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にえガレのブログ

「捉われずに拘る」をモットーにしております。

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にえ

Author:にえ
「Nie's garage」略して「にえガレ」のブログへようこそ!

『捉われずに拘る』をモットーにやっております。

2ストローク色がやや強そうにみえるかも知れませんが、4ストロークも含め どのようなバイクに乗っておられる方にも見ていただけるように配慮しているつもりです。

少しでも皆さんのお役に立てれば幸いです。

~Nie's garage OSAKA JAPAN~

☆お問い合わせはこちらまで☆
niesgarage@gmail.com

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2010.07
02
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今日二つ目の記事です。一つ目は軽めの記事です(-_-)/
http://blogs.yahoo.co.jp/nie_gare/26036254.html

トルクロッドにかかる力を計算で求めようと勉強中です。インターネット主体で調べていますが、未だ暗中模索状態です。

並行して、近くにある(純正品の)トルクロッドの断面積を計算して、どの程度の強度があるのかチェックしてみました。
しっかりした設計のなされた純正品を調べることも、十分な根拠になりえると思うのです。しかし、意味も分からず「真似」をするのは、ちょっぴり嫌です。それは単なる模倣です。

全てを理解するのは無理にしても、入り口だけでも検証し、理解しておきたいと思います。

多方面からアプローチすることで、ある時 視界が広がることもあると思います。


能書きは、これくらいにして(笑)、まずは寸法を当たってみます。

手元にあるトルクロッドは、RZ250、GN125、DT50の3本です。”3本”あるあたり、サザエさん風です(なんのこっちゃ)。

それにしても安直なチョイスです(笑)


3本とも、鋼管を加工した、極一般的なものです。

管の外径はノギスで計測。厚さは「へん平加工」された端部で測定します。へん平=2枚の板が密着した状態です。この厚みを測定し、半分にしてやれば「おおよそ」の管の厚みが分かります。

以下、測定結果です。(厚さは近似値と解釈してください)

1.RZ250 …22.2×2.6
2.GN125 …17.3×1.8
3.DT50 …16.0×1.6

排気量(というか車重)によって、太さと厚さが違うような”気が”してきませんか?(笑)

断面積を求めます。断面積の求め方は簡単です。管の断面図を描いてみればいいのです。
外周から、内周のなす円の面積を引いてやればOKです。

計算結果です。

1.RZ250 …160.0mm2
2.GN125 …87.6mm2
3.DT50 …72.3mm2

管の寸法から抱く印象以上に”違いがある”ことが分かります。

ナナハンクラスのトルクロッドの断面積が知りたくなってきました。
ちなみに、GX750のトルクロッドは、厚さ4mmの鉄板です。(複雑に曲げ加工されているので、断面性能はそこそこありそうです)


ところで、材質が何か?という問題があります。

見たところ、電気抵抗溶接で製造された管のようです。

そして、管の端部は”へん平密着”加工されています。
固い材料を使うと、この加工ができません。できないというのは言いすぎかな。できるけど「安定しない」んですね。中には割れるものもあるということです。

機械構造用炭素鋼鋼管(JIS G 3445)のJIS規格をチェックします。前にも書きましたが、ここにいけば閲覧できます。「JIS規格番号からJISを検索」のところに「G3445」と入力すると、PDFファイルをみることができます。


ここの機械的性質をみます。表3ですね。さらに「へん平性」のところを見ます。
ご覧のように”密着”まで要求した種類はありません。まぁ、実力上は問題なかったりするのですが…その線引きをエイヤ!でやると、引張強さが500N/mm2クラス辺りになると思われます。

まぁ、STKM11A~13Bの範囲かなぁ…と目星をつけます。

 ¶

構造部材の強度は、降伏点なり耐力を用いて計算するのが一般的です。

”降伏点”という意味を分かりやすくいうと”材料が戻らなくなってクタァ~っとなる”ポイントです。

それより下は”弾性”域です。引張ってるときに力を抜くと「ぴよぉ~ん」と元に戻る領域です。

近くにある金属を適当に力を加えて…手を離す。戻るのが弾性域。形が変わったままで戻らなくなったポイントが降伏点です。

変形して戻ってこなかったら怖いでしょ?だから、降伏点以下で設計したいわけですね。

材料によって、降伏点が明確なものとそうでないものがあります。290Nクラスの普通鋼は比較的分かりやすいですね。アルミなんてのは分かりづらい代表的な材料です。
まぁ、あんまり突っ込むと複雑になるので…以下の文章では降伏応力と乱暴に書いてしまいます。専門家の方には違和感があるかも知れませんが、ご容赦ください。
(これは教科書ではないからね)


