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

расчёт консольной оси на 20 мм.
https://www.velomobile.org:443/forum/viewtopic.php?f=83&t=4118		 Страница 1 из 2
Автор:  kab [ Пн дек 14 2009 01:58 ]
Заголовок сообщения:  расчёт консольной оси на 20 мм.
Уважаемые коллеги! Предлагаю совместно подумать над одной очень практической задачкой.
Колесо для веломобиля с консольным креплением и с максимальным использованием покупных узлов и деталей.
В продаже есть втулки передних колес на промышленных подшипниках под 20 мм ось с уже готовым креплением под дисковый тормоз. Их можно купить и это главное.
Вопрос:
1. Какой должна быть ось для подобной конструкции под консольное крепление колеса?
Нужно рассчитать и составить:
-схему нагрузки,
- подобрать материал,
- режимы термообработки,
- тех. процесс изготовления.

2. Подойдет ли 20 мм ось, используемая на двухперьевой вилке. Ответ обосновать расчетом – взять ось, промерить толщину стенок, определить материал и провести расчёты.

3. Какие размеры оси (целиковая, с внутренним отверстием, при использовании иного, кроме стали материала:
- дюралюминий Д1, Д16, В95 (хотя его лучше не использовать – очень не любит концентраторов)
- титан марка, тех процесс изготовления.

Можно оттолкнуться от известного - что ось с параметрами:
наружний размер 15 мм,
сквозная сверловка 7 мм,
Сталь 45, НРС 35-40,
Благополучно выдерживает все нагрузки.

Схема крепления оси:

Вложения:
ось-20-мм..jpg
20-мм-с-кулаком.jpg
крепление-под-оси-20-мм.jpg
Автор:  Shuriken [ Пн дек 14 2009 09:25 ]
Заголовок сообщения:  Re: расчёт консольной оси на 20 мм.
kab писал(а):
- подобрать материал,
- режимы термообработки,
- тех. процесс изготовления.

Это всё хорошо, когда есть производство, завод. А когда только одна мастерская и полтора станка - то делать из чего найдёшь и обрабатывать тем, что есть.
Не забывай, что втулки эти недешёвые, классика с проточкой пятидолларовых втулок будет дешевле.
Тут хорошо то то, что ось можно использовать алюминиевую. Использовать оригинальные серийные вилосные оси не советовал бы - из моего опыта работы они из весьма мягкого материала, гнутся, для консоли не подойдёт.
Мне кажется, что стоит применить "инженерный подход" - сделать деталь, сломать на испытаниях, модернизировать, снова сломать и т. д.:)
Д16Т (термообработанный) ессно - из него точить полуось, по возможности без резьб.
Внутри утоньшать, пока на испытаниях ломаться не начнут.
Но, повторяю, втулки эти дорогие.
Автор:  kab [ Пн дек 14 2009 11:41 ]
Заголовок сообщения:  Re: расчёт консольной оси на 20 мм.
Дорогие, да не дороже денег. Но тогда из всего узла потребуется только ОДНА!! трудоемкая деталь. А чаще всего дороже время. Вот о чем я говорю.
Автор:  _Zmur_ [ Пн дек 14 2009 11:56 ]
Заголовок сообщения:  Re: расчёт консольной оси на 20 мм.
Мне для расчета требуются некоторые свойства материала, такие как например модуль Юнга и т.п. Если для обозначенных материалов их можно будет найти, то смогу рассчитать ось. Надо только будет определиться с тем, какие именно нагрузки на нее действуют каково их направление и какова их величина.

P.S.
может еще поговорить об осях, для изготовления которых не требуется токарный станок и т.п. приспособления, которые не у всех есть? :roll:
Автор:  Guest [ Пн дек 14 2009 12:08 ]
Заголовок сообщения:  Re: расчёт консольной оси на 20 мм.
Ну вообще втулки дороговаты от нормальных производителей цены от 100 до 300 баксов.
А вообще можно посмотреть в «Инфекте» БМХ под 20 ось или Одисей но они без адаптера на дискачь на БМХ втулки цены от 20-65 баксов.
Автор:  serbey [ Пн дек 14 2009 21:51 ]
Заголовок сообщения:  Re: расчёт консольной оси на 20 мм.
если честно не пойму зачем что то рассчитывать? 20 мм --на жигулях наружный подшипник передней ступицы имеет меньший диаметр. а тут при нагрузках как минимум в десять раз меньше мучают сомнения --выдержит или нет?на первом трайке сделал оси из болтов м12--при прыжках с бордюров --немного со временем прогибались. но не сломались. перешел на 16мм.--пока прогибов не наблюдалось. какой материал ?--проще идешевле подобрать что то готовое. я использую штоки аммотизаторов или готовые болты. крепеж от вазов и камазов \белебеевский\ имеет хороший допуск по наружному диаметру и продаеться в ассортименте на рынках автозапчастей.
Автор:  _Zmur_ [ Пн дек 14 2009 21:59 ]
Заголовок сообщения:  Re: расчёт консольной оси на 20 мм.
serbey писал(а):
если честно не пойму зачем что то рассчитывать? 20 мм --на жигулях наружный подшипник передней ступицы имеет меньший диаметр. а тут при нагрузках как минимум в десять раз меньше мучают сомнения --выдержит или нет?на первом трайке сделал оси из болтов м12--при прыжках с бордюров --немного со временем прогибались. но не сломались. перешел на 16мм.--пока прогибов не наблюдалось. какой материал ?--проще идешевле подобрать что то готовое. я использую штоки аммотизаторов или готовые болты. крепеж от вазов и камазов \белебеевский\ имеет хороший допуск по наружному диаметру и продаеться в ассортименте на рынках автозапчастей.


