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Drehmomentmessungen an Getrieben und Motoren

Verfasst: 14.02.2023 13:53
von wdh
Hallo Schrauber,
im Zuge der Konstruktion von elektrischen Antrieben für mein Modell eines Märklin-Portalkrans tauchte die Frage nach den Übertragungswirkungsgraden verschiedener Antriebskonzepte auf.
Vielleicht ist dieser Bericht für den einen oder anderen Schrauber von Interesse :-)
Zur Messung habe ich die verwendeten Kombinationen von Schneckengetrieben mit Zahnrad-Übersetzungen in einem Aufbau mit einer Möglichkeit zur Ermittlung der Abgabe-Drehmomente nachgebildet. Verwendung findet der klassische "Pronymsche' Bremszaum" in Verbindung mit einer digitalen Briefwaage (Fotos). Die Wirklänge der Hebelarme beträgt 10 cm. Zusätzlich habe ich das vom verwendeten Motor 1071 abgegebene Drehmoment an der Abtriebswelle aus den elektrischen Größen errechnet und zudem ebenfalls mittels Bremszaum gemessen.
Die Lagerungen sind so ausgeführt, dass unnötige Reibung vermieden wird (Beilagscheiben, Kardangelenke). Die jeweils nicht gemessene Abtrieb kann durch Lösen der Bremse bzw. durch Lösen einer Stellschraube ganz vom Antrieb getrennt werden
Ernüchternd war zunächst der ermittelte fast unglaublich schlechte Wirkungsgrad des Märklin-Schneckenantriebes von unter 10 % :evil: Dieser kann gut mit den Reibungsverlusten durch den recht großen Durchmesser der Schnecke, die axiale Lagerreibung und die primitive Lagerung in Blech erklärt werden. Versuche mit leicht geölter Schnecke verdoppelten :!: bereits den noch schlechteren Wirkungsgrad bei Trockenlauf!

Etwas zu den Messwerten:
Alle Messungen können infolge auch des einfachen Aufbaus nur eine Genauigkeit von + / - 10 % beanspruchen.
Der an sich recht leichtläufige Märklin-Motor 1071 (1321) benötigt bereits im Leerlauf (am Trix-Trafo mit 14 V AC) fast 400 mA für den Eigenwiderstand. Spannungsverluste u.a. durch den Innenwiderstand kommen hinzu.
Bei einem Nennstrom von 700 mA gibt er an der Welle ca. 1,7 Ncm Drehmoment ab.
Dies passt gut mit den elektrischen Daten zusammen, aus denen sich eine Drehmomentkonstante kT = 6 Ncm / A - bezogen auf 1.500 rpm errechnen lässt.
(Nebenbei, der Märklin 1072 / 1322 gibt etwa 2,4 Ncm bei 3.000 rpm und 1 A ab).
Rechnerisch wären demnach an der Messwelle nach Übersetzung von 25 :1 (Schnecke) und 57 / 25 (Stirnzahnräder) von i = 57 wenigstens 20 Ncm zu erwarten. Weit gefehllt :shock: : Gerade mal 7 Ncm bleiben übrig - trotz geölter Schnecken! (Fotos)
Ergebnis:
Zwischen den unterschiedlichen Anordnungen mit schnelldrehender Schnecke und Zahnradgetriebe im Anschluss sowie umgekehrt erzielen das gleiche Ergebnis ohne signifikante Abweichungen :idea: Der Motor drehte dabei stets in derselben Drehrichtung.
Da die durch Reibung verlorene Leistung M reib x n (des Schneckengetriebes) unabhängig von der Reihenfolge der Anordnung ist, so ist das Ergebnis auch schlüssig.
Am Kranmodell verbleibt ein auch für den Fahrantrieb hinreichendes Drehmoment. Ein Versuch mit einer dreistufigen Kombination aus Kronenrad- und Stirnradgetriebe werde ich dennoch durchführen und darüber berichten.

Re: Drehmomentmessungen an Getrieben und Motoren

Verfasst: 14.02.2023 16:18
von Hans-Gerd
Hallo WDH,

vielen Dank für diese interessanten Erläuterungen.

Da ich die Zitier-Funktion noch nicht beherrsche, möchte ich so machen:

"Ernüchternd war zunächst der ermittelte fast unglaublich schlechte Wirkungsgrad des Märklin-Schneckenantriebes von unter 10 %"

Diese in der Tat sehr ernüchternde Erkenntnis durfte ich vor ein paar Jahren im Zusammenhang mit dem Kippmechanismus meines MAN F90 - Sandkastenkippers in ähnlicher Form auch schon gewinnen (das Thema beginnt etwa ab Mitte dieser Seite):

http://www.urlaub-und-hobby.de/metallba ... ge-dt.html

Aber es funktioniert trotzdem :-)

Gruß
Hans-Gerd

Re: Drehmomentmessungen an Getrieben und Motoren

Verfasst: 14.02.2023 17:20
von Georg
Hallo Wulf-Dieter,

Danke für die Versuche mit den unterschiedlichen Anordnungen der Übersetzungen.
Obwohl oder gerade weil das Ergebnis meinen Erwartungen widerspricht, bin ich beeindruckt. .I .I

Re: Drehmomentmessungen an Getrieben und Motoren

Verfasst: 14.02.2023 20:23
von wdh
Hallo Georg,
danke für Deine Anerkennung! Einige Tage hat mich die Versuchseinrichtung nun doch beschäftigt :-)

Und hier jetzt noch die Ergänzung zu diesem Messaufbau mit dem nun richtig zitierten Pronyschem Bremszaum.
Ein rasch aufgebautes 3-stufiges Getriebe (ohne Schnecke!) aus 2 x 57 / 19 und 50 /19 mit i = 23,7 hat folgendes Ergebnis gebracht:
Drehmoment am Abtrieb nun 18 Ncm (Foto) gegen vorher nur 7 Ncm bei ebenfalls 0,7 A! Und das trotz nur halber Übersetzung :-)
Somit kann der ungefähre Wirkungsgrad dieses Zahnradgetriebes bei gemessenen 18 Ncm zu errechneten 1,7 Ncm x 23,7 mit knapp 50 % 8-) angegeben werden - ein Ergebnis, mit dem sich arbeiten lässt!
Das Kronrad-Vorgelege hatte ich nach einer ersten Messung geölt, was aber keine gravierende Auswirkung auf das das Ergebnis hatte.
Der Messaufbau kam beim Versuch an die Grenzen seiner Stabilität :oops:

Hoffentlich nützlich bei Entwürfen für ähnliche Antriebsaufgaben!

Beste Schraubergrüße von
Wulf-Dieter

Re: Drehmomentmessungen an Getrieben und Motoren

Verfasst: 14.02.2023 20:39
von wdh
Hans-Gerd hat geschrieben: 14.02.2023 16:18 Hallo WDH,

"Ernüchternd war zunächst der ermittelte fast unglaublich schlechte Wirkungsgrad des Märklin-Schneckenantriebes von unter 10 %"

Diese in der Tat sehr ernüchternde Erkenntnis durfte ich vor ein paar Jahren im Zusammenhang mit dem Kippmechanismus meines MAN F90 - Sandkastenkippers in ähnlicher Form auch schon gewinnen (das Thema beginnt etwa ab Mitte dieser Seite):

http://www.urlaub-und-hobby.de/metallba ... ge-dt.html

Aber es funktioniert trotzdem :-)

Gruß
Hans-Gerd
Hallo Hans-Gerd,
Deinen Bericht über den schönen MAN-Kipper habe ich eben unter diesen Gesichtspunkten nochmals gelesen. Schneckengetriebe aus dem Metallbaukasten taugen also wirklich noch weniger als gedacht :roll:

Beste Grüße von
Wulf-Dieter

Re: Drehmomentmessungen an Getrieben und Motoren

Verfasst: 15.02.2023 08:16
von Dilettant
Hallo Wulf-Dieter,

Sehr interessanter Beitrag, danke dafür.
Sehr gerne würde ich mehr über deinen Aufbau dieses Pronymschen Bremszaums erfahren, am Liebsten in Form eines Beitrags im Schrauber- und Sammlermagazins.

