Rungon rakenneosista (Spine)

[Camn]

Olen käynyt runkopulttien kireyksiä läpi kun mm. nimimerkki "MM" tähän jossain aiemmassa keskusteluissa neuvoi.

Ainakin V11 mallissa koko takahimmeli on kahden M10 kuusiokolopultin varassa (kovuus 8,8). Kun en ole koskaan lujuusoppia opiskellut, tuntuu näin mutu –menetelmällä kauhistuttavalta . Pelkkä takarunko painaa muutaman kilon ja päällä istuu vielä kuljettaja.

Runkorakenteen takaosa on yhteensä neljällä pultilla kiinni. Keskellä ylhäällä ”saranatappeina” kaksi läpipulttia joissa lukkomutterit. Koko paino makaa ymmärrykseni mukaan pääosin kahden lyhyen M10 –kuusiokolopultin varassa, joihin alaspäin tulevat kaksi "sakaraa" päättyvät. Onko tällainen tavanomaista moottoripyörien runkorakenteissa ? Jos kyydissä on vaikka >100 kg kaveri ja mennään vauhdilla monttuun… ?  100 kg per pultti ?

Kiristin nuo 8.8 kovuuden M10 pultit 45 Nm:iin, kun taulukko antoi tämän kovuuden M10 pultille arvoja  41,5 -  48,8 Nm väliltä. Näppärästi menee jengat kun on momenttiavaimessa vartta... en uskalla enempää tarjota.

Vaikuttaa että mihinkään runkopultteihin ei ollut laitettu ruuvilukitetta. Ei liene siis tarpeen. Voiko olla peräti niin, että tietty jousto on suotavaa, kun kerran moottori on "joustamattomasti" rungossa kiinni.  Yhdestä kohtaa etupäästään ja kahdesta kohtaa takaa vaihdelaatikosta.

[motomatti]

8.8-lujuus on jo varsin hyvä pulttilaatu. Noille esittämillesi takarungon pulteille ei juurikaan tule muuta kuormaa kuin leikkausta. Kyseessä tilanteessa ko pultti kestää leikkausta 800kN/mm2 murtolujuuteen asti ja myötölujuutta on 80% siitä.

Paikassa kestäisivät hyvin myös M6 8.8 -pultitkin.
Sitä vain ei tavallinen kansa uskoisi ja jättäisivät epäileväisinä ostamatta. Kiinnitys on vahvasti liioiteltu.

Eturungossa olevat pultit ovat vielä järeämpiä ja hienokierteellä varustettuja. Kuten nuo takarungon pultitkin niiden pitää olla hyvin kiinni että mitään nitkumista ei tapahdu. Rakenteessa on toteutettu lentokonetekniikka liitostasolla mutta jostain syystä jätetty hieman kesken koska ei ole käytetty mittatarkkoja reikiä ja pultteja. Itsellä huomasin että liitokset nitkuivat vaikka pultit vaikuttivat olevan kireällä. Vastinpinnoista ei ollut poistettu maalia ja se hioutui vähitellen pois ja aiheutti lisää nitkumista. Pintojen puhdistaminen metallille ja uudelleen kiristely auttoi asiaa mutta ei täysin elämistä lopeta. Pultin reiät pitäisi holkittaa ja pultit hioa niihin liukusovitteisiksi.
Itsellä tein kompromissiratkaisun ja sorvasin pulttien kantojen upotuksiin tiukasti sopivat pehmeät alumiiniprikat jotka kiristettäessä laajenevat pulttien kantojen ympärille ja tunkeutuu myös reikiin pulttien ympärille.
 

[Camn]

Oho, yllättävää.

800 kN/mm2 = 82 kp/mm2. M10, halkaisija 10 mm, pinta-ala siis n.78 mm2. 78 mm2 x 81 kp/mm2 => 6318 kp voima vasta katkaisee pultin. Kaksi pulttia: päälle saa siis istua kaksi 6 tonnin painoista kuskia ennen kuin molemmat pultit katkeavat. Tuntuu epäuskottavalta, johan nuo runkoputket ensin antavat periksi, arvelen. Mutta ei siis syytä huoleen, kahva kaakkoon ja menoksi. Siten joskus, ehkä juhanukseen mennessä... jos saan rakennettua kaikki osat takaisin paikalleen ja talven selkä on taittunut.

