Samstag, 17. September 2016

Motorhalterung neu aufziehen - FEM Simulated, New Motormounts


Bei dem alten Design der Motorhalterungen mussten durch den 50mm starken Beton zwei Bohrungen gesetzt werden. Auf der einen Seite gelang mir das einwandfrei, ohne Hammerfunktion des Bohrers und auf der zweiten rechten Seite (obwohl ich zyklisch alle 3 Sek. den Bohrstaub entlüftet hatte) sprengte es mir das Eck des Seitenteils in 3-4 Stückchen weg. Dies sollte kein Problem sein mit Epoxidharz zu verkleben. Jedoch habe ich diesmal das Mischverhältnis falsch dosiert und das Epoxidharz trocknete auch nach 3 Wochen nicht mehr aus. Es muss eine neue Lösung her.

Zu Beginn wird das nicht getrocknete Epoxidharz entfernt:
Kurzes Video der Entfernung:
 Danach wird die Stelle sparsam mit dem Trennschleifer von allen Seiten eingeschnitten und entfernt. Es werden Riffel eingebracht um die Oberfläche für das spätere Epoxidharz für die Haftung zu vergrößern:
Nach einigen Überlegungen wird die Idee, die Ecke wieder mit Epoxidharz aufzubauen verworfen, es sprechen dagegen: Abdichtung von allen 3 Seiten notwendig, sehr aufwändig! Primärer Vorteil von Beton, sehr hohe Druckfestigkeit. Wir suchen etwas auf Pressung des Betons. Gefunden, der Monitorhalter der schon seit Ewigkeiten an der Seite befestigt war. Zum Aufbau:
Hier erkennen wir ein lackiertes Stahl U-Profil. Innenliegend auf der rechten Seite befindet sich eine Platte die durch eine Inbusschraube befestigt wird. Das hält bereits beim anziehen der Schraube mit der Hand "bombenfest". Dieses Design soll nun auf die Motorhalterung übertragen werden. Die Konstruktion besteht aus 10 mm Alu oder Stahlplatten. Zu erkennen ist der BK12 Lagerbock für KGT und der Nema34 CL Hybridstepper. Die Halterung wird mit einer M10er Schraube mittig mit 1000N in axialer Schraubenrichtung gespannt. Als Vereinfachung wird die obere Platte entfernt und die Seitenplatten "fixiert". Wir erkennen, die untere Aufspreizung (bei 10.000x Vergrößerung) und das Einfallen der Seitenteile. Dies ist jedoch nicht erwünscht, da ja eine Klemmung gewünscht ist und bei solch einem Klemmverlauf wie bisher, würden die oberen Kanten des Betons als erstes Risse bekommen und zerdrückt werden oder abplatzen. Es müsste nur im unteren Bereich der Seitenwand klemmen. Auch die Erhöhung der Schraubenanzahl (auf 3 Stück) parallel zum Trennschnitt des Betons ergibt keine deutliche Verbesserung.

Wir kürzen nun die zu langen Seitenteile im gleichen Winkel des Betons und fügen an der Unterseite zwei (2mm) Backen hinzu, wie bei einem Schraubstock. Die Vorspannung der Schrauben wird auf 50Nm erhöht, d.h. es resultieren ca. 53kN als Klemmkraft auf beide Seiten. Die Aufspreizung nimmt ab. Die Seitenteile sind in der folgenden Ansicht rot dargestellt, da die Legende auf 20N/mm² eingestellt ist, somit wird der Grenzbereich des Betons sichtbar. Nun wird sichtbar, dass wir im Mittelpunkt des Betons ca. 17 N/mm² erreichen. Dies ist mir für den aktuell verbauten Beton zu kritisch (Mittlere Zylinderdruckfestigkeit 20-30N/mm²) und zeigt keine Sicherheitsreservern nach oben hin. Die Flächenpressung ist auch nicht in Ordnung und hat Optimierungsmöglichkeiten.


Herausgefunden wurde, dass das anziehen der Schrauben die Seitenteile zusammenzieht und die "Backen" sich in den Beton reindrücken. Um nun die Flächenpressung durch die "Linienbelastung" und die Druckverteilung zu optimieren, wird einfach ein 3 mm starkes Edelstahlblech unterlegt. Siehe da, die Druckspannungen im Beton sind deutlich reduziert. Der aufgebaute Druck wirkt nun über die Backenkante auf das Blech, welches die Krafteinwirkung sanfter verteilt und nicht mehr im Inneren des Betons konzentirer (siehe rechte Abb. Kontaktdruck auf Blech).
Und zum Schluss die Vernetzung der Komponenten.
Die Teile können nun gebaut werden!

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