Problem mit mechanisch korrektem Welleneinbau

[Guest Jo_S]

Hallo Hobbyfunkergemeinde,

 

ich habe ein kleines Problemchen mit meiner aktuellen Neuerrungenschaft, einer "völlig wartungsfreien" Raboesch-Welle. Oder vielleicht nur einen Knoten im Hirn.

 

Der Antriebsstrang besteht aus Bühler Langsamläufer, Robbe Hochlastkupplung, besagter Raboesch-Welle (vorne Sinterbronzegleitlager mit wasserdichtem G-Ring, hinten Delrinlager), 60mm MS-Prop. Siehe Foto 1.

 

Das Problem: diese Antriebseinheit macht ja schon ganz nett Schub, aber wie kriege ich die Schubkräfte sinnvoll in das Boot eingeleitet? Das die Welle eingeharzt wird, ist schon klar, aber soll dieses winzige Delrinlager etwa den gesamten Schub des Props auffangen? Der Außenring des Lagers ist gerade mal 1mm breit, und da die Propbohrung zur Welle hin etwas grösser ist als Wellendurchmesser, würde der Prop vielleicht noch eine "Druckfläche" von 0,5mm am Umfang des Delrinlagers haben - siehe Foto 2. Das kann doch nicht die Lösung sein?! Oder doch besser ein bisschen Abstand zwischen Prop und Delrinlager lassen, so dass die Schubkraft des Props über die Welle durch das Gummi der Hochlastkupplung aufgefangen wird (= die Kraft letztlich über den Motorträger ins Boot eingeleitet wird)? Hört sich auch nicht wirklich toll an, auch wenn sich das Gummi der Kupplung nicht zusammendrücken lässt. Wie macht man's hier prinzipiell richtig?

 

Anm.1: normalerweise ist zwischen Prop und Delrinlager noch eine Mutter auf dem Gewindeende der Welle, die bei dem MS-Prop aus Platzgründen entfallen muss. Der Prop wird ja sowieso am anderen Ende gekontert, die Mutter hätte allerdings die vollen 1mm Breite am Umfang, um Schub aufzunehmen.

 

Anm.2: bei Rückwärtsfahrt ist alles kein Problem, da vor dem Sinterbronzelager (das auch einen deutlich grösseren Durchmesser hat) ein Stellring mit Zwischenscheibe auf der Welle befestigt ist - a kann der Prop also prima dran ziehen.

 

Ich danke schon mal für Input!

Gruss, Jo

[seegurke]

Moin!

 

Ich kenne jetzt die Delrinlager nicht so genau und weiß deshalb nicht, ob diese Axialkräfte aufnehmen können. Ich würde deshalb zwischen Propellernabe und Delrinlager noch einen dünnen (1-1,5mm) Teflonring packen, der dann die Kräfte aufnimmt.

 

Deine andere Variante, Platz zwischen Prop und Lager und damit Weiterleitung der Kräfte nach innen, würde heißen, dass die Motorlager die Axialkräfte aufnehmen. Nun mag man sagen, die Bühler sind so langlebig konstruiert, dass sie im Modellbaueinsatz mit der zusätzlichen Belastung lange genug klarkommen, vernünftig ist das m.M. aber nicht. Die Motorlager sind einfach nur für radiale Kräfte ausgelegt und Axialkräfte sind für normale Kugellager um ein Vielfaches verschleißfördernder, so dass die Motorlager sehr viel früher kaputt sein werden.

Aber wie gesagt hängt das etwas von der persönlichen Einstellung ab. Unter normaler Belastung hält so ein Bühler wahrscheinlich drei Modellleben, mit der Axialbelastung sind die Lager evt. nach 10 Jahren hinüber (Wert aus der Luft gegriffen, hängt natürlich vom Fahrbetrieb ab).

[Guest TeKieler]

Moin!

Ich hatte das gleiche Problem in meiner S100. Die Props haben direkt auf die Wellenböcke gedrückt. Da die Böcke aus Plastik sind, war ein recht kurzes Leben ab zu sehen...

 

Hier kannst du das Problem nachlesen... einfach etwas runter scrollen.

Und hier die Lösung dazu. Ich habe mir Axialkugellager gekauft. Somit werden die Kräfte auf den Motorflansch und nicht auf das Radialkugellager des Motors übertragen.

Ich habe diese Axialkugellager zwischen Kupplung und Motor im Einsatz.

 

Ole

[Didi]

Axialkugellager sind definitiv die beste Lösung um axiale Kräfte aufzufangen.

[Guest Jo_S]

Mensch, seid ihr schnell!

Axialkugellager klingt gut. Gibt es die Dinger auch in rostfreier Version, so dass ich sie direkt zwischen Prop und Wellenhose klemmen könnte? Die liefen dann also voll unter Wasser - dann würde hinten direkt der Rumpf angeschoben und der "Umweg" über Welle / Motor / Motorspant eliminiert.

