Frage bzgl. Werkstoffkunde und größeren Bremsen

[Gast M.Ripper21]

Hallo alle zusammen,

 

Ich mache mir gerade erste Gedanken zu größeren Bremsen, den dort wirkenden Kräften und

der gesamten Konstruktion.

 

Was ich kenne sind die Adapter für größere Bremssättel und die Diskussionen dazu oft durchgelesen.

 

Und auf meine erste Frage gekommen.

 

Es wird immer versucht den Adapter zu berechnen die wirkenden Kräfte und ob er hält.

Woher weiß ich dass bei einer größeren Bremsanlage die Schraube am Federbein nicht abgeschert wird ?

Wie werden die entstehenden Kärfte/ max. Beanspruchung ermittelt die die Schraube halten muss.

 

Verglichen E30 M3 M10x30 mit E39 M5 M12x1,5x45

 

Hier wurde für die Größere Bremse eine größere Belastung errechnet und die Schraube dimensioniert.

 

Wie dimensioniere ich diese schraube ?

 

Danke und viele Grüße Marcel

[dejawu]

Hier wurde für die Größere Bremse eine größere Belastung errechnet und die Schraube dimensioniert

 

es kommt nicht nur auf die größe der bremse an, fahrzeuggewicht , Räder etc spielen eine Rolle,

eine Riesenbremse bringt nichts wenn lange vorher die räder blokieren.

Wesentlicher Vorteil großer bremsen ist ja die Temperaturfestigkeit, die belastung der schrauben ändert sich nicht großartig.

Außerdem hat man ja nicht die möglichkeit größere schrauben zu nehmen, die sind vorgegeben durch bohrungen der bremse und achsschenkel..

[ripeete]

Und ich glaube nicht dass die Schauben auf Scheren beansprucht sind. Glaube...

ähnlich wie die Bremsscheibe und die Radnabe

[Gast M.Ripper21]

Wäre nett wenn jemand der das weiß etwas dazu sagen kann.

 

Muss ja alles berechenbar sein, PI*Daumen und wird schon funktionieren ist alles schön und gut ich würde gerne etwas mehr dazu erfahren.

 

Danke schonmal im voraus !

[dejawu]

studier mal bücher über technische mechanik wenn du ernsthaft wissen willst wie man auftretende kräfte und schraubverbindungen berechnet..

[kingm40]

Ich kann dir soviel sagen, dass das eine sehr komplizierte, mehrseitige Rechnung ist wo man als Laie nur Bahnhof versteht. Wenn du sowas willst wirst du es einen Profi machen lassen müssen.

[Sherman]

Rein vom logischen überlegen müssen bei größerer bremse (bremsscheiben durchmesser) auch die Belastungen für die schrauben größer werden, weil ja der kraftarm länger wird.

Allerdings sind da ja auch Sicherheiten mit eingerechnet welche eine größere Scheibe problemlos halten würde.

[NoseT]

Hallo Ripper,

 

Wie schon bereits erwähnt wurde, sind die Schraubverbindungen an der Bremsanlage nicht auf Scherung an den Schrauben, sondern auf die Pressung der Bremsscheibe auf die Radnabe ausgelegt. Die Schrauben dienen zum Aufbringen dieser Pressung.

Bei der Auslegung werden aber sehr große Sicherheiten (ein großer Bereich, in dem die Bremse noch funktioniert) mit einkalkuliert, da es ja genügend Autofahrer gibt, die es mit den Anzugmomenten der Radschrauben nicht so genau nehmen.

Formeln um ein Anzugsmoment einer Schraube in eine wirkende Kraft umzurechnen gibt es genug im Internet.

Diese Kraft wirkt jetzt allerdings senkrecht auf deine Fläche (Zwischen Bremsscheibe und Radnabe), die das Bremsmoment übertragen muss. Also muss die Kraft noch mit einem Reibkoeffizienten multipliziert werden, um die Kraft zu erhalten, die deinem Bremsmoment entgegenwirken kann. Der liegt bei Stahl auf Stahl Reibung zwischen 0,15-0,2.

Nun kannst du dir mit deinem Hebelarm (Abstand von Radachse zum Teilkreisdurchmesser der Radverschraubung. Beim E30 also 50mm) dein durch die Pressung maximal mögliches Bremsmoment berechnen.

Das musst du jetzt mit deinem maximal aufbringbarem Bremsmoment durch Radlast, Asphalt/Reifenreibwert berechnen. Das ganze ist allerdings etwas komplexer, Nickbewegung des FZG eingerechnet werden muss kann man auch nicht so ohne weiteres in voller Fülle in Textform beschreiben.

Geh beim E30 aber doch einfach mal von 800-900kg auf der Vorderachse beim vollen Verzögern aus. Pro Rad haben wir dann 450kg Radlast. Die Kraft ergibt sich aus Masse*Erdbeschleunigung und der Hebelarm für das Bremsmoment aus der Kraft * Reibwert zwischen Asphalt und Straße. Das Bremsmoment folgt dann aus Bremskraft* Hebelarm (Radaufstandspunkt zur Radachse).