Viele Grüße

Friedemann

Re: Drehmomentmessungen an Getrieben und Motoren

Verfasst: 15.02.2023 12:01
von vaute
Zitat

"Schneckengetriebe aus dem Metallbaukasten taugen also wirklich noch weniger als gedacht :roll: Beste Grüße von Wulf-Dieter"

Jetzt verstehe ich auch erst, warum mein in Bebra gezeigter Hafenkran Anophylis (Nachbau aus Constructor Quarterly),
C10-364.jpg
dessen beide Seilwinden über Schneckengetriebe mit dem Märklin 1071"Hufeisen"-Motor bewegt werden, an Haupthaken (vierfacher Flaschenzug) und Hilfhaken (zweifacher Flaschen) immernoch unter Last ins "Ächzen" kommen. Da wird ein Umbau fällig werden!
Gruß vaute

Re: Drehmomentmessungen an Getrieben und Motoren

Verfasst: 15.02.2023 13:03
von Georg
Dilettant hat geschrieben: 15.02.2023 08:16
Sehr gerne würde ich mehr über deinen Aufbau dieses Pronymschen Bremszaums erfahren, am Liebsten in Form eines Beitrags im Schrauber- und Sammlermagazins.
Hallo Friedemann,

guckst Du: https://de.wikipedia.org/wiki/Pronyscher_Zaum
Die Idee mit einem Artikel für "Schrauber & Sammler" halte ich für ausgesprochen gut. Die könnte von mir sein :))) :)))

Re: Drehmomentmessungen an Getrieben und Motoren

Verfasst: 15.02.2023 20:37
von wdh
Guten Abend vaute,

trotzdem ein wunderschönes Kranmodell 8-)
Dass die Märklin-Schneckenantriebe einen derart schlechten :twisted: mechanischen Wirkungsgrad besitzen, habe ich auch erst nach mehrfacher Wiederholung der Messungen und Nachrechnen der Ergebnisse glauben können! Pro Getriebestufe 70 - 80 % sind hingegen hinnehmbar (würde allerdings für ein Uhrwerk immer noch nicht reichen).
Auch die Kegelradgetriebe werden womöglich kein gutes Zeugnis bekommen. Für die Funktion im (Sperr-) Differential allerdings recht nützlich :-)
Letztes Jahr hatte ich 2 Motoren aus DDR-Baukästen günstig bekommen. Das 3-stufige Stirnradgetriebe mit primärer zweigängiger Schecke lässt sich mühelos von der Abtriebsseite aus durchdrehen! Der Getriebemotor läuft mit sehr geringer Stromaufnahme, richtig gut.
Die klassischen Märklin-Allstrommotoren weisen selbst auch nur einen Gesamtwirkungsgrad von gerade mal 25 % aus. Bürstenreibung, Spannungsverluste in Anker, an den Bürsten und dem unseligen Feldmagnet lassen mehr nicht zu. Ein anständiger Faulhaber übertrifft mühelos die 50 % !
Aber wir haben das ja so gewollt - und der (etwas bessere) graue 1322 / 1072 bleibt der vorbildlichste Antriebsmotor :-) für unser Großmodelle, oder?

Dazu bin ich gerade in Ebay auf die uralten TRIX-EXPRESS - Weichenschalter gestoßen, die sich für unsere Zwecke doch vorzüglich eignen (Foto).
Es gibt sie sw mit "Wisch"-Funktion, gn mit Tast-Funktion in den Endlagen sowie bl mit Kippschalter - Charakteristik und ge als feststellbarer Umschalter.
Sie sind anreihbar, teilweise auch universell veränderbar. Die grünen sind die beste Option z.B. für Lenkungen, Baggerschaufeln und präzise Hubwerke.

Beste Grüße von
Wulf-Dieter

Re: Drehmomentmessungen an Getrieben und Motoren

Verfasst: 15.02.2023 20:57
von wdh
Guten Abend Friedemann und Georg,

Georg, danke für den Link zu Wikepedia!

Friedemann, so blieb nur noch die Frage nach der Umsetzung (Fotos). Die Kunststoff-Flanschenräder schienen mir besser geeignet zu sein, wie auch der aus schwarzen bzw. fast blanken Teilen verschraubten Bremsbalken. Etwas seitliches Spiel sollte vorhanden sein, um die Bremse vollständig lösen zu können. Zur Einstellung eignen sich gut die Langmuttern von Walthers auf fester Schraube 25 mm. Am Ende ist ein Z-Winkel angebracht, um den Auflagepunkt möglichst exakt auf die gewählte Länge von 10 cm (von der Drehachse) zu bringen. Jede andere Länge (Wirkradius) ist möglich!
Lagert man die Welle in roten Lochplatten (ev. verbessert durch schwarze Lagerplatten), so können auch die erforderlichen Begrenzungen sehr einfach mittels durchgesteckten Wellen realisiert werden. Alles ist gut zugänglich und leicht montierbar.
Fertig ist die Einrichtung :-)

Beste Grüße von
Wulf-Dieter

Re: Drehmomentmessungen an Getrieben und Motoren

Verfasst: 16.02.2023 01:11
von Norbert
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Hallo Wulf-Dieter,

vielen Dank für die Vorstellung Deiner zweckmäßigen und mit MBK-Mitteln aufgebauten Meßanlage und die technischen Erläuterungen dazu.

Auch ich bin überrascht, wie außerordentlich gering der Wirkungsgrad eines Märklin Schneckengetriebes ist, denn bei praktischen Anwendungen ist mir das bisher nicht so aufgefallen. Demzufolge sind ja wohl alle unauffälligen Schneckengetriebe antriebsmäßig total überdimensionierte Konstruktionen.

Klar, ein geradverzahntes Schneckenritzel kann keine optimale Paarung mit der Steigung einer Schnecke (frz.: Schraube ohne Ende) sein, da Kräfte nur bei genügend Spiel und dann auch nur an einem Berührpunkt übertragen werden können. Andrerseits ist es deshalb eine sehr wirksame Bremse zur Sicherung großer Lasten, was bei MBK-Modellen gerne genutzt wird.

Bei vielen Anwendungen der Praxis besteht das Paar Schnecke-Ritzel aus zwei verschiedenen Materialien. Meist ist, nach meiner Beobachtung, die Schnecke aus Metall und das zugehörige Ritzel aus einem weicheren Material, z.B. Kunststoff oder früher auch Pertinax (Hartpapier).

Beim schwedischen FAC-MBK ist es umgekehrt, da ist die Schnecke aus Pertinax. Ohne es beweisen zu können, halte ich diese Paarung für die schlechtere Lösung, denn die scharfen Ecken der Ritzel wirken abrasiv auf die Schnecke, während im umgekehrten Fall, die Schnecke sich ihr Ritzel durch Druck auf Zahnflanken passender und damit leichtgängiger macht.

Es wäre interessant zu wissen, um wieviel dieser Materialmix in der ein oder anderen Form den Wirkungsgrad verändert.

Gruß
Norbert
.
Nachtrag: beim Schneckentrieb dachte ich bisher immer an einen Winkel von 90° zwischen den beiden Achsen.

Wie wäre es, wenn dieser Winkel der Steigung de Schnecke entspräche? Das ist mit dem MBK nicht so einfach zu realisieren, aber allein diese Maßnahme würde den Wirkungsgrad wahrscheinlich deutlch verbessern.

Nur so eine Idee.
.

Re: Drehmomentmessungen an Getrieben und Motoren

Verfasst: 16.02.2023 09:01
von Hans-Gerd
Hallo Norbert,

> Wie wäre es, wenn dieser Winkel der Steigung de Schnecke entspräche? Das ist mit dem MBK nicht so einfach zu realisieren,
> aber allein diese Maßnahme würde den Wirkungsgrad wahrscheinlich deutlch verbessern.

Genau das habe ich bei meiner Kippmechanik intuitiv gemacht durch eine entsprechend schräge Montage des Motors mit Schnecke.
Inwieweit das den Wirkungsgrad verbessert, weiß ich nicht, Messingspäne werden jedenfalls trotzdem produziert.