А можно поконкретнее про эти детали? Фотку например, как они выглядят?
Автор:  serbey [ Пн дек 14 2009 22:12 ]
Заголовок сообщения:  Re: расчёт консольной оси на 20 мм.
какие--болты и шток аммортизатора?если глянешь поссылке на зелененький --там видно болт на переднем кулаке--еще не обрезанный.на синем и красном--стоят штоки ам-ров газели. я на днях смогу сфоткать. но проще найди старый ам-тор с подходящим диаметром штока--болгаркой разреж трубу и раскрути гайку поршня. увидишь все своими глазами.
viewtopic.php?f=46&t=3857
Автор:  serbey [ Пн дек 14 2009 22:15 ]
Заголовок сообщения:  Re: расчёт консольной оси на 20 мм.
какие--болты и шток аммортизатора?если глянешь поссылке на зелененький --там видно болт на переднем кулаке--еще не обрезанный.на синем и красном--стоят штоки ам-ров газели. я на днях смогу сфоткать. но проще найди старый ам-тор с подходящим диаметром штока--болгаркой разреж трубу и раскрути гайку поршня. увидишь все своими глазами.
viewtopic.php?f=46&t=3857
Автор:  Re [ Пн дек 14 2009 22:42 ]
Заголовок сообщения:  Re: расчёт консольной оси на 20 мм.
kab писал(а):
Схема крепления оси:


Вот мой вариант
Изображение
Изображение
Изображение
Изображение
Изображение

Ось просверлена под стандартный эксцентрик.
Конструкция получилась очень надежной.
Здесь ось стальная просверленная.
Но ощущение такое, что при таких размерах и алюминь спокойно выдержит.

Подшипники в самой 20мм втулке, ось удерживается стандартным эксцентриком для заднего колеса. Ось сделана немного короче для того, чтобы с внешней стороны вставить пружинку.

Не бронепоезд. 8)

Вложения:
В сборе.JPG
Автор:  Shuriken [ Пн дек 14 2009 22:50 ]
Заголовок сообщения:  Re: расчёт консольной оси на 20 мм.
Так ось сплошная стальная????
Автор:  kab [ Пн дек 14 2009 22:54 ]
Заголовок сообщения:  Re: расчёт консольной оси на 20 мм.
Ребята! Вы что?! Бронепоезд делаете?!
Автор:  serbey [ Пн дек 14 2009 22:56 ]
Заголовок сообщения:  Re: расчёт консольной оси на 20 мм.
на чертеже нет подшипников? чем удерживаеться втулка от соскальзывания с оси.? \нет ни гайки ни чего либо\хоть на фотках покажи.
Автор:  serbey [ Пн дек 14 2009 23:04 ]
Заголовок сообщения:  Re: расчёт консольной оси на 20 мм.
если втулки имеют под-ки на 20мм --то для облегчения веса надо просто увеличитьдиаметр отверстия в оси.для сравнения задний мост трехколесного вела с консольным креплением колес --изготовлен из полдюймовой водопроводной трубы.нар диаметр--чуть меньше 22мм. внутренний диаметр--около 16мм.
Автор:  hof [ Вт дек 15 2009 03:09 ]
Заголовок сообщения:  Re: расчёт консольной оси на 20 мм.
Делал на лигерад консольную 20мм ось под втулку на 20 мм... Сталь 20, диаметр 20, толщина стенки 2 мм (или 2,5 мм - не помню точно, давно было).
В месте концентрации напряжений вбил короткую трубку длиной миллиметров 40-50 диаметром 17 мм и толщиной стенки 2,5 мм.

P.S.: На MTB-вилках материал 20мм оси - твердый алюминий, типа 7025. Толщина стенки - миллиметра 2. Разбирать вел, чтобы проверить, лень. :)
Автор:  Shuriken [ Вт дек 15 2009 09:22 ]
Заголовок сообщения:  Re: расчёт консольной оси на 20 мм.
Там не 2 мм, а порядка 4 стенка.
Автор:  Warlus [ Ср дек 16 2009 04:25 ]
Заголовок сообщения:  Re: расчёт консольной оси на 20 мм.
kab писал(а):
Можно оттолкнуться от известного - что ось с параметрами:
наружний размер 15 мм,
сквозная сверловка 7 мм,
Сталь 45, НРС 35-40,
Благополучно выдерживает все нагрузки.

