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Chassis-Prüfstand
#1
Hallo, Tüfftler, Tuner und H0-Slotcarverliebte,

das erste, was mir damals (als frischer Lehrling) mein Geselle zum Gebrauch in Sachen Messschieber beigebracht hat, war: "Wer misst, misst Mist"
Trotz dieser allgegenwärtigen Gefahr: Messen kann aber auch richtig Spaß machen!
Und manchmal ist beim "basteln+messen" ja auch der Weg das Ziel… und technische Hintergründe zu verstehen und zu verbessern hat ja dann auch noch was Gutes.

Mein vor Jahren mal angefangener Slotcar-Teststand für H0-Chassis ist jetzt fertig.
Dabei habe ich versucht, alles mit relativ einfachen Baumarkt-Materialien, bzw. schon vorhanden Teilen zu realisieren.

Die Basis für meinen Aufbau sind eine ganze Reihe von Punkten/Eigenschaften die ich mir hier im H0-Forum zusammen gelesen habe (Threads+Kommentare von Lexano, Klenkes, Ernie und einigen anderen...bis zurück ca. 2005). Und andere haben mir bei Fragen zum Beschleunigungsverhalten der verschiedenen Chassis-Bautypen gute Analysen und Tipps gegeben. Besten Dank euch allen!
Insofern ist das hier also auch zu großen Teilen eine Zusammenführung euer Ideen und Analysen...

               

(Video-Links am Ende des Beitrags)

In erster Linie sollte es kein Motor-Prüfstand, sondern eher ein Prüfstand für das komplette Chassis inklusive Antrieb werden. Denn was nützt der schnellste Motor, wenn das Fahrverhalten des Fahrwerks nicht dazu passt...
Hat nicht Schumi sehr viele Punkte eingefahren, und seinen ersten WM-Titel ´94 im Benetton mit dem unterlegenen Ford-Cosworth-Motor gewonnen? Und den zweiten Titel unter ähnlichen Bedingungen mit einem Renault-Motor?

Meine H0-Chassis sind im Grunde alle Serie, außer der Bereifung, da sind ggf. kleinere (Gummi)-Reifen eingesetzt oder/und Vorderfelgen minimal abgedreht, um die Chassis tiefer zu legen. Vorzugsweise nehme ich LifeLike oder MegaG-Reifen. Der Vorteil von Gummireifen, man kann bei einem kleinen Felgen- oder Reifenschlag die Hinterreifen, ganz im Gegensatz zu Silikonreifen, problemlos nachschleifen. So kommt man mit Gummibereifung (zumindest bei den Magnetern) sehr nahe an die Rundenzeiten von Silikon-Reifen heran (habe mit meinen diversen Magnetern vergleichende Messungen gemacht). Am ehesten sind auf meiner Bahn Silikonreifen für die LifeLike T angesagt, die in den engen Kurven wahre Heckschleudern sind (obwohl die Führungsstifte serienmäßig ohnehin schon ungewöhnlich weit nach hinten versetzt sind).

Der ursprüngliche Plan mit dem Chassis-Teststand, es sollte (innerhalb einer Modellreihe) eine einfache Selektierung von den jeweiligen besten Baukomponenten meiner Magneter-Chassis ermöglichen (für den Fall, das ich dann irgendwann mal Undecided für so was mal richtig Zeit habe).
Der zweite Punkt, da ich die Autos auf meiner knapp 3m-Geraden nicht richtig ausfahren kann, wollte ich einfach mal wissen, was die verschiedenen Chassis-Typen bezüglich Drehzahl/Endgeschwindigkeit drauf haben, bzw. wie hoch diese theoretisch sein könnte (ohne tempoverringernde Haft- und Motor-Magnete, unrund laufende Räder, Stromschienen- und Fahrbahnstöße).
Der dritte Punkt, eigentlich mein persönlich wichtigstes Kriterium für ein gut gehendes Chassis, unabhängig von der Motorleistung und anderen Tuning-Maßnahmen, prüfen zu können, ob das Chassis eine astrein laufende Hinter- und Vorderachse hat.
Das bringt ein in den Kurven ruhiger liegendes und dadurch schnelleres Fahrzeug, plus insgesamt wertvollen Zusatz-Speed durch eine höhere Drehzahl (zusätzlich ein Plus zwischen +400 und 1000 Umdrehungen/Minute an der Hinterachse gemessen [s. Video Chassis-Vergleich])
Stark mitbeteiligt an diesem Drehzahlzuwachs sind natürlich die Schleifer, die bei einem nicht mehr vibrierenden Slotcar viel ruhiger auf den Stromschienen aufliegen und so einen höheren Strom für mehr Leistung übertragen können.
Und, noch ein Vorteil für den Fahrer, ein Slotcar mit optimalen Schleiferkontakt gibt dem Fahrer jederzeit Rückmeldung, hängt am Gas und ist besser beherrschbar+schneller zu fahren.
So hat das Slotcar eine insgesamt deutlich bessere Straßenlage und der Grenzbereich zwischen "Hopp oder Top" vergrößert sich spürbar.

