Belastungen der Anlenkung

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echo.zulu
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#16 Re: Belastungen der Anlenkung

Beitrag von echo.zulu »

Ich denke die Berechnung würde jeglichen Rahmen sprengen und auch mehr als nur ein aktives Studium voraussetzen. Es gibt einfach viel zu viele Einflussfaktoren, die man anfangs mit Sicherheit nicht alle überblicken wird. Ein empirischer Ansatz mit der Analyse bestehender Konstruktionen ist m.E. völlig ausreichend und wesentlich zielführender, als Monate oder Jahre mit Berechnungen zuzubringen, bei denen man zwangsweise viele Parameter abschätzen muss.
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acanthurus
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#17 Re: Belastungen der Anlenkung

Beitrag von acanthurus »

Man müsste es sicherlich sehr stark vereinfachen (schon allein deshalb, weil ich den Eindruck habe, dass eine detailliertere Rechnung irgendwelche zeitraubenden Hilferufe provozieren würde, welche ggf. dann wieder auf meinem Tisch landen :D )
Bei Rotorsystemen im Modellbau gilt in erster Linie mal ein "Form Follows Function" Ansatz. Hat man dann alle Pflichtaufgaben aus der Funktion erfüllt, dann macht man sich an die Dimensionierung von Querschnitten.
Eine konservative obere Abschätzung von Betriebslasten wird nicht so gigantisch aufwendig sein. Auch werden wir bei augenscheinlich vertrauenerweckender Dimensionierung keine sofortigen Auflösungserscheinungen erwarten. Problematisch sehe ich da eher die Lebensdauer/Materialermüdungsfrage, speziell bei Bauteilen, welche aus fragwürdigem Baumarktaluminium mit stumpfen schlecht gekühlten Fräsen gefertigt und anschließend himmelblau eloxiert wurden. Das birgt Potential für spontane Selbstauflösung. (MSEF=maximum spontaneous existence failure)
Was aber die wüste 3d-Zappelei angeht, da lehne ich mich nicht aus dem Fenster bezüglich sinnvoller Lastannahmen, denn das ist hochgradig dynamisch, und wem liegen schon ernsthafte Daten darüber vor...

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stubb0rn
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#18 Re: Belastungen der Anlenkung

Beitrag von stubb0rn »

Sodele

Ich hab endlich mal Zeit gefunden ein bisschen mit Zahlen um mich zu werfen. Dabei hab bin ich auf folgende Werte gekommen (mit stark vereinfachten Annahmen und zum Teil geratenen Ausganswerten):

Zentrifugalkräfte pro Rotorblatt: 2.105N
mit Folgenden Werten:
320mm Blattlänge (die Breite des Rotorkopfes hab ich hier vernachlässigt)
2000U/min
150g Gewicht eines Rotorblattes

Vertikales Biegemoment, am Blatthalter, beim Abfangen aus einer vertikalen Bewegung nach unten: 450Nm
Dabei bin ich davon ausgegangen:
Gewicht: 1kg
Sinkrate: 30m/s
Beschleunigung 40m/s²

Gerade bei den Geschwindigkeiten hab ich einfach ins Blaue hinein geraten. Falls jmd bessere Zahlen hat, gerne her damit ;)

Generell, passen diese Werte von der Größenordnung (insbesondere die für die Biegemomente)?
Gruß
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acanthurus
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#19 Re: Belastungen der Anlenkung

Beitrag von acanthurus »

Hi...
Nein, zum Glück passen deine Werte für das Biegemoment nicht ansatzweise, denn dann dürftest du deine Blatthalter aus nem Dezimeter Stahl fräsen.
Nicht, dass du dich da verrechnet hättest, was die statischen Biegelasten angeht, aber dieses sehr hohe Biegemoment kommt glücklicherweise am Blatthalter nicht als "sauberes" Biegemoment an, sondern wird bereits durch geringfügigste Setzung/ Durchbiegung an Rotorblatt und Blatthalter weitestgehend aufgefressen.

Wenn du dir deine zentripetalkräfte von run 2100N pro Blatt anschaust, und diese dann mit den 4g Lastvielfachen, auf die zelle, welches du da angesetzt hast, vekoriell überlagerst (Frage: 1kg pro Blatt oder pro Hubschrauber?, ist ja auch fast egal..) dann hast du ca. 40N vertikal und 2100N horizontal - damit kommst du auf einen Konuswinkel von 1,09° =arctan (40/2100).
Das bedeutet im Klartext: wenn dein Rotorblatt nur 1° nachgiebt, ist das Biegemoment komplett weg - oder anders formuleirt: es tritt real NUR das biegemoment auf, welches benötigt wird, um das Blatt geringfügig durchzubiegen - und das sind erstaunlich wenige Nm - keinesfalls 450.