Gruß
Hans-Gerd

Re: Drehmomentmessungen an Getrieben und Motoren

Verfasst: 16.02.2023 14:11
von wdh
Hallo Norbert,
eben habe ich mal auf der Website der Fa. Maedler nachgeschaut. Die neusten dort angebotenen kleinen Schneckengetriebe bestätigen die Materialpaarung harte Schnecke, zähweiche Zahnräder.
Die entscheidenden Unterschiede zu unseren Märklin-Getrieben sind sicher die Materialwahl, die angepasste Schrägverzahnung und vor allem die Wälzlagerung. Dennoch werden sehr niedrige Wirkungsgrade :evil: ausgewiesen!
Kugellager 4 x 11 ließen sich recht gut verwenden, um wenigstens die unsägliche Axial-Reibung der Schnecken-Lagerung zu beseitigen :idea:
Ich denke gerade über ein 3 bis 4-stufiges möglichst kompaktes Zahnradgetriebe als Ersatz nach. Wenn nur das kleine 38 Z - Zahnrad nicht so selten und teuer wäre! Aber auch Ritzel mit nur 11 bis 15 Zähnen wären dafür hilfreich. Es gab auch mal Doppel-Zahnräder mit i = 2 ...4.
Oder doch Planetensätze aus alten Akku-Schraubern umwidmen? Alle Ideen sind willkommen!
Beste Grüße von
Wulf-Dieter

Re: Drehmomentmessungen an Getrieben und Motoren

Verfasst: 16.02.2023 15:57
von Dilettant
wdh hat geschrieben: 15.02.2023 20:57
Friedemann, so blieb nur noch die Frage nach der Umsetzung (Fotos). Die Kunststoff-Flanschenräder schienen mir besser geeignet zu sein, wie auch der aus schwarzen bzw. fast blanken Teilen verschraubten Bremsbalken. Etwas seitliches Spiel sollte vorhanden sein, um die Bremse vollständig lösen zu können. Zur Einstellung eignen sich gut die Langmuttern von Walthers auf fester Schraube 25 mm. Am Ende ist ein Z-Winkel angebracht, um den Auflagepunkt möglichst exakt auf die gewählte Länge von 10 cm (von der Drehachse) zu bringen. Jede andere Länge (Wirkradius) ist möglich!
Lagert man die Welle in roten Lochplatten (ev. verbessert durch schwarze Lagerplatten), so können auch die erforderlichen Begrenzungen sehr einfach mittels durchgesteckten Wellen realisiert werden. Alles ist gut zugänglich und leicht montierbar.
Fertig ist die Einrichtung :-)

Beste Grüße von
Wulf-Dieter
Hallo Wulf-Dieter,

herzlichen Dank für Deine zusätzlichen Erläuterungen und Foto's. Ich besitze beide Märklin Motoren, den 1071 und den 1072 und bin überrascht, wie gering doch deren Wirkungsgrad ist.
Interessant wäre noch der Wirkungsgrad der beiden Märklin Uhrwerkmotoren, ich vermute mal, da bewegen wir uns im einstelligen Bereich?
Vermutlich so nicht feststellbar, da die eingebrachte Energie beim Aufziehen schwierig zu ermitteln ist.

Viele Grüße

Friedemann

Re: Drehmomentmessungen an Getrieben und Motoren

Verfasst: 16.02.2023 18:42
von Norbert
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Hallo Wulf-Dieter,
Kugellager 4 x 11 ließen sich recht gut verwenden, um wenigstens die unsägliche Axial-Reibung der Schnecken-Lagerung zu beseitigen
das habe ich intuitiv, also ohne viel darüber nachzudenken, bei meinem Hamburger Riesenkrahn so gemacht:
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20190915-#0121ka.jpg
Getriebegehäuse für den Kettenantrieb
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20190922-#0127ka.jpg
Probeaufbau des Getriebes
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20191006-#0180ka.jpg
Auf der Kranplattform aufgebautes zweistufiges Getriebe, das im Stand, auch unter Last, durch Verschieben der Welle mit dem Schneckenritzel geschaltetet werden kann. Eine passende Stellung, in der die Zahnpaare fluchten, muß allerdings durch Drehen von Hand gefunden werden.
Die Schnecke dient also in jeder Stellung der Schaltwelle als Sicherung gegen das Ablaufen der Last.
Der andere Motor dient zum Drehen des Krans.
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20200805-#1243ka.jpg
Später habe ich noch eine Überlastsicherung für den Motor des Kettenantriebs hinzugefügt. Acht kleine Neodym-Magnete in den Löcherm des 50Z Zahnrads ohne Nabe nehmen die linke glatte Stahlscheibe auf der Schneckenwelle mit. Der Abstand der zweiten Stahlscheibe zum 50Z Zahnrad und damit der Grad der Kopplung ist einstellbar.

Es ist kaum zu glauben, daß so etwas bei dem geringen Wirkungsgrad des Schneckentriebs überhaupt funktioniert.

Aber es tut, sogar einwandfrei!

Gruß
Norbert
.

Re: Drehmomentmessungen an Getrieben und Motoren

Verfasst: 16.02.2023 18:51
von Georg
wdh hat geschrieben: 16.02.2023 14:11
Kugellager 4 x 11 ließen sich recht gut verwenden, um wenigstens die unsägliche Axial-Reibung der Schnecken-Lagerung zu beseitigen
Hallo Wulf-Dieter,

bei meinem Fuchs 301 -Bagger habe ich mehrere Märklin-Schnecken verwendet. Für das Drehen des Oberwagens und für den Fahrantrieb, die ebenso wie die Seilwinden von einem (1) Märklin 1072 im Heck des Oberwagens angetrieben wurden.
Da es alles eng zugeht, kann man es schlecht mit Fotos des fertigen Modells zeigen, auch wenn ich die Karosserie einfach abheben kann.
In dem Bild sind die Antriebe für das Fahrwerk und das Drehen des Oberwagens zu sehen und die Kugellager zur Axiallagerung der Wellen mit den Schnecken sind hellgrün umkringelt. Diese Kugellager habe ich bei einem Chinesen in ebay gekauft. Genau für so eine Einsatz sind sie ideal.
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Axialkräfte an Schnecke mit Wälzlager .jpg
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Da Du offensichtlich (bei den Gedanken an ein Akkuschrauber-Planetengetriebe) nicht streng nur Märklin verbaust, habe ich für Deine Zahnradprobleme evtl. eine Abhilfe: Das Meccano 38-Zähne-Ritzel ist zwar auch nicht für geschenkt, aber man kann es für vernünftiges Geld in ausreichender Zahl bekommen. Suchwort "Meccano 31".
Auch für Planetengetriebe bietet Meccano Hilfe. Es gibt einen Zahnring (#180a), der hat eine Innenverzahnung von 57 Zähnen. Mit einer Sonne mit 19 Zähnen und zwei Planeten mit jeweils 19 Zähnen bekommt man ein kompaktes Planetengetriebe gebaut. (Summe der Zähnezahlen von Sonne und Planeten = Zähnezahl Hohlrad)
Als Beispiel zeige ich dieses Bild:
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Planetengetriebe.JPG
.
.
Dieser Zahnkranz ist eine Nachfertigung aus Messing, die ich mal in kleiner Stückzahl veranlasst hatte. Das Original ist schwarz und aus Stahl.

Obacht: Teil 180 hat innen 95 / außen 133 Zähne. Teil 180a hat innen 57 / außen 95 Zähne

Re: Drehmomentmessungen an Getrieben und Motoren

Verfasst: 16.02.2023 21:23
von Georg
Hallo Wulf-Dieter,
nochmals zwei Gedanken zu Deinem Schnecken- oder Übersetzungsproblem.

1. Wenn Du bei der Schnecke nicht ein breites 19-Zähne-Ritzel eingreifen lässt, sondern ein schmales Zahnrad (bei Märklin ab 38 Zähne aufwärts), kannst Du Reibung einsparen.
Eigentlich müsste das Ritzel schräg verzahnt sein oder schräg stehen. da ja die Schnecke mit ihrer Steigung "auch schräg steht". Bei einem breiten Ritzel kommt es eher zum Klemmen als bei einem schmalen Zahnrad, daher entsteht bei einem schmalen Rad weniger Reibung. Der Nachteil dabei ist, dass das schicke Schneckengehäuse in diesem Fall (großes Zahnrad) nichts nützt und eine Übersetzung 1:38 oder 1:50 herauskommt anstatt 1:19.

2. Kennst Du das wesentlich umfangreichere Zahnrad-Angebot von Meccano?
Hier sieht man es schön, was es da alles zu kaufen gibt:
https://www.meccanospares.com/gears-and ... parts.html
oder hier:
https://www.meccanoshop.co.uk/gears-spr ... 02x3029577
Ich war bei beiden schon Kunde und kann die Händler empfehlen.