Если использовать ту же сталь при той же схеме крепления, то отверстие можно сверлить диаметром 17,5мм (расчет только на изгиб).
Расчет: сигма mах=М/W (сигма max - максимальное напряжение, M - изгибающий момент, W - момент сопротивления сечения). Сигма та же, т. к. материал тот же, M тот же, т. к. нагрузки те же. Остается сравнивать W.
W=0,0982(d в 4 степени - d1 в 4 степени)/d (формула из справочника по сопромату), где d - наружный диаметр, d1 - внутренний диаметр трубы. W=0,000000316 куб.м
Приравняв Wz для диаметров 15 и 7 с Wz для диаметров 20 и x, находим x=17,59мм.

Изгибающий момент, который выдержит данная ось, можно посчитать, зная предел текучести Ст45, он равен 245МПа: M=сигма текучести*W = 245000000Па*0,000000316куб.м=77,4Н*м. Такая же закаленная сталь имеет предел текучести 600МПа, тогда М=190Н*м. Судя по приведенному НРС, использовалась закаленная. Такой изгибающий момент соответствует боковой нагрузке на колесо диаметром 20" F=M/R=190Н*м/0,25м=760Н (76кгс). Мне кажется, маловато, но спицованные колеса, видимо, хорошо уменьшают рывки боковых нагрузок.

Кто сможет на устойчивость такую тонкостенную ось посчитать? Или это бессмысленно - никто такую делать все равно не станет, так что запас прочности получится весьма приличный?
Автор:  alex [ Ср дек 16 2009 11:09 ]
Заголовок сообщения:  Re: расчёт консольной оси на 20 мм.
Warlus писал(а):
kab писал(а):
Можно оттолкнуться от известного - что ось с параметрами:
наружний размер 15 мм,
сквозная сверловка 7 мм,
Сталь 45, НРС 35-40,
Благополучно выдерживает все нагрузки.

Если использовать ту же сталь при той же схеме крепления, то отверстие можно сверлить диаметром 17,5мм (расчет только на изгиб).
Такой изгибающий момент соответствует боковой нагрузке на колесо диаметром 20" F=M/R=190Н*м/0,25м=760Н (76кгс).


А можно ЭТО в "человекокилограммах" написать? Если 76 кг по ЦЕНТРУ ОСИ? нагрузить-она выдержит???
Автор:  yurez [ Ср дек 16 2009 12:35 ]
Заголовок сообщения:  Re: расчёт консольной оси на 20 мм.
Как всегда главный вопрос в нагрузке.
Даже и думать считать не стоит, если не ясно из каких соображений взята нагрузка.
Например, для самолетов есть нормы летной годности в которых жестко регламентирована эксплуатационная и расчетныая нагрузки. Для атомобилей также есть определенный коэфф. запаса на который умножается статическая нагрузка. А что брать для велосипада и тем более для веолмобиля - непонятно. Поэтому нечего тут считать, сначала определитесь с нагрузками. а когда определитесь - ответтье на простой вопрос: почему расчетная нагрузка на этот узел должна быть именно такой и как это соотносится с реальной эксплуатацией конструкции. Если не можите этого сделать (я не могу), то берите на глаз с запасом, но тогда ни о какой оптимизации рассуждать не приходится. Разве что сравнить ось из дюраля и стали по массе при прочих равных.
Автор:  _Zmur_ [ Ср дек 16 2009 12:42 ]
Заголовок сообщения:  Re: расчёт консольной оси на 20 мм.
yurez писал(а):
Как всегда главный вопрос в нагрузке.
Даже и думать считать не стоит, если не ясно из каких соображений взята нагрузка.
Например, для самолетов есть нормы летной годности в которых жестко регламентирована эксплуатационная и расчетныая нагрузки. Для атомобилей также есть определенный коэфф. запаса на который умножается статическая нагрузка. А что брать для велосипада и тем более для веолмобиля - непонятно. Поэтому нечего тут считать, сначала определитесь с нагрузками. а когда определитесь - ответтье на простой вопрос: почему расчетная нагрузка на этот узел должна быть именно такой и как это соотносится с реальной эксплуатацией конструкции. Если не можите этого сделать (я не могу), то берите на глаз с запасом, но тогда ни о какой оптимизации рассуждать не приходится. Разве что сравнить ось из дюраля и стали по массе при прочих равных.


Что брать для велосипеда должно быть сказано в ГОСТах по-идее. Ну или на худой конец в ISO. Было бы неплохо для велосипедов хотя бы узнать эти нагрузки, чтобы делать и не париться, развалится или нет.
Страница 1 из 2 Часовой пояс: UTC + 4 часа
Powered by phpBB® Forum Software © phpBB Group
http://www.phpbb.com/