Nojapyöräfoorumi

JEF-40 kirjoitti:

Trek r200 kirjoitti:

Enää en ihimettele miksi nojapyörät on niin kalliita, varsinkin triket ja kinnerit. On vaan sen verta monimutkikasta tuo rungon suunnittelu kun pitää pakaralihaksen jäykkyyskin huomioida

Kannattasko ottaa hiukan rennommin, rakentaa enempi ja laskea vähempi

Olen kanssasi samaa mieltä, tuntuu että ei enää nähdä metsää puilta. Kaksi polkupyörää, nojapyörän, triken ja kinnerin rakentaneena en ole koskaan syventynyt näitten filosofiaan. kaikki on ollu ajettavia ja kulkee tänäkin päivänä. En sen puoleen pystyskään tommosiin laskentoihin.

Tästä vastauksesta jäi mieltä painamaan tuo maininta että olet myös kinnerin rakentanut. Onko tää nyt se hiilikuituversio jota suunnittelit viime keväänä ainakin tuossa Alleweder ketjussa ? Kuvia ja tarinaa mielellään luettas.

Petri

PW kirjoitti:

JEF-40 kirjoitti:

Trek r200 kirjoitti:

Enää en ihimettele miksi nojapyörät on niin kalliita, varsinkin triket ja kinnerit. On vaan sen verta monimutkikasta tuo rungon suunnittelu kun pitää pakaralihaksen jäykkyyskin huomioida

Kannattasko ottaa hiukan rennommin, rakentaa enempi ja laskea vähempi

Olen kanssasi samaa mieltä, tuntuu että ei enää nähdä metsää puilta. Kaksi polkupyörää, nojapyörän, triken ja kinnerin rakentaneena en ole koskaan syventynyt näitten filosofiaan. kaikki on ollu ajettavia ja kulkee tänäkin päivänä. En sen puoleen pystyskään tommosiin laskentoihin.

Tästä vastauksesta jäi mieltä painamaan tuo maininta että olet myös kinnerin rakentanut. Onko tää nyt se hiilikuituversio jota suunnittelit viime keväänä ainakin tuossa Alleweder ketjussa ? Kuvia ja tarinaa mielellään luettas.

Petri

Hiilikuituversio tosiaankin, mutta on vasta kerran päässyt ulos, joten se on vasta testivaiheessa. Sen verran voi todeta että ainaskin ajettava oli. Palataan asiaan kun saa lisää kilometrejä.

jori kirjoitti:

-Pirun kovat paineet ovat renkaissa, jos painuma on vain 1,5 mm. Noin viisi milliä, vähintään kolme on realistisempi arvo.
-Painumaan on jo laskettu kaikki renkaat, ei niitä enää summata.
-Matalien taajuuksien herätteen seuraamista sanotaan ajoneuvossa tien pinnan seuraamiseksi. Siitä on kyllä hyötyä.

Ok olkoon vaikka 3mm. Esitin edellisessä viestissä hieman erilaisen tavan tarkastella esittämääsi asiaa ja päädyin samaan tulokseen. Siinä lähestymisessä kiekkoja tarkasteltiin erikseen, sinun tavassasi ne oli kaikki mukana.

jori kirjoitti:

Kokemus kertoo, ettei polkupyörässä herää mitään merkittävää runkovärähtelyä rakenteessa -irrallisen lokasuojan räminää lukuunottamatta. Renkaiden vaimennus on niiden vierintään liittyvän mikroliukuman takia melko suuri ja tiestä tuleva heräte enintään muutamia Hertsejä, tai sitten epätasaisuuksien etäisyys toisistaa no niin pieni, että renkaan kosketusalue ulottuu useamman yli.

Jos tutkimusmielessä tosiaan kuormitettaisiin nojapyörää herätteellä, joka olisi liikelaajuudeltaan yhteensä 2 cm (amplitudi) ja taajuudeltaan 280 Hz, hajoaisi runko nopeasti. Tuo taajuus 280 Hz on mekaanisessa mielessä todella suuri taajuus (Vastaa summittain pianon keskimmäisten sävelten korkeutta. Keski-C on 262 Hz). Tuollainen täristin veisi kuitenkin niin paljon tehoa, että vauhti tyssäisi siihen. Meillä on töissä täristin, joka pystyy kymmenen Hertsin taajuudella noin sentin amplitudiin ja vie tehoa noin 30 kW.

Kaikissa rakenteissa on värähtelyä ja useita ominaistaajuuksia, joilla värähtely on voimakkaampaa kuin ympäröivillä taajuuksilla. Useissa tapauksissa resonanssit (=ominaistaajuudet) synnyttävät lujuus yms. ongelmia.
Jos ajatellaan kuoppaan ajoa rungon lujuuden mitoituskriteerinä niin runko-kuski kokonaisuuden alimpien ominaistaajuuksien vahvistusvaikutus kannattaisi ottaa huomioon tai ainakin tsekata onko niillä merkitystä ... jos osaisi.