Re: Drehmomentmessungen an Getrieben und Motoren

Verfasst: 16.02.2023 22:24
von wdh
Hallo Georg,
vielen Dank für die Links! Allerdings sportliche Preise, leider :(
Ein Scheckengetriebe mit dem 38 Z hatte ich bereits für den Fahrantrieb des Kran-Unterwagens gebaut, sogar unter Verwendung des Schneckengehäuses. Die festgestellte Verbesserung war allerdings marginal und mehr der höheren Übersetzung zuzuschreiben. Schneckengetriebe sind einfach viel schlechter als gedacht! Vielleicht werde ich doch mal einen Versuch mit Kugellagern machen, mehr aus Interesse und solange der Messaufbau noch existiert.
Eine schier endlose Diskussion, die ich da angestoßen habe - mit vielen guten Beispielen und Ideen :-)

Beste Grüße und viel Spaß beim Gucken der Stunksitzung im WDR!
Wulf-Dieter

Re: Drehmomentmessungen an Getrieben und Motoren

Verfasst: 16.02.2023 22:25
von usknw
Hallo
ein schmales 19er läßt sich doch leicht machen. Dann könnte man den Effekt ausmessen. Bei Intetesse würd ich eins schmaler machen.

Re: Drehmomentmessungen an Getrieben und Motoren

Verfasst: 16.02.2023 22:40
von wdh
Guten Abend Norbert,
eine wahre Zahnrad-Orgie, wunderbar 8-) . Die Meccano-Zahnräder hatte ich mir früher bereits mal angeschaut. Aber damals wollte ich noch alles mit Märklin bauen ... Mechanik und passende Dreh-/ Frästeile anzufertigen, wäre für mich ein Leichtes gewesen, da ich passionierter Modellbauer von Dampfmaschinen und 5 " -Dampfloks bin. Nur beim Bau von Seiltrommeln und Differentialen hatte ich mal Ausnahmen gemacht.
So schließt sich sehr schön der Kreis zur Lösung von Problemen :-)

Beste Grüße von
Wulf-Dieter

Re: Drehmomentmessungen an Getrieben und Motoren

Verfasst: 17.02.2023 09:14
von Hans-Gerd
Hallo in die Runde,

zum Thema Schneckentrieb ist mir noch eine relativ naheliegende Anwendung eingefallen, die offenbar gut funktioniert:
Der Antrieb einer LGB-Lokomotive.

Auch hier werden Schneckentriebe verwendet, die Bauteile bestehen allerdings aus Kunststoff (vermutlich Delrin) und sind zudem mit Teflonfett geschmiert. Außerdem hat die Schnecke eine größere Steigung.
Diesem Antrieb sieht man die Leichtgängigkeit förmlich an, allerdings geht die Selbsthemmung weitgehend verloren. Wenn man die Räder einer solchen Lok vorsichtig drehen will, dann werden sie sich irgendwann bewegen.

Das legt den Schluss nahe, dass man Schneckentriebe besser von vornherein aus METALLUS-Delrin-Bauteilen gebaut hätte, aber Delrin-Schnecken gibt es dort leider nicht mehr.

Interessanterweise habe ich in meinem Fundus noch einen Delrin-Schneckentrieb mit 4mm-Bohrung im Modul 1 gefunden.
Leider steht nichts drauf - weiß evtl. jemand, ob bzw. zu welchem System sowas gehören könnte?

delrin-schnecke.jpg

Grüße aus dem Rheinland
Hans-Gerd

Re: Drehmomentmessungen an Getrieben und Motoren

Verfasst: 17.02.2023 20:59
von wdh
Guten Abend in die Runde,

die Geschichte ich noch nicht zu Ende! Auf der Suche nach einer einfachen Schnecke mit geringerem Teilkreis-Durchmesser fiel mir eine Märklin-Leitspindel, Teil 98/7 in die Hände. Diese ist aus 1 mm Stahldraht gewickelt und besitzt recht genau die passende Steigung von 2 mm!
Sie lässt sich entgegen dem Wickelsinn mittels Rundzange recht einfach von der Welle drehen. Und auch nach Kürzung auf die gleiche Weise wieder aufdrehen :idea: Ein angehängtes Foto zeigt die Schnecke eingebaut ins Schneckengehäuse und mittels U-Scheiben begrenzt.
Ein schneller Versuch zeigte sofort eine wesentliche Verbesserung. So habe ich dann das im Versuch benutzte Getriebe mit i = 57 mit dieser Schnecke versehen, um gleiche Verhältnisse zu haben.
Das Versuchsergebnis war so, wie es theoretisch zu erhoffen war: Das gemessene Bremsmoment war mehr als doppelt so hoch 8-)
170 Ncm bei i = 57 und 0,7 A (17 Ncm an der Motorwelle) ergibt einen Getriebewirkungsgrad von nun immerhin 17 % :-)
Das ist zwar immer noch nicht berauschend, wird aber in den allermeisten Fällen so ausreichen.
Eine exakter angefertigte Schnecke mit ähnlichem TK-Durchmesser von 4 mm gegen die etwa 12,7 mm der Märklin-Schnecke würde vermutlich noch bessere Ergebnisse bringen als meine Einfach-Version.
Meine Kran-Antriebe werde ich auf jeden Fall entsprechend umrüsten.

Beste Grüße von
Wulf-Dieter

Re: Drehmomentmessungen an Getrieben und Motoren

Verfasst: 18.02.2023 17:36
von Hans-Gerd
Hallo WDH,

vielen Dank für das Update.
Worauf führst Du die Verbesserung des Wirkungsgrades denn zurück?
Auf die andere Materialkombination oder auf den anderen Durchmesser oder auf Beides?

Ich war die Produktion von Messingspänen auch leid (die gelben Punkte sind leider kein Goldstaub)

goldstaub.jpg

und habe erstmal das Zahnrad gegen ein Delrin-Zahnrad getauscht. Man wird sehen, wie es auf Dauer funktioniert.

Gruß
Hans-Gerd

Re: Drehmomentmessungen an Getrieben und Motoren

Verfasst: 18.02.2023 19:07
von wdh
Guten Abend Hans-Gerd,

das sieht wirklich nach Verschleß aus!
Der Wirkungsgrad sollte sich umgekehrt zum Teilkreis-Durchmesser der Schnecke verbessern: Die Reibungskraft an der Zahnflanke bleibt beim gleichen Abgabe-Drehmoment etwa gleich. Dagegen wird sich das Verlust-Drehmoment an der Schneckenflanke entsprechend dem kleineren Teilkreis-Durchmesser verringern :idea: . Axiale Lagerreibung, Zahnform und die Materialpaarung spielen selbstverständlich weiterhin eine Rolle.
Die Messung bestätigt recht genau diese Annahme :-)
Professionelle Schneckengetriebe werden wohl deswegen stets mit möglichst kleinem Durchmesser der Schnecke ausgeführt.

Einen schönen Abend (mit Karneval?) wünscht
Wulf-Dieter

Re: Drehmomentmessungen an Getrieben und Motoren

Verfasst: 18.02.2023 22:11
von Hans-Gerd
Danke, Wulf-Dieter,

das war mir bislang so nicht bewusst, ist aber nachvollziehbar.
Und es passt auch zu meiner Beobachtung, dass z. B. bei besagtem LGB-Antrieb - sofern ich mich richtig erinnere - ebenfalls eine Schnecke mit relativ kleinem Durchmesser verwendet wird.

Ebenfalls einen schönen Abend
Hans-Gerd

PS:
Etwas Karneval darf sein, aber da wir uns noch tänzerisch betätigen, besuchen wir meist Veranstaltungen in diversen Tanzschulen.
Andere Veranstaltungen sind uns zu laut geworden - man ist ja keine 60 mehr :-)

Re: Drehmomentmessungen an Getrieben und Motoren

Verfasst: 18.02.2023 22:26
von Dilettant
Guten Abend in die Runde,

es gibt noch eine Alternative zu dem Schneckenantrieb vom Märklin Metallbaukasten System.
Und das aus dem gleichen Haus und kompatibel:

Im Märklin Plus Baukastensystem (Kunststoff) gibt es Schnecken und Zahnräder aus eben diesem Material.

Leider habe ich derzeit kein Fotomaterial.

Mit etwas Suchen auf den bekannten Plattformen beschaffbar.

Viele Grüße

Friedemann

Re: Drehmomentmessungen an Getrieben und Motoren

Verfasst: 19.02.2023 00:02
von Georg
Hallo Schneckenfreunde,

in meiner Kiste mit Meccanoteilen aus den letzten Liverpooler Jahren fand ich original Meccano Schnecken mit Kunststoffgewinde. Ich vermute jedoch, dass es weder hochwertiger Kunststoff war, noch dass aus Gründen der Reibung Kunststoff gewählt wurde, sondern alleine der Herstellungskosten wegen. Rechts sind Messingschnecken zum Vergleich.
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PXL_20230218_223730855.jpg
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Auf dem Bild sind rechts unten noch zwei Schnecken mit kleinem Kerndurchmesser gezeigt, die ich in England auf einer Ausstellung kaufte (und noch nicht benutzte).