Die beiden Momente vergleichst du dann und wirst feststellen, dass die Pressung mehr aushält, als dein mögliches Bremsmoment vorgegeben durch Rad und Reifen.

Gedanken musst du dir erst machen, wenn das Gewicht deines Autos signifikant geändert wird oder du besonderes griffige Reifen (z.B. Slicks) auf sehr griffiger Fahrbahn (Rennstrecke) verwendest. Da du dort mehr Bremsmoment absetzen kannst, könnte(!) man da in Schwierigkeiten kommen.

Wenn du es noch genauer wissen möchtest, schreib mir doch mal eine PN

[Mars]

Er spricht nicht von den Radschrauben, sondern von den Schrauben, die den Bremssattelträger am Federbein halten;-)

 

Wenn das µ der Bremsbeläge sich nicht stark ändert, hat man nur höhere Belastung durch den größeren Hebelarm der Scheibe. Wenn man jedoch Rennbeläge fährt, mit einem hohen Reibwert, dann wird die Belastung mMn wesentlich größer, als nur durch eine größere Scheibe (so bis 315mm).

 

Berechnen kann man alles und so tragisch ist die Berechnung auch nicht;-) Man bräuchte aber genaue Maßangaben und müsste mit verschiedenen Reibwerten die Berechnungen machen.

 

Trotzdem muss man sich keine großen Sorgen machen. Du hast bei einer 10.9er Schraube eine Scherfestigkeit von 900N/mm² und bei 12.9 sind es sogar 1080N/mm². Kernfläche bei M10 sind 52,30mm.

Bei M12 wären es 76,25mm.

[Cargobull]

Naja er hat ja nach den Bremssatteladaptern für andere Bremssättel/Scheiben gefragt. Und da erhöhen sich die Kräfte auf die Schrauben bzw. die Presskräfte, die die Schrauben aufbringen müssen schon. Interessant sind dort nämlich die beiden Schrauben die den Bremssattel halten. Durch den Bremssatteladapter sitzt der Bremssattel jetzt weiter von der Radmitte weg und der Hebelarm erhöht sich (Hebelarm Mitte Reibfläche der Beläge-->Kreisumfang auf denen die originalen Bremssattelschrauben verschraubt sind). Zusätzlich wird der Bremssattel noch eine höhere Presskraft aufweisen, die Beläge werden mehr Fläche haben.

 

Man müsste also mal von der größten Serienbremse ausgehen. Presskraft der Bremskolben sollte bekannt sein. Dann könnte man mit dem Reibkoeffizienten der Beläge die Reibkraft berechnen, die am Bremsbelag wirkt. Dann berechnest du die Reibkraft (aus der Presskraft der Schrauben, also dem Anzugsdrehmoment), die an der Auflagefläche (Befestigung) des Bremssattels herscht. Beide Reibkräfte führen zu zwei entgegengerichteten Momenten, die sich teilweise aufheben. Wieviel größer das Moment der Presskraft der Bremssattelschrauben ist, ergibt die Sicherheit, die im Werk mit einberechnet wurde.

 

Das ganze muss dann für die neue Bremse berechnet werden und dort wird dann erstmal rauskommen, dass die Sicherheit kleiner wird, da das Moment durch die Bremskraft deutlich größer wird.

 

Entweder ist die Sicherheit dann trotzdem noch ausreichend oder man muss die Reibkraft durch die Verschraubung am Achsschenkel erhöhen. Also das Anzugsdrehmoment für die Schrauben, sprich Schrauben mit einer höheren Güte. Dann muss wiederrum berechnet werden ob die Gewinde im Achsschenkel dem höheren Anzugsdrehmoment gewachsen sind.

 

Ich denke alles in allem ist so eine Berechnung echt machbar, ob sowas vom TÜV anerkannt wird?

 

PS: Keine der Schrauben wird auf Scherung beansprucht. Die Schrauben sind allein dafür da eine Presskraft aufzubringen.

[dejawu]

Presskraft der Bremskolben sollte bekannt sein. Dann könnte man mit dem Reibkoeffizienten der Beläge die Reibkraft berechnen, die am Bremsbelag wirkt. Dann berechnest du die Reibkraft (aus der Presskraft der Schrauben, also dem Anzugsdrehmoment), die an der Auflagefläche (Befestigung) des Bremssattels herscht. Beide Reibkräfte führen zu zwei entgegengerichteten Momenten, die sich teilweise aufheben. Wieviel größer das Moment der Presskraft der Bremssattelschrauben ist, ergibt die Sicherheit, die im Werk mit einberechnet wurde.

