Skocz do zawartości

[inżynieria] Siły działające w rowerze


Rekomendowane odpowiedzi

Napisano

Starałem się ostatnio znaleźć jakieś informacje odnośnie sił jakie działają na rowerowy widelec podczas jazdy, głównie podczas ostrego hamowania, czy to w nagłych sytuacjach, czy podczas różnych zjazdów. Nic niestety nie wyszukałem.

Na widelcu się nie skończyło i zainteresowało mnie również jak siły są rozłożone w całym układzie - rowerze.

 

Temat ten interesuje mnie ze względu na moje studia, jednak na razie nie mam wystarczających umiejętności, by sobie to wszystko policzyć. Stąd ten post i moje pytanie; czy ktoś może zastanawiał się nad tym/podobnym tematem? Może macie jakieś strony, albo sami doszliście do tego jak to wszystko wygląda? Prosiłbym o odpowiedź jeśli coś wiecie.

Wiem, że to wszystko liczą inżynierowie i dany komponent jest zaprojektowany tak, aby sprostać zadaniu jakie mu powierzono. Sam jednak idę w podobnym kierunku i chętnie zobaczyłbym jak to wygląda w układzie, z jakiego korzystamy my wszyscy na tym forum :)

 

Pozdrawiam!

Napisano

Michał a na jakim poziomie juz jestes (w opanowaniu tego)?

Ja mam w technikum mechanike i belki lelki, ścinanie zginanie jest non stop, dopiero w 3 klasie zaczynam to powoli kumac.

Z rozkładem sił w rowerku to zlozona sprawa, a do pelnych obliczeń 'chyba' nie mozliwe do zdobycia bedzie material danych czesci i jego wytrzymalosc.

Sprawa bardzo ciekawa, ale dla mnie kosmos

Napisano

Tak szybkiej odpowiedzi się nie spodziewałem, myślałem, że mało kogo interesuje ta tematyka :)

 

Do rzeczy: z wytrzymałością mam styczność od paru zajęć, ~10 godzin na uczelni. Kończyłem liceum, a tam uczą zupełnie czego innego ;)

Jak na razie potrafię liczyć sił podczas ściskania i rozciągania prętów, oraz układy belkowe z momentem siły. Brak mi jednak tego ważniejszego elementu, czyli zginania i ewentualnie skręcania. Wiem, że jest to już poziom wyższy i trochę będzie się trzeba namęczyć, ale wszystko jest dla ludzi :laugh:

 

Chodzi mi na razie o te główne elementy, a więc siły jak są rozłożone, ile N (niutonów) na kierownicy, ile na pedałach, na siodełku. Teoretycznie nie powinno być wielkiego problemu z tym, kwesta rozrysowania. Schody zaczną się gdy będziemy chcieli obliczyć naprężenia czy wydłużenie danego elementu. Trzeba znać dokładny przekrój rurki, odpowiednie wartości współczynników, modułów dla konkretnego materiału.

 

PS No właśnie dareq, w dalszej perspektywie przerażające...

Napisano

Widzę że nie tylko ja przez beleczki przechodziłem :).

Sam jestem ciekawy jak sprawy się mają. W pracy używam różnych programów do obliczeń konstrukcji, ale jak użyć programu do projektowania budowli tak by się przydał do projektowania np ramy to mnie już zastanawiało setki razy.

 

Nie sądzę aby filozofia tego była taka straszna, przynajmniej jeśli chodzi o klasyczne ramy z metali. Myślę że można spokojnie przyjąć iż tak jak w budownictwie wszystko sprowadza się do zastąpienia tego możliwie najprostszym układem...czyli beleczki :laugh: , tyle że złożone bardziej.

Spawy też mają swoje własności mechaniczne, które są jasne i nie jest problemem obliczenie sił potrzebnych do zerwania.

 

W zasadzie co by miało tam być takiego trudnego?

Zginanie, skręcania, ścinanie i rozciąganie to wszystko co mi przychodzi do głowy co może dziać się z rowerem.

