Форум о веломобилях и лигерадах

В предыдущей теме два вопроса, которые многих интересовали –
1. сколько может выдержать педальная ось, и
2. сколько она на самом деле должна выдержать – так и остались без ответа.
Графический анализ – это конечно здорово, но реальной пользы от него немного. Он позволяет увидеть слабые места детали, которые обычно и без него известны. А чтобы рассчитать, какую нагрузку реально может выдержать деталь, надо точно знать из какого материала она сделана – а это в наших условиях практически невозможно. И уж совсем никакого толка от такого анализа в вопросе номер два.
Но можно пойти другим путем, попробовать оценить максимально возможную нагрузку. В.Штракин оценил нагрузку на консольную ось прямолинейно движущегося трайка как трехкратно превышающую вес, приходящийся на колесо. Он обещал вспомнить подробности, а пока я попробую зайти с другой стороны.

Рассмотрим веломобиль в повороте. Берем статью об устойчивости и «творчески перерабатываем». Т.е. то, что мне показалось спорным или непонятным, я выбросил, а остальное перескажу своими словами. И картинку тоже пришлось переделать.

Посмотрим на ВМ спереди(нижний рисунок). На веломобиль в повороте действуют центробежная сила и сила тяжести (и естественно, противодействующие им сила трения и реакция опоры). Понятно, что ВМ опрокидывается, когда сумма этих двух сил(показана красным) оказывается выше зеленой линии, соединяющей центр тяжести и точку О. Точка О – это проекция линии соединяющей точки опоры правого и переднего колес. По-моему, более правильно измерять эффективную полуширину вдоль линии, соединяющей центр тяжести и центр поворота. Отношение полуширины L к высоте центра тяжести H я бы назвал коэффициентом устойчивости. Если он меньше единицы, т.е. L < Н, то ВМ переворачивается при достаточно крутом повороте, а если наборот, L > Н , то для того, чтобы ВМ опрокинулся, центробежная сила должна быть больше силы тяжести. Это возможно только когда коэффициент трения больше единицы, то есть никогда . Значит, при коэф. устойчивости больше единицы, ВМ не опрокинется, а сорвется в занос. Насколько мне известно, большинство трайков имеют коэффициент устойчивости меньше единицы и легко опрокидываются.
С точки зрения консольной оси, хуже всего ей придется, когда L = H. Будем считать коэффициент трения равным 1, тогда при повороте на грани опрокидывания сила трения равна нагрузке на колесо. При этом ВМ практически стоит на двух колесах, и если его полный вес 150 кг и нагрузка распределена поровну, на каждое колесо действует сила 750 Н. При радиусе колеса 30см получим изгибающий момент на оси 225 Нм. Это максимум, который можно получить при повороте, сила трения больше не даст .
Кроме того, на каждую ось действует изгибающий момент от силы тяжести(точнее реакции опоры). Но тут при той же силе 750 Н, значительно меньше плечо, примерно 5см (расстояние от точки крепления оси до центра ступицы). То есть, момент примерно в 6 раз меньше, чем от центробежной силы. И действует он в противоположном направлении, слегка уменьшая нагрузку на ось до 188 Нм.
Итого, при полном весе ВМ 150 кг и расстоянии от точки крепления оси до центра ступицы 5 см, консольная ось должна выдержать момент 188 Нм, если вы имеете привычку проходить повороты на двух колесах.
Проверить это несложно, после установки оси на нее надевается труба длиной 1м, на свободный конец которой вешается груз 20 кг. Но т.к. вес между колесами распределен не поровну, и вообще, мало ли что, я бы повесил 50 кг.
Заранее извиняюсь перед В. Штракиным, что спорю с его расчетами. По его оценкам ось должна выдержать момент примерно 75 Нм. Но на этот раз перестраховщик я .

Дельный расчет, мне нравится! Я обычно так свои консоли и расчитываю.


Размышления: то есть 750/20=38 Н/м, с трехкратным запасом - 38х3=114 Н/м, что меньше 188...
Я еще обычно закладываю троекратный запас прочности в повороте.

Причем, для подрессореного колеса при езде по тем же дорогам запас можно и меньше 3-х, кмк, иначе получится фрирайдный вариант.

_________________
viber, +7-926-702-1384, Skype: oleg-hof, email: hof5@mail.ru
Мои конструкции Лигерады "Пантера"
Вожу коврики "Ventisit" на заказ. Ремонт алюминиевых рам.

если приложить к метровому лому силу в 50 кг крутящий момент будет более 500 нм.путаем кгм и нм. разница в десять с лишним раз. а моментом в 75 кгм можно стремянки на грузовике сломать...