Auf diesem Bild sind weitere Kunststoff -Zahnräder von Meccano zu sehen. Der aufmerksame Beobachter wird auch feststellen, dass beim 19er Ritzel der Kunststoffteil geplatzt ist. Der Riss ist mehr oder minder standardmäßige Ausführung. :-(
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PXL_20230218_224340355.jpg

Re: Drehmomentmessungen an Getrieben und Motoren

Verfasst: 19.02.2023 11:20
von wdh
Hallo Georg,

die kleinen Ms-Schnecken sehen richtig gut aus! Auch der Flankenwinkel scheint besser an die Standard-Ritzel angepasst zu sein. So etwa hatte ich mir selbstgedrehte Schnecken vorgestellt :-). Vielleicht passen die Maße sogar zum Einbau ins Märklin-Schneckengehäuse, wenn man dazu 25 Z - Ritzel in die Lager-Löcher für die 19 Z - Ritzel einsetzt?
Wäre auf jeden Fall einen Versuch wert!
Beste Grüße von WD

Re: Drehmomentmessungen an Getrieben und Motoren

Verfasst: 19.02.2023 12:14
von Georg
Hallo Wulf-Dieter,

meinst Du etwa so?
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PXL_20230219_110832694.jpg
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Ohne es nachzumessen, habe ich den Eindruck, dass die Lücke zwischen den Zähnen bei der kleinen Schnecke größer sind als die Zähne. Das würde einer Reibungsminderung durch weniger Klemmen bei breiten Ritzeln dienen.

Nachtrag:
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PXL_20230219_112048612.jpg

Re: Drehmomentmessungen an Getrieben und Motoren

Verfasst: 19.02.2023 15:49
von Norbert
.
Hallo Friedemann,
es gibt noch eine Alternative zu dem Schneckenantrieb vom Märklin Metallbaukasten System.

Und das aus dem gleichen Haus und kompatibel:

Im Märklin Plus Baukastensystem (Kunststoff) gibt es Schnecken und Zahnräder aus eben diesem Material.
vielen Dank für diesen Hinweis.
Weil ich höchstens mal einen Schalter aus diesem System verwende, habe ich daran überhaupt nicht gedacht.

Leider kenne ich nur zwei Prospekte von 1974 und 1975 dazu, in denen nur die verschiedenen Packungen aufgeführt werden. Hier drei Seiten aus dem 1974er Katalog:
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MPP_1974_#16500-11.jpg
Seite 11 des MÄRKLIN-Plus Prospekts von Mai 1974 mit Einzelteipackungen
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MPP_1974_#16500-12.jpg
Seite 12 des MÄRKLIN-Plus Prospekts von Mai 1974 mit Funktionsteile-Packungen
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MPP_1974_#16500-13.jpg
Seite 13 des MÄRKLIN-Plus Prospekts von Mai 1974 mit weiteren Funktionsteile-Packungen

Eine Liste aller Einzelteile mit Abbildungen ist mir unbekannt.

Deshalb habe ich die Märklin-Plus Zahnräder mal fotografiert (ich denke, es sind alle, die es gab/gibt):
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20230219-#3649ka.jpg
Zahnradsortiment des Märklin-Plus Systems.

Die Zahnräder haben die Zähnezahlen 10, 20, 30, 40 und 50.

Durch Messungen habe ich die Kopf-Ø ermittelt und daraus die Teilkreis-Ø berechnet. Sie sind alle 2 … 3% kleiner als Vielfache von 1/2".

Deshalb nehme ich an, daß die Nennwerte der TK-Ø 0.5", 1", 1.5", 2" und 2.5" sind, entprechend 12.7, 25.4, 38.1, 50.8 und 63.5 mm.

Damit beträgt das Modul 1.27 mm, das entspricht einem (Diametral) Pitch von 20 (= 20 Zähne auf 1" des Durchmessers).

Zahnradpaarungen mit einem Vielfachen von 20 als Summe beider Zahnräder haben deshalb einen Achsabstand von Vielfachen von 1/2", d.h. sie passen zum Märklin / Meccano Baukastensystem.

Die Schnecke hat einen Außen-Ø von 15 mm, der Abstand der gekreuzten Achsen mit Schnecke und einen 10Z Zahnrad beträgt 1/2" (ebenso wie die Ms-Schnecke #32 und das Ritzel #26 des MBK).

Das Zahnrad oben im Bild ist ein 45° Kegelrad mit 16 Zähnen. Ich denke, es entspricht geometrisch dem kleinen Ms-Kegelrad #58 des MBK.

Schnecke und Zahnräder haben angespritzte Kunststoffnaben von 8 mm Ø über die ein vernickelter Ms-Stellring von 8 mm Länge und 12 mm Außen-Ø geschoben ist. Ein Gewindestift mit dem üblichen Märklin-MBK Gewinde wird durch eine Bohrung in der Kunststoffnabe geführt und drückt als Stellschraube auf die 4 mm Welle.

Als einzige Konstruktion, in dem solche Zahnräder verbaut sind, erinnere ich mich an das Modell der Dampflok BR 50, die Vaute im November 2005 beim Stuttgarter Stammtisch vorstellte:
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2005_03_11-Stgt-08.jpg
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2005_03_11-Stgt-04.jpg
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2005_03_11-Stgt-05.jpg
Die fünf Treibachsen mit 50Z-Rädern werden über 40Z Räder angetrieben. Die Gesamtzahl der Zähne eines Paares ist 90, die Achsen der Zwischenzahnräder haben, weil sie nicht zum Lochraster passen, eine eigene Lagerung erhalten.
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Gruß
Norbert
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Re: Drehmomentmessungen an Getrieben und Motoren

Verfasst: 19.02.2023 18:35
von Dilettant
Hallo Norbert,

freut mich, dass Du meinen Hinweis aufgenommen und gleich so unnachahmlich professionell dargestellt hast.
Danke.
Der Märklin Plus Prospekt von 1974 liegt mir jetzt nach längerer Suche auch wieder vor.

Viele grüße

Friedemann

Re: Drehmomentmessungen an Getrieben und Motoren

Verfasst: 09.03.2023 13:21
von wdh
In die Runde,

bei den ausgedehnten Versuchen kam mir die Idee, mal ein Doppelpack des Märklin Motors 1071 bzw. 1321 zu erproben.
Durch die präzise gefertigten Gehäuse kann die mechanische Verbindung Rücken an Rücken allein mittels zweier Stehbolzen zuverlässig erfolgen :idea:
Sichert man die Stehbolzen (Wellen) mit etwas Lose durch Stellringe, so läuft die Antriebswelle infolge ihres Restspiels problemlos und leicht :idea: (Foto).
Ich empfehle, nur den abtriebsseitigen Motor mit dem Modell zu verschrauben, um eine überbestimmte Lagerung zu vermeiden.
Die Kombination läuft prima, erzeugt eine ähnliche Leistung wie der graue 1072 und nimmt auch nicht mehr Platz ein. Vermutlich würde eine solche Anordnung auch mit 3 oder gar 4 Motoren funktionieren. Als Vorteil ist die durchgehende Abtriebswelle zu werten, da keine Umwege über Getriebe in Anspruch genommen werden :-)
Beste Grüße von
Wulf-Dieter

Re: Drehmomentmessungen an Getrieben und Motoren

Verfasst: 09.03.2023 13:51
von Dilettant
Hallo Wulf-Dieter,

super Idee, danke dafür. .I

Wieder einmal der Beweis, dass man nie genug Märklin Motoren haben kann...

Viele Grüße

Friedemann

Re: Drehmomentmessungen an Getrieben und Motoren

Verfasst: 09.03.2023 14:05
von Georg
Hallo Wulf-Dieter,
eine gute Idee!
Ich würde aber an den Stehbolzen, die die beiden Motoren zusammenhalten jeweils zwischen die Motoren einen Stelllring (oder allgemein Abstandshalter) einfügen, um ein kippen oder verspannen um den Lagerpunt der Motorachse oben zu vermeiden. Dann kann man die beiden Motoren mit Achsen und Stellringen oder gar mit langen Gewindestangen (Meccano hat sowas) fest verbinden und die durchgängige Motorachse dreht trotzdem frei.