[Guest TeKieler]

...Dann würde hinten direkt der Rumpf angeschoben und der "Umweg" über Welle / Motor / Motorspant eliminiert...

 

Würde ich an deiner Stelle nicht machen...

Die haben an sich ja schon 3,5mm Bauhöhe, sodass es am Prop komisch aussehen würde.

Außerdem sind sie nicht gekapselt und sämtlicher Dreck landet sofort im Lager.

Der mittlere Ring (in ihm sind die Kugeln eingepresst) ist aus Kupfer. Und wenn das ständig im Wasser liegt, könnte ich mir gut vorstellen, dass es oxidiert und die Kugeln dann nicht mehr leichtgängig sind! Quasi Lagerschaden vorprogrammiert....

[Guest Jo_S]

Ich habe deine Einbauvariante in der S-100 nicht so recht kapiert. Die Kupplung ist doch fest mit der Motorwelle verschraubt, "schiebt" also auf die Motorlager(?!). An welcher Stelle laufen dabei die Kugellager auf welchen Flächen?

 

Die haben an sich ja schon 3,5mm Bauhöhe, sodass es am Prop komisch aussehen würde.

Das könnte ich poblemlos und absolut vorbildgetreu wegtarnen, da um die Welle herum (am hinteren Ende) eine rund 30mm lange Wellenhose sitzt. Aber der Einwand mit "ungekapselt" und "Dreck" ist natürlich nicht von der Hand zu weisen.

[Guest TeKieler]

....Die Kupplung ist doch fest mit der Motorwelle verschraubt, "schiebt" also auf die Motorlager(?!). An welcher Stelle laufen dabei die Kugellager auf welchen Flächen?

 

Die Speed400 haben noch ein leichtes "Spiel" Die Welle kann Axial noch leicht verschoben werden. Eine Lagerfläche liegt direkt am Motor (rot), die andere Lagerfläche liegt direkt an der Kupplung (grün). Der Lagerring mit den Kugeln dazwischen (blau).

Das oben beschriebene Spiel ist jetzt nicht mehr vorhanden...

 

 

OT: Irgendwie läuft hier was komisch!

Bei deinem Beitrag sehe ich nur dieses hier...

Ich habe deine Einbauvariante in der S-100 nicht so recht kapiert. Die Kupplung ist doch fest mit der Motorwelle verschraubt, "schiebt" also auf die Motorlager(?!). An welcher Stelle laufen dabei die Kugellager auf welchen Flächen?

und deine Signatur drunter.

 

Wenn ich auf Zitieren klicke, erscheint plötzlich folgendes:

Ich habe deine Einbauvariante in der S-100 nicht so recht kapiert. Die Kupplung ist doch fest mit der Motorwelle verschraubt, "schiebt" also auf die Motorlager(?!). An welcher Stelle laufen dabei die Kugellager auf welchen Flächen?

 

 

Das könnte ich poblemlos und absolut vorbildgetreu wegtarnen, da um die Welle herum (am hinteren Ende) eine rund 30mm lange Wellenhose sitzt. Aber der Einwand mit "ungekapselt" und "Dreck" ist natürlich nicht von der Hand zu weisen.

 

Könnte mir das bitte mal ein Admin erklären?

 

EDIT: Komisch, jetzt sehe ich alles, auch das Zitat von mir...

[Guest Jo_S]

Das kann ich dir selber erklären: ich habe in der Zwischenzeit den zusätzlichen Satz editiert.

 

Ok, jetzt hab ich deine Lösung kapiert... aber... geht bei mir nicht, weil: Motorwelle zu kurz! Guggstu Foto 1 - da passt kein Kugellager mehr zwischen Motorschild und Kupplung... nur 2mm Luft (5mm Lager ist 4,5mm dick). Oller Mist!

Also doch Teflonscheibe hinten?

[wales]

Hallo Jochen,

hab bei meiner MS3, der Sea Hunter und der Sea Brigand, jeweils die 60er 4-Blatt Propeller in den Kortdüsen von Robbe. Als "Zwischen- oder Drucklager" dienen lediglich 4mm MS-U-Scheiben zwischen Schiffsschraubemutter und Stevenrohr. Motordrahzahl ~ 3000 - 4000 1/min, hält schon seit anno Toback.

[xoff]

...Als "Zwischen- oder Drucklager" dienen lediglich 4mm MS-U-Scheiben zwischen Schiffsschraubemutter und Stevenrohr...

 

Das ist die, die bei den Wellen mitgeliefert wird, oder?

