Die grosse Rumeierei - ich will mein Laufrad selber bauen

[vorTrieB]

Der Autor des Simulators verweist auf bei "lateral stiffness" auf Damon Rinard:
https://www.sheldonbrown.com/rinard/wheel_index.htmlDer stellt unter Nr. 3 fest:

Der Autor des Simulators verweist auf bei "lateral stiffness" auf Damon Rinard:
https://www.sheldonbrown.com/rinard/wheel_index.htmlDer stellt unter Nr. 3 fest:

Erstaunlich. Ich kann das kaum glauben & meine mich auch zu erinnern: Die Tour hat ihren Laufradtests an Hinterrädern erheblich unterschiedliche Seitensteifigkeiten gemessen.

 

[skandsen]

Erstaunlich. Ich kann das kaum glauben & meine mich auch zu erinnern: Die Tour hat ihren Laufradtests an Hinterrädern erheblich unterschiedliche Seitensteifigkeiten gemessen.

Ich auch nicht.
Nur mal von beiden Seiten abdrücken oder auch im Rahmen von beiden Seiten gegen die Felge drücken. Gerade bei einem sehr asymmetrischen Rad mit dünneren Speichen links ist der Unterschied sehr deutlich.

 

[dasulf]

Ich auch nicht.
Nur mal von beiden Seiten abdrücken oder auch im Rahmen von beiden Seiten gegen die Felge drücken. Gerade bei einem sehr asymmetrischen Rad mit dünneren Speichen links ist der Unterschied sehr deutlich.

"It must be emphasized that wheel stiffness is not wheel strength, and in fact may be unrelated to it. I am measuring stiffness, not strength. "
gerade aus dem verlinkten Text. Schau dir das Bild an, wo gedrückt wird im Gegensatz zum Abdrücken. Es wird nur an einer Stelle der Felge die Belastung eingeleitet. Wenn du dort eine Kraft gegen eine steile Speiche aufbaust ziehst du an der gegenüberliegenden Seite an einer flachen Speiche (und umgekehrt) weil die Felgen im allgemeinen steif genug sind. Die gemessenen Unterschiede sind so dann eher ein Ausdruck für die Weichheit der Felge. Beim Abdrücken belastest du doch die Felge an gegenüberliegenden Seiten der Felge.

 

[skandsen]

Das sind die tollen Erkenntnisse im Leben eines Ingenieurs, wenn man mit weniger Material stabiler bauen kann. Wie z.B. exemplarisch perfekt bei der DD-Speiche.

Und der Wunsch ist groß, daß sich das bei der "belastungsgerechten Einspeichung" (stark asymetrisch, links dünnere Speichen) wiederholt.

Aber weder der Simulator, noch Brandt noch Smolik treffen leider eine Aussage, die das definitiv stützt.

Definition in der Hilfe des Simulators:
Lateral/Radial force to buckle spokes: The maximum force that can be applied before the first spoke buckles. Beyond this point the wheel will lose stiffness and strength.

Ich weiss. Ich wollte nur die etwas unglückliche deepl-Übersetzung aus dem Posting #1.977 von @skandsen
"The maximum force that can be applied before the first spoke buckles."
korrigieren.

Ob ich ungünstig übersetzt habe oder eben gerade nicht, weil hier Bezug auf Eulersche Knickung genommen werden soll ?!
Aber "buckle" mit "total entlasten" zu übersetzen finde ich noch gewagter.

Dazu eine Frage:
Das ist die Default-Einstellung, 2mm Speichen links/rechts

Und hier als einzige Änderung Speichen mit 1.5mm links und rechts:

Kann jemand erklären, warum die radiale Steifigkeit bei 2mm höher ist (klar) aber dieser "Radial force to buckle spokes" bei 1.5mm höher? Hört sich für mich nicht nach der Kraft an, bei der die Speiche total entlastet ist.
Und warum ist die Maximum Average Tension bei 1.5 auf einmal niedriger?!


