Warum Hohlwellen

[crasher]

Hallo,
da ich neugierig bin und auch noch unwissend, wollte ich wissen, warum bei vielen
Helis die Hauptrotorwelle hohl ist.
Am Gewicht sollte es ab den 3 kilo Helis ja nicht liegen.
Diese Frage stelle ich, da ich mir die Wellen normalerweise selbst "bastle",
nur Rohre mit gutem Rundlauf und ausreichender Wandstärke erhalte ich höchstens
im 6m Stangen.
MfG. Christian

[Hawk]

Hallo,

Also der grund ist doch das Gewicht.
Sicher bringt alleine eine Hole Welle nicht die super Gewichtsersparnis aber die summe der Elemente (CFK-Seitenteile, CFK Kufengestell, CFK-Heckrohr ...) ist dann doch irgendwann ausschlaggebend.

Rein Festigkeitsmüßig bringt eine Hole welle eher nachteitle. Das muss dann jeder für sich selber entscheiden.
:tongue:

[Christian Kuhlmann]

Hallo Leute!

Grund Nummer 1 ist sicherlich das Gewicht.
aber Grund Nummer 2 ist die Festigkeit !!!

Entgegen CRASHERS Ausage sind Hohlwellen nämlich bei gleichem Material wie eine Vollwelle Biegefester. Ich bin leider nicht in der Lage den genauen physikalischen Zusammenhang zu erklären.
Aber die Natur macht es uns vor. Bambus z.B. ! Ein Rohr das zig Meter lang werden kann. Eigentlich bestehen alle Pflanzenhalme aus parallelen Röhren.
Vielleicht haben wir ja einen Physiker der uns mal ein bischen aufklärt.

Gruß
Christian

[FaHrStUhL]

Deswegen benutzt man ja für die CFK Heckanlenkung auch
CFK-Rohre und keine Stangen ;)

Rohre sind einfach biegefester...

[SandroT]

hi Leute

bin zwar kein physiker, aber als maschmech hatten wir das irgend
wann mal in der fachschule.

beim rohr ist die "mittlere sehne" nicht vorhanden.
um diesen punkt ist es einiges einfacher eine vollwelle zu biegen.

ich weiss die genauen ausdrücke leider auch nicht mehr,
ist doch schon einige jahre her.

aber wie Christian schon bemerkt hat:
die Natur machts uns vor.

[awhelisi]

Es ist schon richtig wie Christian schreibt. Hohle Wellen sind biegefester. Ich bin zwar auch kein Physiker, aber ich könnte mir volgendes vorstellen warum das so ist.

Wenn ich ein volles Material biege, dann liegt der Biegeradius genau im zentralen Mittelpunkt. Also so drei Biegepunkte. 1. Außenseite A, 2. Mittelpunkt, 3. Außenseite B.

Wenn ich aber ein Rohr biegen will, dann habe ich einen weiteren Biegepunkt, nämlich die auf der Innenseite der Rohre.
Das Material muß also um 4 Punkte gebogen werden. Dazu kommt noch, daß ich es über einen definierten Teil strecken und stauchen muß. Dieser Teil ist der Rohrdurchmesser innen, den ich bei einem Vollmaterial zwar auch habe, dieser ab ebenfals in dem zentralen Mittelpunkt liegt.

?( 8)

[Thorsten Gleisberg]

moinmoin,

nette gedankenexperimente...leider falsch im ansatz...

zum nachrechnen:

http://www.unister.de/Unister/wissen/sf_le...t28142_362.html (http://www.unister.de/Unister/wissen/sf_lexikon/ausgabe_stichwort28142_362.html)

gruß
thorsten

[holger]

Hallo,

bin zwar auch kein Experte auf dem Gebiet, habe aber bei der Dimensionierung von Rohrholmen von Segelfliegern mal einiges rumgerechnet. Wenn ich mich recht erinnere war das so:

Ein Rohr ist absolut gesehen weniger biegefest als Vollmaterial. Beispiel: 10mm Vollwelle ist natürluch stabiler als 10mm Hohlwelle. Ein einfaches Experiment zum Beweis: Man nehme ein Messingrohr und biege es, bis es abknickt. Danach stecke man in das selbe Rohr einen genau passenden Stab und wiederhole das Experiment. Das Rohr kann nicht so einfach einknicken und trägt daher wesenlich mehr.

Aber:
Bei gleichem Gewicht ist eine Hohlwelle um Größenordnungen stabiler als eine Vollwelle. Man spricht dabei von spezifischer Festigkeit bzw. Steifigkeit.

Schnell zusammengeschustertes Taschenrechnerbeispiel: Man will eine 100cm lange Welle haben und hat dafür 100g Stahl zur Verfügung. Eine Vollwelle wäre dann ca. 4 mm stark. Alternativ kann man daraus ein Rohr mit 10mm Durchmesser und ca. 0.8 mm Wandstärke bauen. Wenn man sich jetzt mal so einen wabbeligen Stahldraht im Vergleich zu dem Rohr vorstellt sollte die Sache anschaulich werden.

Viele Grüße,
Holger

[FaHrStUhL]

Gut erklärt Holger!

[Jens Reckendorf]

Und noch die Ergebnisse eines unfreiwilligen Experiments zu dem Thema:

Leichter Crash mit einem ECO (massive Welle, gehärtet) - Welle krumm.

Heftiger Einschlag mit Logo 10 (hohle Welle, nicht gehärtet) - Schlag von vielleicht 2/10 mm, der keine spürbaren Virbationen hervorruft.

Gruß, Jens

[Sven Hinrichs]

Schlag von vielleicht 2/10 mm, der keine spürbaren Virbationen hervorruft.