Re: Drehmomentmessungen an Getrieben und Motoren

Verfasst: 09.03.2023 16:35
von Georg
Hallo Wulf-Dieter und andere 1071-Verstärker,

ich habe hier ein Bild, wie ich mir das vorstelle mit mehreren 1071 in Reihe.
Mit einem Stellring und einer dicken Scheibe ist der Abstand so groß, dass man die 1071 nicht gegensinnig, sondern gleichsinnig miteinander verbinden kann. Für einen kleineren Abstand wäre der Umschalter im Weg.
Der ganze Verbund ist durch zwei Achsen in der passenden Lage gehalten und durch zwei Meccano-Gewindewellen fest verbunden.

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3x1071 = 3213.jpg
3x1071 = 3213
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Beim Umbau fiel mir auf, dass ich zwei 1071 mit kaputter Stellschraube für das Zahnrad habe. Solange alles fest ist und nicht geändert werden muss, kann ich damit leben. Weiß jemand, was das für ein Gewindestift ist? Falls ich doch mal einkaufen gehen muss/möchte? Danke.

Re: Drehmomentmessungen an Getrieben und Motoren

Verfasst: 09.03.2023 16:52
von vaute
...und wie würde der "Zwilling" oder "Drilling" dann angeschlossen/verkabelt - in Reihe oder parallel? fragt vaute

Re: Drehmomentmessungen an Getrieben und Motoren

Verfasst: 09.03.2023 17:11
von Georg
Wenn die 1071 so zusammengebaut werden, wie ich es vorgeschlagen habe (gleichsinnig), laufen sie alle in der selben Drehrichtung. Wenn sie nach dem Vorschlag von Wulf-Dieter zusammengebaut werden (gegensinnig), läuft einer vorwärts und einer rückwärts, d.h. nicht gleich stark.

Bei einer elektrischen Parallelschaltung liegen an jedem Motor die vorgesehen 16V. Man braucht dann eben einen 16V-Trafo mit etwas mehr Leistung.
Bei einer elektrischen Reihenschaltung und einer gewünschten Spannung von etwa 16V braucht man einen Trafo mit 3x16V=48V - und damit etwas, was außerhalb des Spielzeugbereichs liegt.

Re: Drehmomentmessungen an Getrieben und Motoren

Verfasst: 09.03.2023 18:25
von Hans-Gerd
Bei einer Parallelschaltung verdreifacht sich der erforderliche Strom, und bei einer Reihenschaltung verdreifacht sich die erforderliche Spannung.
Die Gesamtleistung beträgt in beiden Fällen das Dreifache der Leistung eines einzelnen Motors.
Jedenfalls theoretisch dann, wenn sie alle gleich wären und dadurch alle gleich belastet würden.

Re: Drehmomentmessungen an Getrieben und Motoren

Verfasst: 09.03.2023 18:47
von Georg
Georg hat geschrieben: 09.03.2023 16:35 Beim Umbau fiel mir auf, dass ich zwei 1071 mit kaputter Stellschraube für das Zahnrad habe. Solange alles fest ist und nicht geändert werden muss, kann ich damit leben. Weiß jemand, was das für ein Gewindestift ist? Falls ich doch mal einkaufen gehen muss/möchte? Danke.
Erste Forschungsergebnisse deuten auf M 2,5 hin.

Re: Drehmomentmessungen an Getrieben und Motoren

Verfasst: 09.03.2023 19:52
von wdh
Hallo Georg und Vaute,
Georg: Diese Madenschraube ist ein wirklicher Schwachpunkt dieses Motors. Das Gewinde der Madenschraube ist M 2,6, das damals in der Feinwerktechnik gern angewandt wurde. Eine Standard-Schlitzschraube besitzt einen etwas zu großen Kopf, der allerdings so gerade eben am Kollektor vorbei passen würde. Ich drehe daher den Kopf der in der Länge passenden Schraube ein wenig ab. An Schrauben M 2,6 habe ich reichlich Vorrat, falls Bedarf besteht?
Es könnte sein, dass alte 4 mm Bananenstecker geeignete Madenschrauben haben.
Auch wird es im Schraubenhandel kurze Madenschrauben, meist allerdings mit Gewinde M 2,5, das notfalls auch passt, geben.

Vaute, Georg: Sinnvoll ist nur die einfache Parallelschaltung! Die Motor-Kennlinien sind aufgrund der hohen Innenwiderstände und der Hauptschluss-Charakteristik so weich, dass kleine Unterschiede überhaupt keine Rolle spielen. Und der große 30 VA - Trafo von Märklin schafft das mühelos :-)
Die Motoren sollten in ordentlichen Zustand auch in beiden Drehrichtungen mit etwa gleichen Eigenschaften laufen. Daher spielt die Anordnung auch keine Rolle. Rücken an Rücken lassen die Umschalter zugänglich, deswegen meine Wahl.

Es ist schon lustig, wie zu neuen Themen sofort von mehreren Seiten Vorschläge und weitere Ideen kommen :-)

Beste Grüße von
Wulf-Dieter

Re: Drehmomentmessungen an Getrieben und Motoren

Verfasst: 10.03.2023 12:09
von vaute
Norbert hat geschrieben: 19.02.2023 15:49 .
....

Im Märklin Plus Baukastensystem (Kunststoff) gibt es Schnecken und Zahnräder aus eben diesem Material.
...

Als einzige Konstruktion, in dem solche Zahnräder verbaut sind, erinnere ich mich an das Modell der Dampflok BR 50, die Vaute im November 2005 beim Stuttgarter Stammtisch vorstellte:
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2005_03_11-Stgt-08.jpg
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2005_03_11-Stgt-04.jpg
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2005_03_11-Stgt-05.jpg
Die fünf Treibachsen mit 50Z-Rädern werden über 40Z Räder angetrieben. Die Gesamtzahl der Zähne eines Paares ist 90, die Achsen der Zwischenzahnräder haben, weil sie nicht zum Lochraster passen, eine eigene Lagerung erhalten.
.

Gruß
Norbert
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[/quote]

Diese Zahnräder habe ich wiederum verbaut bei dem am 21.1.2023 hier im Forum vorgestellten Nachbau des Mini-Hexcalators von Grahm Jost
100_4544.JPG
hier in der Seitenansicht kaum zu sehen
100_4551.JPG
Getriebeansicht von unten

Gruß vaute

Re: Drehmomentmessungen an Getrieben und Motoren

Verfasst: 10.03.2023 14:29
von Dilettant
wdh hat geschrieben: 09.03.2023 19:52 Hallo Georg und Vaute,
Georg: Diese Madenschraube ist ein wirklicher Schwachpunkt dieses Motors. Das Gewinde der Madenschraube ist M 2,6, das damals in der Feinwerktechnik gern angewandt wurde.
Hallo Allerseits,

M 2,6 wurde auch bei den Märklin Minex Baukästen der Vorkriegszeit verwendet.
Vielleicht hilft das dem Einen oder Anderen bei der Suche nach einer passenden Schraube?

Viele Grüße

Friedemann

Re: Drehmomentmessungen an Getrieben und Motoren

Verfasst: 11.03.2023 17:24
von dieselrauch
Hallo Allerseits,
wdh hat geschrieben: 09.03.2023 19:52 Hallo Georg und Vaute,
Georg: Diese Madenschraube ist ein wirklicher Schwachpunkt dieses Motors. Das Gewinde der Madenschraube ist M 2,6, das damals in der Feinwerktechnik gern angewandt wurde.

Ich habe bei meinen Motoren M3 drübergeschnitten. Zumindest etwas besser als M2,6, finde ich.
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1321M2,6.JPG
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1321M3.JPG
Viele Grüße
Ingo

Re: Drehmomentmessungen an Getrieben und Motoren

Verfasst: 12.03.2023 00:24
von wdh
Sieht gut aus!
Zufällig fand ich 4 mm - Stellringe (Maedler?), die sich auch für Märklin eignen. Diese besitzen M 2,5 -Madenschrauben, die ebenfalls funktionieren.
Wulf-Dieter

Re: Drehmomentmessungen an Getrieben und Motoren

Verfasst: 14.03.2023 00:13
von holzpuppe
Hallo Leute,
ich muss jetzt mal unverblümt fragen:
Wenn ihr Modelle mit Motor baut, die eine Weile, sagen wir mal etwa 6 Monate für ein paar Stunden angetrieben werden sollen, dann nehmt ihr doch sicherlich nicht original Märklinmotoren, oder?
Könntet ihr einem Laien, kostengünstige Alternativen empfehlen? Was nutzt ihr für eine längere Dauerbelastung?

