Re: Zugfestigkeit - 4.6 ausreichend ?


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Geschrieben von LockX am 10. August 2019 12:13:23:

Als Antwort auf: Zugfestigkeit - 4.6 ausreichend geschrieben von Chris am 09. August 2019 16:15:43:

Hallo, Chris und alle Interessierten!

vermutet ... Material höherer Festigkeit ... originale Zugstange ... ST37-2 ... nahezu identisch ... Gewindestange der Klasse 4.6.
Kunststoffschlauch ... Gefahr, daß sich da Feuchtigkeit drunterzieht und für verdeckte Korrosion sorgt, wäre mir zu hoch.

... und mir ist die Gefahr, dass eine Stange 4.6 oder aus St 37-2 reißt, zu groß.

Schon die Angabe "St 37-2" ohne Benennung der Quelle halte ich für fraglich.
Hinzu kommt, dass "St 37-2" -anders als "4.6"- nicht die Festigkeit der Stange, sondern deren Werkstoffes angibt.
Diese (Ausgangs-) Festigkeit kann aber durch Kaltverformung erhöht werden und auch erhöht worden sein.

Die wirksame Last F_Ist der Stange ergibt sich aus Handkraft F_Hand und Hebelverhältnis HV.
Ihre zulässige Last F_zul ergibt sich bei Zugbeanspruchung aus Fläche A und zulässiger Spannung s_zul.
Bei (überlagerter) Biegebeanspruchung benötigt man noch das Widerstandsmoment Wb und den Hebelarm H.

F_Hand ist -gemäß EG-Richtlinien- bei Auslegung der Handbremse anzusetzen mit 60 kp (bzw. 40 kp bei M1).
Gesunde schaffen die 60 kp ohne Weiteres. Für die Bemessung ist eine deutlich höhere Kraft anzusetzen.
Zur Vereinfachung setze ich F_Ist = 100 kp x Faktor und zunächst Faktor = 1 an.

Gewinde M6 am hinteren Ende hat A = 20,1 mm². Das ergibt zunächst die Spannung s_Ist = (100x1/20,1=) 5,0 kp/mm².
Durchmesser 6 am vorderen Ende hat A = 28,3 mm², Wb = 21,2 mm³ und H = z.B. 3 mm.
Das ergibt dort aus Zug s_Ist_Z = 3,5 kp/mm² und aus Biegung s_Ist_B = (100x1x3/21,2 =) 14,2 kp/mm².
Die Summe s_Ist = (3,5+14,2 =) 17,7 kp/mm² ist vorn VIEL höher als hinten.
Kritisch ist also das vordere Ende, bei dem ein etwaiges Gewinde keinesfalls in der Hebelbohrung enden sollte.
Die Spannung vorn ist SOO hoch, dass es -beim tatsächlichen Kraft-Faktor- zu plastischer Verformung kommt.
Diese Verformung baut Spannungspitzen ab und verfestigt das Material. Sie senkt also die Bruchgefahr.

Das Hebelverhältnis HV kann man ermitteln anhand der Hebelmaße oder anhand der Bewegungen.

Die Hebelmaße (ca.) sind oben für die Hand 360 und für die Zwischenstange 85 mm.
Sie sind unten für die Zwischenstange 70 und für die lange Endstange 55 mm.
Das ergibt -ohne die Abweichungen von rechten Winkeln- insgesamt HV = (360/85x70/55 =) 5,4.

Die Bewegungen beim Anziehen der Handbremse sind bei meinem LT am Hebel 80 und an der Endstange 14 mm.
Das ergibt HV = (80/14 =) 5,7. Das passt zu den 5,4 ohne die Schrägstellungen, insbesondere der Zwischenstange.

Diese 5,7 und eine Handkraft von z.B. 80 kp ergeben F_Ist = 456 kp und damit hinten s_Ist = (456/20,1 =) 22,7 kp/mm².

Diese Spannung entspricht ca. den Streckgrenze von 4.6 und von nicht verfestigtem St 37-2.
Daher sind Gewindestangen M6 4.6 und Rundstangen Durchmesser 6 St37-2 für mich unzureichend.

Gruß
Manfred



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