Neuer C-Rotor

[Vertikalwindrad]

Ich denke auch, dass 2 lager ganz gut wären. Mein jetziges Modell bau ich so, dass 2 Lager in einem Rohr verklebt werden.
In diesem Rohr befindet sich die Achse die nach oben weiter ausläuft und abgespannt werden kann. An das Rohr kann man direkt einen Riemen aufspannen.

Je größer die Abstände der Lager sind desto besser wärs denke ich.

[CAD&Co]

Beim Fahrrad ist die Belastung auf die Lager im Radnabenmotor meistens gleichmäßig.
Dadurch beträgt die Radiale Last pro Lager die Hälfte der Gewichtskraft vom Fahrer und
Fahrrad.
In unserem Beispiel nehmen wir mal 80kg an, das bedeutet 40kg pro Lager.

Beim Windrad haben wir einen Hebelarm wie im Bild mit 60mm angenommen.
Dadurch entsteht bei einer angenommenen seitlichen Belastung von 80kg ein Drehmoment
von 48Nm (Last x Hebelarm).
Wenn die Kugel auf einen angenommenen Durchmesser von 25mm liegen, haben wir pro
Seite einen Hebelarm von 12,5mm.
Das Bedeutet eine Belastung im Kugellager von 3840N (ca. 384kg) im Lager. Diese Belastung ist
in dem Fall überwiegend eine Axiale Last, welche für Rillenkugellager ungünstiger ist.

Das heist nicht, das die Konstruktion über eine bestimmte Zeit nicht hält, die Reibungen und
Belastungen im Lager sind auf jeden Fall deutlich ungünstiger.
Aus technischer Sicht, würde ich, wenn möglich, immer eine Doppellagerung planen.

Da bei den Generatoren lang und breit über Wirkungsgrade diskutiert wird, ist eine optimierte
Lagerung, in Hinsicht auf Reibungsverluste bei der Lagerung wenistens bedenkenswert.

Die Betrachtung ist nur ein theoretischer, vereinfachter Rechenansatz um die Unterschiede bei
verschiedenen Belastungen und Lagerungen aufzuzeigen

[Carlo]

Super, für alle Anregungen und Tipps ein großes Lob und Dankeschön.
Werde in jedem Fall 2 Lager einsetzen, wie, da muss ich noch drüber nachdenken. Morgen geht es weiter.
Carlo

[Bernd]

Kann mich mal jemand aufklären wie ihr das mit zwei Lager meint ?
Die Achse des Nabenmotors wird doch fest eingespannt, oder bezeichnet ihr das zweite feste Einspannen
des oberen Achsstummels als zweites "Lager" im Sinne von Montagepunkt ?
Oder soll die eigentliche Achse des Nabenmotors auch noch in ein Lager hinein damit sich am Ende alles dreht ?
Auf der Grafik sieht es ja so aus.

@CAD&co und Daniel
Kann das sein das ihr beiden bei der nötigen Befestigung der Nabenmotorachse etwas missverstanden habt ?
Dieses hellbau dargestellte einzelne Lager unter dem Nabenmotor existiert doch nicht. Dort soll doch kein Lager sein,
sondern genau an der Stelle wird die Achse fest mit dem Masten verschraubt. Die Achse selber soll ja nicht auch noch
mitdrehen, es reicht wenn es das Gehäuse des Nabenmotors tut.
Tatsächlich erfolgt die eigentliche Lagerung der Achse doch innerhalb des Motors über 2 Lager oben und unten im
Gehäuse und deshalb verteilen sich die Kräfte auch auf diese beiden Lager wie gewünscht radial und nur das Gewicht
des Rotors erzeugt axiale Kräfte.
Dort wo bei Dir das hellblaue Lager eingezeichnet ist wirken zwar die Hebelkräfte, aber direkt
auf die dünne, dort fest eingespannte Hohlachse. Diese ist daher der einzige Schwachpunkt der Konstruktion.

