Etujarrujen geometriaa lehtijousi/springerkeulassa

[Tuusulan T-Bone]

Meinasin jo sotkeutua jossain vaiheessa, että tuo linkkuhan toimisi vipuvartena, että tuon jalkoja kohtisuoraan oleva voiman komponentti kääntäisi pyörää ympäri. Sitten muistin, että siinä on jousi joka tekee asiasta aivan erilaisen. Sitten kun jousi pohjaa, niin yhtälöt muuttuu totaalisesti.

...

Niistä lukuarvoista, että T-Bone on hyvä ja laittaa niitä vaan rohkeasti tähän  Valitsen sitten niistä, mitkä käypi järkeen.

Et ole ensimmäinen, joka on meinannut sotkeutua ajatuksissaan jonnekin toiselle planeetalle. Mullakin on sellanen olo, ja pahenee vaan kun lukee noita Sun yhtälöitä...

Mut just noin: jousitus muuttaa asian kokonaan.

Mä pidän nyt pikku breikin tästä mietinnästä, muuten se tukka voi ruveta ihan oikeesti harvenemaan. Laittelen tänne lukuarvoja esimerkiksi massoista, kitkakertoimista, jarruvoimien suuruuksista jne. vähän tuonnempana, niin voi halutessaan laskea muutenkin kuin tyhjästä. Mut kysyn ennen sitä, että olisko jotain erityistä mielessä, mitä tarttet?

[Lyytinen]

Lähinnä riittää näin aluksi sellaiset piirustukset, että voisi koko hökötyksen rakentaa niistä . Ehkä sitten myöhemmin sille massakeskipisteelle ja siinä olevalla massalle tulee tarvis.

Edit: ainiin yksi mikä olisi hyvä, että paljonko jousessa on joustovaraa?

[Tuusulan T-Bone]

Jaahas. Bulletin piirustuksille on kopiraitti, voin kyllä pistää tilinumeroni tänne...

Voisin käydä viikonvaihteen aikana mittailemassakin, jos on tarvis. Mut tarttis tietää, mitä mitata...

[Lyytinen]

Joopa, toisaalta hokasin, että en niitä ainakaan tuohon piirustukseen voisi laittaa kun pitäisi piirtää ihan alusta asti. Olen nyt pitänyt huolta siitä, että jos joku nuoli on kaksinkertainen pituudeltaan niin silloin se voimakin on just kaksinkertainen. Ihan sen takia, että voin tuosta CAD-softasta astemitalla mitata, että meneekö ne laskut edes sinne päin. Ja periaatteessa tai ainakin jalo tarkoitus olisi, että ulos tupsahtaisi jotain kaavoja jotka olisi yleismaailmallisia. Katsotaan nyt ensiksi miten nuo laskut lähtee luistamaan

Se pitikin mainita, jos joku miettii, että mikä tuo ohjelma on millä piirrän, niin se on QCad, netissä on siitä myös ilmaiseksi saatava versio. Kaksiulotteinen tosin, mutta eipähän ole niin sekava.

[Tuusulan T-Bone]

Toivottavasti laskut luistaa hyvin. Mun laskut luistaa vaan alamäkeen...

[ma^ko]

Asiaan löytyy itseasiassa ihan turhan monta vaikuttavaa voima/vipu/kulma/kehä-yhtälöä jotta sille voisi saada yksiselitteisen kaavan, edes ilman jousivoiman huomiointia. Tässä itsekukin päätynyt ajoittain vallan svitun syvälle aivopierumatkailuun ja toisaalta osittaistotuuksia lienee jo haudattu aivopieruosastoon.

Oleellisin ero tuossa Bulletin tilanteessa verrattuna vakispringeriin/lyhyihin springereihin on tuo että joustoliike on käytännössä vipuavan voimalinjan suuntainen. Eli antidive-ilmiön pitäisi olla ihan halavatun voimakas jotta se toteutuisi jarruttaessa havaittavasti.

[Tuusulan T-Bone]

Joo-o. Aivopierahdusten tiellä on taivallettu pitkään, mutta nyt näyttäisi siltä, että mun päässäni sumu hälvenee. Aivopierahdusten syy ei ilmeisesti kenelläkään täällä ole ollut se, etteivätkö fysiikan taidot riittäisi. Vaan se on virheellinen lähtötilanteen hahmottaminen. Ainakin mun ajattelussa pari "faktaa" on ollut väärin, vaikka totuus on koko ajan ollut ihan silmien edessä. Olenkin aamupäivän hakannut itseäni halolla päähän oppiakseni jatkossa välttämään puusilmäisyyttä...

