Rahmenversteifung / Statikfrage

[mobum8]

Ich überlege an meinem Bakfiets, diese Verstärkung (U-Profil, 2mm) einzusetzen. An dieser Stelle hatte der Lack Falten geworfen, woraufhin Wasser eindrang und er in der Folge stark rostete. Mit dem Lack ist auch ein klein wenig Material abgegangen.
Ich schwanke jetzt gedanklich, ob damit eine bei Fahrt angenehme Federung verloren geht und auch der Rahmen an anderer Stelle, z.B. knapp hinter der neuen Versteifung zu stark belastet wird. Oder ob das eben eine sinnvolle Sache wäre.
Was meint ihr?

 

[schwachtreter]

geht das von der Kiste her oder müßtest du die dann einsägen?
In Sachen aufschaukeln/Schwingverhalten wirds aber praktisch nichts bringen, da bräuchtest du mehr Torsionssteifigkeit, und zwar auf die ganze Länge.
Federkomfort wird es minimal kosten, und du handelst dir natürlich zwei neue Stellen mit Kerbwirkung ein, nämlich Anfang und Ende deiner Verstärkung.

 

[RAD/CAM]

An dieser Stelle hatte der Lack Falten geworfen, woraufhin Wasser eindrang und er in der Folge stark rostete. Mit dem Lack ist auch ein klein wenig Material abgegangen.

IssendasfürnLack?
An der Stelle wird zwar jede Menge Bewegung im Rohr sein, ein anständiger Lack sollte die aber problemlos mitmachen. Da wurde wohl eher bei der Vorarbeit geschludert. Nicht entfettet oddaso.

ob ... der Rahmen an anderer Stelle, z.B. knapp hinter der neuen Versteifung zu stark belastet wird.

Das wird sicher ein Thema sein. Die Verstärkung endet ziemlich schroff, was dann unschöne Spannungssprünge zur Folge hat, worunter die Dauerfestigkeit leidet. Außerdem hast du ausgerechnet an dem Punkt, wo all das stattfindet, auch noch 'ne Schweißnaht. Wenn ich es zu tun hätte, dann so:

• kein Massaker an der Kiste
• Verstärkung weich auslaufend (kein Spannungssprung)
  
• Schweißnaht in der neutralen Faser
• Zugspannung im Verstärkungsblech (kein Einbeulen)
• easy to do

Gruß,

Clemens

 

[Auberginer]

Würde nicht seitlich was randengeln. Wenn man nicht gerade gute Messmethoden zur Hand hat kann sich da schnell was verziehen. Ich würde eher mittig nach unten etwas ranschweißen. Wenn sich da was verzieht, dann nur Vertikal was man dann getrost vergessen kann. Zudem hat man noch einen halben Rohrdurchmesser zusätzlich. In den Bildern oben erwischt man genau die Variante die nur Winkelveränderung verhindert, unten angebracht kommt noch verhinderter Zug hinzu. Könnte man auch oben anbringen (doof wegen er Ladefläche). Unten oder oben hat man dann halt weniger Gewicht bei gleicher Leistung.

Mensch kann ja ebenfalls ein Belch anbringen was ich auch raten würde statt so einem Rohrstückn.

 

[eisenbart]

@Auberginer, mittig nach unten würde man direkt auf einen langgezogenen bereich schweissen, was sicherlich nicht der königsweg ist.

wie clemens @RAD/CAM das aufzeit ist das wohl die beste möglichkeit denn vorderen teils der rahmens etwas steifer zu bekommen.
wegen verzug würde ich mir bei der variante keine gedanken machen, wenn man vor dem schweissen das ding unter denn haaren benutzt sollte sich da kein nennenswerte verzug feststellen lasen.

wenn man schon am schweissen ist kann man gleich denn blechstreifen der unten am rahmen aufgeschweisst ist entfernen und durch ein U oder V förmiges blech ersetzten bzw. diese seitlich mittig anschweissen.