Die
Bauteile:
- Einspeisung, durch ein (extern darüber stehendes) regelbares Labor-Netzteil 0-30V, 5A, mit digitaler Anzeige für V und A, bevorzugte Arbeitsspannung 15V (wie auf meiner Bahn)
- Laufrolle, Alu-Rolle, kugelgelagert mit 1:24er Slotcar-Reifen-Belag, zwei 1:24er Alu-Felgen als Basis mit einem Alu-Röhrchen verbunden um bewusst etwas mehr Masse rein zu bringen (ca. 35g),
Laufbelag einfach abziehbar/nachschleifbar durch vorgebautes Aluelement als plane Auflage für Schmirgelplatten, ca. 25mm Laufrollen-Durchmesser für eine „relativ flache Lauffläche",
Ein Wellenende trägt die Messscheibe für den Drehzahlmesser, das andere Wellenende ist etwas länger gehalten zur Aufnahme von optionalem Zubehör, d=3mm
- Digitaler Drehzahlmesser, (80er Jahre Modell, aber noch O.K., Anzeige 1.0 = 1000U/Min) Die angezeigte Drehzahl muss mit i=2,2 multipliziert werden wegen der großen Laufrolle (die Umrechnung ist genau genommen noch minimal variabel wegen der leicht verschiedenen Hintereifen-Durchmesser)
Zuschwenkbare LED-Beleuchtung+mattschwarze Fremdlichtschutzkappe
- Höhen-Position der Slotcarbühne, Chassis-Unterseite in der Höhe passend zur Laufrolle einstellbar, [s.Video] ein gering eingestellter Luftspalt zur Fahrbahn bewirkt, dass die Schleifer die gleiche Position haben wie im Fahrbetrieb und die Haftmagnete das Auto in seiner Position stabilisieren
- Schnelle Verstellmöglichkeit der Führungsstift-Positionen der verschiedenen Chassis-Typen, 3-fach Raster+stufenlos, bezüglich Positionierung der Hinterräder an der immer gleichen Stelle auf der Laufrolle (wichtig für vergleichbare Werte)
- Anschlussbox, für Bananenstecker mit Umschalter für Regelung mit Netzgerät für Konstantspannung oder manuell über Handregler
- Reifen-Schleifvorrichtung, mit links/rechts-Waage und fein dosierbarer Schleifwippe um eine Motorüberbelastung zu vermeiden, [s. Video]
Kontrolle des links/rechts Raddurchmessers über eine Loch-Lehre mit 1/10mm Stufung
Nebeneffekt, aufgrund der höheren Antriebsbelastung beim Reifenschleifen gleichzeitig die Prüfung, ob Hinterräder, Stirnrad und Motorritzel fest sitzen
- Grundplatte, die komplette Bau-Einheit sollte so kompakt wie möglich werden. Bei der Grundplatte bin ich dann mit ca. 20x30cm ausgekommen.
- Optional Montagemöglichkeit eines Zusatzgewichtes an die Laufrolle
- Optional Montagemöglichkeit einer Minibohrmaschine um die Laufrolle separat anzutreiben
- Optional Handregler-Anschlussmöglichkeit für einfaches dynamisches Regeln
- Verschmutzung, zum abschließenden Absaugen des schmierenden Reifenabriebs hängt über dem Arbeitsplatz kleiner Hand-Staubsauger mit Absaugschlauch

Prüfen/messen/vergleichen:

- Laufruhe-Prüfung Hinterräder, einwandfreier Rundlauf erkennbar am ruhig liegenden Chassis bei/trotz hoher Drehzahl der Hinterachse (zwischen 8800 und 13000U/Min) und ruhig aufliegenden Schleifern, [s. Video]
- Laufruhe-Prüfung Vorderräder, einwandfreier Rundlauf, bei ca. 12000 U/min mittels separat angetriebener Laufrolle (Proxxon-Minitool), zum Schutz der Schleifer das Chassis mit derUnterseite nach oben gehalten [s. Video]
Es hat sich auch gezeigt, das man auf das (minimale) ölen der Vorderachse nicht verzichten sollte, insbesondere bei dem LifeLike T-Modell, das mit seiner Einzelradaufhängung Kunststoff auf Kunststoff vorn bei weitem nicht so leicht läuft wie die Stahlachsen der anderen Modelle
- Leistungsvergleich, Motor samt Antriebseinheit bei 15V mittels der angezeigten Daten am Netzgerät errechnen (P=U*I)
- Digitale Werte, Drehzahl+Stromaufnahme, Vergleich bei 12V (ca. 3/4 Speed) und 15V (Vollgas)
- Digitale Werte, Drehzahl+Stromaufnahme, Vergleich bei 12V und 15V mit 160g-Zusatzgewicht
- Vergleichsmessungen der Drehzahl, vor und nach Kollektor-Reinigung (für offene Motoren) zur Klärung der Sinnfrage, ab welchem Zustand man den Kollektor reinigen sollte, sowie die Art, ob chemisch mit Reiniger 601 oder/und mechanisch mit Glasfaserradierer
- Vergleichsmessungen der Drehzahl und Stromaufnahme bei der "Magnetfeld-Zündverstellung" der Tomy SG+
- Mittels Handregler, ohne/mit Zusatzgewicht, das subjektive Anfahr- und Beschleunigungsverhalten auf der Laufrolle checken
Wahlweise ein mittelgroßes (bis 10mm)-Bohrfutter, an der verlängerten Laufrollenachse montiert, das 160g Gewicht ist allerdings noch zu hoch, auch schwierig auszuwuchten für Laufrollen-Drehzahlen von über 4000 U/min, [s. Video, starke Resonanz sichtbar]
Muss ich noch verbessern, ich schätze, ein ca.80-100g Gewicht wäre passender, muss noch was passendes finden was sich dann auch leicht auswuchten lässt
Eine Ermittlung des Bremsverhaltens habe ich nicht vorgesehen, macht m. E. bei den Magnetern auf meiner Bahn eher weniger Sinn, weil allein schon beim Gaswegnehmen im Fahrbetrieb wegen der Motor- und Haftmagnete eine starke Verzögerung eintritt
- Einlaufen der kompletten Motor/Getriebe/Achslager-Einheit mit vorgewählter Spannung unter Minimal-Last (ca. 35g Laufrolle)
- Einlaufen der kompletten Motor/Getriebe/Achslager-Einheit mit vorgewählter Spannung unter etwas erhöhter Last (Laufrolle ca. 35g plus Zusatzgewicht von 160g)

stufenlos einstellbare Führungsstift-Aufnahme mit zusätzlichem 3-fach Raster/passend zu den Chassis-Längen
               
Messscheibe, Blick unter die Fremdlichtschutzkappe

Die komplette Einheit passt gut in einen kleinen Karton. Der Laufrollen-Gummibelag wird beim Wegpacken mit einem kleinen Stück Folie eingerollt, um das frühe Austrocknen und evtl. ungleichmäßige Schrumpfen der Gummirolle zu vermeiden, bzw. zu verzögern.

Weil wir es hier mit einem „offenen Stromsystem!“ zu tun haben und man ständig mit metallenen Werkzeugen drüber und drumherum hantiert, werde ich als nächstes auf jeden Fall noch eine 2A (flinke) Sicherung in die rote Kabelzuleitung zwischen Netzteil und Chassis-Prüfstand einbauen. An sich sollte das Netzgerät ja kurzschußfest sein, aber weiß man´s...

Ja, der Schumi hat seine beiden ersten WM-Titel mit motormäßig unterlegenen Autos gewonnen. Das erinnert mich auch an das unterschiedliche Motor-Kräfteverhältnis zwischen dem schnellen Tomy SG+ und dem aktuellen Tomy/Racemasters Mega G+.
Meine praktischen Erfahrungen bei 15V Bahnspannung:
Auch wenn der neue Mega G+ im reinen Motor-Vergleich mit den altbewährten Tomy SG+ etwas alt aussieht: Falls die Bahn ein paar enge Kurven/Schikanen hat und nicht gerade richtig lange Geraden (in denen der Tomy SG+ seine Motorpower ausfahren kann), hat er gegen einen seidig weich laufenden Mega G+ mit dessen Top-Fahrwerk keine Chance!
Fazit: Das Fahrzeug-Gesamtpaket ist (im großen wie im kleinen Rennsport) der Winner, ... wenn da nicht auch noch der Fahrer wäre...