Ich sehe daher nicht die Lager als Schwachstelle an, sondern die dünne Hohlachse die alle (Hebel)Kräfte, Unwuchten
etc. aufnehmen muss.
Beim Testrotor habe ich die Flügel daher so montiert, das ihr Mittelpunkt und damit der Mittelpunkt
der Hebelkräfte, genau auf Höhe der Befestigung des Achsstummels liegt. (Oder zumindest ziemlich genau)

Grüsse

Bernd

[Carlo]

Hallo Bernd,
geplant hatte ich jetzt folgendes:
der untere Achstummel wird wie gehabt fest am Mast verschraubt wie auf meiner Skizze zu sehen. Nach allen Antworten/Tipps wollte ich jetzt den oberen Achs-stummel verlängern bis Oberkante Rotor und dort die oberen Flügelenden über ein Lager mit dieser verlängerten Achse zu verbinden.
Auf der andern Seite hast du mit deiner Bemerkung über die durchgehende Achse innerhalb des Motors auch wieder Recht, dadurch werden ja beide Lager eh belastet **totalverunsichert**
glaub ich bau morgen das Ganze mal auf und guck erst mal wie es ist.
Übrigens ist die Achse nur an der Seite des Kabels hohl, am andern Ende ist sie massiv.

Carlo

[Bernd]

Hallo Carlo
Die Verlägerung des oberen Achsstummels bringt aber nur etwas, wenn du ihn dann oberhalb des Rotors
an irgendwas wie einem Rahmen, einer Hausecke, über einen Bogen zurück zum Masten oder wie auch immer
befestigen kannst.
So wie "Vertikalwindrad" seine Tragarmkonstruktion gebaut hat erscheint es mir ziemlich stabil zu sein.
So oder so ähnlich würde ich es auch machen.

Grüsse

Bernd

[CAD&Co]

Nun wird es doch technischer...

@Bernd Da hast du schon recht.
Die Achse des Radnabenmotors ist unterhalb, zum Mast hin, am meisten gefärdet und
kann dort brechen. daher war mein Vorschlag zwei separate Lagerungen am Mast anzubringen,
da der erheblich stabiler als die Achse ist.

Bei idealer Betrachtung (grauer Pfeil) kannst du die Mitte des Rotors auf die Höhe des unteren
Lagers bringen. Dann wäre eine seitliche Belastung relativ unproblematisch.
Da in der Realität sich die Belastungen nicht an unseren Wunsch halten, die Belastung im ungünstigsten
Fall auch am obersten Ende des Rotors angreifen kann (Lila Pfeil), ist eine Biegung der Achse die Folge.
Diese Biegung bewirkt wiederum die stärkste Belastung im unteren Lager, später auch ein Bruch der Achse
möglich. Das könnte durch eine zusätzliche Befestigung des oberen Achsendes vermieden werden, ist
bei dem Rotordurchmesser nur sehr schwierig zu realisieren.

Das Alles ist nur ein Hinweis auf eine technische, dauerhaft stabile Lösung und ist deutlich aufwendiger
als die anderen Lösungen. Da eine Dauerhaft ungünstige Belastung fast jedes Material zerstört (Berufserfahrung),
wollte ich darauf hinweisen.
Wäre ja schade wenn irgendwann die mühvolle Arbeit durch ein solches Versagen zerstört wird.

Wenn es nur darum geht, das sich etwas mal dreht, ist der Aufwand nicht unbedingt notwendig.

[Bernd]

Die Frage ist halt immer wie lange so etwas hält und da können wir wohl nur Vermutungen aussprechen
weil es total vom Einzelfall abhängt was geschehen wird.
Sicher ist das ganze auch davon abhängig wie gut ausgewuchtet die Konstruktion grundsätzlich erstmal
ihren Dienst antritt und wie gut sie es z.B. bei Schneefall bleibt.
Wenn man aber dafür sorgt das zumindest die dauerhaft wirkenden Kräfte möglichst klein bleiben,
dann kann das glaube ich schon gut funktionieren.
Wie gesagt am Testrotor ist es eine 4 oder 5mm Schraube die alle Kräfte auffangen muss. Sie ist so winzig
weil nichts dickeres durch die Hohlachse passte.