_________________
Мой личный сайт (новый) - http://velomobily.at.ua/
Мой Канал на Ютуб - https://www.youtube.com/channel/UC4opyB ... ysH1I5pD2Q

Или я плохо написал, или ты невнимательно прочитал. "Гравитационный" момент 38 Нм направлен в противоположную сторону от "инерционного" 225 Нм. Поэтому 225-38= 187 Нм.
Пока неясно, как считал В.Штракин, говорить не о чем. Я оценивал максимально возможную нагрузку, а дальше каждый сам решает, насколько прочную ось делать.
Да вроде не путаем... По расчету предельная нагрузка на ось в повороте 188 Нм. Это 18.8 кгм. Я и предложил груз 20 кг. А от себя добавил, что лучше бы 50. Где здесь 10 с лишним раз? Про грузовики вообще непонятно, где ты нашел момент 750 Нм?

Или я плохо написал, или ты невнимательно прочитал. "Гравитационный" момент 38 Нм направлен в противоположную сторону от "инерционного" 225 Нм. Поэтому 225-38= 187 Нм.

...Или ты делаешь поспешные выводы!

Я просто рассуждал, что даже если на расчет в повороте оставить силу только 1G, то трех-четырехкратный запас прочности для движения по прямой есть. иначе говоря, что можно даже и не считать, какая нужна ось для езды по прямой, а сразу грузить ее поворотом и делать расчет оси в условиях поворота!

Добавлено через 1 минуту 12 секунд:

...и что такое "стремянка" на грузовике...

_________________
viber, +7-926-702-1384, Skype: oleg-hof, email: hof5@mail.ru
Мои конструкции Лигерады "Пантера"
Вожу коврики "Ventisit" на заказ. Ремонт алюминиевых рам.

Тут дело немного хуже. В повороте макс. нагрузку можно довольно точно рассчитать, и она не увеличится, т.к. дальше или занос или опрокидывание.
А по прямой - не получается. Ну задашь ты скорость 50км/ч и размер препятствия 5 см, рассчитаешь, а если скорость или препятствие окажутся больше? Или просто одним колесом в дерево въехать? Короче, прямолинейное движение гораздо опаснее в смысле неожиданностей, и поэтому труднее для расчетов.

Хм, обычно для транспортных средств запас прочности берется равным 3G. Комфорт перегрузок для человека, насколько я помню, от 0,1 до 1 G. До 10G - переносимо, но болезненно. Перегрузки выше 10G не имеет смысла закладывать, так как не каждый человек нормально перенесет такие перегрузки. Если скорость и препятствие окажутся больше, то тогда для этих условий, именно ДЛЯ ЭТИХ условий, если оно нужно, и стоит расчитывать отдельную ось. Не будешь же на шоссейнике дропать и катать доунхилл по камням? Нет, не будешь, так как понимаешь всю абсурдность идеи. И по ощущениям на руле очень быстро поймешь, где тебе ехать не стоит. С другой стороны, мегапрочный даунхильный аппарат весом 22+кг, который запросто выдержит падение на камни с высоты 3 метра для гонок по шоссе, как бы, тоже не к месту - запас прочности и вес для езды по шоссе в этом аппарате излишен. Как бы, для гонок нужна одна ось, для нормальной езды - другая, для детей - третья.

Для нормальной езды запас прочности 3G в повороте более чем достаточен, я так считаю.

_________________
viber, +7-926-702-1384, Skype: oleg-hof, email: hof5@mail.ru
Мои конструкции Лигерады "Пантера"
Вожу коврики "Ventisit" на заказ. Ремонт алюминиевых рам.

Этого я совсем не понял. Что значит запас прочности 3G, и что значит 3G в повороте?
В повороте боковое ускорение не может превысить 1G, дальше или занос или опрокидывание. Человек 1G спокойно переносит. И при этом на консольной оси появляется отламывающий момент, соответствующий перегрузке 7.5G при прямолинейном движении. Это если радиус колеса 30см, а расстояние от центра ступицы до точки крепления оси 5см.
Вообще G - это ускорение 9.8 м/с², измерять в этих единицах запас прочности - только путаницу устраивать.
Удачно наехав на камень при хорошей скорости, можно получить на колесе ускорение 10G и ничего с ним не будет, при хорошем амортизаторе.

я когда то расчитывал раму для ав- ля. там был подход такой. считалась статическая полная нагрузка. делался запас прочности 2. потом умножался на коэф . динамичности 1.85. тут еще такой проблема----как расчитать усталость металла? вот сделали технику она прошла испытания. немного поездила и в самый неподходящий момент --бряк. вчера приходил ко мне товарищ --лопнула ось педали. два года отездил . педаль недешовая. а лопнула в одно движение.по срезу металла видно как развивалась трещинка.сразу вспомнил про ось педали в роли оси колеса. это ещё один довод в пользу болта. время от времени его можно профилактически менять. благо в любом автомагазине есть. а с спецдеталью так не прокатит. еще про расчет повортного кулака--мы спорим какие там нагрузки. но колесо мы будем использовать обычное и боковые нагрузки оно выдержит совсем ограниченные.надо сперва проверить какие нагрузки выдержит колесо .а потом исходя из прочности колеса спроектировать кулак.

_________________
Мой личный сайт (новый) - http://velomobily.at.ua/
Мой Канал на Ютуб - https://www.youtube.com/channel/UC4opyB ... ysH1I5pD2Q