Форум о веломобилях и лигерадах
https://www.velomobile.org:443/forum/

Анализ прочности консольной оси (педальной).
https://www.velomobile.org:443/forum/viewtopic.php?f=83&t=5485
Страница 1 из 5

Автор:  dim [ Сб апр 09 2011 22:24 ]
Заголовок сообщения:  Анализ прочности консольной оси (педальной).

Предисловие.
Я вообще-то просто мимо проходил. Смотрю, все пинают GEKа,( viewtopic.php?f=8&t=4990&start=20 ) ну я заинтересовался, в чем там дело. Да он, говорят, чушь какую-то предлагает, использовать в консольной ступице педальную ось.
А почему чушь? - Потому что не выдержит.
А кто-нибудь пробовал? - Да, ездили, еще в СССР.
И много сломалось осей? - Молчание.
Так может хорошая идея? - Нет, плохая, некрасиво и вообще отстой. Надо делать нормальную ось.
Ну я еще поспрашивал, внятных ответов ни от кого не получил, и ушел. Но злобу затаил :).
А недавно иду по улице, вижу валяется старый советский шатун, без педали, но с осью, она уцелела т.к. была приварена. Ну думаю, это судьба. Отрезал ось болгаркой и как сумел, снял размеры. Как сумел, потому что педаль под конец видимо крутилась без подшипников, и ось несколько пострадала.

Основная часть.
Если кто не знает, в SW2008 есть инструмент COSMOSXpress для расчета прочности. Скорее это не инструмент, а реклама большого пакета, но тоже кое-что умеет. Как оказалось, с солидом я пока не сильно дружу. То есть, пока ось нарисовал и приложил нагрузку, прямо устал весь. Но зато все остальное он сам делает.
Итак, материал сталь 1020, нагрузка 1000Н, точка приложения показана стрелкой. Это примерно там, где внешний подшипник. Толстый синий цилиндр на конце - это резьба шатуна, она задается неподвижной и не участвует в расчете. На другом конце синяя часть - резьба конуса, она просто не нагружена.
Безымянный1.JPG

Как я понимаю, запас прочности меньше единицы означает, что ось сломается. Перегруженные участки показаны желтым и красным. Ну и ладно, значит у нас или сталь другая, или нагрузка меньше, или еще что. Но в целом результат получился достаточно правдоподобным. Потом я взял и добавил везде скруглений, никто ведь не мешает перед использованием доработать деталь. Запас прочности несколько вырос.
Безымянный3.JPG


А дальше я посмотрел, что рекомендует противник применения педальных осей В.Штракин. Он рекомендует болт М12. Ладно, превращаем ось в стержень диаметром 12мм и смотрим что получится.
Безымянный2.JPG

Запас прочности стержня оказался меньше. И это неудивительно, на самом нагруженном участке педальная ось толще. А болт везде одинаковый. Поэтому у основания он перегружен а дальше недогружен. Там, где не надо, у него лишний запас прочности, т.е. напрасный расход металла. Сломается он все равно у основания, так зачем ему быть одинаково толстым по всей длине?
Тут тоже скругление несколько улучшило картину, но ось все равно выигрывает.
Безымянный4.JPG

Конечно в реальной ступице болт работает в сборе с втулками и картина напряжений будет другая, так никто не мешает и педальную ось снабдить распорными втулками. Здесь проводилось сравнение в равных условиях.
Чем, кроме сравнения разных деталей, еще полезен такой расчет - можно сделать ось такой формы, чтобы при правильно заданных нагрузках напряжения были одинаковы по всей длине. Идеальная ось будет иметь плавно изменяющийся по длине диаметр, и соответственно будет очень сложна в изготовлении. Зато вес будет минимальный.
Я не привел никаких подробностей во-первых, потому что не очень освоил программу, а во-вторых, кому интересно, может и сам все это повторить, заодно и меня проверит.

Автор:  serbey [ Сб апр 09 2011 22:34 ]
Заголовок сообщения:  Re: Анализ прочности консольной оси (педальной).