Kun kaikki faktat ovat oikein, liikkuvia osia on lopulta aika vähän. Sama koskee vaikuttavia voimia. Ne fysiikan laitkin alkoivat yhtäkkiä tuntua kristallinkirkkailta. Vielä ei ehdi piirustaa uutta kuvaa, joten mennään vanhalla.

Bongaa kaksi ja puoli virhettä:

[ma^ko]

Sinälläänhän se jousitus ei muuta niitä vipuun vaikuttavia voimia yhtään mihinkään, niiden vaikutusta se kyllä saattaa neutraloida tai voimistaa. Kuitenkin jos johonkin palikkaan kohdentuu jonkin suuntaisia voimia, ne kohdentuu siihen oli ripusteena jousia tai ei. Asentomuutoshan vaikuttaa samantien kulmiin joka toki vaikuttaa yhtälöön.

Liike-energia kulkee massakeskipisteestä eteenpäin. Liike-energiaa jarrutustapahtumassa syö sen muuntaminen johonkin muuhun kuin eteenpäin vievään muotoon. Jarrusatulalla ja renkaan kohtauspisteessä sitä muunnetaan lämmöksi ja lisäksi jarrutustapahtuma muuntaa sitä ylöspäin suuntautuvaksi liike-energiqaksi massakeskipisteellä koska se pyrkii jarrutuspisteen ja massakeskipisteen välille suuntautuvan vivun kehällä yli jarrutuspisteestä. Vipuna toimiviin rakenteisiin kohdentuu vipua lyhentämään pyrkivä voima. Kaikki liike-energia joka jarrutuksessa hukataan käytetään joko massakeskipisteen nostoon tai lämmöksi ja kaikki loppu on noista seuraamusta.

Jarrusatulan ripustus on antidiven aiheuttaja jos vipukulmat kääntyy sellaisiksi että ripustuksesta tulee voimansuuntaan pyrkiessä painetta alaspäin. Alaviippa pyrkii natiivistikin kääntymään jarrutuksessa kuten koko esinekin, paljonko ko voimalla on kokonaisyhtälöön merkitystä, en tiedä. Sillä kuinka paljon joustoliike on voimaa vipuavan linjan suuntainen on merkitystä sille kuinka voimakkaasti keula ylipäätään pyrkii joustoliikkeen suuntaan kokoon. Muitakin yhtälöön vaikuttavia voimia löytynee helposti lisää joten ei yhtälö kovin yksiselitteinen ole millään.

Tätä jos edes jotenkin rajoitetulla aivopieruriskillä pitäisi pohtia niin pitäisi vähintään piirtää koko rakenne ja en jaksa ryhtyä siihen.

[Tuusulan T-Bone]

Viitannet tuossa kirjoituksessasi "natiivista antidivesta" tähän:

Eli mitä viipassa tapahtuu, mittaamme etäisyyden takapisteestä jarrutuspisteeseen jolloin saamme sille vipupituuden joka määrittää mihin asti asti se takapiste voi nousta vipuvoimalla eli vääntömomentilla. Jos vipumitta on suurempi kuin akselin korkeus mennään yli, eli meillä on antidive, jos pienempi niin mennään ali eli dive jos taasen ollaan hyvin tarkasti samassa pituudessa ja koska alusta ei ole koskaan täysin tasainen niin ollaa hieman epästabiilissa keulassa jarrutuksen osalta kuten jotkut T-bonen tapaamat ovat osoittaneet. Moni antidiven omaavakin muuntuu ihan suosiolla daivaavaksi kun painonsiirtymää tulee tarpeksi ja nivelpiste päätyy lähemmäksi jarrutuspistettä kuin akseli, ongelmalliset on ne jotka eivät perustilassa omaa suuntaa johon toimia.

Tässä on samankaltainen ajatusvirhe kuin mikä mua riivasi ton jarrusatulan kiinnityksen kanssa päiväkausia. Fysiikan osaamisessa ei ilmeisesti ole vikaa, mutta "faktat" eivät ole oikein, jolloin niitä fysiikan lakeja tulee soveltaneeksi rakenteeseen, joka ei vastaa todellisuutta.

Kun itse hahmotin vihdoin faktat oikein, huomasin, että ei ole merkitystä, onko satula haarukan etu- vai takapuolella. Ja samalla mietin, mikä peijakas se oli, joka aiheutti päiväkausien puusilmäisyyden. Omasta päästä se syntyi, mutta miten...

