Wohin mit dem Axiallager

J. T. schrieb:
> Ich hoffe es ist halbwegs verständlich, was ich meine.

Ist sogar völlig verständlich, was Du meinst. ;)

Mach die Anordnung so, wie in der ersten Zeichnung, wenn Du das 
überhaupt per separatem Axiallager machen willst.

Denn einerseits ist zwar Dein Gedanke richtig, daß sich dabei der Hebel 
verlängert, an dem ein unwuchtiger Propeller "herumnudeln" könnte, aber 
andererseits ist diese Überlegung eher rein theoretischer Art.
Weil man Propeller perfekt auswuchten kann.

> Das ganze soll ein Schubpropellergedöns werden, und ich frage
> mich, ob es besser ist, dass Axiallager direkt vor den Propeller zu
> setzen(siehe obere Skizze),

Wenn Du ohnehin zunächst nur vorhast, das zu konstruieren, könntest Du 
das Axiallager auch durch zwei Schulterlager (in X-Verspannung) 
ersetzen.
Wodurch Du dann propellerseitig zwei tragfähige Kugellager hast, die 
eine evtl. Propeller-Unwucht locker-flockig "wegschlucken".
Denn das ist der klassische Aufbau von Schleifspindeln für den 
Innen-Rundschliff.

Ganz gute Adresse für solche Lager sind immer Schleifspindel-Hersteller:
https://www.gmn.de/kugellager/

Mit wie viel U/min soll der Propeller drehen können?

Grüße

Ich würde mal prüfen inwieweit rillenlager nicht auch die axialkräfte 
aufnehmen können. Größere sind da recht kräftig.

Ansonsten vlt auch Kegelrollenlager?

Max D. schrieb:
> Ich würde mal prüfen inwieweit rillenlager nicht auch die axialkräfte
> aufnehmen können. Größere sind da recht kräftig.

Das kannst Du ganz getrost komplett "vergessen". :)
Weil Rillen-Kugellager prinzipiell überhaupt nicht dafür 
ausgelegt/konzipiert sind, Axialkräfte (sicher + dauerhaft) 
aufnehmen/abführen zu können.

Machen kann man natürlich mit Rillen-Kugellagern viel.
Auch unter preislichem "Wettbewerbs-Druck" kann man sie mißbrauchen

>
> Ansonsten vlt auch Kegelrollenlager?

Kegelrollenlager erfordern stabile "Gegen-Spannmöglichkeiten".
Ist bei Achsen kein Problem.
Könnte aber bei Lager-Gehäusen ein's werden.

Grüße

L. H. schrieb:
> Weil Rillen-Kugellager prinzipiell überhaupt nicht dafür
> ausgelegt/konzipiert sind, Axialkräfte (sicher + dauerhaft)
> aufnehmen/abführen zu können.

Natürlich ist die erlaubte axiale Kraft ein Bruchteil der radialen. 
Allerdings haben bereits relativ kleine Lager irrsinnige radiale 
ratings.
Ein Propeller ist jetzt kein Hydraulikzylinder von der Kraft her.

Wenn der Propeller weniger als 1 m Durchmesser in Luft oder 20 cm 
Durchmesser in Wasser hat, würde ich auf eine klassische 
Fest-Loslager-Kombination aus normalen Rillenkugellagern zurückgreifen 
und auf ein separates Axiallager komplett verzichten. Darüber kämen dann 
Schrägkugellager, Kegelrollenlager und irgendwann auch mal das separate 
Axiallager.

Es sei denn, Du bekommst das Gehäuse und die Lagersitze nicht 
verwindungssteif oder in den geforderden Lagetoleranzen hin. Dann wären 
anstelle der Rillenkugellager Pendelkugel- oder -Rollenlager und ein 
Axiallager sinnvoll. Wo das auf der Welle sitzt, würde ich aber allein 
von Bauraumerwägungen abhängig machen. Für die Funktion macht das keinen 
deutlichen Unterschied.

Langer Text kurz: Versuch das Gehäuse so kompakt wie möglich zu bauen, 
damit Du die Lagetoleranzen für normale Rillenkugellager hinbekommst. 
Das ist meistens am robustesten.

