Infobrief Nr. 177 - Sept. / October 2019

von Fritz Ruoss

WN3 bekam eine neue Quick3-Ansicht, und wurde endlich von DIN 6892 Ausgabe 1998 auf DIN 6892:2012 aktualisiert. Der Reibschlußfaktor KR wird jetzt als KRmax und KReq eingegeben. Bisher war KR nur bei Fmax berücksichtigt worden, bei Feq war KReq=1. Der Reibschlußfaktor KR kommt zur Anwendung, wenn die Drehmomentübertragung durch Paßfedern durch eine Übergangspassung oder Preßpassung unterstützt wird.

Änderungen gab es auch bei Stützfaktor fS, Härteeinflußfaktor fH, Lastrichtungswechselfaktor fW, Lastspitzenhäufigkeitsfaktor fL. Die neuen Faktoren und Kurven nach DIN 6892:2012 wurden zusätzlich in die Hilfebilder eingezeichnet, so hat man alte und neue DIN-Daten in einem Bild. Da die Faktoren fS, fH, fW, fL auch in WN2, WN6, WN7, WN8, WN9, WN10, WN11, WN12 bei der Festigkeitsberechnung verwendet werden, wurden auch hier die entsprechenden Hilfebilder aktualisiert.

Lastrichtungswechselfaktor fW und Lastspitzenhäufigkeitsfaktor fL muß man jetzt nicht mehr aus den Diagrammen in Hilfebild FW und FL ablesen. Man kann auch die Häufigkeit NL der auftretenden Lastspitzen bzw. die Häufigkeit NW der Lastrichtungswechsel eingeben. Dann "<" Button klicken um fW bzw. fL zu berechnen. NL und NW kann man auch mit 10er-Exponent eingeben, z.B. 1E4 oder 10E3 statt 10000.

Die Hilfebilder für die fS, fH, fW, fL wurden aktualisiert gemäß DIN 6892:2012.

Wenn man für die obere Toleranz versehentlich einen kleineren Wert als für die untere Toleranz eingegeben hat, kommt jetzt sofort eine Fehlermeldung.

In seltenen Fällen, wenn sich die berechnete Summe der Windungen von der Gesamtwindungszahl um Bruchteile unterscheidet, trat eine Zugriffsverletzung auf. Falls das bei Ihnen auch passiert, senden Sie bitte die .fd7-Datei und einen Screenshot der Fehlermeldung, dann erhalten Sie ein kostenloses Update auf die neueste Version.

Exzentergetriebe sind geeignet für Getriebe mit großem Übersetzungsverhältnis bei geringem Verdrehspiel, mit Selbsthemmung und zentrischen Achsen.

Beim Exzentergetriebe wälzt sich ein Planetenrad auf einem Hohlrad ab. Für ein großes Übersetzungsverhältnis ist die Zähnezahl des Planetenrads nur 1 oder 2 Zähne kleiner als die des Hohlrads. Das Hohlrad ist fest, Die Antriebswelle mit Exzenter treibt das Planetenrad an. Die Abtriebswelle nimmt die Drehung des Planetenrads um das Zentrum auf, in GR2 mitttels Stiften und Rollen auf einem Lochkreis. Alternativ möglich wäre auch eine oder mehrere Federn (bei verminderter Verdrehsteifigkeit).

Die Verzahnung muss man mit ZAR1+ berechnen, falls man eine Evolventenverzahnung wählt. Dafür generiert GR2 zar-Dateien, die man in ZAR1+ direkt öffnen kann.

GR2 berechnet Last und Lebensdauer von 5 Wälzlagern (2 für Antriebswelle, 2 für Abtriebswelle, 1 für Planetenrad auf Exzenter).

Für ein Modell werden STL-Dateien der Einzelteile für 3D-Druck generiert.

GR2 ist lieferbar ab 15.11.2019 zum Preis von 550 EUR + Mwst. für die Einzelplatzlizenz

Haben Sie schon ein Pedelec? Falls nicht: kaufen, muss man haben. Anfangs als "Rentnerfahrrad" geschmäht, heute auch von Leistungs-Mountainbikern bevorzugt. Erstaunlich, wie weit man kommt mit einer halben Kilowattstunde Energie im Akku. Kein Wunder, ein Pedelec wiegt nur 25 kg, ein Elektroauto dagegen mehr als das 50-fache. Während man ein Elektroauto abschleppen muss, wenn der Akku leer und keine Ladestation in Sichtweite, kann man auf dem Pedelec einfach mit Muskelkraft weiterfahren.