[egon]

Inhoan saivartelua, mutta kun keskustelu meni lujuuskysymyksiin niin pidän suorastaan velvollisuutenani tarkentaa kestävyysarviota:

8.8 lujuusluokan pultin minimimurtolujuus on todellakin 800N/mm2 ja myötölujuus 0,8 x800 = 640 N/mm2.
Kun rakenteita mitoitetaan lujuuslaskennan keinoin niin myötölujuus on ensisijainen kestävyyskriteeri.

Leikkauslujuus puolestaan on vetolujuus jaettuna kolmosen neliöjuurella, eli 1,73:lla. 8.8 pultin tapauksessa se tekee noin 370 N/mm2.

M10x1,5 pultin leikkauspinta-ala kierteen kohdalla on 52,8 mm2, josta saadaan myötämiselle minimiarvoksi 52.8x370 = 19,5 kN ,
joka tuttujen kesken on parisen tonnia. Tiukalle vedettyyn pulttiin vaikuttaa pultin akselin suuntainen normaalivoima, jonka vaikutus pultin myötölujuuteen otetaan huomioon laskemalla ns. vertailujännitys. Siispä tuo leikkausvoiman kestävyys riippuu myös siitä miten tiukalle pultti on vedetty. Kireälle vedetyn pultin alla pinnat puristuvat lujasti toisiaan vasten, joten liitoksen leikkausvoimat siirtyvät suureksi osaksi kitkan välityksellä osasta toiseen, joten pultin kokema leikkausvoima voi kiristetyssä pultissa olla hyvin pieni.

Mjaah. Mitäs tässä nyt jäi haaviin? Olisko se niin, että se takapenkki kestää pulttien puolesta norsun istahtaa kyytiin. Jostakin muualta menee rikki ensin, voi mennä vaikka kumi littuun.  

[motomatti]

Mulla tuo lujuuslaskentataito jäi kouluaikaan ja silloinkin vain teknikkotasolle. Arvostan suuresti niitä jotka kykenevät ja haluavat laskea kyseisiä asioita. Kiitoksia Egonille tarkennuksista.

Koska en laske, tai siis en osaa, teen yleensä rakenteet kokemuksen perusteella ja yleisen käytännön osoittamalla linjalla. Aikanaan pitkään lentokoneita rakentaneena ja siellä eri sovelluksiin tutustuessa tuli hyvä kuva siitä mikä kestää ja mikä ei. Lentokoneosissa kun varmuuskertoimet monissa kohdissa ovat 1,25 - 1,5 -kertaisia. Tarkoittaa että tutkittu tai kuviteltu maksimikuorma joka murtaa rakenteen kerrotaan varmuuskertoimella. Osille tehdään vielä rasitustestit, jotka rakenteen on läpäistävä hajoamatta, maksimikuormalla tai pienemmällä kuormalla mutta ajan kanssa.

Maan päällisten ajoneuvojen laskennalliset kertoimet ovat paljon hurjempia: viisinkertaisesta lujuudesta ylöspäin.

Jos ajatellaan tuollaista takarunkoa ja siihen tulevia voimia. Otetaan keskikokoinen motoristi: 100 kg. Tai kaksi ja laitetaan heidät istumaan V11:sta satulaan. Heidän painonsa kuormittaa takarunkoa niin vähän että sitä tuskien voi taipumana mitata.
Ajossa tuleekin tilanne jossa takapyörä putoaa vauhdissa isoon routakuoppaan ja sieltä kiivetessään ylös lyö takaiskarin stoppariin asti eli kaikki normaali käytettävissä oleva joustovara on käytetty. Silloin tulee kyseeseen massan monikerta: maapallo ei anna periksi mutta vetää staattisessa tilassa yhden G:n voimalla takarungon päällä istuvia henkilöitä luoksensa. Yhteensä 200 kg. Moottoripyörän ja sen kyytiläisten muodostama liike-energia muodostavat toisen massan jonka voimalla takapyörä sieltä montusta pyrkii ylös. On tavanomaista että syntyy G-voiman monikerta joka suuntautuu, tässä helppouden vuoksi, suoraan ylöspäin arviolta 4 G:n äkillisenä voimana.
200 kg kertaa 4 on 800 kg. Takarungon pitää kestää tällaisia voimia ihan normaalisti. Jatkuvasti. Periaatteessa.