Vielen Dank erstmal für eure Antworten!

L. H. schrieb:
> Mit wie viel U/min soll der Propeller drehen können?

Laut Hersteller 7000u/min. Es ist ein 21" x 10" Prop. Ich hatte vorher 
ein 14x8,5. Den hat der Motor klaglos und ohne warm zu werden auch bei 
"Vollgas"(müsste wohl "Vollstrom" beim BLDC heissen) durchgedreht. Da 
dacht ich, dann sollten auch 50% größer noch kein Problem sein. Aber nun 
wird der Motor bei Halbgas schon relativ warm (geschätzt 40°), daher 
werd ich noch ein kleines Getriebe zwischenbasteln.

Da mal als kleine Nebenfrage:
Hätte es mehr gebracht auf 14" Durchmesser zu bleiben, und dafür auf 3 
statt 2 Blätter zu setzen?
Hier war meine Überlegung: Ein 3Blatt hat 50% mehr Propeller als ein 
2Blatt. 21" sind auch 50%mehr als 14", jedoch ist hier das mehr weiter 
aussen. Ist somit schneller und sollte somit mehr Schub bringen (gleiche 
Drehzahl vorausgesetzt).

L. H. schrieb:
> Wenn Du ohnehin zunächst nur vorhast, das zu konstruieren, könntest Du
> das Axiallager auch durch zwei Schulterlager (in X-Verspannung)
> ersetzen.

Findet man dazu was bei Google? X-Verspannung sagt mir erstmal so gar 
nix. Ansonsten gern auch dazu noch ein paar Worte.

Max D. schrieb:
> Ich würde mal prüfen inwieweit rillenlager nicht auch die axialkräfte
> aufnehmen können. Größere sind da recht kräftig.

Ist schon was dran, was du da sagst, aber so richtig trauen tu ich dem 
Braten irgendwie doch nicht. Ich hatte sowas mal nur mit Rillenlagern 
gemacht, der Motor den ich da nutzte, hat seit dem gute 5mm Axialspiel..

Max D. schrieb:
> Allerdings haben bereits relativ kleine Lager irrsinnige radiale
> ratings.
Das ist mir allerdings auch schon aufgefallen.

> Ein Propeller ist jetzt kein Hydraulikzylinder von der Kraft her.
Ja allerdings. 137N soll der bei 7000u/min bringen, laut Propcalc.

Walter T. schrieb:
> Wenn der Propeller weniger als 1 m Durchmesser in Luft oder 20 cm
> Durchmesser in Wasser hat

Woher hast du die Zahlen? Erfahrungswerte?

J. T. schrieb:
> Woher hast du die Zahlen? Erfahrungswerte?

Blank und provokativ geraten, damit Du mal mit Zahlen herausrückst :-)



J. T. schrieb:
> 137N soll der bei 7000u/min bringen

J. T. schrieb:
> 21" x 10" Prop.

Okay, mit den Angaben kann man doch arbeiten. Drehzahlaufschläge sind 
wohl nicht nötig. Google spuckt nichts zum Bohrungsdurchmesser aus, aber 
bei einem 54-cm-Propeller ist der kleinste Wellendurchmesser, den ich 
mir vorstellen kann, 16 mm. Das "normalste" Rillenkugellager mit 
Innendurchmesser 15 mm ist ein 6002, das eine statische Tragzahl P0 von 
2850 N aufweist.

Die benötigte statische Tragzahl P0 berechnet sich zu

P0 = 0,6*Radialkraft + 0,5*Axialkraft.

Bei einer Axialkraft von 137 N hat das billigste aller denkbaren 
Wälzlager also noch eine "Restlast" von 4200 N für Radiallasten übrig. 
Sollte reichen.