Jeśli tak to kłania się 2-gi rok studiów i mechanika teoretyczna. Kwestia przyjęcia danych początkowych.

Zastanowienia się jakie siły mogą wystąpić i jakie warunki spotkać w czasie jazdy i ogień z obliczeniami.

Mając książkę i normy w ręku, można przyjąć parametry wytrzymałościowe stopów i próbować coś porobić. Policzyć naprężenia, maksymalne momenty i określić przekroje.

 

To moja taka skrócona wizja na temat tego, ale z drugiej strony, może istnieje oprogramowanie tworzone na potrzeby konkretnych firm i metoda jest zupełnie inna niż mi się wydaję.

Napisano

wiem ze ktos pokazywal tutaj film jak sie amortyzatory wyginaja podczas hamowania w zwolnionym tempie. pamiętacie to moze jeszcze?

 

Filmik mile widziany, sił nie przedstawi co prawda, ale chociaż wizualnie zaprezentuje o co biega :)

 

Z samymi wyliczeniami nie powinno być problemu w sumie, książkami, poradnikami dysponuję, tylko pytanie od czego zacząć, jakie wartości przyjąć, jaki materiał (sugerowałbym aluminium z racji popularności, a swoją drogą jak Al wytrzyma, to stal tym bardziej). Programu tego typu opanowanego nie mam, więc posłużę się kartką i ołówkiem :laugh:

No i dla ramy klasycznej, a więc dwa trójkąty.

Osobiście noszę się zamiarem zakupu Corratec'a Superbow WC i nie ukrywam, że chciałbym dla tego modelu policzyć całość, no ale zacznijmy od prostej konstrukcji. Superbow wydaje mi się trudny z racji, że górna rura wygięciu już uległa w procesie produkcji ;)

Napisano

Dzięki za pomoc, fatygę :)

Byłem już swego czasu na tej stronie chcąc rozszyfrować oznaczenia 6061, 7005... itd. Nie ma tutaj niestety konkretnych wartości liczbowych, a te właśnie są potrzebne :/

Napisano

Jeśli chcesz to liczyć na poważnie, a nie po to żeby policzyć, to wytrzymałość na rozciąganie danego stopu aluminium na niewiele Ci się nie przyda. Rama XC/Maraton raczej nie pęknie doraźnie (chyba, że zrobisz dropa :down: ), tylko zmęczeniowo, a tutaj są potrzebne wykresy z badań zmęczeniowych, których za darmo nie dostaniesz.

 

Oczywiście jakieś bazowe obliczenia "statyczne" trzeba wykonać i takie dane materiałowe można spokojnie znaleźć, chociażby TU

 

Wstępne obliczenia nie powinny być skomplikowane, bo rower to prosta, płaska rama składająca się z 5 belek. Zabawa zacznie się z detalami i tu bez programu do obliczeń MESowskich się nie obejdzie.

Napisano

W rowerze działa też dużo nacisków powierzchniowych dlatego nie można i o tym zapomnieć. Ogólnie liczenia dużo ale wszystko i tak wyjdzie w praktyce :down:

Napisano

Wstępne obliczenia nie powinny być skomplikowane, bo rower to prosta, płaska rama składająca się z 5 belek. Zabawa zacznie się z detalami i tu bez programu do obliczeń MESowskich się nie obejdzie.

 

Ja bym się spierał czy metoda elementów skończonych to konieczność. Osobiście nie widzę tam niczego czego z kartką i długopisem w ręku nie można by policzyć na piechotę.

Takie zastosowanie może mieć sens, jeśli nie konieczność w ramach carbonowych czy tym podobnych wynalazkach.

Napisano

Tak, jestem na mechanice, 'mechanika i budowa maszyn' dokładnie :down:

 

Początkowo chciałem liczyć na poważnie, ale z czasem stwierdziłem, że jest to niewykonalne, bez zaopatrzenia konkretne dane i przyrządy. Od wskaźników począwszy, przez wykresy - tak jak piszesz - aż po specjalistyczne oprogramowanie. Wiedza też do tego potrzebna jest i to nie same podstawy ze ściskania czy rozciągania, tak jak w moim przypadku, ale znacznie więcej.