?( zwei Zehntel ohne Vibrationen ???
Jetzt bin ich baff....... 8o

[Ralf Härle]

Leute, das Thema hamm wir schonmal diskutiert, denke ich.

Nochmals: eine Hohlwelle ist NIEMALS stabiler als eine Vollwelle gleichen Materials und Durchmesser!!!
Man kann sich die Hohlwelle ja als Vollwelle vorstellen, in der ein Loch reingebohrt worden ist. Warum sollte etwas stabiler werden, wenn man Material wegnimmt?

Gruß Ralf ;-)

[muemmel]

Hi Ralf,

ich muß Dich enttäuschen, man kann doch etwas stabiler machen, indem man Material wegnimmt. Wenn man eine sehr grob gedrehte Welle hat, und man dreht noch einen feinen Schlichtspan drüber und schleift und poliert sie auf geringstmögliche Rauhtiefe, dann wird sie wesentlich stabieler gegen Dauerbruch. Aber das ist wohl die Ausnahme.
Noch besser als mit dem rausgebohrten Loch kann man es testen, wenn man in ein CFK-Rohr noch eine CFK-Stange reinsteckt.
Das mit dem Bambus hat ganz einfgach den Grund, daß zum einen Pflanzen sich selbst optimieren, und da legen sie dort Material an, wo die höchsten Biegespannungen auftreten (außen) und in der Mitte wo die Spannungen geringer sid wird gespahrt. Außerdem würde Vollmaterial bei gleichem Durchmesser zu schwer werden, so daß so lange Stangen unter ihrem eigenen Gewicht umknicken würden.
Der Festigkeitsanteil ist beim Außendurchmesser am höchsten, aber auch der innere Teil trägt mit. Wenn ich das jetzt nicht falsch peile, dürfte die äußere Hälfte des Materials rund 80 % der Festigkeit bringen, und die restlichen 20 % der Kern mit dem halben Durchmesser.

Gruß Steffen das Mümmel

[Ralf Härle]

...und poliert sie auf geringstmögliche Rauhtiefe, dann wird sie wesentlich stabieler gegen Dauerbruch


Das ist schon richtig. Hat aber weniger mit der Stabilität an sich als mit Rißbildung zu tun, da etwas Rauhes mehr Ausgangspunkte für Risse besitzt, als etwas absolut (theoretisch) Glattes.

Gruß Ralf ;-)

[SULOX]

und nun noch ein theorem von mir (heist das so?)
wie dem auch sei. nun alle ansätze für sich genommen sind schon ganz nett und beinhalten alle etwas wahres. was hier und dort allerdings vergessen wird ist, das ja nicht nur ein faktor für die "stabilität" zählt, sondern ganz viele.
bei einem rohr fliest das material ganz anders als bei vollmaterial (sprich die kräfte verteilen sich anders). deshalb meint man rohr sei stabiler.
bei einem runden rohr (also ein kreis) wird beim biegen im "nicht verformenden" bereich ein leicht plattgedrücktes rohr draus. da die kräfte nun mal nicht durch die mitte fließen können (wie bei vollmaterial) herrschen nun auf der zum biegepunkt innen liegenden seite druckkräfte und außen zugkräfte. das spielt sich zudem auch noch auf einem engen materialquerschnitt ab. desweiteren gibts ja noch die rechte und linke seite die sehr sanft in die jeweils obere und untere seite hineingleiten (KREIS) dort treten seitliche kräfte auf (wie bei einem hochkant gestellten blech)ebenfalls zug und druck. das material ist aber auf der druckseite jeweils schneller am "gegendrucklimit" /"festigkeitslimit" als die jeweils andere seite. nun wieder rücksichtnehmend auf die verformung verändern sich der kraftverlauf stetig.....hier mach ich mal vorerst schluss
wie dem auch sei. ich will damit sagen, das mehrere faktoren sich gegenseitig beeinflussen.

ach und gehärtete stähle brechen nunmal und "verbiegen" sich nicht /kaum.
weiche schon.
bei gehärteten stählen ist der punkt an dem es zur verformung kommt viel näher an der streckgrenze als bei weichen.
deshalb sind gehärtete stähle "flexibler" bzw. "elastischer"
soll bedeuten das sie höheren kräften ohne verformung standhalten.

mittlere sehne>>neutrale faser

wen es nicht interressiert oder nur als gebrabel gedeutet wird. macht nichts einfach nicht drüber nachdenken *G*

[Jens Reckendorf]

zwei Zehntel ohne Vibrationen ???
Jetzt bin ich baff.......

War ich auch. Aber vielleicht ist es auch weniger als 2/10 (man sieht es nur nach dieser Methode: hier klicken (http://www.flyheli.de/alltips.htm#Vermessung)) - beim Rollen über eine Glasplatte merke ich eigentlich nichts. Bei der nächsten Bestellung werde ich mir (und meinem Heli) aber eine neue Welle gönnen...

[SandroT]

hi Christian


"neutrale faser"; danke, diesen ausdruck habe ich gesucht.

[Hawk]

Juhu bin doch nicht Ganz Blöd.

Ich denke die Erklärung von Holger trifft es am besten.
So habe ich das ganze auch in Erinnerung!

Ich meinte ja auch nicht das eine Holwelle sofort nach jeder Kleinigkeit Kaputt (Krumm) ist aber ein Vollwelle hält halt etwas mehr aus.

Fliegen kann man mit beiden ohne bedenken.

Ich habe auch schon Vollwellen Brechen sehen (zu hohe Scherbelastung bei einer AR) und dann Flog der Rotorkopf alleine Weiter.