Walter T. schrieb:
> Blank und provokativ geraten, damit Du mal mit Zahlen herausrückst :-)

Hat geklappt :D

Walter T. schrieb:
> Okay, mit den Angaben kann man doch arbeiten. Drehzahlaufschläge sind
> wohl nicht nötig. Google spuckt nichts zum Bohrungsdurchmesser aus, aber
> bei einem 54-cm-Propeller ist der kleinste Wellendurchmesser, den ich
> mir vorstellen kann, 16 mm. Das "normalste" Rillenkugellager mit
> Innendurchmesser 15 mm ist ein 6002, das eine statische Tragzahl P0 von
> 2850 N aufweist.

Ab Werk hat der ne 10mm Bohrung. Ich plane aber so einen 6Lochkreis um 
die Nabe zu bohren und eine entsprechende Aufnahme zu drehen. Beim 
jetzigen POC-Gebastel hab ich einfach in ein Rundstück der Motorwelle 
entsprechend gebohrt, Madenschrauben rein. Motor auf nen Motorhalter 
geschraubt, dann ein Axiallager auf die Motorwelle und gegen den 
Motorhalter. Dann meinen Prophalter auf die Motorwelle bis ans Lager ran 
und mit den Madenschrauben festgemacht. Es hält so lala, aber doch 
deutlich mehr, als ich den Madenschrauben zugetraut hätte.

Ich hab mir so einen kleinen "Rucksack" gebaut, an dem ist der Propeller 
dran. Damit aufs Fahrrad gesetzt. Das schiebt schon sehr beeindruckend 
an. Vorhin hat er mich auf 42.6km/h geschoben, und das war noch lange 
nicht Vollgas. Aber der Motor wird wie gesagt sehr warm. So nach Gehört 
dürften das erst um die 4000 Umdrehungen gewesen sein. Nochmal 1:3 bis 
1:4 untersetzen. Ich fahr zur Zeit mit 4S also 16.8V voll geladen, damit 
hat der Motor um die 12Ku/min Leerlaufdrehzahl. (730KV). Der Regler 
könnte bis 8S, zur Not könnte ich also auch noch weiter untersetzen.

Ich fand es faszinierend zu sehen, dass der Schub trotz gleicher 
Reglerstellung mit steigender Geschwindigkeit zugenommen hat. Gefühlt 
hat das glaub ich ganz gut mit den Diagrammen aus PropCalc gepasst. Das 
hatte nen eta-peak bei so um die 15m/s. Und so ab 30km/h also knappen 
10m/s wurde der Schub echt mit Nachdruck versehen :D.

Spaßiges Gebastel isses geworden. Gefühlt wert aus dem Proof of Concept 
in einen Prototpyen gewandelt zu werden

Naja, wenn Du Karlsson vom Dach spielen willst, brauchst Du noch nicht 
mal auf Dauerfestigkeit auslegen, weil Dein Akku soweiso ruck-zuck leer 
ist, und Dir reicht eine Fest-Loslagerkombination aus zwei 
Rillenkugellagern 6200 locker aus.

Der Akku ist aus 3 10Ah 4S LiPos parallel geschaltet. Ich war jetzt ca 
45min Testfahren. Rausgegangen bin ich mit 15,5V, reingekommen mit 
14,7V. Ich hab aber die meiste Zeit nur relativ dezent "Gas" gegeben. 
Der dürfte also schon ne Zeit halten.

J. T. schrieb:
> Aber nun
> wird der Motor bei Halbgas schon relativ warm (geschätzt 40°), daher
> werd ich noch ein kleines Getriebe zwischenbasteln.
>
Dauer-Betriebs-T von 60°C sind bei Maschinen aller Art i.d.R. zulässig.
Ich könnte mir auch vorstellen, daß der Propeller für eine Kühlung des 
E-Mot. genutzt werden kann.
Weil er nicht nur hinten Schub erzeugt, sondern auch von vorne Luft 
ansaugt.

Bevor ich ein Getriebe zwischenschalten würde, würde ich erst mal die 
E-Mot.-T bei Nenndrehzahl messen.
Und danach, falls erforderlich, eher daran denken, dem E-Mot. Kühlrippen 
"aufzuschnallen".
>
> L. H. schrieb:
>> Wenn Du ohnehin zunächst nur vorhast, das zu konstruieren, könntest Du
>> das Axiallager auch durch zwei Schulterlager (in X-Verspannung)
>> ersetzen.
>
> Findet man dazu was bei Google? X-Verspannung sagt mir erstmal so gar
> nix. Ansonsten gern auch dazu noch ein paar Worte.

