Jousitettu katettu nelipyörä

[Polkumies]

Hienoa, että tuokin tuli kokeiltua. Esim. Rostan jousituselementit näyttäisivät olevan paksuseinäisempää putkea, mikä suojaisi vääntymiseltä.

[Härski]

Ja käytännöntotetuksessahan tuohon putken päähän hitsataan esim haarukkaputki, joka jäykistää rakennetta..

[tm]

Enemmän kuin 1,5 mm seinämävahvuutta teräsputkiin, ja tuo halkaistu putki / pantaratkaisu kasaamisen helpottamiseksi, niillä opeilla kannattaa Polkumiehen jatkaa testailua .

[jori]

Tuo Härskin kommentti on tärkeä havainto. Heilurivarren kiinnittäminen sisäputken päähän tukee sitä huomattavasti, eikä se sieltä vapaasta päästä niin helposti soikeudu, koska siellä kuormitus on lähes symmetrinen.

Jousielementin pidentäminen tekee myös samaa, paikalliskuormituksen pienentämistyötä. Lisäksi pidempi joustoliitos varmistaa paremman suuntajäykkyyden ja paremman akseliliitoksen taivutusvastuksen (pitch, yaw).

Roll-Pitch-Yaw.png (80.04 KiB) Katsottu 1757 kertaa

Seinämänvahvuuden kaksinkertaistaminen kaksinkertaistaa painon, mutta myös pienentää joustomatkaa samoilla ulkomitoilla, ja ohentaa akseliosaa. Pidentämällä kumiosaa saadaan samalla seinämänvahvuudella kaikki ominaisuudet paremmiksi, sitä mukaa kun liitos pitenee. Edellyttäen tietenkin, että pidempi liitososa mahtuu kelkkaan.

[tm]

Seinämävahvuus riippuu toki rakenteesta. Mutta en kokeilun perusteella tuollaista samantyyppistä kikkaretta tekisi alle 2 mm seinämällä, ainakaan tavallisesta matalan lujuuden ohutseinämäputkesta. Toisaalta paljon paksumpaakaan ei haluttaisi käyttää, koska massa lisääntyy kuten jori mainitsi.

Näissä seinämävahvuuden ja massan pähkimisissä kannattaa aina arvioida vaikutus kokonaisuuteen: esimerkiksi jos putki on vaikkapa 100 mm pitkä, niin vaikutus on viidesosa siitä mitä se olisi puolen metrin pituisella putkella. Eli lyhyessä kikkareessa vaikutus pieni verrattuna pitkään.

Kokonaan oma juttunsa on sitten tuo ehdotettu ulkoputken halkaisu, jotta kumit saisi helpommin paikalleen ja puristuksiin. Jos siihen päätyy, niin massa lisääntyy taas hieman, ehjään neliöputkeen verrattuna. Mutta onko tämäkään merkitsevä massanmuutos, sitä rakentajan kannattaa pohtia valintoja tehdessään.

[Polkumies]

https://youtube.com/watch?v=cEVU304DfMI

Siinä kumipötköt ovat ensin paikoillaan ja sitten päästään kiilamainen sisäputki työnnetään voideltuna sisään.

[Polkumies]

Hain romun peräkärryn akselin (1000kg, heilurivarsi 20cm). Pitää yrittää vipuvarsilla saada tähän liikettä, mutta on ehkä liian jäykkä. Pitäisi paloitella niin lyhyiksi pätkiksi, että sivuttais- yms vääntävien voimien suhteen tulisi liian löysä.

Kuinkahan pitkälti tuolla sisällä on kumia? 50cm per puoli? Akseli on jarrusta jarruun pari metriä leveä.

Ulkoputki on n. 10cm halkaisijaltaan (erikoinen kuusikulmio, sisällä kolme kumipötköä, merkki Al-ko). Rostan versio 10cm neliöputkella 25cm pitkänä tuottaa n. 1000Nm 10° kiertymällä, joka vastaisi 500kg massaa 20cm heilurivarren päässä. Jos elementit olisivat muuten verrannollisia, mutta tässä neljäsosa vähemmän kumia, voisi päätellä, että tässä olisi 30-35cm pituutta.

[tm]

Mitäs jos tuon ulkoputken lyhentäisi kahdeksi lyhyeksi pätkäksi per pyörä?
Kumiosat sitten vain näille kohtia, eli sisäputken molempiin päihin.
Pysyisi pyörät hyvin linjassa.

jaettu_kumijousi.png (732.29 KiB) Katsottu 1580 kertaa

Tai jos haluaa jättää tuon ulkoputken yhtenäiseksi koko ajokin leveydeltä, niin sitten sisäputket sinne sisään maksimimittaisina (=puolet ulkoputken pituudesta): kumiosat ulkopäihin, ja jotkut "tukilaakerit" sisäpäihin. Laakeri vähän huono sana, tarkoitus vain pitää sisä- ja ulkoputket samansuuntaisina ja ilman isompia välyksiä -> jotkut sopivan jämptit kumikappaleet riittää.

[Polkumies]

Jos olen oikein ymmärtänyt, tuolla ulkoputken sisällä on vain molemmin puolin pätkät (esim. 40cm) sisäputkea ja yhtä pitkät kumit. Keskiosa on tyhjää.