Smolik hat das übrigens auch nicht behauptet:

Hier flacht die Felge immer um den gleichen Betrag ab. Das ist echt ein lustiger Lastfall, den man m.E. nur im Labor erzeugen kann. Realistisch wäre es immer den gleichen Impakt/Kraft wirken zu lassen und dann natürlich auch unterschiedlich große Verformungen zu messen. Oder?

So wie es da steht könnte man auch schreiben:
Die 1.5er hält länger als die 1.8er,wenn man sie statt mit 733N nur mit 506N entlastet. Na toll.

Die Felge ist aber ein Bestandteil des Konstrukts Laufrades. Man muss die Felge in den Überlegungen und erst recht den Formeln berücksichtigen.

Das ist richtig!
Und ich denke auch, dass die Nummer mit den dünnen Speichen links funktionieren kann - aber nur mit sehr steifen Felgen.

90kg Last wird einem Laufrad nicht viel ausmachen, aber ich wollte mich nicht auf eine lose TB14 setzen. Soll heißen: Der Widerstand der losen, klassischen Felge gegenüber dem eingespeichten Laufrad ist eher gering. Ich meine Palmen und Brandt ordnen das auch irgendwo so ein?!

Aber bei so einer richtigen Hochprofilfelge mit wenigen Speichen kehrt sich das irgendwann man um. Und wenn ich mit der Last dann eher gegen die Felge als gegen die Speichenspannung arbeite, dann wird es tatsächlich so sein, dass die dünnen Speichen links weniger zur Vollentlastung tendieren als dickere.

 

[Steff_N]

Ob ich ungünstig übersetzt habe oder eben gerade nicht, weil hier Bezug auf Eulersche Knickung genommen werden soll ?!
Aber "buckle" mit "total entlasten" zu übersetzen finde ich noch gewagter.

Von Eulerscher Knickung stand in deinem Screenshot nix. Dass die Übersetzung von dir stammt, habe ich nicht geschrieben.

Lateral/Radial force to buckle spokes: The maximum force that can be applied before the first spoke buckles. Beyond this point the wheel will lose stiffness and strength.

Anhang anzeigen 1249117

Unter 'Einknicken' versteht man im allgemeinen eine scharfkantige Beugung. Das fand ich irreführend.

Gut dass wir das jetzt geklärt haben, was du eigentlich ausdrücken wolltest, aber nicht geschrieben hast.

 

[skandsen]

Von Eulerscher Knickung stand in deinem Screenshot nix. Dass die Übersetzung von dir stammt, habe ich nicht geschrieben.

Unter Einknicken versteht man im allgemeinen eine scharfkantige Beugung. Das fand ich irreführend.

Gut dass wir das jetzt geklärt haben, was du eigentlich ausdrücken wolltest, aber nicht geschrieben hast.

Ich habe das Tool nicht gemacht. Ich glaube eher nicht, dass die Simulation falsch ist, aber ich wundere mich und werfe ein, dass wir die Werte vielleicht falsch interpretieren. Ist ja bei dem Smolik-Zitat auch passiert ;-)

 

[skandsen]

Er sagt nur aus, daß die dünnere Speiche bei einer höheren Gewichtsbelastung völlig entlastet wird.
Selbstverständlich ist das so!

Der Simulator wirft Zahlen für diese Selbstverständlichkeit aus, die zumindest einen Hinweis darauf liefern, wie relevant irgendwas sein könnte.
Weil die Aussage eine Selbstverständlichkeit ist, ist sie ohne Zahlen ohne besonderen Wert.

Findet ihr das wirklich selbstverständlich? Ich nicht.
Selbstverständlich längt sich die dünnere Speiche bei gleicher Last mehr.
Und selbstverständlich brauche ich die gleiche Vorspannkraft (höhere Spannung, weil geringerer Querschnitt) um eine Dicke durch eine Dünne zu ersetzen.
Nehme ich die gleiche Kraft wieder runter, haben sich beide voll entspannt. Die Dünne hat sich dabei mehr zusammengezogen.