Die Verspannungs-Möglichkeiten findest Du z.B. hier:
https://www.skf.com/de/products/bearings-units-housings/super-precision-bearings/angular-contact-thrust-ball-bearings-for-screw-drives/bearingarrangementdesign/bearing_arrangements/index.html

Die X-Verspannung ist "unempfindlicher" als die O-Verspannung.
Sie "schluckt" noch gewisse Fluchtungsfehler und v.a. auch 
unkalkulierbare Schwingungen besser.

J. T. schrieb:
> Ab Werk hat der ne 10mm Bohrung. Ich plane aber so einen 6Lochkreis um
> die Nabe zu bohren und eine entsprechende Aufnahme zu drehen.

Wenn Du damit Bohrungen im mittig kreisförmig verdickten Bereich des 
Propellers meinst, halte ich das für keine gute Idee, weil Du damit das 
Zentrum des Propellers "schwächen" könntest.

Grüße

L. H. schrieb:
> Wenn Du damit Bohrungen im mittig kreisförmig verdickten Bereich des
> Propellers meinst, halte ich das für keine gute Idee, weil Du damit das
> Zentrum des Propellers "schwächen" könntest.

Das ist gängige Praxis. Einfach nur geklemmt wird langsam auch kritisch 
mit dem übertragbaren Drehmoment.
https://www.kpo-flugmodellbau.net/images/dsc00193.jpg

Danke für die Links

J. T. schrieb:
> L. H. schrieb:
>> Wenn Du damit Bohrungen im mittig kreisförmig verdickten Bereich des
>> Propellers meinst, halte ich das für keine gute Idee, weil Du damit das
>> Zentrum des Propellers "schwächen" könntest.
>
> Das ist gängige Praxis. Einfach nur geklemmt wird langsam auch kritisch
> mit dem übertragbaren Drehmoment.
> https://www.kpo-flugmodellbau.net/images/dsc00193.jpg

Denke, wenn im Propeller vier oder sechs Bohrungen (herstellerseitig) 
bereits vorhanden sind, kann das gängige Praxis sein.
Wobei der verdickte Bereich dann aber so ausgelegt ist, daß man diese 
Art der Einspannung auch machen kann.

Vielleicht habe ich Dich mit den Bohrungen mißverstanden.
Sind denn im Propeller bereits Bohrungen vorhanden oder willst Du selbst 
dort welche setzen?

Daß Klemmung kritisch werden könnte, halte ich eher für ein Gerücht.
Weil "Flanschklemmungen" "waschechte" Rotationsteile sind.
Ich kenne die bei Propellern so wie hier:
https://www.kpo-flugmodellbau.net/images/radian-rocket_470.jpg

Da ist der hintere Flansch so ausgeführt, daß er radial angeordnete 
Riefen hat, während der vordere glatt ist.
Beim Anzug des vorderen Flansches wird der Propeller hinterseitig in die 
Riefen verpresst.

Alle Spann-Teile lassen sich dabei völlig problemlos (zur Welle) 
zentrieren.
=> NULL Unwucht.

Und nun vergleich das bitte mal mit der von Dir angedachten Lösung auf 
einem TK sechs Schrauben zu setzen, die zwar eine "Duchdrehkonterung" 
bieten, aber auch nichts anderes tun können als den Propeller zwischen 
Flanschen zu verpressen.
Aus welchem Material besteht der Propeller?

Deine Fertigungsmöglichkeiten kenne ich natürlich nicht. :)
Weiß aber, daß erzeugte Unwuchten in ihrer Auswirkung um so größer 
werden, je weiter sie vom Wellen-Mittelpunkt entfernt liegen.

Oder anders ausgedrückt:
Wenn Du Dir nicht 100% sicher bist, 6 Bohrungen incl. Gewindeschneiden 
präzise auf einem TK setzen zu können, wäre es vielleicht schon einer 
Überlegung wert, entweder über die klassische Spannmethode oder nur über 
einen einzigen Konterstift zwischen (beidseits glatten) Spann-Flanschen 
nachzudenken.

