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Hallo,

ich möchte eine Kunststofflaufrolle für das Fahrwerk eines Hebenzeugs konstruieren und bin dafür auf der Suche nach einer brauchgbaren Berechnungsgrundlage.

Als Konstruktionswerkstoff möchte ich PA6 bzw. PA6G verwenden, soviel weiß ich schon. In praktischen Versuchen (verschiedene 400 Stunden Tests) mit aus PA6G gedrehten Laufrollen habe ich sehr positive Ergebnisse erreicht. Meine Rolle ist scheinbar ausreichend dimensioniert.

Im Folgenden möchte ich meine praktischen Ergebnisse gern theoretisch beweisen. Nur schaffe ich das leider nicht. Ich habe 2 verschiedene Berechnungsgrundlagen, eine aus dem Dubbel, eine von einer Kunststoffirma www.l-te.ch.  Das Ergebnis beider Lösungswege ist, daß meine Rolle theoretisch nur ein Bruchteil dessen, was sie tatsächlich aushält, aushält.

Ich habe mir bei einem Kunststoffhersteller eine x-beliebige Rolle bestellt, die nach Herstellerangaben eine Radiallast von 300 kg verträgt. Theoretischen ergibt sich eine Traglast von weniger als 100 kg. Die 300 konnte ich aber praktisch bestätigen.

Hat einer von euch nen Gedankenanstoß für mich?

Danke im Voraus!

Gruß Christoph

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Deine Rechnung stimmt schon. Diese Sicherheit brauchst du auch, weil bei Kunststoffen alle Werte sehr temperaturabhängig und auch zeitabhängig sind.
Besonders bei Thermoplasten.  Die Rolle soll doch mindestens 10 Jahre halten.
Bei welcher Temperatur hast du gerechnet ?
Schau Dir mal bei Cmapus die Schubmodul-Temperatur Kurve für den Kunststoff an.
Welchen Kunststoff hast du verwendet PA 6 oder PA 6.6 ?
Für solche Zwecke würde ich mindestens PA 6.6 GF 35 verwenden.
Es gibt auch PA 6.6 GF 50 oder auch bis zu 70 % GF.

Für solche einfachen Rollen wären auch Duroplaste sinnvoll, die sind billiger und temperaturbeständiger.
Außerdem kann man Thermoplaste inzwischen zusätzlich strahlenvernetzen.
Wenn Du eine eigene Rolle herstellen läßt achte darauf, daß beim Spritzen der Kunststoff nicht überhitzt. Sonst nützt die ganze Rechnerei nichts.

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Klaus           Solid Edge V 20 SP15

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Danke für die schnelle Antwort. Eine Einsatztemperatur ist in der Berechnung nicht vorgesehen. Ich nehme an, man geht da von 20 °C aus. Ich habe lediglich meine tatsächliche (berechnete) Flächenpressung mit einem Wert aus nem Diagramm verglichen, wo die zulässigen Pressungen temperaturabhängig aufgeschrieben sind.

Daß große Sicherheitsfaktoren eine Rolle spielen, ist mir schon klar, nur wie läßt sich erklären, daß die gekaufte Rolle mit 300 kg Traglast theoretisch nur 60-70kg Last vertragen soll.

Ich habe für meine Versuche Prototypen aus PA6G (also Gußpolyamid, nicht faserverstärkt) gedreht. Der Werkstoff ist preiswert, läßt sich gut bearbeiten und die mechanischen Kennwerte passen auch soweit...

Ich hab leider das Campus nicht. Kann du die Kurve hier hochladen?

Danke und Gruß

Christoph

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Danke für die schnelle Antwort. Eine Einsatztemperatur ist in der Berechnung nicht vorgesehen. Ich nehme an, man geht da von 20 °C aus. Ich habe lediglich meine tatsächliche (berechnete) Flächenpressung mit einem Wert aus nem Diagramm verglichen, wo die zulässigen Pressungen temperaturabhängig aufgeschrieben sind.