AVK:lla näkee runkoja joissa nimenomaan takarunko on vääntynyt. Johtuu varmasti useammin pyörän omasta massasta joka äkkipysäyksessä vaimentuu takarungon taipumisena  sen osuessa rotvallin reunaan tai maaperään.

[TunturiTT]

Itse tuota teen ihan tarpeeksi työssäni, niin en viitsinyt edes ryhtyä purkamaan ja laskemaan. Muutenkin turha noihin jo valmiiksi pureksittuihin rakenteisiin on juuri puuttua, tieto lisää tuskaa.

[Camn]

kestää pulttien puolesta norsun istahtaa kyytiin

800 kg, takarungon pitää kestää tällaisia voimia ihan normaalisti, jatkuvasti

Nöyrät kiitokset kuitenkin kommentoineille, saivarteluahan perustavaa laatua olevien virheitteni korjaaminen ei todellakaan ole, tuollaisestahan saattaa riippua henkikulta...

Jokainen teksti selvensi ja rauhoitti. Kun "mutu" -menetelmällä (vatu ei ollut käytettävissä) ihmettelin niitä pultteja alkoi vaivata taas se legendaarinen Velipuolikuun vitsi: "eihän tuollaaseet liparehet näin julumaa miestä kanna" !

Kun jokaisella lajilla on omat osaajansa: "kukin tehköön sitä, mitä osaa suhteellisesti parhaiten" - arvelen että asiaa arvioineille tästä ei ollut paljoa vaivaa mutta esim. minulle siitä oli paljon iloa ja miten on mukava kesällä päästää röykkyistä mutkatietä kun tietää että pultit ovat kireällä ja kaikki on niin hyvin kuin vain voi olla  .

Edit: Niin utelias olen että lukisin myös analyysin jossa asiaan paneuduttaisiin vieläkin tarkemmin, huomioiden tuon takahimmelin putkien kulmat, voimat, vastavoimat, tuuli, tie...  Vaan ei nyt sentään... Mutta täytyyhän osan voimasta kuitenkin kohdistua vetona tuonne, missä on ikään kuin ne kaksi "saranatappia", joiden varassa koko rakennelma pääsee kääntymään alaspäin - minkä siis estää nuo kaksi lyhyttä M10 kuusiokoloa. Oli yllättävän raskas ja kippasi heti alas kun irrotin nuo kaksi "saranatappipulttia".

[motomatti]

Tuota vatu-menetelmän käyttöä koitan välttää: Taannoin en päässyt tallille kun menin kysymään vatua. Oli kaikenlaista roskien viemisestä kalusteiden siirtoon, jne.

[TunturiTT]

Yleensä vatua ei tarvitse erikseen edes kysyä..

[rimpjar]

Yleensä vatua ei tarvitse erikseen edes kysyä..

Minun täytyy kyllä nyt kysyä mitä tuo vatu tarkoittaa, mutu tuntuma on kyllä tuttu.

[motomatti]

Palatakseni takaisin tuojon takarungon kiinnitykseen:
Moottoripyörässä, kaksipyöräisessä, G-voima suuntautuu normitilanteessa aina pyörän pystylinjan suuntaan. Jyrkässä kaarteessakin. Tuon takarungon suunnittelija on ottanut huomioon myös muita voiman suuntia tekemällä ala-aisat leveälle. Muita voimia syntyy, siis sivuttaisia, kun joudutaan pois mukavuusalueelta esimerkiksi takapyörän äkillisen luiston tapahtuessa. Eikä se luisto mitään mutta kun se tahtoo useasti pysähtyä äkisti ja silloin tarvitaan tukevuutta myös rungon pitkittäissuunnassa runkoa kiertävien voimien hallitsemiseksi.

