Re: Fahrradoxon

Jul 06, 2006 11 Replies

X-No-Archive: Yes



begin quoting, Ralf Kusmierz schrieb:


>>> "Die beiden Pedale haben verschiedene Gewinde - ein Rechts- und ein Linksgewinde.
>>>> Welches hat ein Rechtsgewinde - und warum ist es so?"
>> Und welches hat denn nun ein Rechtsgewinde, das linke oder das rechte Pedal?
> Natürlich hat das rechte ein Rechts- und das linke ein Linksgewinde.
> Warum? Die Pedalbolzen leiten eine Momentenbeanspruchung in die
> Kurbelarme ein, die entgegengesetzt zur Umlaufrichtung der Kurbelarme
> in den Gewinden umläuft (ist klar: getreten wird im wesentlichen immer
> von oben, die Kurbel dreht sich darunter weg). Dadurch hat das
> kleinere Bolzengewinde die Tendenz, sich in dem größeren Lochgewinde
> "abzurollen", und zwar, wie man sich unschwer überlegt, entgegen dem
> Umlaufsinn der Momentenbeanspruchung. Und damit sich das Gewinde nicht
> dadurch lockert, ist derjenige Gewindedrehsinn gewählt, bei dem die
> Abrollbewegung das Gewinde festzieht - dann lockert es sich nicht.

So schrieb ich - aber: stimmt das eigentlich?


Wir haben einen Bolzen mit einer Stufe und einem Gewinde, das "bis zum Anschlag" in ein Innengewinde hinengedreht ist:


| | | | \|/ | __________________ | | ||/\/\/\/\/\/\/\/| / \/\/\/\/\/\/\/\ | | | - . -- . -- . -- . -- . -- . -- . -- .|-- . - | | | _\| M |\/\/\/\/\/\/\/\ __________________||/\/\/\/\/\/\/\/| | | | /|\ | | | |


Auf den Bolzen wirkt ein umlaufendes Biegemoment ein M - wie und warum hängt es vom Umlaufsinn ab, ob sich die Schraubverbindung lockert oder nicht?


Meine o. a. Erklärung mit dem "Abrollen" des Bolzens in der Bohrung ist vermutlich falsch: bei einer angezogenen Schraube bewegt sich da gar nichts, zumal sowieso nur die ersten 2-3 Gewindegänge (Pfeilbereich) einer Schraubverbindung "tragen" und das Bolzenende praktisch freiliegt. Es muß also an der Veränderung der Spannungsverteilung im Tragbereich der Schraubverbindung beim Umlauf des Moments liegen.


Kann es jemand erklären?


[X-post und F'up-To: d.s.i.m.]

Gruß aus Bremen Ralf

Ich halte sie für richtig :-) Man kann sie noch ein wenig verfeinern, indem man berücksichtigt, dass der Druck des Fuß auf die Pedale ein Drehmoment bewirkt. Dadurch drückt die Pedal-Schraube auf der Fuß-Seite nach unten und auf der anderen Seite nach oben. Jedoch ist wegen schon wegen Hebel-Gesetzen die Kraft nach unten deutlich stärker.

In erster Näherung. Wenn man genauer hinschaut, dann verformen sich die Körper unter Spannung wie Gummi-Stücke. Etwas bewegt sich immer. Und da die Schraube das Gewinde nicht total ausfüllt, passiert ein "Abrollen". Dabei bekommt man im bekommt man im Mikrometer-Maßstab einen Effekt wie bei einer Falte im Teppich. Die Falte kann mit vergleichweise wenig Kraft über den Teppich bewegt werden. Dadurch hat sich am Ende der Teppich gegenüber dem Boden verschoben, obwohl er sich die ganze Zeit auf fast der ganzen Fläche sich nicht gegenüber dem Boden bewegt hat.

ack.

------

"Ralf Kusmierz" schrieb im Newsbeitrag news:e8j3ah$qb2$ snipped-for-privacy@online.de...

Aber Ralf, warum nun so zaghaft, Deine Erklärung ist richtig! - da bewegt sich schon was, und zwar im sub-um-Bereich, aber das summiert sich. Und je mehr sich die Verbindung gelockert hat, um so mehr.(;-))

Gruß, Manfred

Ich würde sie als vermutlich richtig bezeichnen.

Gruß, Nick

X-No-Archive: Yes

begin quoting, Kai-Martin schrieb:

Nee, kann man nicht, weil das "umlaufende Moment" ein ganz wesentlicher Bestandteil der Erklärung war. ;-)

Besser gesagt: wie Stahl.

Nein, Verformung bedeutet eben nicht zwangsläufig eine Relativbewegung. Eine angezogene Schraube hält duch Haftreibung, und das ist mikroskopisch betrachtet ein Formschluß (ohne genügend Fett auch ein Rostschluß).