 

[HeikoS69]

Er sagt nur aus, daß die dünnere Speiche bei einer höheren (1) Gewichtsbelastung völlig entlastet wird.
Selbstverständlich ist das so!

Findet ihr das wirklich selbstverständlich? Ich nicht.
Selbstverständlich längt sich die dünnere Speiche bei gleicher (2) Last mehr.
Und selbstverständlich brauche ich die gleiche (3) Vorspannkraft (höhere (4) Spannung, weil geringerer Querschnitt) um eine Dicke durch eine Dünne zu ersetzen.
Nehme ich die gleiche Kraft wieder runter, haben sich beide voll entspannt. Die Dünne hat sich dabei mehr zusammengezogen.

Damit wir nicht aneinander vorbeireden, muss ich zu ein paar Dingen schreiben, was ich darunter verstehe:
(1) Gewichtsbelastung = Gewichtskraft vertikal von oben in die Nabe des Laufrades eingeleitet, genauso groß wie der Druck von unten von der Straße auf die Felge, physikalische Einheit Newton N
(2) Im Zusammenhang dieses Satzes verstehe ich die Vorspannung darunter, die Zugkraft die auf die vorgespannte einzelne Speiche wirkt, auch in N
(3) Vorspannkraft und (4) Spannung haben für mich dieselbe Bedeutung, beides sind die Zugkräfte die auf die einzelne oder die Gesamtheit aller Speichen wirken, deshalb erscheint mir die Aussage auch falsch. Du baust dieselbe Spannung (Edit: Spannung ist der falsche Begriff, richtig ist Spannkraft o.ä.) mit mehr Nippelumdrehungen auf.

Diese Aussage

Nehme ich die gleiche Kraft wieder runter, haben sich beide voll entspannt. Die Dünne hat sich dabei mehr zusammengezogen.

ist natürlich richtig.

Aber das passiert beim Laufrad nicht. Du nimmt keine (Zug-)Kraft herunter. Das machst Du nur, wenn Du die Nippel löst.

Statt Kräfte vom Laufrad herunter zu nehmen, kommen zusätzliche Kräfte hinzu, im einfachsten Fall nur die Gewichtskraft von oben = Druck der Straße von unten.

Gäbe es keine Felge, würde die ganz unten stehende Speiche um gleich viele N entlastet, mit der die Gewichtskraft von oben wirkt.

Aber ein Laufrad kann man praktisch nicht ohne Felge bauen, und funktioniert auch gedanklich physikalisch glaube ich nicht. Die radiale Steifigkeit der Felge führt dazu, dass nicht nur die unterste, sondern auch benachbarte Speichen entlastet werden.

Damit die unteren Speichen überhaupt entlastet werden können / einen Teil Ihrer Vorspannung abgeben können, müssen Sie sich verkürzen können. Das geht nur, wenn die Steifigkeit der Felge überwunden wird, und die Felge am Aufstandspunkt zur Nabe hin verformt wird, Größenordnung 0,2 mm oder so.

Die radiale Steifigkeit der Felge/des Laufrades misst sich in N/mm, in Worten Newton pro Millimeter. Welche Kraft in N muss ich aufbringen, um die Felge einen mm zur Nabe hin zu verformen? Genau wie bei einer Feder, muss ich die aufgebrachte Kraft vergrößern, wenn die Verformung größer sein soll. (Der Simulator zeigt z.B. bei einem hinteren Laufrad TB 14 / 36 Speichen / 1,8 zu 1,5 mm / 110 zu 55 kgf Vorspannung ein radiale Steifigkeit von ca. 3500 N/mm an, das entspricht einer Gewichtskraft von ca. 350 kg (!) pro mm Verformung)

Und da sind wir beim Ausgangspunkt: Um eine dünnere Speiche unter sonst gleichen Bedingungen vollständig zu entlasten, muss sie sich mehr verkürzen können, muss die Felge/das Laufrad mehr Millimeter verformt werden, muss mehr Gewichtskraft von oben/Druck von der Straße aufgebracht werden.