хороший анализ! но почему то быстрее всего выходит из строя резьба. как на оси так и в шатуне. \ось и шатун был заварен\ я и сам завариваю.

Автор:  _Zmur_ [ Сб апр 09 2011 23:19 ]
Заголовок сообщения:  Re: Анализ прочности консольной оси (педальной).

А расчетную сетку можно увидеть? От нее много чего зависит.
И нагрузка разве не разделена по двум местам оси: по внутренней и внешней дорожке подшипника?

Автор:  GEK [ Вс апр 10 2011 06:34 ]
Заголовок сообщения:  Re: Анализ прочности консольной оси (педальной).

Анализ прочности в "Экспрессе" реально не провести, так как в паре ось-втулка нагрузка распределяется между первым и вторым элементами, а слабым местом будет как раз дорожка под внутренний шарикоподшипник. По этой причине я решил провести эксперемент и проточить педальную ось под напрессовку пром.подшипников.
Каб в сущности вопроса прав, да и с практикой спорить бесполезно.
Сама тема использования осей, подобных по форме и креплению педальным актуальна - доказано Одноволиковым.

Автор:  hof [ Вс апр 10 2011 09:51 ]
Заголовок сообщения:  Re: Анализ прочности консольной оси (педальной).

dim писал(а):
А дальше я посмотрел, что рекомендует противник применения педальных осей В.Штракин. Он рекомендует болт М12. Ладно, превращаем ось в стержень диаметром 12мм и смотрим что получится.


Я прошу не забывать, что у Штракина с болтом диаметром 12 мм стоят и распорные втулки с диаметром примерно 16 мм - анализ нужно вести с учетом диаметра этих втулок, так как болт не работает на изгиб в чистов виде, а работает по-большей части, на растяжение.

А вот в этом случае, по-твоему, болт М8 или М10, размещенный в цетре втулки работает на изгиб? Нет, болт в центре работает на растяжение, как и у Штракина с его втулками:
quick_10.jpg


Так что анализ не совсем верен!

Автор:  alex [ Вс апр 10 2011 11:53 ]
Заголовок сообщения:  Re: Анализ прочности консольной оси (педальной).

dim, :clap: . Не знаю Вашего имени. Здорово!, что начали "теоретиков" бить их же оружием.
1000Н-это сто кг. на край оси? А сколько кг выдержит эта ось при приложении нагрузки в середине? Очень интересно. Ребенок какого веса (на три колеса) может кататься?
Лучшее решение-это конус. Так и в авто ступица устроена. Но ТЕМА, ПРО ИСПОЛЬЗОВАНИЕ БЕЗ ПЕРЕДЕЛОК!
viewtopic.php?f=11&t=3064&start=100

Автор:  dim [ Вс апр 10 2011 13:53 ]
Заголовок сообщения:  Re: Анализ прочности консольной оси (педальной).

_Zmur_ писал(а):
А расчетную сетку можно увидеть? От нее много чего зависит.
И нагрузка разве не разделена по двум местам оси: по внутренней и внешней дорожке подшипника?
Какая там сетка, этот COSMOSXpress ничего не позволяет вообще, можно только выбрать материал, задать нагрузку, зафиксировать край и увидеть результат. Я поленился разделять нагрузку на две, потому что во-первых, человек вполне может встать на край педали, во-вторых, для сравнения это непринципиально, главное, чтобы она одинаковая была.
kab писал(а):
Вопрос не в том, отломятся или не отломятся - скорее всего выдержат - дело в лёгкости вращения.
Нет, вопрос именно в этом! Я и спрашивал, почему многие считают, что она согнется. А отвечают кто про что, но только не о прочности. А поставить промподшипники на эту ось никто не мешает.
GEK писал(а):
я решил провести эксперемент и проточить педальную ось под напрессовку пром.подшипников.
Вот тогда она действительно станет менее прочной. Лучше втулки на нее надеть и взять более крупные подшипники.
hof писал(а):
Я прошу не забывать, что у Штракина с болтом диаметром 12 мм стоят и распорные втулки с диаметром примерно 16 мм - анализ нужно вести с учетом диаметра этих втулок,
hof, читай внимательнее:
dim писал(а):
Конечно в реальной ступице болт работает в сборе с втулками и картина напряжений будет другая, так никто не мешает и педальную ось снабдить распорными втулками.


