Rungon suunnittelu

Teräsputkirungon suunnitteleminen, mistä lähteä liikkeelle? Mikä on rungon tehtävä ratamoottoripyörässä? Moottori, renkaiden akselit, takahaarukan ja rungon yhdistävä akseli, istuin, iskunvaimentimet ja polttoainetankki ovat tietyissä paikoissa. Joidenkin ehdoilla, jotkut näistä rungon ehdoilla. Kaikki vaikuttavat kierrosaikaan. Runko yhdistää kaiken ja sen täytyy olla riittävän luja, että se tarjoaa hyvän pohjan alustalle ja ettei se hajoa ratamoottoripyörään kohdistuvien rasitusten alla. Ei liian luja, mutta perinpohjaisesti mietitty jotta paino ei nouse liikaa. Tasapainoilua taas erilaisten ehtojen maailmassa.

Suunnittelussa on kyse mahdollisimman laajasta ymmärtämisestä, yksi tai useampi tavoite mielessä. Ymmärryksen ja usein myös suunnittelutyökalun kanssa vietetyn ajan seurauksena voi seurata oivalluksia jotka vievät kohti tavoitetta tai pahimmassa tapauksessa kauemmaksi siitä.

Kerron moottoripyörämme putkirungon suunnittelusta, rungon kohta kerrallaan. Lähden liikkeelle etupäästä, etuiskunvaimentimien kiinnityksestä ja jatkan kohta kerrallaan kunnes tulen takapyörän akselin kiinnitykseen.

Etuiskunvaimentimien kiinnitys:

1. Eturenkaan akseli

2. Alemman T-palan laakeri

3. Ylemmän T-palan laakeri

Etupään suunnittelussa tärkeimmät reunaehdot ovat maksimijarrutuksen luoma maksimivoima ja alustan määräämä keulakulma (a). Jarrutuksen voima muodostuu renkaan ja tien välisestä kitkasta. Kumiseos ja tien pinta vaikuttaa kitkaan olennaisesti, oletuksella, että kuljettaja pystyy jarruttamaan lähellä maksimikitkaa. Voima siirtyy pyörästä akselin kautta iskunvaimentimien välityksellä runkoon. Voima on kuvattu kuvassa keltaisella nuolella (F) akselin kohdalla. Pituus A kuvaa matkaa eturenkaan akselilta alemman T-palan laakerille. Tämä matka luo voimalle F momentin, mitä pidempi matka on, sitä suuremman voiman rungon täytyy kumota pysyäkseen kasassa. A:n vaikuttaa joustomatka sekä pyörän halkaisija. Jarrutuksen aiheuttama voima näkyy iskunvaimentimien kiinnityspisteissä vihreinä nuolina. Matka B toimii ns. vastamomenttina, mitä pidempi se on sitä vähemmän rungon tarvitsee tukea pisteessä 1, mutta tämä taas pidentää etuiskunvaimentimia ja joitakin putkia rungossa, sopiva keskitie siis tässäkin.

Päätimme T-palojen laakereiden väliseksi matkaksi 170 mm, jonka Suzukista saamamme osat mahdollistavat ja FEM-laskennalla hyväksi totesimme. Rungon on siis tarkoitus kestää vihreän nuolten osoittamat  T-palojen laakereiden kohdalla olevat voimat. Tämä onnistuu parhaiten, putkien ollessa 90 asteen kulmassa etuiskunvaimentimiin nähden eli jarrutuksen laakereihin synnyttävien maksimivoimien suuntaisesti, alemman kuvan mukaisesti. Putket 4 ja 3 eivät ole aivan maksimivoimien suuntaisesti, koska ne olivat järkevä viedä moottorin kiinnityspisteisiin suoraan. Koska moottorin ja ilmanpuhdistimen täytyy mahtua olemaan myös, putket 1, 2, 3 ja 4 lähtevät kiertämään ne. Putket 5, 6, 7, 8 ja 14 ovat luomassa kolmiomaisuuden, josta edellisessä viestissäni "Rungon tyyppi ja materiaali" sivusin. Putket 9 ja 10 vievät voimia edelleen eteenpäin. Ihanne tilanne on, että esim. jarrutustilanteessa, mahdollisimman suuri osa rungosta ottaa voimia vastaan, näin päästään lujaan ja kevyeeseen lopputulokseen. Kolmiogeometria mahdollistaa tämän. Rungon leviäminen moottorin ympäri tuo mukanaan myös tarvittavaa vääntöjäykkyyttä.

Seuraavassa viestissä lisää, esim. siitä miksi putket 9, 10, 11 ja 13 menevät juuri tuohon solmukohtaan. Nämä asiat ovat vaikeita selkeästi kirjoittaa ja jos ihmeteltävää jää, kommentoikaa vapaasti.