Ist jetzt ein sehr langer Bericht geworden..., hatte ich so nicht geplant, soll aber auch unterstreichen, dass solch ein Projekt, zwar ergebnisorientiert, aber auch mit dem Weg als Ziel, richtig Spaß machen kann.
Ich habe bei dem Teststand versucht, alles, was mir im praktischen Einsatz bezüglich Prüfen und Schnellermachen sinnvoll erschien, in den Aufbau reinzubringen.
Trotzdem gibt es mit Sicherheit noch weitere sinnvolle Erkenntnis-, bzw. Tuning-Möglichkeiten.

Vielleicht mag der Bericht durch den relativ einfachen Aufbau einige anregen, sich auch so was zu bauen. Daher, wenn Fragen...
Falls Interesse an vergleichenden Antriebs-Messungen und techn. Daten zu verschiedenen Serien-Magneter-Chassis besteht, könnte ich demnächst dann mal einige Werte in einer Tabelle zusammen führen...


Videos:
Chassis-Prüfstand, Aufbau-Anordnung
Aufbau Chassis-Prüfstand

Ein kleiner Reifenschleif-Aufbau lohnt immer, die plane Fahrschienen-Auflage und eine feinfühlige Einstellmöglichkeit schützt Motor, Ritzel und Zahnrad vor Überlastung
Reifenschleifen

Drehzahl- und Laufruhe-Vergleich am gleichen Chassis bei 15V: geringfügig schlagende Hinterräder gegenüber geschliffenen Hinterrädern,
man beachte in der Nahaufnahme besonders die unruhigen Schleifer und den hüpfenden Führungsstift - der hämmert wie ein Specht!
Drehzahl/Laufruhe-Vergleich

Rundlauf- und Laufruhe-Test der Vorderachse, mittels externem Minitool-Antrieb
Test Vorderachse

Höheneinstellung der Hinterachse zur Laufrolle,
Bauteile in der Reihenfolge von oben: Schraube M4, dann Kunststoffgrundplatte der Slotcarbühne, selbstsichernde Mutter und Einschlagmutter in der Grundplatte (von unten eingesetzt). Mit der selbstsichernden Mutter wird die Slotcarbühne spielfrei zum Schraubenkopf fixiert. So fährt die Bühne beim drehen der Schraube hoch oder runter
Höheneinstellung Chassis

Messscheibe für Drehzahlmesser, 2-fach Signalgeber-Markierung, weil der alte Drehzahlmesser für zweiflügelige Luftschrauben ausgelegt ist
Messscheibe

Beschleunigungsverhalten bei 160g Zusatzgewichtsmasse an der Laufrolle bei 0-15V über Handregler (starke Resonanzen, weil das 160g-Bohrfutter nicht ausreichend ausgewuchtet ist)
Zusatzgewicht an Laufrolle

Kurzer Vergleich der Antriebsdrehzahl von 6 verschiedenen Chassis, bei exakt 15,0 Volt,
angezeigte Werte müssen für die Hinterachs-Drehzahl noch mit 2,2 multipliziert werden
Vergleich Hinterachsdrehzahlen
Nachtrag zum Video, 6 Chassis im Vergleich:
Ich habe nach Abschluss der Videos erst gesehen, dass die hohe Drehzahl des Tomy SRT aufgrund einer nicht serienmäßigen Hinterachse mit 22er Stirnrad (vom Tomy Turbo) zustande kommt, Serie ist 25 Zähne, die „serienmäßige“ Drehzahl des SRT liegt dann in diesem Vergleich bei ca. 5100U/Min.
Man kann diesen SRT aber ohne weiteres mit der längeren Übersetzung fahren, die Beschleunigung ist auch mit der längeren Übersetzung (bei meinem Muster) immer noch spitze!
Grundsätzlich ist es auch sehr wichtig, dass die Zahnräder wirklich leichtgängig laufen, alles andere kostet deutlich Power und ist dann ein Drehzahlkiller. Hier braucht das eine oder andere Modell deutlich längere Einlaufzeiten als andere, die da bereits Top aus der Box kommen.

LG
Hebi
"... beim Beschleunigen müssen die Tränen der Ergriffenheit waagerecht zum Ohr abfließen"   Walter Röhrl
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#2
Boah eh!
Mir fehlen die Worte!
Wahnsinn!

Arne
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#3
Coool!

Ich kann mich nur Arne anschließen...

Gruß,
Andreas
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#4
Ich bin auch etwas sprachlos. Da hast Du aber richtig Arbeit investiert.

Gruß
Markus
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#5
Manno, da reicht kein einfaches "Hallo" mehr ...