hof писал(а):
Так что анализ не совсем верен!
Назвать это анализом - это конечно наглость. Я просто хотел сравнить два варианта и показать, что Штракин говорит об опасности применения педальных осей, при этом сам использует болт, который ничуть не прочнее. И это если не учитывать материал. Я боюсь, что маркировка 8.8 на болтах или любая другая мало что значат в наше время. А ось худо-бедно вес человека выдерживает. И еще, если не ошибаюсь, болты 8.8 как раз-таки ломаются, а не гнутся.
alex писал(а):
Не знаю Вашего имени. А сколько кг выдержит эта ось при приложении нагрузки в середине? Ребенок какого веса (на три колеса) может кататься?
Меня зовут Дмитрий. При нагрузке в середине она конечно выдержит больше, но это ведь не помешает кому-нибудь весом 100кг встать на край.
alex писал(а):
Ребенок какого веса (на три колеса) может кататься?
Не знаю. Подобным расчетам нельзя слишком уж доверять.
Но в целом мне кажется, что при любых условиях, нагрузка на колесную ось меньше, чем на педальную. Потому что на педальную ось иногда приходится ВЕСЬ вес человека, а на колесную - никогда.
То же про распределение нагрузки, на край педали любой может встать, а что надо сделать, чтобы вся нагрузка колеса пришлась на внешний подшипник, я не знаю.
По поводу динамических нагрузок вопрос спорный, на педалях народ прыгает еще как. А колесо защищают шина и амортизатор.
alex писал(а):
Но ТЕМА, ПРО ИСПОЛЬЗОВАНИЕ БЕЗ ПЕРЕДЕЛОК!
Так я и не против. Просто в той теме многие говорили, что она не годится, т.к. согнется или сломается, и я стал разобираться в именно этом вопросе.

Автор:  hof [ Вс апр 10 2011 15:32 ]
Заголовок сообщения:  Re: Анализ прочности консольной оси (педальной).

hof писал(а):
А вот в этом случае, по-твоему, болт М8 или М10, размещенный в цетре втулки работает на изгиб? Нет, болт в центре работает на растяжение, как и у Штракина с его втулками:
Изображение

:) Я не получил ответа на этот вопрос.

Еще раз говорю, что нельзя сравнивать болт Штракина и педальную ось напрямую.

Добавлено через 9 минут 44 секунды:
dim писал(а):
hof, читай внимательнее:dim писал(а):Конечно в реальной ступице болт работает в сборе с втулками и картина напряжений будет другая, так никто не мешает и педальную ось снабдить распорными втулками.

Изначально консольная ось из педали всеми рисуется без распорных втулок. И я более чем уверен, что никто их ставить дополнительно не будет, так как большинство просто не поймет, зачем нужны эти сложности, когда можно "просто вкрутить и ехать". А и Штракин, и Alex в своей многостраничной теме, показывая, что да, народ ездит "на болтах", но и между подшипниками, и между рамой и крайним подшипником стоят дистанционные распорные втулки, которые берут на себя значительную долю усилий, оставляя болту только усилия сжатия-растяжения.

Лишить болт этих втулок и начать чего-то там сгибать, а потом говорить, что, мол, дескать, болт непрочный - категорически неправильно!

А в педали просто народ втулки ставить не будет, я в этом уверен. Потому что зачатую все делается "на коленке" и "через ж.." по закону подлости. Зато крику потом будет...

Автор:  hof [ Вс апр 10 2011 15:59 ]
Заголовок сообщения:  Re: Анализ прочности консольной оси (педальной).