Daß große Sicherheitsfaktoren eine Rolle spielen, ist mir schon klar, nur wie läßt sich erklären, daß die gekaufte Rolle mit 300 kg Traglast theoretisch nur 60-70kg Last vertragen soll.

Ich habe für meine Versuche Prototypen aus PA6G (also Gußpolyamid, nicht faserverstärkt) gedreht. Der Werkstoff ist preiswert, läßt sich gut bearbeiten und die mechanischen Kennwerte passen auch soweit...

Ich hab leider das Campus nicht. Kann du die Kurve hier hochladen?

Danke und Gruß

Christoph

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Campus gibt es kostenlos zum runterladen. Es ist aber hauptsächlich für den Spritzguss und noch ein bisschen für die Extrusion.
Ich fand für PA6 G jetzt keine Diagramme.
Es gibt bei Kunststoff allgemein und bei PA besonders große Unterschiede.
Bei PA gibt es Typen die werden bei 40 °C schon weich andere geben bis 120°C noch nicht nach.
Deswegen sind Festigkeitswerte ohne Temperatur wertlos.
So wie hier: http://www.mertl-kunststoff.com/technische-kunststoffe_pa_sustamid-6g.asp
Bei PA spielt die Feuchtigkeit noch eine Rolle. In der Wüste bei sehr trockener Luft kann das ein Problem sein, weil es trocken sher spröde ist. 
Laß Dir von dem Halbzeug das Datenblatt geben oder noch besser das Datenblatt des Ausgangsmaterials.
Ich werde mich die nächsten Tage noch mal genauer über PA6G informieren.

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Klaus           Solid Edge V 20 SP15

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http://www.quadrantepp.com/assets/Europe/EuropeGerman/SERVICE/TechnInformation/TechnDatenblatt/ERTALON6PLA_TDB.pdf

das ist das Datenblatt des PA6G, das ich verwendet habe. die angegeben Werte gelte für 23°C.Im Kleingedruckten steht dann nur, daß nach soundsoviel Stunden die Zugfestigkeit um 50%zurückgeht...

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50% und dann noch ca. 50°C unter dem Dach, da ist nach 10 Jahren keine Sicherheit mehr da.

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Klaus           Solid Edge V 20 SP15

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da steht nach 5000/20000 stunden. in meinem Fall ist das Gerät nach 400 Vollaststunden verschlissen und muß ersetzt werden. Ich erreiche also die Stundenzahl gar nicht.

Trotzdem glaube ich, daß wir ein bißchen an einander vorbeireden. wie kann der Hersteller einer Kunststoffrolle 300 kg Tragfähigkeit angeben (die die Rolle auch tatsächlic verkraftet), wenn theoretisch nur 1/5 davon rauskommt. Oder andersrum gefragt. Wie dünn ist das Eis, auf dem ich mich bewege, wenn ich eine Rolle gestalte, die in der Praxis alle meine Anforderungen erfüllt, theoretisch jedoch nicht funktionieren würde, weil die Hertzsche Pressung zu groß wird?

Gruß Christoph

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PA6_Schubm.gif

Bei einem Kran gehe ich davon aus daß er mindestens 10 Jahre unter der Decke hängt und selbst mehr wiegt wie er hebt.
In der Technik muß man immer von den ungünstigsten oder extremsten Bedingungen ausgehen.
Das Verhalten von Stahl ändert sich zwischen -50 und 200 °C kaum. Das ist bei Kunststoff ganz anders.
Die Eigenschaften von Gusspolyamid ähneln den von PA 6. Deswegen habe ich ein Bild von PA6 angehängt.
Wie weit diese Werte für Dein PA6G zutrefen habe ich nicht geprüft.
Die Skala für den Schubmodul ist logarithmisch, das ist wichtig.
Dann siehst Du im Bild, das dieses PA6 bei ca. 40 °C anfängt fürchterlich in die Knie zu gehen.
Deswegen sind Deine ganzen Versuche bei Raumtemperatur wertlos.
400 Stunden sind natürlich nichts besonderes und Druckspannungen sind auch bei Kunststoff weniger dramatisch.
Aber Du mußt die maximale Temperatur ermitteln und nicht schätzen, sonst hat die Rechnerei keinen Sinn.