Ich würde mir jetzt keinen allzu grossen Kopf machen.
Basteln bedeutet das auch mal was kaputt gehen kann. Ich würde es so bauen wie du es im Grunde vor hattest.
Allerdings mit einer stabilen Tragarmkonstruktion, evtl. so wie Vertikalwindrad das machte.
Ich habe selber noch etliche Nabenmotoren und werde diese auch nur einseitig einspannen.

Grüsse

Bernd

[CAD&Co]

So sind wir dann doch vom eigentlichen Problem entfernt.

Die Eigenstabilität des Rotors sehe ich nicht als gesichert, da sich trotz
der Verbindung der Rotoren oben und unten, kein Selbsttragendes Konstrukt
entsteht (siehe 1. Bild, der Abstand ändert sich trotz Kippen nur unwesentlich).

Dadurch entstand auch das "zweite Lager", um die Kippbewegung des Rotors zu verhindern.
Am effektivsten ist hier die Abstützung auf der untersten Ebene zum Mast, da der sich ja
nicht mit dreht, brauch man hier halt ein Lager.
Dadurch verteilen sich die Belastungen besser und die einseitige Lagerung des Radnabenmotors
ist nicht mehr so kritisch.

[Bernd]

Ja die wäre dann völlig unkritisch. Fragt sich blos, will oder muss man den Aufwand unbedingt eingehen ?
Warum wurde mein Testrotor bzw. dessen Minischraube, auf die die ganzen Kräfte wirken, noch nicht zerfetzt ?

Gerade wenn man etwas aus einem Nabenmotor baut sollte man berücksichtigen das viele diesen
Weg zu Recht wählen gerade weil er einfach ist. Wenn es zu kompliziert wird, ist es nicht mehr ihr Weg.
Der einfache Aufbau verkompliziert sich aber ganz erheblich wenn ich so eine Abstützung einbauen muss.

Zum ersten brauche ich dann mal ein passendes Lager das genau über meinen Masten geht.
Das Lager wäre auch nicht gerade eins von der kleinen Sorte, ausser man nimmt ein 1/2 Zoll Rohr als Mast,
dann hätte man allerdings nichts gewonnen..
Passt das Lager nicht genau, wovon man ausgehen darf, muss ich mir erstmal was überlegen
wie ich es da überhaupt auf dem Rohr fest bekomme. Eine Drehbank haben die wenigsten, ich schätze Carlo auch nicht.
Habe ich das Lager fest, muss ich nun zusehen wie ich da drann wieder "Abstütztragarme" fest bekomme.
am besten wieder die Drehbank einsetzen um einen wetterfesten Lagerbock zu bauen....
Alternativ vielleicht aus GFK bauen. Da kommen schnell eine Euro zusammen.

Die Konstruktion und vor allen die (evtl. einfache) Montageform darf das Lager nicht verkanten.
Ein einfaches Radiallager muss genau koaxial laufen....
Besser ich nehme also zwei übereinander liegende, miteinander verbundene Lager oder einen anderen Lagertyp.
Das macht das ganze auch nicht gerade einfacher oder billiger...
Beim Beschleunigen oder starken Bremsen des Rotors macht sich die Massenträgheit meiner einseitigen
Abstützkonstruktion mit ihren langen Tragarmen bemerkbar und zerrt am unteren Rotorblattende.
Würde das Lager mal haken oder gar festgehen, verbiegt es mir schlimmstensfalls vielleicht sogar die Rotorblätter.
Besser wäre es auf den Tragarm abzustützen.
Das würde für mein Empfinden auch besser aussehen.

Andereseits verhindere ich mit dem Aufwand nahezu sicher das was passieren kann !

Jetzt wurde viel erzählt und viel verwirrt.
Ich denke da muss jeder für sich selbst entscheiden was für ihn persönlich SEINE Lösung darstellt..

Grüsse

Bernd