Todellakin on perverssiä herättää rakennetta 280 Hz taajuudella ja 2 cm amplitudilla, en tiedä mistä nappasit tämän ajatuksen, tekstissä niin ei lukenut. Kun tarkastellaan kuoppaan ajon runkoon kohdistamaa herätettä niin se voidaan esittää ajan funktiona ja myös taajuuden funktiona. Nyrkkikaavan mukaan 0.01 sekuntia kestävän iskun energia kohdistuu pääosin taajuuskaistalle, jonka ylärajataajuus on 1 / 0.01 s = 100 Hz. Ei siis pelkästään 100 Hz vaan taajuudet 0 - 100 Hz. Yritin tuossa pikaisesti saada aikaiseksi jonkinlaisen arvion kuopan aiheuttamasta herätevoimasta, mutta siitä ei tullut mitään julkaisukelpoista. Sen sijaan löysin netistä aihetta sivuavan animaation:

Käydyn keskustelun tiimoilta tarvinnee vielä pohdiskella voisiko/kannattaisiko oman designin puomin sivuttaisjäykkyydelle tehdä jotain. Siihen liittyen räppäsin seuraavan kuvan mukaisen "arvauksen" herätevoimista.
Olisi nääs mielestäni hyvä aloittaa selvittämällä onko ongelma olemassa ja siihen tarvisin jonkinlaiset herätevoimat. Löytyiskö Jorilta tai joltain muulta kommenttia tuohon kuvatukseen? Itse olen heikoilla jäillä moisten nuolihässäköiden kanssa. Voimat on merkitty F:llä ja pyörivien osien säteet r:llä, ketjukulmat jäivät merkitsemättä, mutta ei haitanne mitään.

KPS

Keskustelua seurailen toisellasilmällä ja ihmettelen välilläsen teoria puolta. Teoria jos seuraa niin se luova innostus rakentamiseen tydehtyy hyvin pian. Homma menee äkki liian vaikeaksi. Tuossa tuli mieleen vaan että eikö sitä eturatasta kannattaisi sijoittaa niin että se jää puomin keskelle ja saa ne väänöt jotka syntyy jaettu molemmille akselin laakereille tasaisemmin. Silloin puomin ei tarvitsi olla yhtä tukeva .Tällästä systeemiä Jori joskus on muistaakseni ehdottanut ja ideana ei se tunnu olenkaan hullunmalta. Siittä suora ohjauksesta olen sitä mieltä , että kuka käskee opetella sellaisen ajotavan että koko ajan tankosta pitää olla vääntämässä. Eikö se pyörän ajokeometria huolehdi aika pitkälle pyörän pitämisestä vakaana. Etä sitä alati täytys olla ohjaamassa.Mitä tulee ketjun linjaukseen kannattaa kyllä piirtää moneen kertaan ettei tule tarpeettoman jyrkiä kulmia ketjun linjauksille. Sillä ne syövät voimia yllättävän paljon polkemisesta.

Kyllä olisi minullakin jäänyt kaikki 18 nojapyörää rakentamatta, jos olisi jäänyt pähkäilemään lujuuslaskelmia. Materiaalien lujuuksien suhteen muodostuu pikkuhiljaa tuntuma, eikä silloin mitään lujuuslaskelmia tarvita. Kun suunnittelin rakennuksia, usein hirvitti insinöörien laskemat teräsrakenteet, joissa oli kai 10-kertainen lujuuskerroin. Olisin käyttänyt selvästi ohuempia rakenteita.

Sakari

irakas kirjoitti:

Kun suunnittelin rakennuksia, usein hirvitti insinöörien laskemat teräsrakenteet, joissa oli kai 10-kertainen lujuuskerroin. Olisin käyttänyt selvästi ohuempia rakenteita.

Polkupyörissä taas tuntuu valloillaan olevan päinvastainen suuntaus. Pikku lasten pyörissäkin on aikasen miehen käsivarren vahvuiset runkoputket ja painoa niin ku ennen vanhaan mopoissa. Säälittää oikein katsoa kun ekaluokkalaiset tuossa mun työmatkalla yrittää tuollaisia puskea ylös mäkiä, ajamisesta ei puhettakaan.

Jukka

KPS kirjoitti:

..seuraavan kuvan mukaisen "arvauksen" herätevoimista.
Olisi nääs mielestäni hyvä aloittaa selvittämällä onko ongelma olemassa ja siihen tarvisin jonkinlaiset herätevoimat. Löytyiskö Jorilta tai joltain muulta kommenttia tuohon kuvatukseen?