[ma^ko]

Viitannet tuossa kirjoituksessasi "natiivista antidivesta" tähän:

Lähinnä siihen että kaikki on kuitenkin menossa jarruttavasta pisteestä yli koska jarrutus on massakeskipistettä alempana. Jousitusta taas painaa kasaan vivun lyhennys eli painonsiirtymä, voimakkuus riippuu pitkälti siitä miten hyvin linja ja jousituksen toiminta kohtaavat. Sitten jarruripoustuksen pyrkiminen voiman suuntaiseksi tuo antidiveä kun jousitus on painuneena, jos kulmat siihen soveltuu. Äärimmäisen antidivenhan saisi kun jatkaisi viippaa jompaan kumpaan suuntaan ja asentaisi satulan siihen. Kuitenkin mitä kokoonpainumassa natiivisti on liikesuuntana milläkin vivulla on tapauskohtaista ja jokaisessa nivelkohdassa on voimapyrkimystä sinne mihin se helpoiten menee. Se mikä milloinkin on sitten se voima mikä toteutuu ei ole yksiselitteinen yhtälö. Tokihan sen satulan sijaintikin sinällään vaikuttaa mutta vain sen satulan massalla. Tää ei oikeasti ole yksiselitteistä mutta oletettavasti suurin & oleellisin vaikuttaja on tuon jarrulaitteen ripustus. Vaatii hieman empiiristä tutkimusta jossain vaiheessa, ehkä.

[Lyytinen]

No niin, taas hieman edistystä. Yhtälöt alkaa olemaan sen verran kompleksisia, että pitää paremmalla aikaa tehdä niistä vaikka pdf-tiedosto, tähän tekstin sekaan ei mitenkään järkevästi saa. Ongelma rupesi ratkeamaan kun hokasin kääntää koordinaatistoa siten, että jana pyörän navasta reaktiotangon ja takajalan niveleen on pystysuorassa. Joka tapauksessa pari kuvaa näin aluksi:



Tässä näkyy miten suuren alaspäin vetävän voiman reaktiotanko kohdistaa takajalkaan, suhteutettuna jarrutusvoimaan Fx3. X-akseli on lisäys linkun kulmaan (suhteessa jalkojen normaaliin) eli tuo kulma alpha aikaisemmissa piirroksissa, aluksihan se on -25 astetta noissa piirroksissa. Nähdään (tai nähtäisiin kuvaa zoomaamalla), että voiman suunta kääntyy ylöspäin työntäväksi noin 38.75 asteen kohdalla. Seuraavassa kuvassa ko. tilanne on piirrettynä:



Varmaan kenellekään ei tule yllätyksenä, että tuolla hetkellä tuo reaktiotanko on juurikin kohtisuorassa takajalkaa vastaan. Mutta se mikä tässä on pointti, että en piirtänyt tuota tarkoituksella kohtisuoraan, vaan se on piirretty niinkuin laskelmat kertoisi sen olevan. Eli laskelmat ja intuitio vielä on samalla hehtaarilla. Tuohon on piirretty tuolla syaanilla katkoviivalla se jarrusatulan paikka alkutilanteessa. Ei se siinä hirveesti (ainakaan tuolla osien välisellä geometrialla) liiku. Samoiten tuossa on katkoviivalla se jarrusatulan systeemin kohdistama tangentiaalinen voima ennen tuota kulma lisäystä.

Tuosta aiemmasta kuvasta sanottakoon, että se näyttää melkein suoralle viivalle. Kulmaa jos kasvatetaan suuntaan tai toiseen enemmän, niin siellä alkaa tulla pikantteja muotoja. Samoiten noita eri osien pituuksia muuttelemalla tuo muoto muuttuu enemmän tai vähemmän. Yksi havainto on esim. semmoinen, että reaktiotankoa lyhentämällä antidivevaikutus vähenee.

[Tuusulan T-Bone]

Päivitetäänpäs osaltani tätäkin keskustelua. Aluksi paluu lähtöpisteeseen. Ajatuksena oli selvittää, millä konstilla dive/antidive-ilmiötä risukeulassa voitaisiin hallita. Suurin piirtein orggismittaisissa ja -kulmaisissa keuloissa antidive on aika pitkälti samanlainen asia kuin Dr Pepper: toiset tykkää, toiset ei. Sen sijaan pitkässä ja loivakulmaisessa springerissä antidive on kokemukseni mukaan ei-toivottu vieras, joka saattaa aiheuttaa etupään pomppimista jarrutuksen aikana. Tästä saattaa puolestaan seurata jarrutestin hylkääminen. Sitä worst-case-skenaariota en välitä edes mainita.

Hypoteesini oli, että antidiveen voisi vaikuttaa kahdella tavalla: muuttamalla reaktiotangon kiinnityspisteitä ja/tai pituutta sekä muuttamalla jarrusatulan sijaintia levyn kehällä. Ensiksi mainittu hypoteesi osoittautui paikkansa pitäväksi, jälkimmäinen taas ei. Itse asiassa koko jälkimmäinen hypoteesi oli sangen typerä, ja johtui omasta puusilmäisyydestä. No, tekevälle sattuu.