 

Man sollte schon vonn der größten belastung ausgehen, auto vollbeladen, bei hoher geschwindigkeit

wird plötzlich gebremst dass die Räder blokieren.

[Cargobull]

Presskraft der Bremskolben sollte bekannt sein. Dann könnte man mit dem Reibkoeffizienten der Beläge die Reibkraft berechnen, die am Bremsbelag wirkt. Dann berechnest du die Reibkraft (aus der Presskraft der Schrauben, also dem Anzugsdrehmoment), die an der Auflagefläche (Befestigung) des Bremssattels herscht. Beide Reibkräfte führen zu zwei entgegengerichteten Momenten, die sich teilweise aufheben. Wieviel größer das Moment der Presskraft der Bremssattelschrauben ist, ergibt die Sicherheit, die im Werk mit einberechnet wurde.

 

Man sollte schon vonn der größten belastung ausgehen, auto vollbeladen, bei hoher geschwindigkeit

wird plötzlich gebremst dass die Räder blokieren.

 

Ich gehe von der maximalen Kraft aus, die der Belag aufbringen kann. In dem Fall wäre das Rad in den Boden betoniert, die Radnabe würde weiter versuchen sich zu drehen und die Bremsanlage bringt alles an Kraft auf, was sie kann. Mehr als die maximale Reibkraft resultierend aus Presskraft des Bremskolbens und der Reibung des Belags kann nunmal nicht aufgebracht werden.

 

In deinem Beispiel blockieren die Räder, sobald die Räder blockieren, werden durch den Schlupf nur noch wenig Kräfte übertragen. Das wäre nur eine geringe Belastung.

[Gast M.Ripper21]

So nach den ersten Antworten mit denen nichts anzufangen war, geht dass doch in die richtige Richtung.

 

Vielen Dank für die guten hilfreichen Antworten !

 

@Cargobull : ganz am Anfang hatte ich auch die Überlegung in die Richtung und war stark motiviert.

Nur leider Kann ich nirgends die Kräfte der Bremskolben finden.

Frage ist die Kraft der Bremskolben nicht immer die selbe und ändert nur die Fläche ( 1 bzw 6 Kolben ).

Die Kraft der Bremssättel wird ja nicht von diesem selbst sondern vom BKV aufgebracht.

 

Daraus ergibt sich für mich die Frage wie wird der richtige BKV für eine Bremse gesucht, ja ich weiß viele probieren das einfach aus und nach 1-2 Versuchen passt das dann. Aber das müsste doch auch besser gehen.

[Cargobull]

Der BKV erzeugt nur einen Druck im Hydrauliksystem (Bremsleitung).

 

F = p*A. Der maximale Druck p bleibt gleich, durch einen größeren bzw. mehrere Kolben wird die Fläche vergrößert und somit die Kraft. Aus der Kolbenfläche (nachmessen) und dem maximalen Druck (Druckmanometer im Zweifelsfall) sollte man die Kraft berechnen können.

 

Für die Reibkraft gilt dann Reibkraft = Normalkraft * Reibungskoeffizient. Die Normalkraft ist hier die Kraft, die der oder die Bremskolben aufbringen. Der Reibungskoeffizient ist dann je nach Bremsbelag unterschiedlich. Außerdem musst du zwischen Haft- und Gleitreibung unterscheiden. Der Reibungskoeffizient ist bei Haftreibung größer (sprich bei voll angezogener Bremse mit Gewalt "anfahren").

 

Dann Momentengleichungen etc. aufstellen und auswerten.

 

PS: Das ganze wäre dann aber nur statisch berechnet. Darauf würde dann noch eine dynamische Berechnung folgen und die ist dann nochmal deutlich komplizierter, aber auch gut machbar, wenn man das wirklich möchte und sich damit mal länger beschäftigt.

Bearbeitet: 14. Juni 2014 von Cargobull

[Gast M.Ripper21]

Sehr schön :) danke dir Cargobull

 

Sind ja alles Werte die man schön selbst bestimmen kann !

 

Hat jemand hier evtl. ein Paar Reibwerte von Bremsen ? ( original e30 M3 )

 

ändern sich diese bei verschiedenen Bremsen merklich oder ist das in einem vernachlässigteren Bereich.

 

Zubehör Beläge dürfen ja eine Toleranz von +- 15 % der originalen Aufweisen.

[vokuhila]

[M.Ripper21;1450454]

..... Verglichen E30 M3 M10x30 mit E39 M5 M12x1,5x45

 

 

Du kannst doch nicht vorne mit hinten vergleichen

 

der M3 hat vorne keine M10 Schrauben, sondern (auch) M12x1,5 wie der e39 und fast alle anderen BMW`s

 

hinten hat der M3 M10 Schrauben, wie der e39 und fast alle anderen BMW`s

[Gast M.Ripper21]

vertan sagte der Hahn und stieg von der Ente :) da muss ich im ETK über die falsche schraube gestolpert sein.