Kaksi tuollaista kevennettyä jousta tästä tietysti saisi. Pätkäisemällä sen sisäputken matkan ulkoputkea ja siitä keskeltä ulkoputki (ja kumi) pois riittävältä matkalta, jotta kevenee. Sisäputki olisi siis molemmista päistään tuettu pätkällä jousielementtiä.

Saako tästä töherryksestä selvää:

[tm]

Saa hyvin selvää piirustuksesta. Ei ole töherrys .

Tuolla yksi purkuvideo, en kylläkään muista onko vastaavia ollut täällä jo aiemmin...:
https://youtu.be/QOO-2189FGM

Aattelitko kuinka suurelta osin hyödyntää tuon taka-akselin osat?
Vain nuo muotoillut putket + kumipatukat?

[Polkumies]

Käyttämäni piirtosovellus puhelimessa päätti muuttua maksulliseksi, joten nyt nämä piirrokset tulevat eri ohjelmalla...

Käyttäisin akselista mieluusti vain joustoelementin, eli sisäputket, kumit ja niiden mittaiset ulkoputket. Koko akseli painaa nyt jotain yli 50kg...

[Polkumies]

Tässä taitaa olla sopiva jäykkyys:

14mm O-rengasnauhaa, materiaali EPDM, joka kestää hyvin UV:ta ja kylmää. 100mm pitkä elementti tuottaa 75Nm hieman alle 10° kiertymällä. Tämä on myös erittäin jäykkä muissa suunnissa, joissa liikettä ei haluta.

Mitenkäs se kallistuksenvakaus? Jori taisi ehdottaa yhtenäistä sisäputkea vasemman ja oikean puolen välillä, joka itsessään olisi kallistuksenvakaaja. Se kuulostaisi hyvältä rakenteelta. Onko tämä 25x25x1,5mm putki yhtään oikean kokoista? Syötin arvot laskuriin:
https://calcdevice.com/torsion-of-i-beam-id103.html

400Nm keksin siitä, että suunnilleen sillä momentilla yhden pyörän jousitus puristuu täysin kasaan.

Ei ole mitään hajua siitä, kuinka jäykkä kallistuksenvakaajan tulisi olla, eli millaisella momentilla sen tulisi kiertyä kuinka paljon, mutta tuo 241 MPa on lähellä myötörajaa.

[jori]

Äkkiseltään arvaisin, että tuo 25x25x1 on liian jäykkää. Kallistuksenvakaajan mitoitukseen pääset kiinni laskemalla paljonko tarvitset kaarteessa lisävoimaa ulkokaarteen puoleiselle pyörälle. Oleta rajatapaus, jossa kuivalla asfaltilla (kitkakerroin 1) kaarretaan. Painopisteen korkeus kertaa tuo kuskin painovoima tarkasteltavalla akselilla. Tuosta saadaan momentti, joka pyrkii kaatamaan ajoneuvoa. Kallistuksenvakaajan pitää tuo momentti kumota maltillisella uloskallistumalla.

Jos tuosta ei saa selvää, julkaise päivitetty kuva koko ajoneuvosta, jotta saadaan leveydet ja painopisteen korkeus, niin voin laskea tuo. Sekin merkitsee, onko kallistuksenvakaaja vain toisella akselilla ja millainen on vakaajattoman akselin jousitus ja jopa rungon vääntöjäykkyys.

[Polkumies]

Mitä jos laskee näin: ajoneuvo juuri rajalla, että kippaisi kyljelleen, eli kaikki painovoima menee toisen puolen renkaille. Massakeskipiste symmetrisesti etu- ja taka-akselin välissä, jotta paino jakautuu puoliksi eteen ja taakse. Kallistuksenvakaaja molemmilla akseleilla.

Vakaajaan tuleva momentti M = massa/2 * g * heilurivarren pituus = 150kg/2 * 9,81m/s/s * 0,2m = 147Nm

Raideväli 0,85m ja sallitaan esim. 10° kallistuma, joka tarkoittaa n. 15cm eroa pyörien korkeussijainnissa, joka 20cm heilurivarsissa tarkoittaa n. 44° kulmaeroa puolien välillä.

Eli 44° pitäisi vakaajan kiertyä 147Nm:llä? 11,5x11,5x1,5mm palkki sopisi siihen, mutta myötöraja ylittyy reilusti.

Jos sallitaan max 5° kallistuma, arvot suunnilleen puolittuvat, ja 14,5x14,5x1,5mm palkki sopisi, mutta ollaan juuri myötörajalla.

Jos painopiste olisi 50cm korkeudessa, niin 85cm raidevälillä ja kitkakertoimella 1 ajoneuvo kuitenkin kaatuisi ennen kuin lähtisi luisuun.

[Vilijami]

Miksi pitää sallia kallistusta ollenkaan? Ei kallistusta tarvi kallistelemattomassa polkupyörässä.
Ohutseinäputkesta tehty tarpeeksi joustava kallistuksenvakaaja ei kestä kauan, vaan ratkeaa aika nopeasti. 25x25mm huonekaluputki on hyvä yhdysputki. Ei tarpeettomasti jousta, eikä paina liikaa.