 

Pozostańmy więc może na razie przy liczeniu sił i naprężeń. Tak jak pisałem wyżej, nie dysponuje niczym po za ołówkiem, kartką papieru no i kalkulatorem. Z oprogramowania to podstawy AutoCAD'a, ale to na niewiele się zda :/

 

 

Jeśli uda mi się to wykonać to pomyśli się nad dalszym postępowaniem, co by w miejscu nie stać.

 

Dzięki za linki, trochę liczb już jest :)

 

Chciałbym to policzyć, bo uważam to za przyjemne z pożytecznym; trochę praktycznych obliczeń zamiast czystej teorii, połączonych z czymś co interesuje nas wszystkich na tym forum :)

 

 

 

PS A co do ciężaru samego kolarza, jak jest on rozłożony na rowerze? Może najlepiej w '%': siodło, pedały, kierownica (chodzi o standardową jazdę po płaskiej nawierzchni z tyłkiem na siodle)?

Napisano

Chyba autocad'em nasz nauczyciel bawi sie we wszelkie projektowanie,

bicykla tam wsadzic, wprowadzić dane, program wszystko oblicza i wytyka ewentualne błedy

 

 

 

soliner - AutoCad to program do rysowania.

Napisano

Zależy o jakich (jak dokładnych) obliczeniach mówimy. Analitycznie można policzyć wstępne przekroje profili, a w takiej konstrukcji jak rower sama rura nie pęknie. Pęknięcie będzie w karbie (przypadku ram spawanych będzie to spoina), a liczenie tego na piechotę to nie jest łatwa sprawa. A jak dodamy do tego bardziej skomplikowaną geometrię w miejscu łączenia (rury hydroformowane) to zaryzykuję stwierdzenie, że jest to niewykonalne bez obliczeń numerycznych. Chyba, że ktoś ma ochotę się doktoryzować w tym temacie :down:.

Napisano

Ja to widzę tak. Połączenie metal-metal czy to nitowane czy to skręcane czy to spawane da się policzyć na kartce, dalej zostaje zwykły przekrój rurki.

Oczywiście zakładając prosty model, bo to co teraz napisałeś, czyli cieniowanie ramy, no to racja, praca doktorska jak nic :down: , ale i tak twierdze, że się da, nie mniej od tego jest MES i komp żeby można było kawę pić spokojnie podczas pracy.

Jestem tylko ciekawy czy używają dedykowanego softu czy korzystają z ogólnego, który można dostosować do wszystkiego.

 

Ja czasem używałem Algora, tam w sumie można wszystko. Od modelu zawieszenia po szkieletu budynku czy mostu, ale to kobyła trudna w obsłudze.

Napisano

Hehe, naprawdę myslicie, że ktoś w dzisiejszych czasach liczy to ręcznie? :down: Życzę powodzenia.

Rower to nie układ kilku belek, które można sobie policzyć na zginanie. Przede wszystkim w wielu elementach trzeba uwzględnić oddziaływania dynamiczne. Poza tym ważna jest też masa całej konstrukcji, a żeby wiedzieć skąd można zabrać i ile, żeby dalej ię trzymało, to zwykłe liczenie belek jest tutaj bezużyteczne. Do tego oczywiście nawet w obecnych czasach trudno obejść się bez modeli rzeczywistych i testów wytrzymałościowych.

Napisano

Hehe, naprawdę myslicie, że ktoś w dzisiejszych czasach liczy to ręcznie? :down: Życzę powodzenia.

 

Dlatego trzeba pozostać przy prostych, podstawowych obliczeniach, rozważając 'zwyczajny' rowerek, tzn. bez wspomnianego hydroformowania, stal lub aluminum, dwa trójkąty.

Tylko zasadnicza sprawa, jak ciężar kolarza jest rozłożony na poszczególne elementy?

 

 

Inna sprawa to fakt, że idzie całość policzyć 'ręcznie', ale nie po to powstały programy i komputery żeby siedzieć dniami i nocami z arkuszem papieru i ołówkiem. Nadal byśmy jeździli na rowerach o wadze >20kg.

