jviirret kirjoitti:Epäilisin että itsetehdyissä nojakeissa kuitenkin hitsaus saumat ja väärä suunnittelu on suurempi riski kuin heikko putki.
Jukka
Nimenomaan näin!
Tuosta Hi-ten termistä en tiedä sen enempää, mutta ajoneuvoteollisuuden uusin trendi ovat juuri nyt "Korkealujuuksiset teräkset".
Tässä kohdin kannattaa huomata, että ei kaikki hieno ole englannin kielistä. Kotoinen Ruukki konsernimme tekee kansainvälisesti erittäin kilpailukykyisiä tuotteita. Heidän Optim MC ja Optim QC teräksensä ovat tuossa Hi-ten-mielessä todella kärkikastia.
http://www.ruukki.com/www/finland.nsf/d ... ent&lang=1
Tuolta löytyvästä taulukosta Optim-alkuiset teräkset.
Nämä teräkset ovat levymäisenä tai nauhamaisena toimitettavia so. putkien valmistamiseen soveltuvia teräksiä. Tällaisten putkien myötölujuudet ovat parhaimmillaan toista tuhatta megapaskalia, eli jopa kolminkertaisia tavalliseen rakenneteräkseen verrattuna. Niistä ei kuitenkaan saa aikaan kolme kertaa parempaa pyörää.
Rakensin toissakesänä autopukin tästä Optim MC 700 teräksestä. Hyvin erikoinen kokemus. (Sitä sattui olemaan meidän romulavalla)
Rautasaha vinkui, pora kuumeni ja taivuettavia liepeitä sai vääntää jakoavaimella ihan tosissaan, vaikka seinämä oli vain 1,5 mm, ja materiaali oli vasta keskikastia tuossa luokassa. Jotenkin tuntuisi epäuskottavalta panna tuosta materiaalista, tai vielä lujemmasta, valmistettua 60mm torvea taivutuskoneeseen.
Polkupyörän teon kannalta ongelma ei ole, kuten Jukka tuossa mainitsi, lujuuden vähyys, vaan pikemminkin valmistustekniset ongelmat.
Vaikka teräsmateriaalin lujuus olisi kuinka suuri, sen jäykkyys ei muutu miksikään. Vaikein ongelma on saada aikaan kevyt ja riittävän jäykkä rakenne; lujuus on toissijaista.
Laitan tähän muussa yhteydessä kirjoittamani palopuheen pyörän suunnittelusta:
Polkupyörä, tai mikä tahansa lihasvoimalla liikkuva kulkine, on suunnitteluperiaatteiltaan erityisen vaativa, eikä sen mitoittamiseen ole olemassa hyvää teoriaa. Siksi pyörän, ja kaikkien liikkuvan kaluston, suunnittelu perustuu pääosin kokemukseen ja mittaamiseen. Luonnollisen liikenneympäristön, ja varsinkin maaston, aiheuttamaa kuormitusta on mahdoton täydellisesti mallintaa.
Pääasiallinen ongelma on keveyden ja jäykkyyden puolella, lujuus tulee vasta kaukana perässä. Rakenteen mitoituksen määrää melkein kaikki muu, kuin laskennallinen lujuusoptimi: valmistustekniset rajoitukset yleensä.
Jäykän ja kevyen rungonhan voisi tehdä helposti vaikkapa 0,2 mm seinäisestä putkesta, jolle annetaan riittävä halkaisija (oluttölkki). Luotettava liittäminen ja sekundaariset kuormitukset rajoittavat kuitenkin näin ohuen seinämän käyttöä.
Yleensä aluksi, ja konstruktion valintaan ylipäänsä, riittää varsin karkea laskenta, koska kuormitukset ovat, kuten edellä kuvasin, mahdoton ottaa huomioon muuten kuin arvaamalla.
Kun peruskonstruktio on valmiina voidaan yksityiskohtien muotoiluun käyttää sitten femmiä tai muuta tarkempaa menetelmää, jolla pyritään, jäykkyyden puitteissa, saamaan rakenteesta tasaluja.
Keveyden tavoitteen takia polkupyörä kuuluu tuotteisiin, jotka mitoitetaan ehdottomasti äärelliselle kestoiälle. Väsyminen on siis se tekijä, joka lujuuden puolella esiintyy määräävänä, painon ja jäykkyyden kaverina.
Suuntaa antavia voimia saat mitoitusta varten yksinkertaisista voima- ja momenttilaskelmista, jossa yllättävän merkittävää roolia näyttelee ketjuvoima, joka voi helposti olla yli 3kN. Samoin poljinvoimien tukimomentit kannatta myös huomioida.
Renkaiden pitokyky asettaa rajan sitä kautta tuleville sivuvoimille jos ei rotvallitörmäyksiä lasketa. Näissä yllättävissä ylikuormitustapauksissa lujalla perusmateriaalilla on kieltämättä etunsa, ei oikeastaan muulloin.
Olennaista tässä kaikessa ei kuitenkaan ole tutkia rakennetta lujuuden, vaan jäykkyyden kannalta. Joustot eivät saa esiintyä väärissä paikoissa liian suurina. Toisissa paikoissa niistä taas on paljonkin hyötyä. Mieti monipuolisesti!
Konstruktioita laatiessasi muista, että sama materiaalimäärä yhdessä putkessa tuottaa tuplasti lujemman ja jäykemmän rakenteen, kuin putkiparina.
Eikä sitten muuta, kun että: Paras hitsattu rakenne on se, jossa ei ole ainuttakaan hitsiä (minimimäärä hitsiä vähiten rasitetussa paikassa) ja paras osa se, joka on jätetty kokonaan pois!
Jori