先ほどのJIS規格で、各種類の降伏点または耐力の欄をみます。
この数値と、引張強さの値を比較してみてください。

具体的には、こういう計算をしてみます。

 「降伏点または耐力」/「引張強さ」×100

これを降伏比といいます。STKM13Aの場合だと、215/370=58%です。他も計算してみると分かりますが、だいたい60%以下です。実際は、もう少し高いんですけど…まぁ、これくらいで見積もっておくのがよさそうです。
STKM11Aなんぞは空欄になってますが、規格上要求されていないだけで、構造部材の強度の検証には必要です。他の鋼種の降伏比を参考にして、計算します。

蛇足ですが、建築物などの重要なものについては、強度計算に用いる基準強度が定められています。

一般的な普通鋼については、ここに情報がありました。
http://www.yesyes.co.jp/etc/law/s55-1794.htm

ついでにアルミ。
http://www.mlit.go.jp/jutakukentiku/build/s20000725/pdf/k077.pdf
の34/40ページにあります。板や棒ではありませし、厳密にいえば調質の条件が違ったりしますが、鋼材と比較すれば相当低いことが分かると思います。


まぁ細かいことはさておいて、引張強さで設計したらエライこっちゃぁ~になることは間違いないということです(^^;
(ついでに書くと、アルミが変形しやすい理由にも繋がります…)

風呂敷を広げすぎたので…無理矢理まとめます(汗)

さて、上の方で求めた断面積に、鋼材の強度(降伏点または耐力)をかけてやれば、部材の降伏応力が求まります。計算に用いた値や、中間の計算式は割愛します。


計算結果です~(引張強さが400Nクラスの鋼材であるとの前提で算出)。

1.RZ250 …約35000N
2.GN125 …約20000N
3.DT50 …約16000N

先の記事で求めた”自信はない”「トルクロッドにかかる力(安全率を考慮)」が、7500Nちょぃでした。計算が正しいとすれば、かなり余裕があります。

 ¶

鋼管を使うとして、調達性も大きな問題ですね~。

………そこらのホームセンターで”簡単に”調達できる材料をあたってみました。

私の行動エリア内で調達できる材料に基づき、さらにオフセット問題※が解決できる構造を検討しました。

※ノーマルのトルクロッド(プレートですが)は、かなり湾曲している…。ココの下の方に画像あり
http://blogs.yahoo.co.jp/nie_gare/26027135.html




板で鋼板をサンドイッチする構造です(もちろん溶接します)。

ふふ。これならオフセット問題もクリアーだ!

スイングアーム側は既設の取り付け部分の寸法に、キャリパー側はサポート厚(15mmの予定)に合わせてあります。
(現物における擦り合わせは必要でしょう)

丸管になるか角管とするか…たぶん角になるでしょう。見た目の問題もありますが(笑)、断面積の確保が主な理由です。

丸仕様が約190mm2、角仕様が約230mm2です。
RZの断面積(160mm2)と比較してみると、角が極めて有効に思えます。

どちらのブレーキもロックさせるだけの実力はあります。また、RZもGX750も、ほぼ同じようなタイヤを使っています。

車重がトルクロッドにかかる力に影響しているとした場合のことを考慮し、念のためチェックしておきます。

RZが150キロあります。GX750は230キロくらい。(何れも乾燥)
ガソリンやら人間(2名)やらを乗車するとして…適当に+150キロすると、RZが300キロ。GXは380キロです。GX380はRZの1.3倍弱です。

で、角仕様のトルクロッドの断面積は、RZの1.4倍程度あります。同レベルの材料を使えば問題無さそうに思えてきます。


今更ですが、とっても気になるのは取り付け部分です。穴があいていますからね…実質的に「少ない幅」で荷重を受け止めるわけです。

そんなことを考えていると、「なんだ、本体の強度なんてどうでもエエやんけ~(ノ-_-)ノ ~┻━┻」と思えてきます(笑)

多くの車両のトルクロッド取り付け部分をみていると「これでエエんや!」と思うような粗末なものだったりします。こういうことを言い出すと、立つ瀬がないんですけど(笑)

まぁ、心配や不安を感じながら乗るのは嫌なので、取り付け部分にはワッシャを溶接したり、場合によっては幅を広げるなどの方法で処置したいと思います(該当部分の断面積を計算して…)。
ここらは、各部のクリアランスの問題もあるので、現物対応とします。


重量問題は できあがったものを手にしてから考えます。


おおよそのコンセプトが固まってきました。ステップ周りの検討も着々と進んでおります。そろそろ調達すべき素材リストを作成しなくては…。



「楽しいんだけどね~。それでも引き続いて、GX750の購入希望者を募集中!」
http://blogs.yahoo.co.jp/nie_gare/25581461.html


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