Grüße

L. H. schrieb:
> Denke, wenn im Propeller vier oder sechs Bohrungen (herstellerseitig)
> bereits vorhanden sind, kann das gängige Praxis sein.
> Wobei der verdickte Bereich dann aber so ausgelegt ist, daß man diese
> Art der Einspannung auch machen kann

Der ein oder andere Modelpilot hat sich dafür extra ne Bohrschablone 
gebastelt. Ich kenne zumindest keinen Prop, der ab Werk mehr als die 
Zentralbohrung hat. Ich stecke aber auch nicht so wahnsinnig tief drin, 
in der Materie.

L. H. schrieb:
> Vielleicht habe ich Dich mit den Bohrungen mißverstanden.
> Sind denn im Propeller bereits Bohrungen vorhanden oder willst Du selbst
> dort welche setzen?

Ne da ist nur ne Zentralbohrung.

L. H. schrieb:
> Und nun vergleich das bitte mal mit der von Dir angedachten Lösung auf
> einem TK sechs Schrauben zu setzen, die zwar eine "Duchdrehkonterung"
> bieten, aber auch nichts anderes tun können als den Propeller zwischen
> Flanschen zu verpressen.
> Aus welchem Material besteht der Propeller?
>
> Deine Fertigungsmöglichkeiten kenne ich natürlich nicht. :)

Ich hab Zugang zu ner CNC-Fräse. Prop einspannen, Zentralloch in X und Y 
antasten um den Mittelpunkt zu finden, dann die 6 Löcher rumsetzen. Das 
sollte genauer als ein zehntel werden.

J. T. schrieb:
> Der ein oder andere Modelpilot hat sich dafür extra ne Bohrschablone
> gebastelt. Ich kenne zumindest keinen Prop, der ab Werk mehr als die
> Zentralbohrung hat. Ich stecke aber auch nicht so wahnsinnig tief drin,
> in der Materie.
>
> L. H. schrieb:
>> Vielleicht habe ich Dich mit den Bohrungen mißverstanden.
>> Sind denn im Propeller bereits Bohrungen vorhanden oder willst Du selbst
>> dort welche setzen?
>
> Ne da ist nur ne Zentralbohrung.

In Deinem eigenen Interesse:
Frag bitte beim Hersteller (schriftlich) nach ob es überhaupt zulässig 
ist, Deine beabsichtigten 6 Bohrungen rings um die Zentralbohrung 
einzubringen.
Und laß Dir schriftlich geben, was evtl. zulässig ist.

Tust Du das nicht, handelst Du leichtfertig bis grob fahrlässig, wenn Du 
das Propellerzentrum einfach so mal schwächst.
Mit allen Konsequenzen, die Du dann auch zu verantworten hast.

Ohne das nun genau zu wissen, nehme ich an, daß sich die 
Propeller-Freigabe bis 7000U/min auf den Lieferzustand (mit nur einer 
Zentrum-Bohrung) bezieht.

Bei dieser Nenndrehzahl läuft der Propeller mit ca. 200m/s 
Umfangsgeschwindigkeit.
Ist das 2,5-fache(!) von der, mit welcher Flexen laufen.

Denke, unterschätzen sollte man sowas keinesfalls. :)
V.a. dann nicht, wenn Menschen durch Propellerteile verletzt werden 
könnten, falls es den zerfetzt.

Worauf wirkt der Schub?
Boot oder Land-Fahrzeug?

Grüße

L. H. schrieb:
> Worauf wirkt der Schub?
> Boot oder Land-Fahrzeug?

J. T. schrieb:
> Ich hab mir so einen kleinen "Rucksack" gebaut, an dem ist der Propeller
> dran. Damit aufs Fahrrad gesetzt.

Aber je nach Gusto ist das Teil auch auf Wasserfahrzeugen einsetzbar. 
Wenn man sich selbst sehr leicht macht, vermutlich sogar in 
Luftfahrzeugen :D.