Hochverehrter Meister Hebi,

anders als eine Arbeit zu diesem Befufe kann es nicht sein - ein Meisterstück!
ciao michaelo
... und wer zuletzt aufgibt gewinnt.
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#6
Ganz grosses Kino! Da hat sich jemand Gedanken gemacht. Toll.
Leistung ist, wenn sich die Felge im Gummi dreht!
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#7
Hallo Jungs,
vielen Dank für eurer Lob, das tut gut!
Noch eine kleine Werkzeug-Ergänzung in Verbindung mit dem Chassis-Teststand:
Mein „Unterboden-Checker“, oder die Werkstatt-Grube für die Prüfungen am Slotcar-Unterboden.
Habe ich so mal bei den Amis gesehen, haben sicherlich auch einige von euch...

Ist etwas Gefutzel, das ganze aus dem Fahrbahnteil händisch heraus zu fräsen, macht aber nach meinen Erfahrungen wirklich Sinn, so was zu haben. Wichtig bei der Herstellung ist, von vornherein ein wirklich gerades Fahrbahnteil zu nehmen und beim Ausfräsen die Stromleiter nicht zu verbiegen oder in der Höhe zu verschieben.
           
Mit dem Unterboden-Checker kann man sehr schön die genaue Position und Lage der Schleifer auf der Stromschiene sehen und dann ggf. besser anpassen. Auch die lichte Höhe des Chassis-Unterbodens zur Fahrbahn, bzw. zu den etwas höheren Stromschienen kann man gut kontrollieren und falls gewünscht durch niedrigere Reifenquerschnitte optimieren.
Ich könnte mir vorstellen, das so was vielleicht auch für die digitalen Stadtbahner mit ihren Litzenschleifern (wo ja viel Einstell-Gefühl angesagt ist) aufgrund der leichten Kontrolle, ganz nützlich sein könnte, um die beiden Schleifer schneller und gleichmäßiger einzustellen?
Für diesen „kleineren H0-Maßstab“ müsste man sich dann eine Schiene mit einem entsprechend kleineren Fenster bauen, weil ja die 4 Fahrzeugräder auf der Schiene stehen müssen.


Anderes Thema:
Es hat mich interessiert, wie schnell können unsere H0-Slotcars rein theoretisch sein? (ersatzweise mit dem Rad-Rollwiderstand+35g-Masse+Rollwiderstand der beiden Laufrollen-Kugellager)
Als Beispiel, meine gemessenen Werte des Tomy SRT mit 22er Motorritzel und einer angezeigten Drehzahl von 5900U/Min für die Laufrolle.
Da meine Sympathie in Sachen komplexer Rechen-Formeln im Laufe meiner Berufsjahre zunehmend abgenommen hat, ersatzweise in überschaubaren Einzelschritten errechnet,
mit der Bitte um Kontrolle eurerseits:

Die Übersetzung, große Laufrolle zu kleinem Hinterrad ist genau 25,7mm/11,6mm, in diesem Fall also i=2,21
Dann ist die Drehzahl am Hinterrad: 2,21*5900 = 13039 U/Min
Hinterrad-Durchmesser 11,6mm*3,14 entspricht Abrollumfang = 36,4mm/U
Also: 13039 U/Min * 36,4 mm/U = 474619,6 mm/Min * 60 = 28477176mm/h = 28,5 km/h.
(Das gilt natürlich nur für 15 Volt-Fahrstrom, mit 18 oder 20 V würde das um einiges mehr sein)

Ist das korrekt gerechnet?
Wenn ja, dann könnte man ja immerhin einen E-Biker mit Gegenwind (theoretisch) kontinuierlich wegfahren?!
Nachdem ich eigentlich überhaupt keinen Anhaltspunkt hatte, wo die kleinen Boden-Raketen in Sachen Spitzengeschwindigkeit einzuordnen sind, finde ich das ganz O.K.. Hätte gefühlt aber doch eher etwas mehr erhofft...
Wenn man allerdings die Sache weiterspinnen würde, nämlich den Maßstab von ca. 1:64 hoch zu rechnen...
28,5km/h * 64 = . . . . !!!, um vieles schneller als Mach 1, da würde dann kein Salzsee in Utah mehr reichen…
Um fürchterlich knallen würde es auch, jedes mal, beim Durchdringen der Überschallgrenze!!!
LG
Hebi

für Resine-Bauer, die immer nach Modellen mit Umbaumöglichkeiten auf andere Radstände suchen: im ersten Bild ist ein Tyco 440x2 (narrow/kleine Vorderäder) mit einem um etwa 2mm verlängertem Radstand auf 40,2mm
"... beim Beschleunigen müssen die Tränen der Ergriffenheit waagerecht zum Ohr abfließen"   Walter Röhrl
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