Ich will einfach mal wissen, ob die Maschinenbauern das mal systematisch untersucht haben, oder ob sich da einfach nur eine traditionelle Legende hält. Das "Locker- oder Festwackeln" einer Schraubverbindung müßte sich ja nun ganz wunderbar auch im Labor und in der FEM-Simulation untersuchen lassen und inzwischen auch längst Niederschlag in den Lehrbüchern gefunden haben. Ich denke nämlich, daß, wenn sich eine Schraube im Gewinde bewegt, egal wie, sie sich dabei immer nur lockern kann. (Was man wirklich dagegen tun könnte, wäre an dem Bolzen eine Feder zu befestigen, die ihm dauerhaft ein Moment in Richtung "fest" einprägt - habe ich aber nie gesehen, daß das gemacht wird - bzw. doch: der Schraubenschaft zwischen Gewinde und Bolzenkopf wirkt natürlich als Torsionsfeder, die nach dem Anziehen des Gewindes die Schraube gerne noch fester drehen würde; die will aber nicht mehr, und die Zugspannung im Bolzen sorgt dafür, daß der Kopf durch Reibschluß festsitzt und sich nicht mehr zurückdreht. Wenn das stimmt, haben wir eine ganz andere Erklärung für das Locker: durcch das oszillierende Moment - auf den Umlaufsinn kommt es dann _nicht_ an - rotiert der Kopf und entspannt den Bolzen, und dann lockert sich die Schraubverbindung natürlich, aber unabhängig von Rechts- oder Linksgewinde.)

Auch weiß ich nicht, ob es wirklich konstruktiv sinnvolle Gründe für Linksgewinde gibt oder die genauso überflüssig und schädlich wie U-Scheiben sind und nur dazu da, um Werkstattleute zu ärgern.

Ich kenne eigentlich nur einen einzigen konstruktiv sinnvollen Einsatz von Linksgewinden (Schraubanschlüsse an Gasflaschen sind dagegen bloße Konvention und nicht konstruktiv mit einer Vorzugsrichtung erforderlich), auch im Fahrzeugbereich: die Radachsmuttern haben (hatten?) ebenfalls auf der rechten Fahrzeugseite Rechts- und auf der linken Linksgewinde. Da liegt der Sinn aber wohl darin, daß sich die Räder bei fressenden Radlagern nicht ab, sondern sicherheitshalber festschrauben - der Nutzen ist fraglich, nicht umsonst verläßt man sich auch nicht auf das Kontern, sondern verwendet Kronenmuttern und Splinte (heute auch zunehmend einfach selbstsichernde Muttern, bei meinem Mopped habe ich jedenfalls keinen Splint entdeckt - es hat aber auch gar keine Kegelrollenlager, sondern die Räder sind "schwimmend" mit einfach Anlaufscheiben auf Zylinderrollenlagern gelagert - scheint gut zu funktionieren.

Ich kann mit allen Ernstes sehr gut vorstellen, daß im Maschinenbau eine gewisse Quantität Aberglauben mitgeschleppt wurde und wird und nur ganz allmählich klammheimlich ausgerottet, gelegentlich von "Schlipsen", die vom Ing. knallhart verlangen, daß er ihnen beweisen möge, daß das Weglassen von $Pfennigartikel schädlich ist - schwupps, sind U-Scheibe und Splint eingespart.

Gruß aus Bremen Ralf

X-No-Archive: Yes

begin quoting, Kai-Martin schrieb:

Nee, kann man nicht, weil das "umlaufende Moment" ein ganz wesentlicher Bestandteil der Erklärung war. ;-)

Besser gesagt: wie Stahl.

Nein, Verformung bedeutet eben nicht zwangsläufig eine Relativbewegung. Eine angezogene Schraube hält duch Haftreibung, und das ist mikroskopisch betrachtet ein Formschluß (ohne genügend Fett auch ein Rostschluß).