 

[onturn]

Aber Du hast doch gar keine Haare...hab ne weile gerätselt.
Der Clemensvorschlag ist auf jedenfall gut. Ordentlich vom Knick angefangen nach oben und nach hinten gepunktet und dann stückchenweise zusammenschweißen.
Gruß

 

[RAD/CAM]

Danke für den Zuspruch,

aber bevor wir jetzt nur noch drüber diskutieren, welches denn die beste Ausführung wäre, sollten wir doch erst mal klären, ob man den Rahmen dort überhaupt verstärken muß. Das Bakfiets ist ja wohl so ziemlich das meistverbreitete long-johnnige Lastenrad, sodaß m.E. alle Schwachpunkte längst bekannt sein sollten. Man hat auch schon von Rahmenbrüchen gehört, aber m.W. nie von welchen an dieser Stelle.

Gruß,

Clemens

 

[eisenbart]

Aber Du hast doch gar keine Haare...hab ne weile gerätselt.
Der Clemensvorschlag ist auf jedenfall gut. Ordentlich vom Knick angefangen nach oben und nach hinten gepunktet und dann stückchenweise zusammenschweißen.
Gruß

hey, das täuscht momentan sind sie ganz schön lang, mind. 3mm

 

[Auberginer]

mittig nach unten würde man direkt auf einen langgezogenen bereich schweissen, was sicherlich nicht der königsweg ist.

Wie meinst du das ? Weil das rohr dort gestreckt ist? Sicherlich nicht so viel das man dort nicht schweißen könnte und die Gesamtlänge der Schweißnaht ist ja auch nicht anders als bei einem Seitenteil. Das man örtlich keine Verfestigung mehr hat ist sicherlich zu verschmerzen. Die verliert man bei der Seitlichen Variante ja auch.

 

[schwachtreter]

aber bevor wir jetzt nur noch drüber diskutieren, welches denn die beste Ausführung wäre, sollten wir doch erst mal klären, ob man den Rahmen dort überhaupt verstärken muß.

Ich habe ja den gleichen Rahmen und an der Stelle weder Risse im Lack noch Korrosion. Allgemein scheint mir der relativ gut rostgeschützt zu sein, der Rahmen ist vermutlich nicht direkt auf den rohen Stahl gepulvert, sondern noch irgendwie vorbehandelt worden.
Daß du da so viel Rost hast kann ich mir nicht so recht erklären. Ich lese heraus, daß du befürchtest, daß der Rahmen durch Rostfraß schon stark geschwächt ist, das kann dann natürlich eine Verstärkung notwendig machen, kann man aus der Ferne schlecht beurteilen.

Wie gesagt, ich hätte gerne mehr Torsionssteifigkeit, aber da ist mir noch keine sinnvolle Modifikation dazu eingefallen.
Vertikal ist der Rahmen auch weich, ja, aber who cares, der Bambus biegt sich, aber er bricht nicht...

 

[Tim]

Kannst Du nicht die "Finne" unter dem Rohr einfach "verlängern" und damit um die Rundung herum ziehen? Also ein Blech senkrecht auf die Unterseite setzen, was hinten in die Finne übergeht? Hat den Vorteil, dass Du keine Festigkeitssprünge einbaust und trotzdem effizient die Trägerhöhe auf der Zugseite vergrößerst. Damit wird das Rohr natürlich bedeutend steifer und federt vermutlich nicht mehr viel.

Die Lösung mit den seitlich angeschweißten Blechen ist schwerer, aber ich würde mir vor allem bzgl. des zukünftigen Gammels Sorgen machen. Die Ritzen von unten zwischen Rohr und Blech kriegst Du kaum richtig konserviert und das an einer Stelle wo das Vorderrad allen Dreck von der Straße hochschleudert. Vom Gefühl her ist Rost an der Stelle vorprogrammiert.

Ist ein alter Rahmen, oder?