Falls es von Interesse ist:
Ich möchte einen Leuchtturm bauen, der für ein paar Stunden am Tag/Nacht rumrotiert. Das würde wahrscheinlich für etwa 6 Monate andauern.
Der Bereich, wo er steht, ist mit empfindlichen Rauchmeldern bestückt, also den alten schicken E-Motor würde ich eher ungern in Dauerbetrieb benutzen.

Re: Drehmomentmessungen an Getrieben und Motoren

Verfasst: 14.03.2023 00:53
von wdh
Hallo holzpuppe,

Gute Klein- und Kleinstmotoren können typisch bis zu 1.000 h mit Nennlast betrieben werden. Hauptverschleißteile sind die Lager und die Bürsten bei DC- oder Allstrommotoren. Dies kann man etwa auch von den alten Märklin-Motoren 1071 und 1072 erwarten. Sobald man die Nenndaten nicht ständig ausnutzt, erhöht sich die Lebensdauer wesentlich. Für den Bürstenverschleiß ist fast ausschließlich die Summe der Gesamt-Umdrehungen maßgeblich: Halbe Nenndrehzahl verdoppelt also die Lebensdauer. Hierzu habe ich früher mal (beruflich) ausgedehnte Versuche durchgeführt.
Die Lagerlebensdauer ist maßgeblich von der radialen Lagerbelastung durch den Abtrieb abhängig. Also keine Riemen oder Reibrollen und nicht zu kleine Ritzel verwenden! Der Abtrieb sollte am besten über eine kleine Kupplung, ev. auch über ein Kardangelenk auf das eigenständig gelagerte Getriebe erfolgen. Alle Getriebelager sollten mittels Lagersteinen oder dergl. stabiler und langlebiger ausgeführt werden. Um die axiale Lagerbelastung insbesondere der Motorwelle gering zu halten, ist der Motor unbedingt waagerecht einzubauen!
Meiner Ansicht nach kann ein intakter 1072 bei verringerter Drehzahl (Betriebsspannung max. 12 V) und und höchstens 1 A Betriebstrom die Anforderung durchaus erfüllen :-)
Ideal geeignet wäre für diese Aufgabe natürlich ein hochwertiger Servomotor mit vorgespannten Kugellagern z.B. der Hersteller Faulhaber oder Maxon.
Deren Datenblätter und technische Angaben geben präzise Auskünfte. DC würde ausreichen, BL (bürstenlos) mit der zugehörigen Elektronik wäre selbstverständlich unschlagbar 8-) .
Ungeeignet sind billige DC-Motoren :evil:
Nur Mut!
Wulf-Dieter

Re: Drehmomentmessungen an Getrieben und Motoren

Verfasst: 14.03.2023 01:18
von Georg
holzpuppe hat geschrieben: 14.03.2023 00:13 Hallo Leute,
ich muss jetzt mal unverblümt fragen:
Wenn ihr Modelle mit Motor baut, die eine Weile, sagen wir mal etwa 6 Monate für ein paar Stunden angetrieben werden sollen, dann nehmt ihr doch sicherlich nicht original Märklinmotoren, oder?
Könntet ihr einem Laien, kostengünstige Alternativen empfehlen? Was nutzt ihr für eine längere Dauerbelastung?
Hallo holzpuppe,
Falls Du bereit bist, über das Märklin-Programm hinauszugehen, kaufe Dir für wenige € in China einen Getriebemotor (DC). Achte auf eine 4 mm-Achse, dann brauchst Du keinen Adapter.
Ich habe solche Motoren schon bei eBay gekauft.
Um den Motor mittig zu befestigen, musst Du z.B. ein 5-Loch-Band etwas vergewaltigen. Oder Dir bei einem Meccano -Händler eine entsprechende Platte kaufen, die schon das passende Bohrbild hat. Eine andere Möglichkeit wäre, den Motor mit Kabelbinder oder etwas ähnlichem festmachen und über eine Schnurlaufrolle und Gummiband das Modell antreiben.
Bei einem Leuchtturm, bei dem sich wahrscheinlich nur die Laterne drehen soll, wird dafür keine große Leistung benötigt, d.h. ein Gummiband reicht aus.
So ein kleiner, moderner Motor läuft leise. Mit einem Märklin 1072 bekommst Du keine Ruhe im Kinderzimmer und die Kleinen schlafen nie mit dem Leuchtturm ein.

Re: Drehmomentmessungen an Getrieben und Motoren

Verfasst: 14.03.2023 09:36
von Hans-Gerd
Hallo Wulf-Dieter,

"Ungeeignet sind billige DC-Motoren"

Naja - es kommt auf die Anwendung an.
Für meine Fahrzeuge benutze ich ausschließlich billige DC-Motoren des Kalibers Mabuchi 540 - in manchen Modellen auch 2 parallel auf eine Welle.
Funktioniert bestens - meine alten Modelle haben sicher schon mehrere Kilometer auf der Straße hinter sich. Da sind eher die Lagerungen der Wellen auf Dauer ein Problem, weshalb ich zum Teil Miniatur-Flanschkugellager nachgerüstet habe.
Am Samstag kannst Du Dich davon überzeugen :-)

Nachteile: Hohe Drehzahl erfordert hohe Untersetzung und Welle hat nur 3,17mm Durchmesser und erfordert Hülse.
Vorteile: Kostengünstig und einfache Montage, da die Bohrungen 25mm auseinander liegen und M3 verwendet wird.

Bei der Anwendung von Holzpuppe würde ich allerdings auch eher einen Getriebemotor einsetzen.

Grüße aus dem Rheinland
Hans-Gerd

Re: Drehmomentmessungen an Getrieben und Motoren

Verfasst: 14.03.2023 22:53
von holzpuppe
Danke für eure Tipps.
Ich habe heute schon mal grob auf Ebay geschaut... gar nicht so leicht was mit 4mm Welle zu finden.
Denke aber auch über die mit 3mm und abgeflachter Seite nach, da sollte eine Kupplungsmuffe ja einigermaßen festsitzen.

Re: Drehmomentmessungen an Getrieben und Motoren

Verfasst: 14.03.2023 23:31
von Georg
holzpuppe hat geschrieben: 14.03.2023 22:53 Denke aber auch über die mit 3mm und abgeflachter Seite nach, da sollte eine Kupplungsmuffe ja einigermaßen festsitzen.
Hallo holzpuppe,
falls Du auf eine 3 mm -Welle eine 4 mm-Kupplung schiebst und anschraubst, sitzt diese exzentrisch.

Besorge Dir aus dem Bastel-/Modellbaubedarf ein Messingrohr mit Innendurchmesser 3 mm und Außendurchmesser 4 mm (d.h. Wandstärke 0,5 mm), schneide Dir ein passendes Stück ab und schiebe es auf die Motorwelle. Das ist die billigste und einfachste Form eines Adapters - das habe sogar ich ohne mechanische Werkstatt hinbekommen.

Re: Drehmomentmessungen an Getrieben und Motoren

Verfasst: 14.03.2023 23:38
von Norbert
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Hallo holzpuppe,
Denke aber auch über die mit 3mm und abgeflachter Seite nach, da sollte eine Kupplungsmuffe ja einigermaßen festsitzen.
die Muffe sitzt schon fest, nur ist die 4 mm Seite exzentrisch, d.h. die dort eingespannte 4 mm Welle hat einen erheblichen 'Schlag' (genau: ±0,5 mm).

Besser ist, eine MS-Hülse 4 x 0,5 mm (= 4 mm Außen-Ø und 0,5 mm Wandstärke) darüber zu schieben und dort, wo die Stellschraube sitzt, die Außenwand der Hülse mit einer 4 mm Vierkant- oder Rundfeile soweit wegzufeilen, daß die Schraube unmittelbar auf die Flachstelle der Motorwelle drücken kann.

Gruß
Norbert
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Nachtrag: Georgs Vorschlag hat den Nachteil, daß die Hülse durch die Stellschraube auf die Flachstelle der Welle gequetscht wird. Das hält zwar ebenso gut, preßt sie dadurch aber an die Wandung der Muffenbohrung, weshalb sie später nur mit Kraftaufwand von dort wieder zu befreien ist.