Ich will einfach mal wissen, ob die Maschinenbauern das mal systematisch untersucht haben, oder ob sich da einfach nur eine traditionelle Legende hält. Das "Locker- oder Festwackeln" einer Schraubverbindung müßte sich ja nun ganz wunderbar auch im Labor und in der FEM-Simulation untersuchen lassen und inzwischen auch längst Niederschlag in den Lehrbüchern gefunden haben. Ich denke nämlich, daß, wenn sich eine Schraube im Gewinde bewegt, egal wie, sie sich dabei immer nur lockern kann. (Was man wirklich dagegen tun könnte, wäre an dem Bolzen eine Feder zu befestigen, die ihm dauerhaft ein Moment in Richtung "fest" einprägt - habe ich aber nie gesehen, daß das gemacht wird - bzw. doch: der Schraubenschaft zwischen Gewinde und Bolzenkopf wirkt natürlich als Torsionsfeder, die nach dem Anziehen des Gewindes die Schraube gerne noch fester drehen würde; die will aber nicht mehr, und die Zugspannung im Bolzen sorgt dafür, daß der Kopf durch Reibschluß festsitzt und sich nicht mehr zurückdreht. Wenn das stimmt, haben wir eine ganz andere Erklärung für das Lockern: durch das oszillierende Moment - auf den Umlaufsinn kommt es dann _nicht_ an - rotiert der Kopf und entspannt den Bolzen, und dann lockert sich die Schraubverbindung natürlich, aber unabhängig von Rechts- oder Linksgewinde.)

Auch weiß ich nicht, ob es wirklich konstruktiv sinnvolle Gründe für Linksgewinde gibt oder die genauso überflüssig und schädlich wie U-Scheiben sind und nur dazu da, um Werkstattleute zu ärgern.

Ich kenne eigentlich nur einen einzigen konstruktiv sinnvollen Einsatz von Linksgewinden (Schraubanschlüsse an Gasflaschen sind dagegen bloße Konvention und nicht konstruktiv mit einer Vorzugsrichtung erforderlich), ebenfalls im Fahrzeugbereich: die Radachsmuttern haben (hatten?) ebenfalls auf der rechten Fahrzeugseite Rechts- und auf der linken Linksgewinde. Da liegt der Sinn aber wohl darin, daß sich die Räder bei fressenden Radlagern nicht ab, sondern sicherheitshalber festschrauben - der Nutzen ist fraglich, nicht umsonst verläßt man sich auch nicht auf das Kontern, sondern verwendet Kronenmuttern und Splinte (heute auch zunehmend einfach selbstsichernde Muttern, bei meinem Mopped habe ich jedenfalls keinen Splint entdeckt - es hat aber auch gar keine Kegelrollenlager, sondern die Räder sind "schwimmend" mit einfach Anlaufscheiben auf Zylinderrollenlagern gelagert - scheint gut zu funktionieren.

Ich kann mit allen Ernstes sehr gut vorstellen, daß im Maschinenbau eine gewisse Quantität Aberglauben mitgeschleppt wurde und wird und nur ganz allmählich klammheimlich ausgerottet, gelegentlich von "Schlipsen", die vom Ing. knallhart verlangen, daß er ihnen beweisen möge, daß das Weglassen von $Pfennigartikel schädlich ist - schwupps, sind U-Scheibe und Splint eingespart.

Gruß aus Bremen Ralf

Mischt ihr nicht ein Quartel Weihwasser ins Kühlmittel und von dem Rosenkranz vorm Endtest hältst Du wohl auch nix?

BTW: Ein Rosenkranz um das Ethernetkabel von Router gewickelt hält die schlimmsten Viren ab, aber nur wenn zu Maria Lichtmess ein anständiges Opfer auf dem Nockerberg gebracht wird. Über Sinn oder Unsinn von Weihwasser zwischen Monitor und Tastatur wird noch lebhaft diskutiert. Vom erwiesen Nutzen des Weihrauchs auf dem CPU-Kühler wollen wir gar nicht sprechen.

SCNR Günter

PS.: Je ungenauer sich ein Wert bestimmen lässt, umso mehr Nachkommastellen gibt man mit an.

Am Thu, 06 Jul 2006 22:34:52 +0200 schrieb Ralf Kusmierz:

Ich kenne da schon mehr :-) Und das sind genau die Anwendungen wo Drehmomente auftreten können. Grundregel für Schraubverbindungen: Wenn ausser Zug/Druck noch andere Belastungen auf die Schraube wirken können ist sie gegen verdrehen zu sichern.

Ralf Kusmierz schrieb:

Es gibt die Sicherungsmethode mit Draht, der quer durch alle Schraubenköpfe gefädelt und am Ende verdrillt wird. Dieser wird so gelegt, dass die Schrauben nur weiter angezogen werden können. Wenn er fest genug verdrillt ist, müsste er (locker angezogene) Schrauben theoretisch festziehen können.

Noch ein Aspekt zu den Pedalgewinden, ähnlich dem von dir genannten an Autos: Wenn sich ein Pedallager festfrisst (ja, das kommt vor!), dreht es sich nicht mehr, aber man fällt nicht vom Rad, weil auf einmal das Pedal losgeschraubt ist.