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Klaus           Solid Edge V 20 SP15

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Naja, es sind nicht wirklich Kräne, die wir herstellen. Wir machen Elektrokettenzüge. Die wiegen einen Bruchteil von dem, was sie heben.

Das Corpus Delicti ist ein Kettezug, der 500kg hebt. Wir rechnen mit einem Stoßfaktor von 1,4, haben also im worst case 700kg Spitzenlast verteilt auf 4 Fahrwerksrollen. Dabei sind unsere Randbedingunen:
Einsatztemperatur -20 ... 40°C
Lebensdauer 400h bzw. 10 Jahre (muß Kunde Kranprüfbuch führen)

Unsere Wettbewerber haben ja ebenfalls Kunststoffrollen im Programm - Spritzteile aus PA6.
Da wir als Hebezeughersteller unsere Entwicklungen von einer unabhängigen Prüforganisatin abnehmen lassen müssen (BG, TÜV,...), muß ich theoretisch nachweisen können, daß die Rolle hält.
Praktisch habe ich das nachgewiesen, nur theoretisch ist das scheinbar nicht so einfach. Aber irgendwas müssen unsere Wettbewerber doch auch gerechnet haben...

Gruß Christoph

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Wie ich oben schon schrieb, gibt es bei PA große Unterschiede.
Auch in der Temperaturbeständigkeit.
Im Spritzguss PA 6.6 üblich.
10 bis 20 % Glasfaser und Dein Problem ist gelöst.

Woher weißt Du daß es PA 6 ist ?

Wenn die Last Tagelang dranhängt sind die 400 Stunden aber schnell erreicht.

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Klaus           Solid Edge V 20 SP15

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Es ist eher eine Vermutung, daß unser Wettbewerber PA6 nutzt. Er spricht von Polyamid. Der Lieferant meines PA6G meinte, daß das garantiert PA6 sei...

Stimmt, an der Stelle mit den 400 Stunden hatte ich gerade einen Denkfehler. Wir kalkulieren einen Kettenzugleben mit 400 Vollaststunden. Wenn die Last aber 2 Wochen hängt, tickt die Uhr nicht weiter.

Hast du eine Übersicht über die zulässigen Pressungskennwerte von faserverstärktem PA? In meiner Übersicht sind lediglich PA6G und POM aufgeschrieben.

Gruß Christoph

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Bei Kunststoff muß man schon dankbar sein, wenn man überhaupt zuverlässige Kennwerte bekommt.
Nimm halt einfach die Streckgrenze bei 40°C, falls Du sie bekommst.
Dann bist Du auf der sicheren Seite.
Schubmodul-Temperatur Diagramme gibt es nicht für jeden Typ.

Bei 40 °C könnte Deine PA6 G noch ausreichen. Die übberschreitet man aber leicht im Sommer über einer warmen Maschine.

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Klaus           Solid Edge V 20 SP15

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Hallo Christoph,

Probiere mal dieses Berechnungswerkzeug als vergleich.
http://www.kern-gmbh.de/index.html?/kunststoff/service/werkstoffe/eigenschaften/ datenblatt.htm

-unter Service/Berechnungen/Laufrollenberechnung

MfG
Kris

[Diese Nachricht wurde von Euroschwede am 17. Feb. 2010 editiert.]

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Hallo kris,
danke für den Link. Ich habe meine Werte da mal eingegeben und hin gesandt. Leider hat meine Laufrolle ein balliges Profil. In der Eingabemaske wird das nicht berücksichtigt. Mal sehen, was ich für ein Ergebnis bekomme.

Gruß Christoph

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