Одноволиков Сергей писал(а):
Да..... Мое сообщение видн никто не читал. Да будет работать ось от педали. Только почемуто никто не задается вопросом = "КАК?". Обращаю ваше внимание. У педалей и втулок разные ШАРИКИ (разный диаметр, кол-во). Т.е. подшипники НЕ СОВМЕСТИМЫ. Прифигачить можно. Но это липуха. Я рекомендовать это не могу.

Читали, но народу интересно "алгеброй проверить гармонию", вот и взялись за калькуляторы.

Автор:  _Zmur_ [ Вс апр 10 2011 18:38 ]
Заголовок сообщения:  Re: Анализ прочности консольной оси (педальной).

А чем плох вариант на сайте Atomic Zombie, приварить ступицу наглухо к трубе, на свободный конец трубы подшипники и к раме клеммами например.

http://www.atomiczombie.com/ct-hubflange.html#hubflange

Автор:  hof [ Вс апр 10 2011 19:39 ]
Заголовок сообщения:  Re: Анализ прочности консольной оси (педальной).

_Zmur_ писал(а):
А чем плох вариант на сайте Atomic Zombie, приварить ступицу наглухо к трубе, на свободный конец трубы подшипники и к раме клеммами например.

http://www.atomiczombie.com/ct-hubflange.html#hubflange

1. Это на форуме уже было

2. Это не по теме темы (Анализ прочности консольной оси (педальной))

3. Все мудрые предложения по втулкам выкладываем в разделах "как сделать" и "детальный взрыв" - ищем там готовые темы по консолям и там постим, а здесь - только мысли по теме Анализ прочности консольной педальной оси.

Автор:  dim [ Вс апр 10 2011 20:24 ]
Заголовок сообщения:  Re: Анализ прочности консольной оси (педальной).

hof писал(а):
А вот в этом случае, по-твоему, болт М8 или М10, размещенный в цетре втулки работает на изгиб? Нет, болт в центре работает на растяжение, как и у Штракина с его втулками::) Я не получил ответа на этот вопрос.
Да пожалуйста, получите: в этом случае болт работает только на растяжение. А у Штракина диаметр втулок слишком мал, чтобы это утверждать. Там будет и изгиб, и растяжение, и деформация втулок. Они ведь кажется дюралевые? Они конечно облегчат жизнь болту, но не думаю, что намного.
hof писал(а):
Изначально консольная ось из педали всеми рисуется без распорных втулок. И я более чем уверен, что никто их ставить дополнительно не будет, так как большинство просто не поймет, зачем нужны эти сложности, когда можно "просто вкрутить и ехать".
А я не уверен. Если все вокруг такие тупые и ленивые, зачем вообще этот сайт? И я тоже могу сказать, что народ вкрутит болт и поедет без распорных втулок.
Я сравнивал две детали в одинаковых условиях. Сравнивать их в разных условиях - зачем? Как потом понять полученные результаты? Тогда уж надо сравнивать два узла - ступицу Штракина и ступицу из педальной оси. Но тут проблема - ступица Штракина есть, а ступицы из педальной оси нет.
Одноволиков Сергей писал(а):
Да..... Мое сообщение видн никто не читал.
Не расстраивайтесь, Вы ведь тоже не внимательно читаете :) . Например, почему Вы решили, что речь идет о родных шариках педалей и втулок? Я вроде нигде этого не говорил.

Автор:  Владимир Штракин [ Вс апр 10 2011 21:31 ]
Заголовок сообщения:  Re: Анализ прочности консольной оси (педальной).

dim писал(а):
Я просто хотел сравнить два варианта и показать, что Штракин говорит об опасности применения педальных осей, при этом сам использует болт, который ничуть не прочнее. И это если не учитывать материал. Я боюсь, что маркировка 8.8 на болтах или любая другая мало что значат в наше время. А ось худо-бедно вес человека выдерживает. И еще, если не ошибаюсь, болты 8.8 как раз-таки ломаются, а не гнутся.