Teoriasta kiinnostuneille tein oheisen kuvan, jossa pitäisi olla kaikki asiaan vaikuttavat voimat suuntineen kuvattuna. Yhtälöiden oikeellisuudesta en ole varma, sen voi kenties joku fysiikkaa minua paremmin ymmärtävä tutkia.



Mitä sitten harrastaja voi asialle käytännössä tehdä. Siinä vaiheessa kun pyörä on jo valmis ja jokin asia on pielessä, voidaan sanoa, että paska on osunut tuulettimeen. Joten risukeulakopterinrakentajat huomio: tsekatkaa nämä asiat ENNEN kuin keula viedään kromaamoon tai muuhun pintakäsittelyyn. En halua hylätä ketään jarrutestissä, mutta mun (ja muiden testimiesten) on pakko näin toimia, jos homma ei niinsanotusti fudaa.

1. Jousia voi vaihtaa jäykempiin tai löysempiin. Tämä tietysti edellyttää, että jostain on saatavilla soveltuvia jousia erilaisilla jäykkyyksillä. Olen antanut kertoa itselleni, että Äyräksillä olisi tarjolla kahta sorttia jousia, mutten ole asiasta varma. Jousien vaihtaminen ei toki välittömästi liity jarrun tuennasta aiheutuvaan antidive-ilmiöön, mutta voi osaltaan myötävaikuttaa siitä johtuvaan pompotukseen. Ja luonnollisesti jousipaineiden tulisi ylipäätäänkin olla sillä tavalla kohdallaan, että keula ei jarrutuksen aikana pohjaa, muttei toisaalta muistuta sitä kuuluisaa rautakankeakaan.

2. Springerin alaviipan pituutta voi muuttaa, mikä vaikuttaa vipusuhteen kautta jousituksen toiminnan jäykkyyteen. Vähäistä suuremmilla muutoksilla on kuitenkin yksi kiusallinen seuraus: jättö menee persieelleen. Hienosäätöä voi siis tehdä, mutta suuria muutoksia muuten valmiiseen pyörään ei voi tehdä. Paitsi tietysti todella suuria muutoksia. Ja tämäkin tietysti edellyttää, että joku kykenee tekemään eri mittaisia viippoja.

3. Reaktiotangon kiinnitystä, tai paremminkin kulmaa suhteessa haarukan takajalkaan, voi muuttaa. Alla on asiasta kuva. Sitä pitää lukea niin, että kulman ? ollessa enemmän kuin 90 astetta, tapahtuu dive. Vastaavasti kulman ollessa vähemmän kuin 90 astetta, tapahtuu antidive. Pitkässä risukeulassa kulma olisi syytä järjestää rakennusvaiheessa sellaiseksi, että se pysyy yli 90 asteen koko tai lähes koko joustoliikkeen ajan. Tämäkin on siis asia, jota on jälkikäteen perin kiusallista korjata.



Näiden mietiskelyjen jälkeen mulla on vielä yksi kysymys: minkä takia esimerkiksi ruåtsalaiset suosittavat sitä, että reaktiotanko ja alaviippa olisivat aina samanmittaisia ja toisiinsa nähden samansuuntaisia? Koetin asiaa miettiä, mutta en keksinyt hyväksyttävää vastausta. Liittyisikö tämä nyt jotenkin siihen, että satulan paikka levyn kehällä pääsee muuttumaan, jos reaktiotanko ja alaviippa ovat eri kulmissa? Ja jos liittyy, niin entä sitten?

[ma^ko]

Jarrusatula jos vaihtaa paikkaa levyn kehällä niin se vaikuttaa jossain määrin jarrutustehoon, eli saattaa olla yksi tekijä joka edesauttaa sitä nypytystä/pompintaa/värinää.

[Hemuli]

Tämähän oli loppujen lopuksi todella hieno ja hedelmällinen keskustelu, saatiin osoitettua että reaktiotangon sijoitus ei suinkaan ole millipeliä. Eli ruåttalaisten suositus jota myös meillä käytettiin ei pidäkään 100% paikkaansa. Itse olen erittäin tyytyväinen lopputulokseen.

(Piti äkkiä käydä kuvista tarkistamassa että olihan meikäläisen alpha yli 90 astetta )

[Spöke]

No jos mun lehtikeulan jarru sai oikeesti aikaiseksi  näin makeen konkluusion, pitää ens talvena tehdä jotain vielä omituisempaa. Kirjajousikeula? Kiitokset pohtimisesta, nyt voi jarrujen puolesta lähteä paanalle turvallisin mielin
-Spöke-