Außerdem lassen sich damit die Pedalen nur seitenrichtig montieren. :-)

Tobi

X-No-Archive: Yes

begin quoting, "Günter Schütz" schrieb:

Also, ich bin Anhänger der Religion des großen Thor: Immer, wenn ich einer muckenden Anlage mit dem dicken Hammer drohe, verschwindet der Fehler ganz von alleine ;-)

(Wichtig ist das anschließende Dankopfer an den Gott der Maschine: Angiften des Bedieners, was ihm einfiele, einen zu einer Anlage zu rufen, die völlig in Ordnung wäre ...)

Ach was, Schwachstrom ...

Gruß aus Bremen Ralf

Goil, direkt merken, da hab ich als Steuerheide bisher einiges verpasst. Funzt sowas auch in der HiFi Szene?

Dummerweise ist der Nockerberg etwas weit weg. Muss mal mit dem Steuerberater reden...

Jau oder auch: Wer die 2 Stellen hinter dem Komma genau angeben kann, darf die Stellen vor dem Komma schätzen. (nenne ich Brodmanns Gesetz) Hab ich mal in einem Seminar gelernt :-) Und bin danach in den (blödsinnigen Montagsbesprechungen) meines damaligen Vorgesetzten irgendwann aufgefallen, dass ich seit einiger Zeit so präzise Angaben (53,27% statt "etwa halbfertig", oder 95,13% statt "irgendwann fertig") machte: ich freue mich, dass sie jetzt immer so gut vorbereitet in die Besprechungen kommen... Mir ist dann rausgerutscht: iss nich schwer, das geht nach Brodmanns Gesetz... Der wollte es dann aber ganz genau wissen... Feueroter Kopf, dicker Hals und Blaue Adern :-) Er hat mich nie wieder gefragt, wann irgendwas fertig ist... Ok, hätte ich da mal mein Schandmaul gehalten, wäre vieles einfacher gewesen. Die Wirkung des Brodmann Gesetz kann ich heute noch in dem Arbeitszeugnis zeigen. Also Kids, don't do that. Oder zumindest nicht drüber reden. Besser iss dat!

Tschüß Wolfgang

[...]

Kai-Martin Knaak hat Recht: Etwas bewegt sich immer. Der Unterschied zwischen Stahl und Gummi ist "quantitativ". Zum Veranschaulichen ist Gummi perfekt geeignet.

Dann ist "makroskopisch" hier nicht anwendbar.

Das ist sicher bei Vibrationen so. Aber: Bei Fahrradpedalen gibt es eine Vorzugsrichtung. Seit mindestes 100 Jahren gibt es Fahrraeder mit R/L-Gewinde. Die sich haben damals (TM) ganz sicher etwas dabei gedacht. Anno 2001 wurde mir genau dies noch einmal inde.sci.ing.misc erklaert:

formatting link
Das braucht eigentlich keine Ergaenzung. Zusammengefasst:

Bleistift in locker locker geballte Faust stecken, herausstehendes Ende "ruehren", Drehung des Bleistifts beachten. (Der Bleistift ist die Pedal-Achse).

"Radachsmuttern" == "Rudge-Naben" der Mercedes-Benz Silberpfeile (u.a.) vor 1950, (beim Boxenstopp mit Bleihammer abgeschraubt). Hier trifft "Festziehen" durch Drehrichtung schwergaengiger Lager zu. Bei schwergaengigen Pedal-Lagern ist das aber genau umgekehrt, d.h. ein "BaeckerGesellenFahrrad" mit verrosteten Pedalen schraubt diese scheinbar heraus (Rechtes Pedal - Rechtsgewinde).

Aber nicht ein schwergaengiges Pedallager, sondern das Abrollen im Gewinde erzeugt das _entscheidende_ Drehmoment. Und nur dieses wuerde ggf. ein Pedal mit falschem Gewinde abschrauben, wie mir meine Folgeposter muehsam in

formatting link
erklaeren mussten.

Na, na, junger Mann. Seit >>100 Jahren gibt es Fahrraeder mit Pedalen mit R/L-Gewinde. Ich habe - mittlerweile - ziemlichen Respekt vor Maschinenbauern aus dieser Zeit. Deshalb ist meine Haltung zum folgenden Satz nicht ohne Verbalinjurien kommentierbar:

BTW: Langsam koennte auf "-No-Archive: Yes" und "begin quoting, ..." verzichtet werden: Die wirklichen Bringer in dieser NG sind davon erkennbar angeödet und schweigen demonstrativ. Das ist in dieser NG ein _echter_ Schaden.

Vielleicht sollte stattdessen der Vierzeiler mit "Grammatische Schreibweisen:" um ein paar Beispiele erweitert werden.

W.Riedel mit Entschuldigung fuer zu spaetes Erscheinen.

W.Riedel

Join the Discussion

Have something to add? Share your thoughts — no account required.

Didn't find your answer?

Ask the community — no account required