В чём то вы правы но не во всём.
1. Вы не обратили внимание на то, что я предлагаю болт М12 только до определённой нагрузки. И уж при правильном креплении болт диаметром 12 мм по любому лучше чем ось педали диаметром 10 мм(кстати так же из неизвестного материала).
То что изображено у вас просто некорректное крепление. Поэтому у вас получилось, что 12 мм хуже чем 10 мм :D
2. При нагрузке которая превышает определённый предел я советую специально изготовленную ось диаметром 15мм прочностью 11,8 и резьбой М16х1.

О конкретных нагрузках уже писал но повторюсь
-болт 12 мм классом прочности 8,8 годится для трайка грузоподъёмностью до 150 кг с ресурсом 4000км.
-спец ось диаметром 15мм прочностью 11,8 и резьбой М16х1 - вытянет 250кг с ресурсом 8000 км.

Добавлено через 6 минут 45 секунд:
dim писал(а):
Они ведь кажется дюралевые? Они конечно облегчат жизнь болту, но не думаю, что намного.

А в данном случае советую не просто "не думаю", а взять ручку учебник по Сопромату и посчитать на бумажке.

Автор:  serbey [ Вс апр 10 2011 23:10 ]
Заголовок сообщения:  Re: Анализ прочности консольной оси (педальной).

я на первом вм сделал оси из болта м12х1.25 но приварил их к втулке с подшипниками шкворня. распорных втулок есно небыло. копировал кулак от картинга. оси получились слабоваты. пришлось переделать на 16 мм. но при конструкции с прижимным болтом и распорными втулками ---другое дело. болт выдерживает достаточно жёсткую эксплуатацию. так что работа на изгиб и растяжение--две большие разницы....

Автор:  dim [ Пн апр 11 2011 00:05 ]
Заголовок сообщения:  Re: Анализ прочности консольной оси (педальной).

Владимир Штракин писал(а):
Поэтому у вас получилось, что 12 мм хуже чем 10 мм
А меня так и не получилось. Ось, о которой идет речь имеет диаметры от 13мм в самом ответственном месте до 8мм.
Владимир Штракин писал(а):
А в данном случае советую не просто "не думаю", а взять ручку учебник по Сопромату и посчитать на бумажке.
К сожалению, не могу последовать Вашему совету, образование не в той области. Поэтому сделал что смог. И кстати, рассказал и показал. Надеюсь, кому-нибудь будет полезно. Ваша позиция конечно более разумна: "Я посчитал, все знаю, но никому не скажу - учите сопромат."

Автор:  hof [ Пн апр 11 2011 14:05 ]
Заголовок сообщения:  Re: Анализ прочности консольной оси (педальной).

Тема - о рассчете прочности, и попрошу уважаемых дискуссиантов придерживаться темы, дабы не усложнять поиск информации для новичков и не добавлять работы модератору.

Стоит ли ставить педальную ось или не стоит, просьба обсуждать здесь:
http://velomobile.org/forum/viewtopic.php?f=8&t=4990

Автор:  dim [ Пн апр 11 2011 16:14 ]
Заголовок сообщения:  Re: Анализ прочности консольной оси (педальной).

Уважаемый господин Одноволиков! Специально для Вас медленно повторяю: в той теме у меня был всего один вопрос -
достаточно ли прочности педальной оси для использования ее в качестве колесной. Я ни слова не говорил о подшипниках, пока не решен вопрос с прочностью, о них говорить рано. Вы, с упорством достойным лучшего применения, сворачиваете на подшипники, полностью игнорируя прочность. Но в конце концов, я все-таки получил ответ на свой вопрос, спасибо Вам и kab-у. Правда для этого потребовалось создать новую тему. Оказалось что прочности хватает и эту ось уже давно и много раз так использовали. В.Штракин не очень четко сформулировал, но по-моему и он использовал ось от педали на Скорпионе. Хотя там не совсем ясно, что значит "подобную ось ".
Одноволиков Сергей писал(а):
Вот мне непонятно. Автор сделал тему, попросил совета. Ему ответили. Основная масса ответов = это не совсем правильная идея. Так нет же. "А я не верю".
Неправда, никто не говорил "не верю". Я просто задавал один и тот же вопрос, не получал ответа и снова спрашивал.