(Das funktioniert nicht wirklich so eindimensional, dünnere Speichen (auch auf nur einer Seite) reduzieren z.B. die radiale Steifigkeit des Laufrades als Ganzes, die notwendig größere Verformung überwiegt den Effekt aber.)

Um das klarzustellen:
Ich finde solche Überlegungen echt interessant, um das Konstrukt Laufrad einigermaßen zu verstehen. Nur weil ich neugierig bin.
Man braucht solche Überlegungen aber wirklich nicht, um ein haltbares Laufrad zu bauen. Dafür ist sorgfältiges Arbeiten, am Besten gepaart mit Erfahrung, tausendmal wichtiger.

 

[skandsen]

OK,
ich denke, wir haben das gleiche Verständnis.
Spannung und Kraft in einem Satz finde ich immer schwierig, insbesondere bei unterschiedlichen Querschnitten.

Du baust dieselbe Spannung mit mehr Nippelumdrehungen auf.

Der Satz beschreibt es gut. Aber gleiche Spannung ist falsch, gleiche Kraft ist richtig. Spannung ist immer bezogen auf Fläche. Aber ich weiss, was Du meinst.


Deine Erklärung gehe ich mit steifer Felge mit.

Logischer erscheint mir aber, dass das Konstrukt Laufrad mehr leistet als die Summe aus Speiche und Felge.
Es ist im Lastfall zwar nur mehr oder weniger eine Speiche betroffen, aber dennoch sorgt die Summe der Speichen, verspannt mit der Felge, für eine andere Widerstandsfähigkeit als nur eine einzelne, hängende Speiche.

 

[skandsen]

Man braucht solche Überlegungen aber wirklich nicht, um ein haltbares Laufrad zu bauen. Dafür ist sorgfältiges Arbeiten, am Besten gepaart mit Erfahrung, tausendmal wichtiger.

Das ist eh klar.
Was wären wir ohne den Wunsch, Dinge zu verstehen?

 

[skandsen]

Das geht nur, wenn die Steifigkeit der Felge überwunden wird,

Nein. Da hat der lagaffe m.E. Recht - die Felge wird bei den üblichen 28-36 Speichen überbewrtet. Die ist nur der Kit und muss nur haltbar genug sein die Vorspannungen auszuhalten und in den Zwischenräumen nicht zu kollabieren.

Welche Kraft in N muss ich aufbringen, um die Felge einen mm zur Nabe hin zu verformen? Genau wie bei einer Feder, muss ich die aufgebrachte Kraft vergrößern, wenn die Verformung größer sein soll. (Der Simulator zeigt z.B. bei einem hinteren Laufrad TB 14 / 36 Speichen / 1,8 zu 1,5 mm / 110 zu 55 kgf Vorspannung ein radiale Steifigkeit von ca. 3500 N/mm an, das entspricht einer Gewichtskraft von ca. 350 kg (!) pro mm Verformung)

Ja - das Zugspeichenradgesamtkonstrukt!

Um eine dünnere Speiche unter sonst gleichen Bedingungen vollständig zu entlasten, muss sie sich mehr verkürzen können, muss die Felge/das Laufrad mehr Millimeter verformt werden, muss mehr Gewichtskraft von oben/Druck von der Straße aufgebracht werden.

Jein.
Wir ersetzen nicht nur eine Speiche, sondern eine ganze Seite oder sogar alle durch dünnere.
Und damit rechnen wir komplett neu.
Und deshalb finde ich das überhaupt nicht selbstverständlich und bin froh über so einen Simulator.

Fazit:
Mit dünneren Speichen wird das LR labiler, aber die Gefahr der Totalentlastung einzelner Speichen gleichzeitig geringer?

