Drehmomentmessungen an Getrieben und Motoren

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wdh Germany
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Drehmomentmessungen an Getrieben und Motoren

#2660

Beitrag 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.
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Hans-Gerd Germany
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Re: Drehmomentmessungen an Getrieben und Motoren

#2661

Beitrag 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
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Georg Germany
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Re: Drehmomentmessungen an Getrieben und Motoren

#2662

Beitrag 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
Grüße
Georg

Ich schraube, also bin ich.
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Re: Drehmomentmessungen an Getrieben und Motoren

#2663

Beitrag 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
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Re: Drehmomentmessungen an Getrieben und Motoren

#2664

Beitrag 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
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Re: Drehmomentmessungen an Getrieben und Motoren

#2665

Beitrag 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
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Re: Drehmomentmessungen an Getrieben und Motoren

#2666

Beitrag 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
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Re: Drehmomentmessungen an Getrieben und Motoren

#2667

Beitrag 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 :))) :)))
Grüße
Georg

Ich schraube, also bin ich.
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Re: Drehmomentmessungen an Getrieben und Motoren

#2668

Beitrag 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
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Re: Drehmomentmessungen an Getrieben und Motoren

#2669

Beitrag 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
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Norbert Germany
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Re: Drehmomentmessungen an Getrieben und Motoren

#2670

Beitrag von Norbert »

.
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.
.
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Hans-Gerd Germany
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Re: Drehmomentmessungen an Getrieben und Motoren

#2671

Beitrag 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
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Re: Drehmomentmessungen an Getrieben und Motoren

#2672

Beitrag 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
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Re: Drehmomentmessungen an Getrieben und Motoren

#2673

Beitrag 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
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Re: Drehmomentmessungen an Getrieben und Motoren

#2674

Beitrag von Norbert »

.
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:
.
20190915-#0121ka.jpg
Getriebegehäuse für den Kettenantrieb
.
20190922-#0127ka.jpg
Probeaufbau des Getriebes
.
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.
.
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
.
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Re: Drehmomentmessungen an Getrieben und Motoren

#2675

Beitrag 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.
.
Axialkräfte an Schnecke mit Wälzlager .jpg
.
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:
.
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
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Grüße
Georg

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Re: Drehmomentmessungen an Getrieben und Motoren

#2676

Beitrag 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.
Grüße
Georg

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Re: Drehmomentmessungen an Getrieben und Motoren

#2677

Beitrag 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
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Re: Drehmomentmessungen an Getrieben und Motoren

#2678

Beitrag von usknw »

Hallo
ein schmales 19er läßt sich doch leicht machen. Dann könnte man den Effekt ausmessen. Bei Intetesse würd ich eins schmaler machen.
Gruß

Uwe aus 67433 NW
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Re: Drehmomentmessungen an Getrieben und Motoren

#2679

Beitrag 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
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Re: Drehmomentmessungen an Getrieben und Motoren

#2680

Beitrag 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
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Re: Drehmomentmessungen an Getrieben und Motoren

#2681

Beitrag 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
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Re: Drehmomentmessungen an Getrieben und Motoren

#2685

Beitrag 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
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Re: Drehmomentmessungen an Getrieben und Motoren

#2686

Beitrag 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
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Re: Drehmomentmessungen an Getrieben und Motoren

#2687

Beitrag 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 :-)
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