Juu, oikeilla jäljillä olet. F eturatas on juuri noin, mutta takarattaalle tuleva voima on sama voima kuin eturattaallekin. Sama ketju sinne menee, mitä nyt taittopyörän vastus hitusen verottaa. Noiden lisäksi tietenkin joudut huomioimaan sijainnit piirroksesi tasoa vastaan kohtisuoraan. F poljin lienee noin 150 mm sivussa keskilinjalta, ketjulinja reilun 70 mm ja takaratas saman verran.

Lisäksi tosi pyöräilijä ei polje vaan pyörittää, eli vetää, nostaa, työntää ja painaa poljinta lukkopolkimen avulla.

Jukka

jori kirjoitti:

F eturatas on juuri noin, mutta takarattaalle tuleva voima on sama voima kuin eturattaallekin.

Kerroppas kun tiedät että miten tuon vipuvarren voima lasketaan?
kun jos kaava on M =r x F
ja jos olettaa että polkimelle tulee vaikka 100kilon polkaisu, ja kampi on 175mm ja pienin ratas vaikka 10 halkaisijaltaan, nii eikö tällöin voi laskea 125mmx1000n?
vai missä yksiköissä nuo täytyy olla?

Nimi merkillä matikka hukassa

Mustasudenkorento kirjoitti:

Kerroppas kun tiedät että miten tuon vipuvarren voima lasketaan?
kun jos kaava on M =r x F
ja jos olettaa että polkimelle tulee vaikka 100kilon polkaisu, ja kampi on 175mm ja pienin ratas vaikka 10 halkaisijaltaan, nii eikö tällöin voi laskea 125mmx1000n?
vai missä yksiköissä nuo täytyy olla?

Opettaja, opettaja, minä vastaan:

1000N*175mm/50mm=3500N Eli 100kg painolla polkaistaessa ketjua vedetään voimalla joka vastaa noin 350kg painoa kun ketjurattaan halkaisija on 100mm ja kammen pituus 175mm.

Jukka

jviirret kirjoitti:

1000N*175mm/50mm=3500N Eli 100kg painolla polkaistaessa ketjua vedetään voimalla joka vastaa noin 350kg painoa kun ketjurattaan halkaisija on 100mm ja kammen pituus 175mm.

Jukka

Kiitos Jukka

Kiitän, koittakaa kestää, toisilla on hiukka erikoisia mielenkiinnon kohteita. Perinteisestihän suurin osa itse rakennetuista laitteista on tehty maalaisjärjen / kokemuksen / sisun tai jonkun muun vastaavan avulla. Ja jos joku paikka paukahtaa niin se korjataan ja vähän modataan kunnes se kestää. Oman suunnitelman mukaisen laitteen kasassa pysyminen ei ole varmaa, mutta todennnäköisempää kuin ensimmäisten versioiden, jotka nyykähtivat kuskin massan vaikutuksesta jotain 5 - 10 x pidemmän matkan. Ja pelkän kuvan perusteella minulla ei ollut mitään havaintoa kestääkö kyseinen rakenne vaiko ei, eikä muuten ole vieläkään.

Laitteeseen on tulossa 63mm keskiö 107mm akselilla + vanhat maastopyörän kammet + isoratas keskimmäisen paikalle pultattuna (ei siis etuvaihtajaa) => eturatas noin 45 mm keskilinjasta ... karvan verran lyhyempi momenttivarsi.

Lisäys 29.03.2012
Ensimmäisen pika-analyysin perusteella vasen jalka pitää "lomauttaa" ei tuotannollistaloudellisista vaan lujuusteknisistä syistä. Syntyvä momentti ja siirtymä sivusuunnassa vasemmalla jalalla polkaistaessa noin 6 x suurempi kuin oikealla jalalla ... hieman huolestuttavaa. Onneksi maksimijännitykset vain kaksinkertaistuivat, syy tähän ei selvinnyt.

Liitetiedostossa on vähän höpinää poljin- ja ketjuvoimista eri tilanteissa (tarkastelussa ei ole mukana ketjukulmia), myös eturatas keskellä tapaus ... perävalotakuulla.

KPS

Löysin kuopan generoiman herätteen laskentaesimerkin ja laskin sen avulla kolmipyöräisen fillarin etupyörään "kohdistuvan voiman".

Eli kuopan pituus = 200 mm, kuopan syvyys vaihtelee 2 mm ... 10 mm ja pyörän nopeus 5 km/h .... 35 km/h. Kuoppa on kosinimuotoinen. Pyörän ja kuskin massat oletettu tasan jakautuneiksi (1/3 kullekin renkaalle). Rengas seuraa kuopan muotoa, kuoppa ja rengas ovat jäykkiä.