[Hansen-Bengel]

Deine andere Variante, Platz zwischen Prop und Lager und damit Weiterleitung der Kräfte nach innen, würde heißen, dass die Motorlager die Axialkräfte aufnehmen. Nun mag man sagen, die Bühler sind so langlebig konstruiert, dass sie im Modellbaueinsatz mit der zusätzlichen Belastung lange genug klarkommen, vernünftig ist das m.M. aber nicht. Die Motorlager sind einfach nur für radiale Kräfte ausgelegt und Axialkräfte sind für normale Kugellager um ein Vielfaches verschleißfördernder, so dass die Motorlager sehr viel früher kaputt sein werden.

Aber wie gesagt hängt das etwas von der persönlichen Einstellung ab. Unter normaler Belastung hält so ein Bühler wahrscheinlich drei Modellleben, mit der Axialbelastung sind die Lager evt. nach 10 Jahren hinüber (Wert aus der Luft gegriffen, hängt natürlich vom Fahrbetrieb ab).

 

Das stimmt sicherlich!

 

Und um mal eine Grössenordnung nennen zu können, hab ich eben in den SKF Hauptkatalog gespickt und mir ein paar Werte rausgesucht.

 

Das einfachste Kugellager für 5mm Wellen (Der Starmax hat 5mm) kann eine axiale Belastung von etwa 125 N ab, ohne stärker zu Verschleissen.

Die Kugellager in Bühlermotoren sind vorgespannt, d.h. sie können höhere Belastungen vertragen.

 

Da du kaum 125 N Schub mit deiner Kombi erreichen wirst, könntest du beruhigt alle axialen Kräfte vom Motorlager aufnehmen lassen, das hält trotzdem (d)ein Leben lang.

 

Nichtsdestotrotz:

Axialkugellager sind definitiv die beste Lösung um axiale Kräfte aufzufangen.

[Guest Jo_S]

Die Kugellager in Bühlermotoren sind vorgespannt, d.h. sie können höhere Belastungen vertragen

Ähm... der Starmax hat m.W. Sinterbronzelager!

[Hansen-Bengel]

Ähm... der Starmax hat m.W. Sinterbronzelager!

 

Stimmt, die Starmax sind mit Kallottenlagern ausgerüstet.

 

Die dürfen laut Datenblatt eine axiale Dauerlast von 10N haben.

[Torsten]

Ich würde eine Lösung wie von TeKieler favorisieren, wo das Axiallager die Druckkräfte in das Motorgehäuse einleitet.

 

Ein wenig ungünstig (aber normalerweise vernachlässigbar) ist die Übertragung der Druckkräfte durch die Kardan-Kupplung, wenn man das vermeiden will, kann man einfach am Wellenende einen zusätzlichen Lagerbock bauen, der vor der Kupplung das Radiallager auffängt.

 

Grüße

 

Torsten

[Guest Jo_S]

Klasse, was du alles für Unterlagen hast! Besser als raten.

Danke für die bisherigen Antworten. 10N dürfte ziemlich knapp werden, ergo scheidet die direkte Ableitung über die Motorwelle ebenso aus wie ein axiales Druckkugellager direkt vor dem Motor (zu wenig Platz). Langsam wird's schwierig - dabei dürfte dieses "Problem" doch in ähnlicher Form so ziemlich bei jedem auftauchen?!

 

Dass eine einfache MS-U-Scheibe vor dem Propeller als einfache Dauerlösung ausreicht, beruhigt natürlich. Allerdings würde ich gerne einen möglichst reibungsarmen, möglichst leisen Antriebsttrang aufbauen. Eine Teflonscheibe ist sicher noch reibungsärmer (bleibt als B-Plan im Hiinterkopf).

 

Letzte Lösung, die mir einfällt: vor den Stellring der Welle (siehe Foto) ein Axialkugellager, davor eine Bundbuchse aus Sinterbronce in einem "Halterungsspant", der die Schubkräfte ableitet. Durch diess zusätzliche Wellenlager muss der ganze Strang dann aber auf 1/10mm exakt eingebaut werden, um Verspannungen zu vermeiden. Technisch gut, baulich aufwändig. Nochmal gefragt: gibt es wasserdichte bzw. rostfreie, voll gekapselte Axialkugellager?

[Guest Jo_S]

@Torsten: für diese Lösung ist zu wenig Platz, siehe oben (2mm zwischen Hochlastkupplung und Motorschild). Kupplung = Robbe Hochlast, ich mag die Kardandinger nicht.

[Hansen-Bengel]

Ein Freund aus meiner Jugendzeit hatte damals in seiner BG15 mit 80er Prop auf Schaffer "Kraftei" folgende Lösung umgesetzt:

 

Im Rumpf waren zwei Halter eingeklebt, zwischen die stramm ein (überdimensioniertes) Kugellager passte.

Das Lager wurde auf die Welle geschoben und dort mit zwei Stellringen fixiert, fertig.

Man hätte auch ein Kegelrollenlager nehmen können, das kann höhere Axialkräfte übertragen.

