Jetzt mal was für die "echten" Maschinenbauer

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Geschrieben von Werner am 13. März 2025 18:43:10:

Moin Männers,

es geht natürlich wieder ums Flugzeug. Wie schon mal geschrieben, ist bei einigen Besitzern des gleichen Motors, wie ich ihn habe, der Propeller abgefallen - im jüngsten Fall leider mit tödlichem Ausgang.

Abhilfe soll eine M8er Schraube schffen, für die in die gehärtete Propellerachse ein M8 Gewinde geschnitten werden soll. Es wird zum klassischen Gewindeschneiden geraten mit Vorschneider, Hauptschneider und Fertigschneider, weil einstufige Mutterbohrer am gehärteten Material in der Regel scheitern.

Die Achse ist exzentrisch an einer Hülse, die im Motorblock geklemmt wird. Durch einen Hakenschlüssel, den ich jetzt mal für das Foto draufgehängt habe, wird dann der Exzenter gedreht und der Riemen damit gespannt. Die beiden Inbusschrauben M6 und M8 sollen dann das ganze per Klemmung halten.

IMG-7526

Gedanken habe ich mir über diesen Teil bisher nicht gemacht, auch wenn ich die Konstruktion nicht toll fand. Seitdem ich aber weiß, dass andere damit schon ernste Probleme hatten und vor allem seitdem mir bei Probeläufen die Achse auch schon ein Stückchen rausgerutscht ist, akustisch untermalt von heftigem Geknatter des Zahnriemens, ist mir klar, dass das nicht so bleiben kann.

Zusätzlich aber - und das ist noch niemandem aufgefallen - sind auch die Lager der Propellerwelle nicht ausreichend gesichert. Sie halten durch ihre Pressung, an einer Stelle fehlt ganz klar ein Sicherungsring. Da das noch nie zu Problemen geführt hat im Betrieb, waren da bisher noch nicht die Augen drauf. Durch den Eigenbau, bei dem ich die Lager selbst eingepreßt habe, bin ich natürlich vorsichtig geworden und habe bereits eine Sicherungsschraube vorgesehen. Es ist eine M6 Inbusschraube, die Vortriebskräfte der Antriebes nimmt sie locker auf, es hätte sogar eine M4 Schraube gereicht.

Vor Jahren hatte ich euch schon mal meinen Umbau im Querschnitt gezeigt. Hier nochmal zur Erinnerung:

Querschnitt-Lageranordnung-iso


Querschnitt-Lageranordnung

Ich habe jetzt noch kein neues Bild gezeichnet von der Situation, wie sie von Prüfers wegen vorgesehen ist. Denkt Euch bitte die Inbusschraube weg und schneidet gedanklich ein Gewinde in die Führung dieser Schraube am Kopfende, also in das CAD-grüne Teil. Die aufgezeichneten Größen sind exakt maßstäblich.

Diese neue M8er Schraube soll dann mit einer so großen Unterlegscheibe versehen werden, dass beim Rausrutschen der Achse aus der Klemmung die Achse nicht weiter kann, weil die große Scheibe am Klemmknubbel (siehe oberstes Foto) anliegt und hängen bleibt.

Die Leute fliegen damit so und das hält - verstehe ich.

Aber ich möchte auf die zweite Absicherung, nämlich das Rutschen auf den Lagern, nicht verzichten und überlege, die M6er Schraube jetzt durch eine noch längere zu ersetzen, die dann ganz hinten rausschaut und eben diese große Sperrscheibe bekommt.

Bisher ist die Schraube nur locker angezogen. Das vordere Kugellager soll nicht durch eine Schraubenvorspannung ständig mit hohen Axiallasten laufen. Die Betriebsaxiallast, also den Vortrieb des Propellers, hält das Lager locker. Der Hersteller gibt als dynamische Tragzahl 9,95 kN an, also knapp eine Tonne und nennt für die Axialkraft einen Faktor von 0,5. Wäre die Zugkraft des Propellers also eine halbe Tonne, dann könnte ich auf unserem Rasen im Senkrechtstart abheben. Realistisch ist eher eine Kraft von vielleicht 80 bis 100 kilo, also 800 bis 1000 N.

Nun könnte man aber beim Anziehen der Schraube durchaus nennenswerte Axialkräfte in die Lager bringen, das möchte ich natürlich vermeiden.

So kommt jetzt die Frage: wie stark ziehe ich die Schraube an? Wenn ich sie ganz locker, also nur handfest anziehe, könnte ich ja sagen, sobald etwas ins Rutschen kommt, egal, ob die Achsenhülse in der Klemmung rutscht oder ob meine Lager sich bewegen, dann müßte sich recht bald eine Schraubenspannung aufbauen, die das weitere rutschen verhindert.

Wenn ich mal 1000 N Kraft annehme, die auf eine 6er Schraube wirken, bekomme ich 1000 / (6² x pi/4) = 35N/mm², was für eine 8.8er Schraube wenig ist. Den E-Modul nehme ich jetzt mal mit 210.000 N/mm² an, sodaß ich auf eine Dehnung von 0,167 Promille komme. Die Einspannlänge beträgt 112mm, also müßte ich schon mit knapp zwei Hundertstel Millimeter das Rutschen auffangen können - oder nicht ?

Nun gibt es noch Schraubenspiel, Setzungen, Vibrationen (nicht zu knapp), sodaß neben der reinen Axiallast sich auch noch andere Quellen für Verschiebungen auftun könnten.

Wir würdet Ihr vorgehen? Schraube nur handfest anziehen und nach ein paar Laufstunden kontrollieren ? Wäre sie dann fester, als vorher, dann ist offenbar was gerutscht.

Oder rechnen rechnen rechnen und ein Anzugsmoment bestimmen ? Und wenn ja, wie rechnen ?

Oder einfach nach Gefühl mit dem Inbus und zwei Fingern ?

Ich bin ehrlich etwas unsicher und froh, das hier mal vorgetragen zu haben.

Gruß

Werner

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