Frühere Pedelecs hatten den Motor meist in der Hinterradnabe, heute scheint sich der "Mittelmotor" am Tretlager durchgesetzt zu haben. Keine gute Entwicklung, finde ich. Mittelmotoren haben ein Getriebe für die Übersetzung ins langsame, mit Hilfe der Kettenschaltung wird dann wieder ins Schnelle übersetzt. Der einzige Nachteil eines Radnabenmotors dagegen ist zu wenig Drehmoment am Berg. Drehmomentangaben von Mittelmotor und Nabenmotor kann man jedoch nicht miteinander vergleichen: Bei einem Mittelmotor mit 75 Nm Drehmoment am Pedal sind es nach Übersetzung 2:1 ins Schnelle gerade noch 37 Nm am Hinterrad. Im schnellsten Gang 75*11/36=23 Nm, im Kriechgang 75*34/36 = 70 Nm. Beim Mittelmotor mit Antrieb an den Pedalen läuft das vereinte Drehmoment von Motor und Radfahrer über die Kettenschaltung. Das bedeutet hohe Belastung von Kette und Kettenrädern mit entsprechend hohem Verschleiß. Wenn man vom Fahrrad auf ein Pedelec mit Mittelmotor umsteigt, muss man beim Schalten umlernen: Wenn man zum Schalten Last wegnimmt, läuft der Motor noch ca. eine Sekunde weiter, und ein häßliches Knacken zeugt vom Umwerfen der Kette unter Last. Zurückschalten am Berg ist problematisch beim Mittelmotor-Bike. Pedelecs mit Mittelmotor haben maximal 10 Gänge, weil man das Antriebs-Kettenrad nicht umwerfen kann. Beim Pedelec mit Nabenmotor kann man dagegen wie gewohnt seine 3x10 Gänge schalten. Der Nabenmotor erleichtert hier sogar den Schaltvorgang, weil er Last wegnimmt.

Eine bessere technische Lösung als ein Mittelmotor wäre ein Nabenmotor mit Schaltgetriebe (1 zusätzlicher Gang wäre wahrscheinlich ausreichend) welches automatisch schaltet, je nach Geschwindigkeit sowie Tretkraft und Trittfrequenz an den Pedalen. Bei einem Nabenmotor wäre auch Rekuperation möglich, die Rückspeisung der Bremsenergie. Diese sollte mittels hochübersetztem Getriebe so konstruiert sein, dass man auf Scheibenbremsen ganz verzichten kann. Mal sehen, was die Zukunft bringt. Vielleicht ein Allradantrieb mit Nabenmotoren mit integriertem Automatikgetriebe.

Und in die Akkueinheit könnte man eine Alarmanlage mit Keyless-go und Alarm bei Erschütterung integrieren. Oder noch komfortabler ein GPS mit Radweg- und Strassenkarte im Display und Ortung bei Diebstahl.

Bei Plugin-Hybridautos wird mit dem günstigen Spritverbrauch und geringen CO2-Ausstoß geworben, der Stromverbrauch wird oft gar nicht erwähnt. Als ob Strom umsonst wäre. Und vollkommen CO2-frei erzeugt würde.

Wenn man "Hybridautos" googelt, erscheinen zuerst die bezahlten Anzeigen, allen voran Toyota mit einer Aktion in Deutschland. "Super tanken. Diesel zahlen.". Weil in Deutschland Diesel billiger ist als Benzin, erstattet Toyota den Differenzpreis. Toyota gibt den Verbrauch bei einem Prius Plugin-Hybrid (122kW) mit 1,3 l/100 km und den Stromverbrauch mit 10 kWh/100km an. Bei einem Benzinpreis von 1,40 EUR/l und einem Strompreis von 0,30 EUR/kWh sind das 1,82 EUR für Benzin plus 3,00 EUR für Strom pro 100 km.

Als nächstes bewirbt Opel einen "Grandland X Hybrid4" SUV mit einem Kraftstoffverbrauch von "kombiniert" 1,6 l/100 km. Wieviel Strom der 300 PS starke und 1875 kg schwere Koloss verbraucht, findet man nirgends. Wenn man die vollen 221 kW im E-Modus abruft (Autobahn-Vollgas), dann ist ein 50 kWh-Akku in gerade mal 14 Minuten leer gefahren.

