Frohes Neues
Dieses Jahr soll es mit der Montage des Rahmens losgehen. Dabei werde ich den Rahmen vor Allem vernieten und an einigen Stellen auch verkleben.
Die finale Anprobe, soweit passt alles und ist auch gerade. Tatsächlich ist es nicht nötig hier wieder das Steuerrohr-Lager einzupressen. Die "lockere" Ausrichtung passt perfekt. Das sieht man an dem Ringspalt, den das Gabelrohr mit dem Steuerrohr bildet.
Die einzelnen Teile werden vorbereitet. Die Oberflächen sind hier zu reinigen und mit Schleiffließ etwas abzureiben. Ich machte einige Probeklebungen. Der Klebstoff haftete so ganz besonders gut ans der Oberfläche.
Am liebsten arbeite ich hier mit kleinen Spritzen. Die Menge, die dann nach dem nass-vernieten am Rahmen bleiben wird ist verschwindend gering gegenüber der Menge, die hier auf dem Bild zu sehen ist. Wenn alle Niete gesetzt sind, ziehe ich e den heraus-quellenden Überschuss mit einem Gummispachtel ab. Den letzten Rest entferne ich dann mit einem Tuch. Der Kleber quilt ganz leicht und wenn alles richtig ist, kommt dann eine winzige kleine Wulst aus jedem Spalt.
Aushärten mit viel Klebeband über Nacht bei 20°C, eingestellt über den Abstand zum Heizkörper.
Nun möchte ich aber von einer etwas "unerfreulichen" Angelegenheit berichten. Wobei das noch nicht ganz klar ist, ob es sich tatsächlich um eine solche handelt. Selbstverständlich geht es darum Erkenntnisse aus der Praxis in den Rahmen einfließen zu lassen. Auf dem nächsten Bild ist ein Ermüdungsriss zu sehen, der an meinen ersten Prototyp-Fahrrad entstanden ist. Ich höre schon die Stimmen, "Wohl doch nicht so ermüdungsarm", oder "hätte der mal eine FEM Rechnung gemacht", oder "zu schwach dimensioniert", oder "Der Pfeifendeckel mit der großen Klappe hat also doch nix drauf"... Nun ja, ich sehe das etwas mehr naturwissenschaftlich. Der Riss entstand etwa bei 10.000 km bzw. 250.000 Höhenmeter. Das Rad wird weiß Gott nicht verschont, hat jetzt das vierte Hinterrad (Alle
Felgen ermüdeten und bekamen Risse).
Ich kaufte mir so Kraftmesspedale und die durchschnittliche Leistung der letzten 5000 km liegt über 250 Watt.
Der Riss sagt einiges aus. Als ich den Rahmen rechnete, lag hier tatsächlich der kritische Querschnitt vor. Dieses Seitenblech leitet die Tretkräfte, die vornehmlich ein Biegemoment erzeugen, in das Steuerrohr. Das Biegemoment ist am Steuerrohr maximal und wird zum Tretlager hin linear mit dem Abstand schließlich Null. Der Rahmen besitzt eine konstante Dicke, also liegt ein konstanter Gurtabstand vor. Folglich muss ich an der entsprechenden Stelle auch linear genug Querschnitt bieten um die Spannungen gleich zu halten. Leider war das da nicht so wirklich möglich, da ich nur bedingten Einfluss auf die Breite des Bleches hatte. Diese Engstelle entsteht aufgrund der Geometrie. Das nächst-dickere Blech hätte ich nehmen können, aber das würde bei der Größe (und doppelt) etwa 100 g extra Gewicht bedeuten und an den anderen Stellen brauche ich es nicht. Doof ist nebenbei auch die Position des Nietes bzw. des Lochs. Keine Ahnung was mich da geritten hat. Löcher erhöhen die Materialspannungen und gerade bei Ermüdung kann das schon eine Rolle spielen. Hier sollte das Blech nicht perforiert sein.
Die Richtung des Risses bestätigt zudem meinen Denkansatz. Risse treten immer normal zur Spannungsrichtung auf.
Allerdings vermute ich noch eine ganz andere Geschichte, die hier passiert ist.