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seitwaerts
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#20 Re: Belastungen der Anlenkung

Beitrag von seitwaerts »

stubb0rn hat geschrieben:150g Gewicht eines Rotorblattes
Bei einem 320er Blatt? Ich glaube, nichtmal die M-Blades sind so schwer.

Ich zitiere mal Yogi aus meinem Thread zum BO-105-Scale-Kopf:
yogi149 hat geschrieben:Zur Betrachtung: ein 34gr Blatt (325mm mit Schwerpunkt bei ca. 170mm) zieht mit 1276 N bei 4000 Upm

...das Scaleblatt (von smartmodel) mit 28gr und 2000 Upm zieht übrigens nur mit 262,8 N
Das ganze angenommen bei einem Blattbefestigungsabstand von 87mm

Da sehen die Kräfte doch schon anders aus.

Ansonsten finde ich Andis Ausführung ganz prima, zeigt sie doch sehr schön, wo die ganzen Kräfte denn so bleiben.
Schliesslich halten ja auch die zarten Kunstoff-Blatthalter vom MiniTitan 4000 am Kopf aus...
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Sniping-Jack
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#21 Re: Belastungen der Anlenkung

Beitrag von Sniping-Jack »

Ich glaube, nichtmal die M-Blades sind so schwer.
Was dann im Umkehrschluss hieße: M-Blades wären generell eher schwer?
Hatte ich eigentlich nicht den Eindruck - oder irre ich mich da? :roll:
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Jack
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#22 Re: Belastungen der Anlenkung

Beitrag von Sniping-Jack »

Plasteblatthalterbedenken: Die habe ich schon immer für falsch gehalten. Die Hersteller wären Ruckizucki mit Klagen überzogen, sollten die tatsächlich einem besonderem Risiko
ausgesetzt sein. Wieso denn auch? WENN was reißt, und das passiert ja tatsächlich immer wieder, dann an der einzig echten Problemstelle: Blattlagerwellegewinde und Blatthalterwellenschraube.

Trotzdem habe ich bei FBL Alublatthalter. Aber nicht wegen Bruchgefahr, sondern nur wegen der Präzision. Und auch das ist nur ein allerletztes Fitzelchen, das bestenfalls das Stabi selbst "merkt", beim Fliegen tut sich da nichts um. :)

Aber jetzt mal zum eingentlich Befremdlichen: Was haben die Belastungen am Blatthalter denn mit dem Steuergestänge zu tun? Rein gar nichts! Die Flieh- und Biegekräfte sind das eine, die Steuerkräfte wieder ganz was anderes! Wie ich es schon sagte: da macht hauptsächlich der Vorlauf (hauptsächlich=nicht ausschließlich) die Unterschiede. Bei guten FBL-Blättern ist er so bemessen, dass die statischen Steuerkräfte gegen Null tendieren. Bei Paddel-Blades sähe es anders aus, die wollen mit ziemlich viel Schmackes aus der Mitte - wurscht welches Ende.
Und dagegen müsste das Stabi ständig gegenkämpfen. Soll nicht sein.
Wieso dann trotzdem schnelle UND starke Servos? Weil so ein Regelkreis extrem flink ist und mit sehr hohen Beschleunigungen arbeitet. Desshalb müssen die Servos auch bei kleinen Massen ziemlich wurschteln, um noch schnell sein zu können. Je schneller, desto besser. Und sicher auch deswegen, weil wir nicht jedes Blatt genau einschätzen können, inwieweit es nun tatsächlich neutral eingestellt ist. Um also auch weniger optimale Blätter gut im Griff zu haben, ist man also auch gut beraten, lieber leicht überdimensionierte TS-Servos zu benutzen.

Aber auch das alles ändert nichts daran: Die Herstellerseitig dimensionierten Steuerstangen sind ausreichend bemessen. :)
Zuletzt geändert von Sniping-Jack am 11.12.2012 17:14:23, insgesamt 1-mal geändert.
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acanthurus
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#23 Re: Belastungen der Anlenkung

Beitrag von acanthurus »

Gewicht Metallblätter - kommt auf die (absolute) Größe an, wegen der möglichen Blech-Wandstärken
bei kleinen helis würde ich sie eher "schwer" nennen, bei großen "normalgewichtig" bis "leicht"
Für die Fliehkräfte ist halt zu beachten dass bei einfachen, stranggepresten Metallblättern der Schwerpunkt bei 50% Radius sitzt und nicht bei (etwa) 70% wie bei bleischnurgesegneten Faserverbundkreationen.

150g Blattmasse beim 450er ist natürlich unsinn - mir kam der errechnete Konuswinkel (bei 4g!) schon verdächtig klein vor.
realistisch also irgendwelche xunddreißig Gramm und 500g Traglast pro Blatt.


