Tézis. a témában. nak,-nek. Magas kerék járókerekek. - a bécsi Műszaki Egyetem (ILFB) - nél végezték
1 diplomamunka a kerékpárosok stresszének, alakváltozásának és stabilitásának viselkedéséről a Bécsi Műszaki Egyetem Könnyűszerkezetes és Repülőgépszerkezeti Intézetében (ILFB) a Dipl.Ing. Michael Stiftinger a Hans-Erich Dechant Matr.Nr.-től: Dresdnerstr. 1/3/Bécs Bécs, 1997. május
2 Először is szeretnék köszönetet mondani szüleimnek, akik lehetővé tették számomra ezt a tanulmányt, és annak ellenére, hogy sokáig tartott, nem veszítették el türelmüket. Külön köszönet illeti o.univ.prof.dr.f.g.rammerstorfer urat is, aki intézetemben lehetővé tette számomra ezt a tézist, és aki mindig érdeklődést mutatott annak előrehaladása iránt. Témavezetőm, Dipl.Ing. Köszönöm Michael Stiftingernek mindig nyitott fülét, amikor aggodalmaim és kívánságaim vannak. A hibaelhárítás iránti elkötelezettsége felgyorsította az előrehaladást, és elsősorban elemzéseket tett lehetővé. Szeretnék köszönetet mondani Gerhard Schneider úrnak az intézet informatikájának kezelésében nyújtott támogatásáért. Lehetővé tette számomra, hogy kapcsolatban maradjak az intézettel, és nyáron hozzáférhessek adataimhoz a távoli Karintia felől. Ezúton is szeretnék köszönetet mondani: Stefan Öller, Dipl.Ing. Nikolaus Praxmarer, Andreas Röderer, Dipl.Ing. Andreas Rossoll, Mr. Walter Svec;
4 D. A gumiabroncs szerkesztése A. A kerékagy 5. FEJEZET AZ ELŐPROCESSZOR FŐMENÜ FÁJL A. Új B. Olvassa el C. Írja be SZERKESZTÉS A. Válassza ki a felnit B. Adja meg a terhelést C. Modell - anyag és méretek EXTRAS A. Címkártya B. Fő és megoldásvezérlési paraméterek C. Iterációs paraméterek D. Kezdő és bemeneti/kimeneti paraméterek LÉPÉS 6. FEJEZET EREDMÉNYEK A SZOKVÁNYOS ESET PARAMÉTER VÁLTOZATOK LEÍRÁSA A. Kerékparaméterek a) Keresztmetszeti terület b) Területmomentum kerületi hajlításhoz c) Területi momentum keresztirányú hajlításhoz d) Torziós területi nyomaték e) Nyíró középpont elmozdulás f) Két felni összehasonlítása B. Geometria a) A kerék átmérője b) Az agy szélessége c) A karima átmérője d) A küllők száma e) A küllők kereszteződéseinek száma C. A küllők előterhelése MEGHATÁROZÁSOK ESETTANULMÁNY A. Deformációs ábra B. Küllőfeszültségek C. A felni vágási erői D. Szilárdságelemzés EGYÉB TERHELÉSEK A. Radiális terhelés B. Fékerők C. Torziós terhelés FÜGGELÉK SZABVÁNY - CARINA BEMENETI FÁJL IRODALOM HNIS ÁBRÁK LISTÁJA ii
6 2 1. fejezet A magas motorkerékpárok problémája nem feltétlenül mindenki számára, de még mindig meglovagolják őket: történelmileg érdekelt emberek, művészek, művészek és természetesen tiszta szórakozásból, mindenféle felvonuláson, utcai partin. Különösen az utóbbi években reneszánszát élte meg a filléres fingás - amelyet az általános kerékpáros fellendülés támogatott. Sajnos a technikai tökéletesség még mindig hiányzik a várakozásoknak megfelelően. Voltak próbálkozások elvileg megérteni a drót küllős kerekeket, de az utolsó komoly kutatás valamivel ezelőtt volt. Íme az általam fontosnak tartott építési elemek és alapvető funkcionalitásuk leírása. A diplomamunka egyik célja, hogy felépítésében és technikai érettségében a dollár szintjét korszerűvé tegye, és pótolja az elmúlt nyolcvan évben elhanyagolt dolgokat.
19 A probléma - a járókerék 15 e) A geometriai adatok numerikus meghatározása A geometriai adatok kiszámításához a profilokat az AutoCAD R12 alkalmazásban rajzoltuk, majd felolvastuk a vonatkozó hosszakat és területeket. Az adatok könnyebb és pontosabb meghatározása érdekében az A.N. Rodionov készítette a programot - a CROST-ot használták a lemezszerkezetek (hajók) 2. fokozatának területi nyomatékainak és íves ellenállásának meghatározásához. A számításhoz a felni keresztmetszetét kis szakaszokra bontották - diszkrétálták -, és a szakaszoknak megadták a megfelelő vastagságokat (lásd 1-13. Ábra). Az így diszkrétált felni keresztmetszetekre meghatároztuk a további számításhoz szükséges kulcsadatokat. A kapott értékeket a 2. táblázat mutatja. 1-13. Ábra: A felnik diszkretizálása: a) Alesa 9021 b) Raleigh 2. táblázat: Az Alesa 9021 Raleigh felnik keresztmetszeti paraméterei Keresztmetszeti terület A 124,8 mm 2 109,6 mm 2 A keresztirányú tengely körüli terület nyomatéka I x 3344 mm mm 4 Az I. függőleges tengely körüli terület pillanata y mm mm 4 Torziós terület nyomatéka I t 1257 mm mm 4 Váltás középpontja y M 9,78 mm 7,94 mm A küllõ érintkezõpontjának excentricitása x Sp 1,01 mm 1,00 mm A küllõ érintkezési pontjának süllyesztése -y Sp 5,75 mm 3,10 mm
20 16 2. fejezet Terhelések A modell ismerete mellett elengedhetetlen a probléma elemzése a várható terhelések ismerete érdekében. Különösen egy nagyon egyedileg használt és sokféle körülménynek kitett eszköz esetében nagyon nehéz megbecsülni a ténylegesen fellépő erőket. Ebben a fejezetben most megkíséreljük a várható terheléseket kellő pontossággal felvázolni, és a számítási modellhez megfelelő karakterisztikus terheléseket kidolgozni.
27 23 3. fejezet A megoldás A járókerék viselkedésével kapcsolatban számos módon lehet kijelentéseket tenni. Két elemzési megközelítést mutatunk be itt: Pippard vizsgálatai célja a huzalszárú kerék feszültségének állapotának meghatározása bizonyos terhelések mellett. A határértékek főként a nagy alakváltozások miatti nem-linearitásokban és az említett deformációkból származó küllők viselkedésében vannak. A stabilitási számítás megpróbálja megmutatni a stabil viselkedés határait, és ebből az instabilitás elleni biztonságot. Itt úgy tűnik számomra, hogy Ratzendorf szerint a legközelebb áll az előre megterhelt keréktárcsa problémájához. Numerikus módszerként a végeselemes módszer végül lehetőséget kínál mind a stabilitás, mind a feszültségeloszlás határainak meghatározására nemlineáris körülmények között.