 

[eisenbart]

Wie meinst du das ? Weil das rohr dort gestreckt ist? Sicherlich nicht so viel das man dort nicht schweißen könnte und die Gesamtlänge der Schweißnaht ist ja auch nicht anders als bei einem Seitenteil. Das man örtlich keine Verfestigung mehr hat ist sicherlich zu verschmerzen. Die verliert man bei der Seitlichen Variante ja auch.

das rohr ist doch an der zuverstärkenden stelle gebogen! so weist das rohr oben eine gestauchte und unten eine gedehnte und eben in der mitte eine fast neutrale faser auf.

@Tim gammel ! dageben kann man ja was tun, mit wachs versiegel oder denn ganzen rahme strahmen und phosphatieren zbs.
und ob eine angeschweisstes blech schwerer ist hängt wohl mit desen stärken zusammen!

 

[RAD/CAM]

Wie gesagt, ich hätte gerne mehr Torsionssteifigkeit, aber da ist mir noch keine sinnvolle Modifikation dazu eingefallen.

Ohne daß das Ding 'ne halbe Tonne schwerer wird? Hmm!
Neulich hat doch jemand erzählt, daß er die Kiste dazu benutzt hat, den Rahmen auszusteifen. Warst das nicht sogar du?
Denk doch das mal weiter: Wenn du die Kiste höher setzt, sodaß der Boden etwas mehr Abstand zum Rahmenrückgrat gewinnt und du außerdem die Bodenplatte ordentlich auf den Querträgern befestigst, dann sollte sich eigentlich was gewinnen lassen. Ich denke da z.B. an kurze Vierkantrohrstücke, vielleich 30x30, 100 lang, die du an den Enden der Ausleger dazwischen legst und mit jeweils 2 Schloßschrauben M8 durch den Kistenboden verschraubst. Innen sollte man dann auch ein entsprechend großen Flacheisen unterlegen, damit man ein bisschen Spannung drauf bringt und die Löcher im Holz nicht auslaiben.
Wenn der Rahmen sich verwindet, müßte er nun die Bodenplatte zu 'nem Parallelogramm umformen - und dagegen weiß die sich eigentlich ganz gut zu wehren. In geringerem Maße müßter der Effekt auch jetzt schon vorhanden sein. Vielleicht genügt es ja, den Kistenboden einfach ein bisschen fester auf die Querträger zu "spaxen". (Ein paar Schrauben mehr und gescheite, zimmermannsmäßige Unterlagen unter den Schraubenköpfen.)

Gruß,

Clemens

 

[schwachtreter]

Ja, das war ich.
Ein Problem scheint mir tatsächlich die ziemliche windige Anbindung der Kiste mittels 4 Schloßschrauben, glaub sogar nur M6, und die ziemlich windigen Querträger, die die Kiste halten, zu sein.
Grundsätzlich hat die Idee, den Kistenboden mittragend zu gestalten sehr viel charme. Wenn man da vielleicht mit zwei Blechen links und rechts ein geschlossenes Dreiecksprofil bestehend aus Kistenboden und den zwei Blechen bauen würde... Quasi den Originalrahmen einbauen in die Kiste als Oberzug und die Bleche untenrum... Das Problem wäre eine steife Anbindung des Originalrahmens, daß man die Lenkstange durchführen müßte und mit der Zeit in dem Kasten ziemlich Dreck aufsammeln würde.
Ein anderes, grundsätzliches Problem, weshalb man nie ein "Fahrverhalten wie auf Schienen" erreichen wird, ist die Ladung. Wenn man da nicht starre Körper wie Menschen, Tiere oder schwappende Flüssigkeiten geladen hat, wird die Fuhre immer ein Eigenleben entwickeln.

 

[RAD/CAM]

Wenn man da vielleicht mit zwei Blechen links und rechts ein geschlossenes Dreiecksprofil bestehend aus Kistenboden und den zwei Blechen bauen würde... Quasi den Originalrahmen einbauen in die Kiste als Oberzug und die Bleche untenrum...

