für die Vorschläge,
aber da vorne wollte ich nicht alles neu erfinden !
Es bleibt bei den Stahlschrauben, dafür wird an anderer Stelle gespart.
Immerhin hat der Joker in den letzten 2 Monaten 468 Gramm an Gewicht verloren.
CfK-Steckung, CFK Fahrwerk, leichtere Räder, Anlenkung aller Ruder von vormals Stahl auf Alu,
Alu-Uscheiben, Titanschrauben im Fahrwerk,
So dolle muss ich dann doch nicht (mehr)drangehen.

 

[fliegerassel]

Ich hatte letztens die glorreiche Idee, für die Leitwerksverschraubung an einem Segler Aluschrauben einsetzen zu wollen...wegen des Gewichts...
Da sind handelsübliche Einschlagmuttern im Rumpf. Die Aluschrauben haben sich beim einfachen Eindrehen schon in der Mutter fest gefressen und ihr Gewinde verloren. Das hat mich tatsächlich etwas entsetzt und ich habe auf die paar Gramm verzichtet und wieder Stahlschrauben eingesetzt. Gewichtsersparnis muss am Ende auch praxistauglich bleiben, sonst bringt das nichts.

Gruß Mirko

 

[Rüdiger]

Das hört sich ganz genau nach einer unpassenden Gewindepaarung an. Da muss man sich nicht wundern.

cu,

Rüdiger

 

[chris2f4u]

Moin Rudi,

mach doch nächstes Mal Holzgewinde (mit Seku gehärtet) in den Spant und Nylonschrauben in größerem Durchmesser?
Nylonmuttern gibts ja auch. Vor und hinter dem Spant noch Nylon-Angst-Muttern?
Oder Schraubenkopp hinterm Spant, davor ne Mutter.....

Gruß Chris

 

[Schroeder66]

Manchmal ist es aber auch nur die Materialpaarung. Alu und Stahl haben sich sehr lieb und lassen ungern voneinander...Alu und Messing wäre da haltbarer / bzw. frisst nicht so schnell...
Kristian

 

[Rüdiger]

Manchmal ist es aber auch nur die Materialpaarung. Alu und Stahl haben sich sehr lieb und lassen ungern voneinander..

Direkt beim Einschrauben? Neeeeee

 

[fliegerassel]

Wie auch immer, Alu nehme ich nicht mehr. Mutter und Schraube sollten ei M4 Gewinde haben. Was soll da nicht passen? Möglich ist das bestimmt. Aber ich will aus sowas auch keine Wissenschaft machen. Wenn es nicht kooperieren will, dann eben nicht.

Gruß Mirko

 

[Rüdiger]

Mutter und Schraube sollten ei M4 Gewinde haben. Was soll da nicht passen?

Die Gewindesteigung hat nicht gepasst.

cu,

Rüdiger

 

[RWA]

Die Gewindesteigung hat nicht gepasst.

cu,

Rüdiger

Dann war eins von beiden ein Zollgewinde (5/32" oder 3/16"), M4 hat immer 0,7mm Steigung, da gibt es keine andere, jedenfalls nicht als Seriengewinde.
Zollgewinde an Modellen dagegen hatte ich schon häufiger, da gibt es zwar standardmässig UNC=grob und UNF=fein Gewinde (jaja, NPT zum Abdichten gibt es auch noch, ich weiss), allerdings wie bei metrischen Gewinden auch, nicht bei kleinen Grössen (unter 1/4").
Und bei Zoll und metrisch passt nicht nur die Steigung nicht, sondern auch der Flankenwinkel ist verschieden (60 und 55°)

Roland

 

[_Renner_]

Im Zweifel reicht auch n Grat an der Schraube, dann ist die auch hin. Gerade bei sehr günstigen Schrauben kann das schon mal sein.
Wenn du auf Titan gehen willst, dann nimm Grade 5. Aluschrauben gibt's auch als 7075er.
Allerdings würde ich für den Zweck keine beim Ali oder Knallgut bestellen.