Auf der anderen Seite ist nämlich kein Riss und der vorhandene endet schon seit einiger Zeit in dem Loch. Das bedeutet, die Sache ist knapp und grenzwertig.
Nebenbei ist dies ein grandioser Vorteil dieser Bauweise. Im Gegensatz zu geschweißten Verbindungen wandern die Risse nicht in weitere Baugruppen, wie zum Beispiel das Unterrohr. Außerdem hat der Riss die Chance in einem Loch (auch für immer) zu enden.
Ich vermute jedoch, es handelt sich um einen Baufehler meinerseits. Beim Ausschneiden des Bleches verwendete ich zunächst einen Lochschneider und dann eine Stichsäge um die runden Löcher zu verbinden. Eigentlich muss man da alles mindestens um eine Blechstärke aufweiten, um die Schäden aus den Schneidevorgängen zu entfernen. Dabei sind Feil- und Schleifbewegungen quer zur Kraftrichtung zu vermeiden. Wenn man ganz genau guckt, sieht es so als ob ich das nicht sehr sorgfältig gemacht habe und mir hier die Kerbwirkung selbst eingefangen habe. Ich habe noch ein Probestück, da ist es ganz schlimm, ich Depp.
Was mache ich nun beim neuen Rahmen?
1. Ich verwende nicht das nächst.-dickere Blech.
2. Die Geometrie bleibt gleich, keine Verbreiterung.
2. Das Niet-Loch werde ich vermeiden und das Innenteil dort nur kleben.
3. Ich werde sehr sauber arbeiten und peinlich genau hier eine Schwächung vermeiden.
4. Der kritische Bereich soll lokal sogenannte "Reinforcements" bekommen.
Der Verstärkungs-steifen erhält jeweils zwei Niete, die ihn praktisch nur positionieren und ein Abschälen der Klebung verhindern. Die Bohrungen kommen selbstverständlich versetzt und zu den bereits vorhanden in das Blech. So können sich die Spannungserhöhungen nicht gegenseitig ergänzen. Die eigentliche Kraft überträgt hier bohrungsfrei der Kleber, der mit einem Schäft-Verhältnis von 1/100 die Kräfte auch aufnehmen kann. Das bedeutet, um die Kräfte, die der aufgebrachte Querschnitt übertragen kann, auch in die Struktur zu bekommen, brauch ich diese Fläche bzw. Klebelänge. Das ist bei der Herstellung von Laminaten genau so. Im Prinzip mache ich hier nichts anderes als die Belegung zu erhöhen.
So sieht das dann innen aus. Die Streifen wiegen zusammen nur 8g. Ich kann das so machen, weil ich aufgrund meiner "Felderprobung" weiß, wie viel hier reicht.
Die runde Verklebung des Mittelteiles ist hier ebenfalls zu sehen. Hier wird kaum Kraft übertragen und daher geht das auch so.
Aber warum habe ich nur die Bleche so spitz zulaufend mit einen Klebeband fixiert? Das ist schließlich nicht die Endposition. Ganz einfach. Der Nietvorgang unterliegt gewissen Toleranzen. Das heißt, das zu verklebende Blech kann etwa 1 Zehntel hin und her wandern. Das ist doof, denn sollte es beim Vernieten in die falsche Richtung wandern, dann nimmt der zusätzliche Streifen keine Kräfte auf und reduziert auch keine Spannung. Im Flugzeugbau werden solche "Reinforcements" daher gerne warm vernietet. Sprich man wärmt das Teil etwas auf, vernietet es und nach der Abkühlung ist es dann leicht vorgespannt. Da reichen schon 50°C weil sich Alu mit der Temperatur gewaltig ausdehnt. Das geht hier nicht, weil der Kleber, wenn nicht ausgehärtet, keine Temperatur verträgt. Also biege ich die Bleche leicht nach innen, verniete die Streifen, lasse den Kleber aushärten und wenn ich das Klebeband an der Spitze löse, dann spannen sich zuerst die Streifen. Das funktionierte hervorragend und der Unterschied ist spürbar.
So sieht dann Version 2, Baujahr 2022 aus.
Grüße
Thomas
Weiter so.
und die beeindruckende Ausführung 
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