Die Steuerstangenkräfte setzen sich aus verschiedenen Anteilen zusammen. Die beiden wichtigsten sind

-Aerodynamisch, das Profilnickmoment des Blattes muss gehalten werden. Umfangsgeschindigkeit*Blattfläche*ProfilNickmomentenbeiwert*Blattbezugstiefe. Über den widerstandsbedingten Schwenkwinkel streut dann noch der Rotorschub selbst ein. (Sinus Schwenkwinkel*Auftriebsmittelpunkt (etwa 0,7*Radius) - "vorspur") *Rotorblatt-Schub
-Massendynamisch, bei zyklischen Ausschlägen muss die Drehträgheit des Rotorblattes um seine Längsachse überwunden werden

Mit den Fliehkräften hat das in der Tat zunächst wenig zu tun, diese streuen nur über Umwege ein.


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seitwaerts
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#24 Re: Belastungen der Anlenkung

Beitrag von seitwaerts »

Sniping-Jack hat geschrieben:Was dann im Umkehrschluss hieße: M-Blades wären generell eher schwer?
Hatte ich eigentlich nicht den Eindruck - oder irre ich mich da? :roll:
Nein, sind sie auch nicht.
Hab mal grad nachgewogen, mein 325er M-Blade wiegt 53g, hat aber auch eine ziemliche Blattiefe mit ~40mm.
Der Schwerpunkt liegt bei ca. 70% aussen.
Sniping-Jack hat geschrieben:Plasteblatthalterbedenken
Schickes Wort.
Klar ist, dass Plasteblatthalter elastischer sind, im Ernstfall also ausweichen könnten.
Alublatthalter sind da einfach präziser.

Von Gestängekräften habe ich gar nicht gesprochen...
Ich kann dazu aber soviel sagen, dass ein MiniTitan nach einem Flug mit >4000U/min am Kopf neue Kugelgelenke brauchte (die Plasteteile, nicht die Kugeln, das wird immer wieder verwechselt) Diesen Flug habe ich live erlebt.
Die Gestänge waren allerdings zu keinem Zeitpunkt gefährdet.
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#25 Re: Belastungen der Anlenkung

Beitrag von stubb0rn »

OK 150g pro Blatt sind Schwachsinn 8) Ich hab nochmal nachgeschaut und es sind tatsächlich 25-30g bei 320mm langen Blättern, da hatte ich irgendwie eine Falsche Zahl im Kopf.
Ersetzt man die 150 durch die 26g (exeplarisch ein 320er Blatt rausgesucht), dann kommt man auf etwa 365N und einen Konuswinkel von 6,25°.
Jetzt noch mal zu meinem Verständnis: Um die Biegemomente tatsächlich abschätzen zu können, muss ich wissen wie viel Kraft nötig ist um das jeweilige Blatt um den Konuswinkel zu verbiegen oder?

Es geht mir überigens nicht um die Anlenkstangen sondern um den Rotorkopf/Blatthalter/Anlenkpunkte am Blatthalter ;)
Gruß
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#26 Re: Belastungen der Anlenkung

Beitrag von acanthurus »

Um die Biegemomente tatsächlich abschätzen zu können, muss ich wissen wie viel Kraft nötig ist um das jeweilige Blatt um den Konuswinkel zu verbiegen oder?
Genau so ist es. Das ist aber wie gesagt nur eine Abschätzung, keine exakte Rechnung
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#27 Re: Belastungen der Anlenkung

Beitrag von stubb0rn »

Ich werde meinen Rotorkopf samt Drumherum nicht auf den Millimeter genau berechnen. Es geht mir nur darum einen groben Anhaltspunkt zu haben was für Kräfte das Teil aushalten muss. Das Finetuning kommt wenn der Jungfernflug absolviert ist ;)
Gruß
Patrick

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#28 Re: Belastungen der Anlenkung

Beitrag von acanthurus »

stubb0rn hat geschrieben:Ich werde meinen Rotorkopf samt Drumherum nicht auf den Millimeter genau berechnen.
Ich glaube, es gibt hier im Forum NIEMANDEN, der das könnte.

Wenn du dich an anderen, funktionierenden Rotorköpfen orientierst und keine minderwertigeren Materialen verwendest, dann wird das auch funktionieren.
Man liest doch relativ wenig über Rotorkopfzerleger, was in Anbetracht des verbreiteten Chinamülls an so einem hochbelasteten Bauteil doch eher erstaunlich ist.
Ich habe in geschätzten 500-700 Modellheli-Flugstunden nur eine nennenswerte MSEF (Maximum Spontaneous Existence Failure) eines Rotorsystems miterlebt, und dort war es auch nicht der Blatthalter selbst, sondern eine Kugelkopfverschraubung am Pitchkompensator (Belt CP V1 Billig-Alu Rotorkopf)

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