Одноволиков Сергей писал(а):
ТЫ ДОКАЖИ ЧТО МОЖНО ИСПОЛЬЗОВАТЬ ОСЬ ОТ ПЕДАЛИ
Доказывать что ось от педали можно использовать, я никому не собираюсь. Вы и ваши коллеги это давно доказали. Вы можете доказать, что этого делать нельзя, если приведете случаи поломок при использовании таких осей. Почему-то пока никто таких примеров не привел.
Я может быть буду использовать педальную ось, а может не буду, пока не знаю. Но не понимаю, почему попытка выяснить один вопрос с прочностью вызывает столько эмоций.

Автор:  hof [ Пн апр 11 2011 16:17 ]
Заголовок сообщения:  Re: Анализ прочности консольной оси (педальной).

Просьба сохранять спокойствие. :)

Автор:  serbey [ Пн апр 11 2011 22:39 ]
Заголовок сообщения:  Re: Анализ прочности консольной оси (педальной).

можно ставить ось от педали или нет? вопрос конечно интересный . и каждый его должен решать самостоятельно исходя из конкретных субъективных условий . даже если все будут говорить что низзья .... но человеку сильно хоццаа---пусть ставит!он же делает вещь для себя любимого???

Автор:  Одноволиков Сергей [ Вт апр 12 2011 13:29 ]
Заголовок сообщения:  Re: Анализ прочности консольной оси (педальной).

Таааак.... Переходим на "понятия"."достаточно ли прочности педальной оси для использования ее в качестве колесной." Почему такая буря в стакане. Ты написал "ПЕДАЛЬНАЯ ОСЬ". Тебе и отвечают про ПЕДАЛЬНУЮ ОСЬ. А если ты собираешься делать по ТИПУ педальной оси и спрашиваешь про прочность данной конструкции - тогда другой компот. Ты уж разберись, что ты хочешь. Поставить на веломобиль ГОТОВУЮ ПЕДАЛЬНУЮ ОСЬ или выточить типа педальной оси.
ПРАВИЛЬНО обработаннаяч педальная ось прекрасно выдерживает нагрузки. Но это ПРАВИЛЬНАЯ. НЕ КИТАЙ, даже старые совдеповские дорожные/туристические оси делали с нарушением технологии. Самые лучшие это от Старт Шоссе, но они короткие. При проектировании переделки обязательно используй дистанционную втулку (между чашками). Всетаки есть риск погнуть ось.
Из личного опыта. Я сделал ось под промы по типу педальной. Сталь45. Без дист. втулки, плохая термообработка. СОГНУЛИСЬ, сразу и 1км не проехал. Нарастил сечение. Работает. Для примера моихопытов = фото.

Вложения:
Комментарий к файлу: Китайская втулка после переточки под стандартный подшипник
КрасныйТрайк переделка 81.jpg
Комментарий к файлу: Китайская втулка разобранная, как она была на момент покупки
КрасныйТрайк переделка 16.jpg
Комментарий к файлу: Новая ось, на ней я катаюсь.
КрасныйТрайк переделка 32.JPG
Комментарий к файлу: Ось которая погнулась. Ошибки в проектировании, изготовлении и сборке.
КрасныйТрайк переделка 67.jpg
Комментарий к файлу: Ось была исправлена.
КрасныйТрайк переделка 81.jpg
Комментарий к файлу: Последний вариант под диск и китайскую втулку.
КрасныйТрайк с амортизатором 1.JPG

Страница 1 из 5 Часовой пояс: UTC + 4 часа
Powered by phpBB® Forum Software © phpBB Group
http://www.phpbb.com/