Passt das so für dich?

 

[lagaffe]

Damit wir nicht aneinander vorbeireden, muss ich zu ein paar Dingen schreiben, was ich darunter verstehe:
(1) Gewichtsbelastung = Gewichtskraft vertikal von oben in die Nabe des Laufrades eingeleitet, genauso groß wie der Druck von unten von der Straße auf die Felge, physikalische Einheit Newton N

Das ist so nicht korrekt: Es kommt kein "Druck von der Straße". Die Gewichtskraft wirkt ja gegen den Erdmittelpunkt, also in dem Fall gegen die Straße. Von unten kommt kein "aktiver Druck". Sie ist qausi das Widerlager.

(2) Im Zusammenhang dieses Satzes verstehe ich die Vorspannung darunter, die Zugkraft die auf die vorgespannte einzelne Speiche wirkt, auch in N
(3) Vorspannkraft und (4) Spannung haben für mich dieselbe Bedeutung, beides sind die Zugkräfte die auf die einzelne oder die Gesamtheit aller Speichen wirken, deshalb erscheint mir die Aussage auch falsch. Du baust dieselbe Spannung mit mehr Nippelumdrehungen auf.

Vor allem baut man die selbe Spannung auf.

Diese Aussage

ist natürlich richtig.

Aber das passiert beim Laufrad nicht. Du nimmt keine (Zug-)Kraft herunter. Das machst Du nur, wenn Du die Nippel löst.

Statt Kräfte vom Laufrad herunter zu nehmen, kommen zusätzliche Kräfte hinzu, im einfachsten Fall nur die Gewichtskraft von oben = Druck der Straße von unten.

Gäbe es keine Felge, würde die ganz unten stehende Speiche um gleich viele N entlastet, mit der die Gewichtskraft von oben wirkt.

Aber ein Laufrad kann man praktisch nicht ohne Felge bauen, und funktioniert auch gedanklich physikalisch glaube ich nicht. Die radiale Steifigkeit der Felge führt dazu, dass nicht nur die unterste, sondern auch benachbarte Speichen entlastet werden.

Nein, sobald auf die gespannte Speiche quasi Druck erfährt, wird etwas von der Vorspannung abgebaut.

Damit die unteren Speichen überhaupt entlastet werden können / einen Teil Ihrer Vorspannung abgeben können, müssen Sie sich verkürzen können. Das geht nur, wenn die Steifigkeit der Felge überwunden wird, und die Felge am Aufstandspunkt zur Nabe hin verformt wird, Größenordnung 0,2 mm oder so.

Nein. Entscheidend für Spannugsveränderungen ist die Kraft, die über die Achse ausgeübt wird. Ohne dem geht es nicht ( Klar, Du kannst mit Dich auch oben auf das Rad setzen, aber das widerspricht der Funktion des Rades) . Und es wird im unteren Bereich dann auch immer Spannung abgebaut, egal wie steif die Felge auch sein mag. Immer und ausnahmslos. Die Felge muß sich kein Jota weit verbiegen.

Die Spannungsveränderungen haben ihre Ursache nicht darin, dass sich die Felge verbiegt. Sondern das Gleichgewicht im Spannungs-geladenen Speichenrad wird durch eine über die Achse einwirkende Kraft aus dem selben gebracht. Anders ausgedrückt: es gibt keine Felgenverformung ohne Abbau der Vorspannung, egal wie man das auch anstellen will. Und für den Abbau von Spannung muß sich die Felge nicht verformen.

 

[lagaffe]

Nur so für zwischendurch: Der Mensch hat ja eine Arbeit geschrieben, die kann man übrigens frei lesen.

https://arch.library.northwestern.edu/downloads/fb4948624
Und laut Titel ist das zwar eine vorgelegte Dissertation, aber eben nur das. Auch wenn ich die nur quer gelesen habe, da sind so einige Ungereimtheiten drin.
Was sich viel erstaunlicher finde, dass relativ kritiklos die Laufradbaubücher als Referenzen angegeben werden, obwohl so manche der Ausführungen nie wirklich überprüft wurden oder zum Teil klar wiederlegte Topoi dennoch weiter kolportiert werden. So etwas wie die "hängende Nabe" oder das ovalisierte Rad.