 

Da das Kugellager weitaus höhere Axialkräfte abkonnte, als dort auftraten, funktionierte dieses Drucklager problemlos und sicher.

 

Skizziert etwa so:

[Guest Uwe_S]

Mir gefällt die gängige Methode , den Schub mittels Druckscheibe auf das Stevenrohr zu übertragen auch nicht. Ist natürlich immer noch besser als auf die Motorlager zu übertragen. Daher leite ich die Axialkräfte ( hört sich jetzt viel an :-) auf ein bis zwei Rillenkugellager welche motorseitig am Stevenrohr angebracht sind ab. Und zwar mit einem kleinen Radialbund welcher auf der Welle sitzt. In der Lagergröße 4/12/4 gibt SKF eine statische Tragzahl von 0,27 Kn an, die dynamische Tragzahl steht dort mit 0,67 kn oder so-

Die max. axiale Last soll mit 0,25 multipliziert werden. Also immer noch völlig ausreichend für kleine bis mittlere Modelle.

Hier ein paar Bilder http://www.schiffsmodell.net/showpost.php?p=313813&postcount=17

 

Grüße

uwe

[xoff]

Schöne Wellenanlage, Uwe...aber etwas überdimensioniert...

 

Immerhin musst Du bei geöffnetem Boot dem Zuschauer nicht lange erklären, wo die Kugellager liegen..8)

 

Mir gefällt Deine Lösung sehr und ich kann Dich gut verstehen, dass Du stolz bist auf diese Teile!

[Guest Jo_S]

Ja, da ist sie wieder, die fehlende Drehbank. Und vor ein paar Tagen ist mir doch glatt ein echtes eBucht-Schnäppchen durch die Lappen gegangen, das auch noch direkt in der Nachbarschaft verkauft wurde.

Ich werde mir also 2 Axial-Kugellager besorgen; die Lösung wird dann eine Mischung aus der Hansen-Bengel-Zeichnung und der Uwe-Welle. Also mal wieder ein bischen mehr Aufwand, dafür dann aber schön "ingenieursmäßig".

Danke für die Tipps und Anregungen!

[alex1411]

Hallo,

 

Mir gefällt die gängige Methode , den Schub mittels Druckscheibe auf das Stevenrohr zu übertragen auch nicht. Ist natürlich immer noch besser als auf die Motorlager zu übertragen. Daher leite ich die Axialkräfte ( hört sich jetzt viel an :-) auf ein bis zwei Rillenkugellager welche motorseitig am Stevenrohr angebracht sind ab.

 

Die gängige Methode die Schubkräfte auf das Stevenrohr zu übertragen hat schon seinen Sinn! Erfolgt die Krafteinleitung erst motorseitig am Stevenrohr so steht die gesammte Welle unter einer Drucklast/Stauchung, eine kleine Störung und die Welle weicht zur Seite aus und man erhält eine Unwucht.

 

Eine Kupplung sollte eigentlich außer dem Drehmoment keine weiteren Kräfte übertragen.

 

Bei den hier beschriebenen niedrigen Drehzahlen von 3.000-4000 mag das nicht auffallen, wenn bei höheren Drehzahlen Druck auf die Welle, Kupplung, Motor kommt, dann zerlegt es euch den Antriebsstrang.

 

Grüße

Alex

[Didi]

........ wenn bei höheren Drehzahlen Druck auf die Welle, Kupplung, Motor kommt, dann zerlegt es euch den Antriebsstrang.

Das ist eine theoretische Betrachtung die in dem Fall keine Beachtung findet. Die Belastung auf die Welle (Druck) ist im Modellbereich nicht in einer Größenordnung wo dies berücksichtig werden muss. Klar, wenn auf eine Welle Druck ausgeübt wird versucht diese diesen Druck abzuleiten, und eine zu dünne Welle macht dies durch Unwucht.

Aber bei den Abmessungen von denen wir hier reden spielt das keine Rolle, hier müssen wir uns nur um die Axialkräfte kümmern die auf die Motorlager einwirken.

[Guest Uwe_S]

.............

.......Aber bei den Abmessungen von denen wir hier reden spielt das keine Rolle, hier müssen wir uns nur um die Axialkräfte kümmern die auf die Motorlager einwirken.

 

Didi, dass sehe ich genauso, bei einem Rennboot ist es wohl was anderes, aber bei den "Schönschiffchen" besteht diese Gefahr wohl kaum. ich glaube der Alex meinte das aber auch so

 

@ xoff,

 

überdimensioniert find ich gut , und nein, stolz bin ich da nicht drauf , ist eigentlich eine simple Sache.

 

@ Jo_S,

 

stimmt , eine Drehbank ist was tolles , meine eigene Drehbank ist z.Z. kaputt

aber mein Kumpel hat eine, und die geht richtig gut, zum Glück:D

 

Grüße

uwe