Aah, der VW-Bus-Fahrer!
So hat's VW beim T2 (für die Anderen: Das war das Modell von '68 bis '79) gemacht. Wenn da die Struktur ein wenig geschwächt war, z.B. durch zwei Schiebetüren, Schiebe- oder Hochdach, dann kamen Unterflurbleche drunter, die den Hauptrahmen eingepackt und zusammen mit den Grundschwellen und dem Ladeboden einen geschlossenen, torsionssteifen Raum gebildet haben. Bundeswehrbusse waren auch meist so ausgestattet, und die Verstärkung war schon deutlich spürbar. Am Fahrrad wäre mir das aber zu schwer.

 

[--freeride--]

Ich denke an der Stelle muss man nicht umbedingt was machen, mit Beladung und Fahrer drauf ist eher der hintere Übergang von der Kiste zum Steuerrohr kritisch... also kannst Du das ganze auch schön lackieren und gut ist.

 

[mobum8]

also ich habe mich jetzt recht eingehend mit den Zug-,Spannungs- u. Torsionskräften im Bakfietsrahmen beschäftigt und mich mit C.Matthek (Physiker, sehr zu empfehlen!) beschäftigt. bin dazu gekommen, nichts einzuschweißen.

zum einen wollte ich die angerosteten Stellen stärken, zum anderen mehr Steifheit in den Rahmen wegen des Fahrgefühls bringen.
Beides ist allerdings aufgrund des (natürlich) ausgewogen gebauten Rahmens kaum sinnvoll möglich.

Vorne ein Blech unter den Rahmen stört das Vorderrad, ggf die Lenkstange
An der Seite sehe ich bei Zug-u. Druck einen nur leichten Vorteil, da diese Kräfte hauptäschlich ganz unten und ganz oben am Rohr auftreten und nicht an der Seite. Dafür müssten die Ausfallenden des Blechs breiter sein und sich bestenfalls etwas um das Rohr legen.
Die Schwachstelle beim alten Bakfiets scheint das Sattelrohr zu sein, wo die Finne aufhört. Würde man ein Oberrohr einsetzen, kommt allerdings viel mehr Kraft an die Stelle kurz vor der Lenksäule, die bei mir ohnehin am stärksten angerostet war. Zwar herrscht hier 'nur' Druck, aber bei dünnerem Material ist das auch nicht toll.

Angenehmer erscheinen mir Konstruktionen, die die Lenksäule zu beiden Seiten abstützen und Streben neben dem Hauptrohr bis nach vorne zur Gabel ziehen. Ist auch etwas sportlicher.
Ich werde wie hier vorgeschlagen die Lenksäule oben an der Kiste fixieren. Dann hebelt man die Ladung weniger als Torsion über den Rahmen, was zur Folge hat, dass die Lenksäule nicht so eiert und mein angefressener Rahmen geschont wird.
Geschweißt wird also erst, wenn Handlungsbedarf wegen nem Riss besteht.

Danke an alle Vorschläge und Überlegungen!

 

[onturn]

Dann hätten wir uns ja am Montag auch drüber unterhalten können!

Gruß

Andreh = Onturn

 

[mobum8]

ach, Hallo Andreh! so trifft man sich ;-)

hier, hab ich gestern an nem Mietrad gesehen, auch ein U-Profil zur Verstärkung:

 

[tille]

Das Gusset kann man oben schon so anbringen dass es ne Versteifung bringt, ohne gross ne Schwachstelle einzubauen, aber wie der liebe Herr Matthek das gezeigt hat, muss man es halt auch entsprechend designen... ein Beispiel waere das untere Gusset von dem Rahmen:

durch den Bogen, den das Blech auf der Unterseite des Rohrs beschreibt, wird der Steifigkeitssprung verringert. Wobei Gussets meist nicht wie hier auf der Rohrober/ -unterseite angeschweisst werden um ein Abschwaechen der am staerksten belasteten Rohrseiten zu vermeiden.