Dass einem aufwendig gemachtem Tool etwas arg blind und kritikfrei vertraut wird, wundert mich nicht wirklich, sollte man sich aber doch mal überlegen.

 

[skandsen]

[

Dass einem aufwendig gemachtem Tool etwas arg blind und kritikfrei vertraut wird, wundert mich nicht wirklich, sollte man sich aber doch mal überlegen.

Kritisches Hinterfragen eines Tools sehen wir doch gerade

 

[HeikoS69]

Der Satz beschreibt es gut. Aber gleiche Spannung ist falsch, gleiche Kraft ist richtig. Spannung ist immer bezogen auf Fläche. Aber ich weiss, was Du meinst

Ja, Du hast recht. Das hatte ich falsch verstanden, bzw. die Kernbedeutung von mechanischer Spannung nicht mal auf dem Schirm.

die Felge wird bei den üblichen 28-36 Speichen überbewertet. Die ist nur der Kit und muss nur haltbar genug sein die Vorspannungen auszuhalten und in den Zwischenräumen nicht zu kollabieren.

Überbewertung kann ich nicht ausschließen, vielleicht war mit dem Übergang von Einfach-U-Profilfelge zu Hohlkammerfelgen der nötige Schritt schon getan, noch höher bauende Aerofelgen statisch nicht mehr viel vorteilhafter.
Steifere Felgen haben allerdings nicht nur den Vorteil, dass Sie bei wenigen Speichen in den Zwischenräumen nicht kollabieren, sondern bei vielen Speichen auch bei hoher Vorspannung nicht so leicht chippen.

Fazit:
Mit dünneren Speichen wird das LR labiler, aber die Gefahr der Totalentlastung einzelner Speichen gleichzeitig geringer?

Passt das so für dich?

Ja, auf jeden Fall!

 

[skandsen]

Das ist so nicht korrekt: Es kommt kein "Druck von der Straße". Die Gewichtskraft wirkt ja gegen den Erdmittelpunkt, also in dem Fall gegen die Straße. Von unten kommt kein "aktiver Druck". Sie ist qausi das Widerlager.

Doch, das ist OK. Sowas gehört zum Rüstzeug der Mechanik, nennt sich Freischneiden.
Das ist genau das, was Smolik in dem von mir zitierten Satz nicht oder schlampig gemacht hat.

 

[lagaffe]

Genau genommen: eigentlich nicht.

Doch, das ist OK. Sowas gehört zum Rüstzeug der Mechanik, nennt sich Freischneiden.
Das ist genau das, was Smolik in dem von mir zitierten Satz nicht oder schlampig gemacht hat.

Schon klar, deshalb habe ich das entsprechend mit Gänsefüßchen verziert.

Aber der Erdball zerbeult dennoch nicht die Felge.

 

[skandsen]

Aber der Erdball zerbeult dennoch nicht die Felge.

Genau so rechnet man aber mechanisch korrekt.

 

[lagaffe]

Genau so rechnet man aber mechanisch korrekt.

Das sit unbenommen. Aber es wird dann gerne Wirkung und Ursache verwechselt. Und das ist das Gewicht, was auch dem Rad sitzt, resp. die beschleunigte Masse-

Das selbe gilt geneuso, wenn man mit 100 Sachen gegen eine Felswand kachelt. Es soll sich da schon jemand rausgeredet haben, dass der Fels einen angefahren hat. Scheint mir aber wenig glaubwürdig.

 

[skandsen]

Man muss keine 2 Semester Mechanik studiert haben um gute Laufräder zu bauen, aber bei solchen Klugscheißereien hilft es schon.