Joka tapauksessa takahäkin jokainen neljästä pultista ottaa oman osansa kuormituksesta, siitä mitä kuljettajan epävakaa massa aiheuttaa ja ohjaavat sen varsinaisen rungon kuormitukseksi.

Yllä mainitussa tilanteessa itse moottoripyörä pärjäisi itsekseen paremmin. Olette varmaan nähneet kilpailuissa tapahtuneita ilmiöitä jossa kuljettaja poistuu pyörän päältä haarat leveällä ja pyörä jatkaa itsenäisesti matkaa vakaasti heti kun kuljettaja on irrottanut otteensa sarvista.

Aikanaan nuorna ollessani crossiradalla tapahtui näitä pyörän hylkäämisiä melko useasti kohdalleni. Voimat ovat siinä melko suuria koska YZ-Jammun takahäkkiä piti aika ajoin hitsata uudelleen nippuun. Vain kerran on päässyt tapahtumaan asfaltilla itselle moinen ilmiö: Tuutin osuminen routavaurioon aiheutti pitkällisen taistelun jonka hävisin mutta runkovauriot syntyivät todennäköisesti vasta pyörän osuessa ojan vastapenkkaan. Oli viimeinen ajosuoritukseni japaninpyörällä. Korjasin ja myin pois.

[TunturiTT]

Moottoripyörän takarunko ottaa myös sivusuuntaista tai pituusakselinsa ympäri tapahtuvaa kiertovoimaa, ainakin rata-ajossa. Ainakin Calissa saa ihan rehdisti pitää ulkokurvin puoleisella jalalla moposta otetta.

[egon]

Moottoripyörän runkoon pitää kerätä tarpeellinen jäykkyys eri rakenneosista, tarvittava lujuus tulee siinä sivutuotteena.

Jos ajatellaan pelkästään lujuutta ja otaksutaan, että pääasiallinen kuormitus olisi kuljettajan paino, niin tarpeellisen määrän korkealujuuksista teräsputkea tai muuta metallista rakenneainetta näemme polkupyörän rungossa. Kilpapyörillä mennään pitkiä alamäkiä aikamoista haipakkaa ja niin ne vaan pysyvät kasassa!

Moottoripyörässä on moottorin ja vaihdelaatikon massakeskittymä käytännössä yhdessä pisteessä ja siitä välittyy lisäksi voimia takapyörälle eri tavoin eri pyörissä. Jos iso massa on kiinni hentoisessa raamissa niin siitä tulee sellainen aparaatti joka resonanssivärähtelee ties millä moodeilla kun saa sopivan herätteen. Myös moottoripyörän pyörien pyörivillä massoilla on isoissa nopeuksissa isot hyrrämomentit, joita ei pysty hallisemaan vetelällä runkorakenteella. Noissa tuutti -kauden japseissa oli suorastaan helmasynti rungon joustavuus sekä vaakasuuntaan että kiertojäykkyys pyörän pituusakselin suuntaan. Kun sellainen ottaa resonanssivärähtelyn esim. kaarteessa olevasta heitosta niin kuljettaja muuttuu silmänräpäyksessä matkustajaksi. Toisena ääripäänä voisi pitää vaikka Ducati Monsterin runkoa, joka on niin minimalistinen kapistus, ettei juuri vähemmällä metallimäärällä saa runkoa tehdyksi. Siinä runko on rakennettu moottorin kanssa samaksi palaseksi ja kaikkien joustavien elementtien pituudet on typistetty minimiin ja ristikolla tehdyn eturungon vaaka- sekä kiertojäykkyys ovat erinomaiset.

Isot alumiinikotelot ovat kovasti muotia nykyään ja nehän toimivatkin hyvin, mutta alumini rungon raaka-aineena on siinä mielessä hankala, että sen kimmomoduli on vain kolmannes teräksen arvosta. Jäykän rungon tekemiseen tarvitaan siis suunnilleen kolminkertainen määrä alua teräkseen verrattuna, jolloin painonsäästö on marginaalinen. Toinen asia mikä alumiinissa on pitemmän päälle rasite on hitsatun alumiinirakenteen kehno väsymiskestävyys. Jos pyörä on pitkään palveluksessa niin todennäköisyys hitsien rajaviivoille ilmestyville halkeamille kasvaa tasaisesti. Tämä on syy miksi alumiinia ei voida käyttää kovin hyvällä menestyksellä nostureissa tai muissa hydraulisylintereitä vilisevissä vitkuttimissa. Kulkuneuvojen rakenteissa metalli pääsee tietenkin helpommalla, mutta alumiinirakenteiden suunnittelu on silti erinomaisen vaativaa hommaa, jossa pystyy helposti tulemaan kämmejä.