Kuvassa on keskellä kuoppaa lasketut voimat (pystyakseli), kuopan syvyyden (vaaka-akseli) ja nopeuden (eri värit) funktiona. Minimivoima on luokkaa staattinen voima (310 N). Nopeutta lisättäessä ja kuopan syventyessä voima kasvaa. Saattaa olla suurinpiirtein asiaa.

Huomioita edellisestä.

Rengas oli jäykkä, samoin kiekko puolauksineen. Jokainen voi kuvitella miltä tuntuisi ajaa rautapyörillä verrattuna ilmakumirenkaisiin. Tämä on juuri se syy, miksi ilmakumirenkaita käytetään.

Kuormitusvoima näkyy olevan nopeuden suhteen lineaarinen, eli laskelmassasi ei ole huomioitu joustoja lainkaan. Huomioipa edes karkeasti rungon jousto ja laske voiman aiheuttama amplitudi kuskin kohdalla, niin huomaat, kuinka vähän sinne asti välittyy. Lisäksi on huomattava, että kaikki pyörät eivät joudu kuoppaan samassa vaiheessa, vaan yleensä kuoppaan ajetaan vain yksi pyöristä kerrallaan. Runko joustaa ja kuski joustaa. Ja ennen kaikkea, renkaat joustaa.

Riittävästi vaikuttavia seikkoja huomioiva laskentamalli on paljon monimutkaisempi. Se mainitsemasi Adams antaa jo oikean suuruusluokan tuloksia, jos malli ja herätteet on oikein laadittu, mutta siinä sen vaikeus onkin. Herätteitä ei saa millään yksinkertaisella tavalla vastaamaan todellisia käyttöolosuhteita.

Maksimivoiman käyttäminen tällaisessa jäkkien kappaleiden approksimaatioissa johtaa harhaan. Täysin jäykillä kappaleilla kaikki törmäykset aiheuttavat äärettömän voiman. Ajoneuvoja ei voi mitoittaa tällaisten laskelmien avulla, ne eivät kestäisi ikinä. Kestävät kuitenkin käytännössä.

Mikset hyväksy empiiristä tai puoliempiiristä menetelmää, kun laskentamenetelmät eivät kykene riittävän tarkkaan ajokuormitusten kuvaukseen. Varsinkin polkupyörässä kokeilu on paljon halvempaa ja nopeampaa, kuin riittävästi tekijöitä huomioiva laskenta. Ketjuvoimien ja muiden simppelien asioiden laskeminen sen sijaan on itsestäänselvyys, eikä niitä tietenkään tarvitse kokeilla.

PS. Nuo edellisen viestisi liitteessä kuvailemasi laskelmat ovat näitä yksinkertaisia, jotka on helpompi laskea kuin kokeilla.

Pari kommenttia edelliseen:

"Laskentamallissa" on jousi akselia kuormittavan massan (runko + kuski) ja kiekon (toinen massa) välissä. Voima on esimerkissä laskettu näiden kahden massan avulla. Kiekon massan aiheuttama osa kokonaisvoimasta on verrannollinen nopeuden neliöön ja kääntäen verrannollinen kuopan pituuden neliöön (mutuna ok). Kuvassa on kolmella kuopan syvyydellä laskettu voima nopeuden funktiona (nopeusriippuvuus näkyy tässä selvemmin kuin ekassa kuvassa).

Tämä lähestyminen toiseen etukiekkoon kohdistuvan "kuoppaherätteen" vaikutusten karkeaan analysointiin riittää mulle. Eli ajattelin herättää rungon mallia toisen etukiekon kohdalta 500 ... 600 N ja arvelisin sen olevan jonkinasteinen ylärajaestimaatti kyseiselle kuormitustapaukselle. Malliin olen improvisoinut aikaisemman keskustelun perusteella renkaan joustoa kuvaavat jouset. Rungon jousto mallissa on "automaattisesti" mukana. Tarkastelusuureena tullee olemaan rungon jännitykset.

Niinkin simppelille "koneelle" kuin fillari on kotioloissa ja useimmissa yrityksissäkin melko mahdotonta laatia verifioitua ja validoitua mallia edes staattisen lujuuden tarkasteluun. Verifiointi tarkoittaa etta malli laskee oikein ja validointi tarkoittaa että laskentatulokset ja rakenteen todellinen käyttäytyminen vastaa toisiaan (tämä ei onnaa ilman mittauksia). Joten empiiriset menetelmät kyllä kelpaisivat jos tietäisi mitä ne ovat. Ketjuvoimien simppeliydestä sen verran että ainakaan minulla ei niistä ollut juuri mitään havaintoa ennen tätä keskustelua.

KPS