Przy chwili wolnego usiądę do tego i policzę same podstawowe wartości, przynajmniej spróbuję, na tę chwilę są istotniejsze sprawy: sesja...

Napisano

ciekawy pomysl, tylko jesli chcecie to robic nie tylko dla zabicia czasu i oczekiwac konkretnych rezultatow, to wypadaloby rozszerzyc swoje obliczenia o spawy, grubosci scianek, rodzaje sil, typy obciazen...na kartce zeszloby troche czasu :icon_mrgreen:

Napisano

ciekawy pomysl, tylko jesli chcecie to robic nie tylko dla zabicia czasu i oczekiwac konkretnych rezultatow, to wypadaloby rozszerzyc swoje obliczenia o spawy, grubosci scianek, rodzaje sil, typy obciazen...na kartce zeszloby troche czasu :D

 

No właśnie takie były początkowe plany, by zrobić to DOBRZE. Zbyt mało dokładnie to na wstępie przeanalizowałem i na chwilę obecną, z aktualnym stanem wiedzy i umiejętności, biorąc pod uwagę każdy, najmniejszy nawet element całej konstrukcji, jest to przeze mnie nie do obliczenia :confused:

 

Generalnie chciałem to policzyć z czystej ciekawości, no ale oczywiście fajnie byłoby otrzymać coś konkretnego na koniec :yes:

Napisano

To może wersja ostateczna.... :yes:

 

3471.jpg

 

I	HUMAN POWER

1  A short history of bicycling	3
2  Human power generation	37
3  Thermal effects on power production (how bicyclists keep cool)	109

II	SOME BICYCLE PHYSICS

4  Power and speed	123
5  Bicycle aerodynamics	173
6  Rolling: tires and bearings	207
7  Braking	237
8  Steering and balancing	263
9  Mechanics and mechanisms: power transmission	311
10 Materials and stresses	353

III	HUMAN-POWERED VEHICLES AND MACHINES	

11	Unusual human-powered machines	399
12	Human-powered vehicles in the future	431

 

Przykładowy rozdział : A short history of bicycling

 

A po naszemu... Książka obejmuje większość zagadnień z mechaniki i fizyki roweru, coś dla pasjonatów władających językiem Szekspira w stopniu biegłym :confused:

Napisano

Jestem obecnie na piątym roku mechaniki i budowy maszyn więc wszystkie wytrzymałości i podstawy konstrukcji maszyn mam już za sobą, obecnie piszę pracę która opiera się głównie na obliczeniach MES. Prawdę mówiąc wciągnąłem się w MES własnie przez rowerową pasję - chciałem sobie posprawdzać różne rozwiązania konstrukcyjne. I powiem tak: przy takich rzeczach MES to podstawa, ale podstawą do MESu jest opanowanie wytrzymałości "papierowej" czyli kratownice, belki, różne stany obciążenia, wykresy sił i momentów. Bez tego nawet znając program będziesz badał konstrukcję po omacku i bez poprawnej interpretacji wyników. Jak już ktoś wcześniej wspomniał to i tak bardziej zabawa niż określanie rzeczywistej wytrzymałości, ale możesz sobie np. porównywać które rodzaje wzmocnień są najlepsze jak np. <klik>. Na pewno coś z tego w głowie zostanie i przyda się w przyszłości. Tak więc jeśli na obecnym etapie niezbyt potrafisz określić jakie siły działają na widelec w czasie hamowania to polecam przykładać się do ćwiczeń i wykładów z wytrzymałości i mechaniki, a jak już opanujesz podstawy to wchodzić w jakiś program do MESu (nie wiem jak na Twojej uczelni, u siebie wszystko raczej musiałem robić na własną rękę bo w programie studiów tego nie ma, a też jestem po liceum - mat-inf, więc na początku było ciężko).

Zarchiwizowany

Ten temat przebywa obecnie w archiwum. Dodawanie nowych odpowiedzi zostało zablokowane.

×
×
  • Dodaj nową pozycję...