[motomatti]

Tämä menee hieman aiheesta ohi.
Olin aikanaan mukana MMAF:n toiminnassa. Sen kertaisessa kokouksessa oli kyse runkorakenteiden muuttamisesta ja/tai korjaamisesta koskevasta lain valmistelusta. Itse kompsiittiosaajana pidin puolta myös kuiturakenteisen rungon huomioon ottamisesta tulevaan lakiin. Paikalla oli myös alumiinirunkoja edustava taho.

Kokouksen päätöksenä oli että lainsäädäntö runkorakenteen korjaamisesta tai muuttamisesta koskee vain teräsrakenteisia runkoja. Meille muille se oli karvas ratkaisu. Kyse ei ollut siitä että porukassa oli enemmistö Harrikan rakentelijoita vaan siitä mihin riittää yksittäisen harrastajan rahkeet osoittaa muutoksiensa lujuus ja toimivuus. Teräsrakenteelle se on helppoa. Siihen löytyy ammattilaisia tekemään muutokset ja kirjoittamaan todistukset materiaaleista ja menetelmistä.

Ei alumiini- ja kuiturunkojen korjaamista ja muuttamista silti kielletty ole. Niihin tarvitaan vain laajempi hyväksyntä kuten esimerkisi alkuperäisen valmistajan todistus siitä että rakenteen korjaus/muutos on tehty valmistajan alkuperäisten speksien mukaan.

[Camn]

runkoon pitää kerätä tarpeellinen jäykkyys eri rakenneosista

Ensimmäisessä kuvaliitteessä kaksi viimeistä "Daytona -spine" -runkosukupolven putkirakennelmaa, joilla moottorin etupää "roikkuu" rungon keskusputkessa.  Centauro = toiseksi viimeinen (oik), V11 = viimeinen (vas).  Eroja on.

Toisessa kuvaliitteessä tuo V11 rungon muu osuus, johon aikaisemmin puheena ollut "takahäkki" kiinnittyy.  Kuva on jo ollut esillä tosin, punaisella merkityt osat ovat ne, jotka lisättiin mallisarjan puolivälissä mukaan lisäjäykisteiksi. Moottori/vaihteisto -paketti on kiinni rungossa pulteilla. Vaihteiston takapäässä 9 (x1) ja 14 (x1) läpipultit ja moottorin etupäässä 22 (x2) pultit.

Niiden pulttien kanssa myös värkkäävät oudosti - ei luulisi olevan tarpeen. Omassa oli parallellogammo (mahtoiko mennä nimi nyt oikein...) -tukivarren (rungosta takavaihteistoon pitämässä sitä pystysuorassa takapyörän joustoliikkeistä huolimatta) rungon puoleinen pultti laitettu paikalleen väärin päin. Vähän oli olevinaan pientä päittäisväljyyttä ja arvelin että uusi pultti, nyt ainakin. Ei lähde pois, pitäisi koko sivukappale purkaa ja se tarkoittaisi pyörän roikuttamista ylhäältä jne.  Sahasin poikki.  Vaan eipäs pannahinen löydy ruuvikaupasta uutta.  Koko on M10 x 59 ja pultin pään "mutteriosan" paksuuskin on vain 5 mm.  Ja kierre epästandardi 1,25 vaikka M10 (normaalisti nousua on pulttikauppiaan mukaan enemmän).   Näyttää galvanoidulta mutta ei ole kiiltävä vaan "harmaa".  Jengan pituus päässä on sellainen että tuo 59 mm riittää sopivasti että tukivarren kohdalla ei ole jenkaa.  Täytyy siis lyhenhtää pidemmästä 8.8 vakiopultista ja ostaa myös mutteri...