Jesień to czas, który szczególnie sprzyja refleksji. Kiedy w którąś sobotę po raz kolejny już w tym roku podnosiłem siodełko w rowerku dziecięcym naszła mnie owa chwila zadumy. Nie, nie nad przemijaniem, czy też cudowną tajemnicą życia, lecz nad sprawą niezwykle przyziemną. Zadałem sobie po prostu pytanie jak mocno mam dokręcić śrubę podczas regulacji wysokości siodełka aby nie zniszczyć ramy roweru i jednocześnie zapewnić bezpieczne użytkowanie. Problem banalny, ale ponieważ jesienne wieczory skłaniają do refleksji więc nic nie stoi na przeszkodzie aby rozpocząć rozważania nad przemijalnością rzeczy stworzonych ręką człowieka.

Antoni Skrobol

Zdefiniowanie problemu
Regulacja wysokości siodełka roweru następuje poprzez poluzowanie opaski znajdującej się na pionowej rurce ramy rowerowej, a następnie jej zaciśnięcie na rurce siodełka, poprzez dokręcenie śruby M8 (Rys. 1).


Rys. 1 Mocowanie rurki siodełka do ramy rowerowej


Należy tak dobrać moment dokręcenia śruby aby siła, z jaką zaciśnięta jest opaska była wystarczająca do zablokowania siodełka i uniemożliwiła jego przesuwanie wewnątrz ramy pod wpływem sił działających na siodełko podczas eksploatacji. Jednocześnie siła naciągu śruby nie powinna wywoływać odkształceń plastycznych w opasce. Nie jest to istotne w przypadku rowerów dla dorosłych, gdzie wysokość siodełka jest ustalona raz na zawsze, jednak w rowerach dla dzieci lub nastolatków wysokość siodełka może być regulowana nawet kilka razy do roku. Gdyby za każdym razem dochodziło do silnych deformacji i odkształceń plastycznych, to po kilku takich próbach mogłoby nastąpić zerwanie spawów łączących opaskę z ramą, wygięcie ramy lub zniszczenie śruby.
Założenia projektowe
Przyjęto, że stalowa śruba wykorzystana do przykręcania uchwytu to M8x1,25 wykonana w klasie 8.8. Zakładając minimalny współczynnik tarcia dla tego połączenia gwintowanego na poziomie 0.08 otrzymuje się siłę osiową w śrubie na poziomie 18,3 kN dla momentu dokręcającego równego 18,5 Nm.
Przyjęto, że maksymalna masa młodego człowieka, który będzie jeździł na rowerze to 50 kg. Założono, że maksymalne przeciążenia występujące podczas zeskoku z wysokiego krawężnika to 5g. Można więc przyjąć, że siła osiowa działająca na połączenie rurka siodełka – uchwyt to 250 kg czyli 2500 N. Przyjęto również, że materiał z jakiego wykonana jest rura siodełka oraz rama to stal 18G2A wg PN-84/H-74220.

cały artykuł dostępny jest w wydaniu 11 (50) Listopad 2011

Czytaj także:

Modyfikacja częstotliwości drgań własnych maszyn z wykorzystaniem MES

Krzyżowy układ napędowy; cz. 1; Pojazd mechatroniczny – badania wirtualne

Badanie zużycia ciernego narzędzi kuźniczych

Jak weryfikować dokładność maszyn testujących amortyzatory samochodowe?