Beanspruchungen, Dimensionierung und Prüfung

Hallo zusammen,

Ich bereite ein Long Andrés-Selbstbau Workshop vor und ich mache Änderungen zum Design. Da gibt es was man fast Dimensionierung benennen könnte. D.h. man fragt sich auch, was die Beanspruchungen sind, um dimensionieren zu können.

Später, wenn unser Prototyp gebaut ist, wollen wir ihn auch testen/prüfen, damit ein paar Fehler frühstens korrigiert werden. Dafür brauchen wir Testmethoden, auch hier mit den richtigen Beanspruchungen. Solche Testmethoden gibt es aber schon (aber für normale Fahrräder): ich habe die folgende Norm: ISO 4210 Fahrräder - Sicherheitstechnische Anforderungen an Fahrräder (ersetzt EN 14764). Ich interessiere mich vor allem für Teile 2, 3, 4 und 6. Hier unten gebe ich meine Sinngebung von dieser Norm in meinen eigenen Wörter, unter den originalen Titeln.

ISO 4210-2 Requirements for city and trekking, young adult, mountain and racing bicycles

§4 Requirements

Dieses Teil ist Wichtig, es gibt Anforderungen für die andere Teile/Prüfungen.

4.4 Crack detection methods

dye-penetrant methods, see ISO 3452‑1 to -4 (sollte ich auch haben)

4.8 Frames

4.8.2 Frame — Impact test (falling mass)

keine sichtbare Schade erlaubt, plastische Verformung (Länge zwischen Radachses):

• mit normalem Gabel < 30 mm
• mit "dummy fork" < 10 mm

4.8.3 Frame and front fork assembly — Impact test (falling frame)

keine sichtbare Schade oder Trennung von Teile erlaubt, plastische Verformung (Länge zwischen Radachses) < 60 mm

4.8.4 to 4.8.6 — Fatigue tests

keine sichtbare Schade oder Trennung von Teile erlaubt

ISO 4210-3 Common test methods

§4 Test methods

4.1 Brake tests and strength tests

Man muss beachten, dass die vorherige Teste die Ergebnis der nächsten Teste nicht beeinflusst (z.B. Verformung). Ideal wäre, neue Fahrräder für jeden Test zu benutzen...

4.3 Road test on a fully assembled bicycle test methods

> 1 km beim zulässigen Gesamtgewicht (Fahrer + Last)

4.5 Fatigue test

• < 10 Hz
• nach den ersten 1000 Zyklen, Schrauben usw. erneut festziehen

Annex A (informative): Structural integrity of the fully assembled bicycle

• sollte mit so einer Maschine gemacht werden: [1], [2], [3]
• 8 km/h (±10 %) für 6 h
• keine Komponentversagung oder Dezentrierung erlaubt

kann für uns durch eine Tour ersetzt werden!

ISO 4210-4 Braking test methods

§4 Test methods

4.6 Braking performance

• 4.6.1 Test bicycle
• 4.6.2 Secondary brake levers
• 4.6.3 Track test method

 4.6.3.1 Test track
 4.6.3.2 Instrumentation
 4.6.3.3 Mass of bicycle, rider, and instrumentation
 4.6.3.4 Force applied to the brake levers
 4.6.3.5 Running — in the braking surfaces
 4.6.3.6 Test method — Test runs under dry conditions
 4.6.3.7 Test method — Test runs under wet conditions
 4.6.3.8 Number of valid test runs
 4.6.3.9 Velocity/distance correction factor
 4.6.3.10 Validity of test runs
 4.6.3.11 Test results

• 4.6.5 Machine test method

 4.6.5.3 Linearity
 4.6.5.4 Test machine
 4.6.5.5 Instrumentation
 4.6.5.6 Vertical force on the tested wheel
 4.6.5.7 Test method

Annex A (informative) Explanation of the method of least squares for obtaining the line of best fit and ±20 % limit lines for braking performance linearity

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ISO 4210-6 Frame and fork test methods

§4 Frame test methods

Diese Teste simulieren Beanspruchungen vom Rahmen, die in der normale Benutzung sowie auch weniger normale Benutzung des Fahrrad entstehen. Obwohl in solchen Situationen alles dabei ist, inkl. Räder, hier wird der Rahmen ohne Räder getestet.

Es kann sein (wird ganz klar gewarnt), dass der Gabel die Schäden nimmt. Der Gabel wird hier aber nicht getestet, der Rahmen wird getestet. Also man sollte einen stärkeren "dummy fork" (Siehe Annex A weiter) nehmen, falls der Ursprünglichen geschadet wird...

4.1 Frame — Impact test (falling mass)

Hier simuliert man einen frontalen Zusammenstoss und die Schäden am Rahmen werden beobachtet.

Der Rahmen ist 90° gedreht, vordere Seite Richtung oben. Die hintere Ausfallenden werden befestigt. Der Stoss erfolgt durch den freien Fall einem 22,5 kg Gewicht auf einem steifen Zeug (aus Metall), das das Vorderrad ersetzt. Fallhöhe variiert zwischen 180 und 360 mm, je nach Kategorie.

Hier ein paar Abbildungen: [4], [5], [6]. Hier eine Video: [7].

Für ein Lastenrad ist dieses Test immer noch interessant, aber nicht das Wichtigste (Situation kommt nicht oft vor, hat nichts mit Lasten zu tun).

4.2 Frame and front fork assembly — Impact test (falling frame)

Das ist besonders interessant für Lastenräder.

Hier ein paar Abbildungen: [8], [9] (mit Text). Hier eine Video: [10].

4.3 Frame — Fatigue test with pedalling forces

10^5 Zyklen bei 1,0 kN bis 1,2 kN, je nach Fahrradkategorie.

Hier ein paar Abbildungen: [11], Text), [12], [13], [14], (mit Text). Hier ein paar Videos: [15], [16], [17], [18], [19], (nur bis 4:10, dann ist es das vom §4.4)

Für ein Lastenrad sollte dieses Test nicht das Wichtigste sein und ist vor allem schwierig zu machen. Eigentlich kann man genug fahren stattdessen (als Test): das ist ernst zu nehmen.

4.4 Frame — Fatigue test with horizontal forces

Für City- und Trekking Fahrräder 10^5 Zyklen bei 0,45 kN. Für MTBs 5*10^4 Zyklen bei 1,2 kN nach vorne und 0,6 kN nach hinten.

Hier ein paar Videos: [20], [21], [22]

Für Lastenräder schon interessant, und Kräfte sollten erhöht werden. Auch hier kann man aber genug fahren stattdessen (als Test).

4.5 Frame — Fatigue test with a vertical force

Hier eine Abbildung: [23]

Annex A (normative) Dummy fork characteristics

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