Re: Drehmomentmessungen an Getrieben und Motoren

Verfasst: 25.03.2023 13:35
von Georg
Georg hat geschrieben: 09.03.2023 18:47
Georg hat geschrieben: 09.03.2023 16:35 Beim Umbau fiel mir auf, dass ich zwei 1071 mit kaputter Stellschraube für das Zahnrad habe. Solange alles fest ist und nicht geändert werden muss, kann ich damit leben. Weiß jemand, was das für ein Gewindestift ist? Falls ich doch mal einkaufen gehen muss/möchte? Danke.
Erste Forschungsergebnisse deuten auf M 2,5 hin.
Hallo 1071-Reparierer,
als ich damals M2,5 vermutete, bestellte ich sofort über ebay in China 10 Stifte (Mindestmenge) M2,5x4. (M2,5x3 würde auch reichen.) Das hat weniger als 5 € gekostet und die Stifte kamen heute an.
Ich habe sie sofort eingedreht und es scheint zu funktionieren. Siehe Bild.
In diesem Fall geht mir Funktion über Aussehen oder Originalität.
1071 mit neuen Gewindestiften.jpg
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Im Vordergrund links liegen die verratzten, alten Stifte, rechts die übrigen 8 neuen Stifte.

Re: Drehmomentmessungen an Getrieben und Motoren

Verfasst: 25.03.2023 16:23
von Hans-Gerd
Hallo Georg,

ist doch erfreulich, dass man sowas relativ einfach bekommt und es danach auch noch funktioniert.

Aber ich denke, es ist eher ein M2,6-Stift.
Interessehalber habe ich bei meinem (neuwertigen) Motor mal gemessen und die Schieblehre - pardon: der Messschieber - zeigt einen Wert
zwischen 2,5mm und 2,55mm.
Da bei einem Außengewinde meist etwas weniger angezeigt wird, habe ich eine 2,6mm-Schraube ausprobiert - und sie passt einwandfrei.
Oder kann das daran liegen, dass mein Motor evtl. älteren oder neueren Datums ist?
Wie gesagt - der Motor ist praktisch unbenutzt und besagtes Gewinde nicht ausgenudelt.

Grüße aus dem Rheinland
Hans-Gerd

Re: Drehmomentmessungen an Getrieben und Motoren

Verfasst: 26.03.2023 01:10
von Norbert
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Hallo Georg & Hans-Gerd,
Aber ich denke, es ist eher ein M2,6-Stift.
das ist auch meine Feststellung, die ich schon vor längerer Zeit getätigt habe.

Eine M2,5 Schraube läßt sich zwar eindrehen, hat aber viel Spiel, wie man bei einer Probe mit einer längeren Schraube leicht feststellen kann.
Umgekehrt paßt eine M2,6 Schraube nicht in ein M2,5 Gewinde.

Von irgendwoher (Rolf?) habe ich eine fast volle 5 x 5 x 5 ccm Schachtel von Ms-Zylinderkopfschauben M2,6 x 5, die - wenn ich mich recht erinnere - aus Lüsterklemmen herausgeschraubt worden sind.

Wenn man sie auf ca. 2,5 mm kürzt, können sie für den Motor 1071 verwendet werden, denn der Kopf paßt zwischen Kollektor und Nabe hindurch.
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Ms-Zylinderkopfschrauben M2,6x5 iP#4544.jpg
Ms-Zylinderkopfschrauben M2,6 x 5

Durch Wiegen habe ich vorhin die Anzahl bestimmt: laut elektronischer Briefwaage sind es 1050 Stück, mit der alten Bizerba Kaufladen-Waage habe ich 1073 ermittelt (Meßprobe 50 Stück).

Wenn jemand welche will (Nachricht und Adresse per PN), schicke ich ihm 20 - 30 Stück gegen Porto-Ersatz oder bringe sie nach Bebra mit.

Gruß
Norbert

P.S: Mit der Nummernlänge in der unteren Zeile Deines Kauf-Etiketts kann man vemutlich jedes Molekül dieser Erde eindeutig kennzeichnen. Die Chinesen denken und handeln eben vorausschauend.
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Re: Drehmomentmessungen an Getrieben und Motoren

Verfasst: 26.03.2023 06:32
von usknw
Hallo
ob Ms von der Festigkeir für die Stellschrauben gut geeignet ist? Wenn ich mich recht erinnere waren die Motorwellenoberflächen sogar glatter als notmale Wellen. Könnten Deine Lüsterklemmenschrauben auch nur Stahl vermessingt sein?

Re: Drehmomentmessungen an Getrieben und Motoren

Verfasst: 26.03.2023 11:22
von Hans-Gerd
Hallo Norbert,

es gibt ja noch ein weiteres Indiz dafür:
Meines Wissens wurde M2,6 ab etwa Anfang der 1970er Jahre zunehmend von M2,5 abgelöst.
Warum sollte z. B. bei einem Motor, der - zumindest in meinem Fall - höchstwahrscheinlich vor 1970 entstanden ist, schon M2,5 verwendet worden sein?

Mein bescheidener Fundus an M2,6- und vereinzelt auch M2,3-Schrauben stammt noch aus meiner Lehrzeit von vor über 50 Jahren.
Leider sind keine "Maden" dabei, wie man sie früher genannt hat, sondern nur Zylinderkopf-, Senkkopf- und Skalenschrauben. Maden müsste man sich daraus machen, was aber auch keine allzu große Aktion ist.

Und wenn nichts anderes mehr hilft, dann kann man gegenüber der vorhandenen Bohrung immer noch eine 2. Bohrung anbringen und komplett M3 durchschneiden.

Gruß
Hans-Gerd

Re: Drehmomentmessungen an Getrieben und Motoren

Verfasst: 31.03.2023 00:42
von holzpuppe
Vielen Dank nochmal für eure Tipps.
In der Zwischenzeit habe ich mir 2x N20 Getriebemotoren 3V mit etwa 60 Umdrehungen pro Minute besorgt. Zusätzlich, dass ich nicht noch Messinghülsen besorgen und sägen, drehen und pressen muss. Gab es auf der Seite noch Gelenkkupplungen mit 3mm auf 4mm. Krux....die 4mm waren echt 4 mm. Die Wellen passen so also nicht. Daher 2 Wellen in die Bohrmaschine eingespannt und mit Schleifpapier passend gemacht.
Funktioniert.
Erster Test an und für eine „Messing-Waschmaschine“ war unterirdisch. Aber dieser Beitrag hat mich (wieder) darauf gebracht es mit einem expliziten Getriebe zu probieren. Mal sehen, ob ich das hinbekomme. Ich habe keine Ahnung davon. Außer: kleine Zahnräder drehen schnell, große langsam. :-)

Ich glaube Norbert hat hier im Beitrag Zahnräder 27/38(?) bzw. 10438 erwähnt ... vielen Dank für den Hinweis. Was ist denn ein realistischer Preis dafür? Auf Meccano Spares verlangt man schon recht viel.

Re: Drehmomentmessungen an Getrieben und Motoren

Verfasst: 10.08.2023 12:42
von wdh
In die Runde,
hier noch eine Ergänzung zur Diskussion über Schneckengetriebe. Diesen sehr informativen Artikel fand ich kürzlich in einem Stapel alter Modellbahn-Zeitschriften. Beim Antrieb von Modell-Triebfahrzeugen wurden (und werden) gern 1- und 2-gängige Schnecken anstelle von Stirnradgetrieben eingesetzt. Dies nicht immer zum Vorteil, wie der angehängte Beitrag aufzeigt.
Fazit: Der mechanische Wirkungsgrad der Schneckengetriebe aus Märklin-Teilen erreicht auch gut geölt rechnerisch nur max. 30 % :shock: . In der Praxis jedoch noch deutlich weniger, wie sich bei den Messungen gezeigt hatte. Sobald also etwas Drehmoment benötigt wird, weitgehend ungeeignet!

Beste Schraubergrüße von
Wulf-Dieter

Re: Drehmomentmessungen an Getrieben und Motoren

Verfasst: 10.08.2023 16:14
von Hans-Gerd
Hallo Wulf-Dieter,

vielen Dank für die interessanten Ausführungen!

Es ist die rechnerische Bestätigung der Erfahrungen, die der Eine oder Andere mit Schneckentrieben bereits gemacht haben dürfte.

Und es bestätigt Deine Erkenntnis, dass der Durchmesser der Schnecke signifikant in die Berechnung eingeht.

Obwohl die bei meinen beiden Kippmechaniken verwendete Kombination Messing / Delrin deutlich leichtgängiger "schnurrt" muss man wohl annehmen, dass auch diese Kombination kaum über 50% Wirkungsgrad erreichen wird.
Wie heißt es so schön: Leistung ist durch nichts zu ersetzen - außer durch noch mehr Leistung :-)

Grüße aus dem Rheinland
Hans-Gerd