Die deutsche Energiesteuer für Benzin ist 65,45 ct/l und für Diesel 47,04 ct/l. Dazu kommt noch die Mehrwertsteuer, macht dann 78 ct/l auf Benzin und 56 ct/l auf Diesel. Wieso die Steuer für Diesel niedriger ist als für Benzin, obwohl Energieinhalt und Wirkungsgrad höher und die Abgase giftiger sind, verstehe wer will. Vielleicht wegen der Befürchtung, die preisbewussten Dieselfahrer würden sonst Heizöl, Agrardiesel, oder Salatöl tanken.

Bei einem Nettopreis von 60 Cent/Liter kommt man bei Benzin auf 60ct+65.45ct+19%Mwst. auf 1,49 Euro/l und bei Diesel auf 60+47.04+19%Mwst. = 1.28 Euro/l. Der Steueranteil bei Benzin in Deutschland ist dann etwa 60% und bei Diesel etwa 53%..

Beim Strom sieht es ähnlich aus, der Staatsanteil beträgt etwa 55%. Den größten Teil davon erhält hier allerdings nicht der Staat, sondern die Subventionsempfänger aus dem Erneuerbare-Energien-Gesetz, welche ihren Strom zu überhöhten Preisen einspeisen dürfen.

Um die Kosten zu vergleichen, muss man den Energiegehalt der Kraftstoffe kennen (umgerechnet von kJ/kg in kwh/l):

Benzin: 9,3 kWh/l

Diesel: 10 kWh/l

Bei einem Benzinpreis von 1,50 EUR und einem Dieselpreis von 1,30 EUR kostet dann

1 kWh Benzin: 16 Cent

1 kWh Diesel: 13 Cent

Das ist billiger als Strom (ca. 30 ct/kWh) und gilt nur bei 100% Wirkungsgrad. Etwa wenn Benzin, Diesel und Strom nicht zur Fortbewegung, sondern zum Heizen verwendet werden. Es soll aber die mechanische Arbeit, welche ein Pkw auf die Strasse bringt, verglichen werden. Deshalb ist zu berücksichtigen, dass der Wirkungsgrad von Verbrennungsmotoren wesentlich schlechter ist als von Elektromotoren.

Wirkungsgrad Pkw: Benziner ca. 30%, Diesel ca. 40%, Elektro ca. 80%

Damit wären die Energiekosten für 1 kWh auf die Strasse gebrachter mechanischer Arbeit:

Pkw Benziner: 0,53 Euro / kWh (0,16/0,3) entspricht 0,36 l Benzin

Pkw Diesel: 0,32 Euro / kWh (0,13/0,4) entspricht 0,25 l Diesel

Pkw Elektro: 0,38 Euro / kWh (0,3/0,8) entspricht 1,25 kWh Strom

Demnach bleibt der giftigste Verbrenner, der Diesel, das billigste Verkehrsmittel. Ob das politisch so gewollt sein kann? Im Winter bei eingeschalteter Heizung wird die Energiekostenbilanz für die Verbrenner im Vergleich zum Elektromotor noch günstiger, weil das Abfallprodukt Wärme kostenlos in den Innenraum geblasen wird.

Während der Dieselbetrug mit überhöhten Abgaswerten weitgehend aufgedeckt ist, kann man noch viel höhere Abgaswerte völlig legal durch den Auspuff pusten: In der Warmlaufphase ist der Katalysator wirkungslos, bis er Betriebstemperatur erreicht hat. Leider sind gerade in Innenstädten, viele PKW unterwegs welche ihre Betriebstemperatur gar nicht erreichen, sozusagen auf Auspuffhöhe mit Fußgängern. Weil die Fahrer/innen mit dem Auto nur schnell Brötchen kaufen oder die Kinder in die Kita bringen. Aus der unvollständigen Verbrennung werden auch extrem giftige Gase wie Kohlenmonoxid durch den Auspuff gepustet.

Frage: Welche Auswirkung hat der Brexit auf die Softwarebranche?

Antwort: gar keine, wenn das Produkt Software per Internet geliefert wird (nicht steuerbare Umsätze). Der EU-Austritt Großbritanniens bringt sogar eine Bürokratie-Erleichterung, weil jeder einzelne Verkauf in EU-Staaten mit Umsatzsteuer-Identifikationsnummer des Kunden in der "Zusammenfassenden Meldung (ZM)" beim "Bundeszentralamt für Steuern (BZSt)" als innergemeinschaftliche Lieferung gemeldet werden musste.