Runkoputken valinta

Tähän on koottu asiaa rungon rakenteiden mitoituksesta, lähinnä runkoputkista. Johdatusta asiaan voi hakea tästä Jorin muutama vuosi sitten Pikajalka lehteen kirjoittamasta jutusta pyörän rungoista ja niiden kehityksestä.

Runkoputken mitat

Yleisimmin nojapyörä tehdään metalliputkesta. Käytännön kokeiluissa on havaittu, että etupuomi ja yksiputkinen runko täytyy tehdä 45 - 60 mm halkaisijaisesta 1-2 mm seinämäisestä teräsputkesta tai vastaavan lujuuden ja jäykkyyden omaavasta muusta materiaalista. Jäykkyys näyttää olevan vaikeammin tavoitettava ominaisuus kuin lujuus.

Tässä alla on laskettuna muutamia rungon rakentamiseen soveltuvia putkia. Kuormitukset on laskettu pyöreällä 1000 Nm kuormalla, joka siis vastaa satakiloisen ukon roikkumista metrisen ulokkeen päässä. Vähän paljonhan se on, mutta kun tiedetään, että tuo 50,8 x 1,3 putkikin kestää 110 kg pyöräilijän yksiputkisena runkona, voidaan tästä päätellä ainakin se, että normaalisti kuormitukset eivät ylitä 1000 Nm.

Taipuma ratkaisee

Jännitykset ovat laskentamenetelmästä johtuen vähän epätarkkoja, koska varsinkin nelikulmaisten putkien väännön yhteydessä muodostuu jännityspiikkejä, joita kyllä yritin väistellä ja kirjata vertailujännityksen siitä heti vierestä. Parempi siis vain vertailla noita arvoja vain suhteellisesti keskenään, eikä tuijottaa jännitysten tarkkoihin arvoihin. Taipumat ovat parempi vertailukohta, eikä niissä ole vertailukelpoisuutta haittaavia yksityiskohtia. Jännityshuippujen merkitys astuu esiin vasta kun pyritään ennakoimaan rakenteen väsymiskestävyyttä, siis kestoikää käytössä. Jännitys on megapascaleita (MPa), joka on tyypillinen yksikkö myötölujuuksien ilmoittamisessa. Yksi megapascal vastaa yhden newtonin voiman aiheuttamaa jännitystä yhden neliömillimetrin alalla. 1 kg vastaa 9,81 N voimaa.

Putkien vertailutaulukko 1000 Nm kuormituksella

Putki
Metripaino
Taivutusjännitys
Taipuma
Vääntöjännitys
Vääntymä
Muoto/Asento
Teräsputki
kg/m
MPa
mm
MPa
mm/m

52 x 1,5
1,87
335
21
293
79

50,8 x 1,5
1,8
360
23
320
86

50,8 x 1,3
1,58
417
26
363
98

45 x 2,0
2,11
360
26
323
98

40 x 2,5
2,6
388
32
352
118

60 x 2,5
3,52
165
8,8
139
32

Alumiiniputki






60 x 2,5
1,22
165
27
139
103

60 x 2,0
0,98
197
32
170
126

60 x 5,0
2,33
98
15
79
58

Neliöputki






45 x 45 x 2,5
3,25
205
13
222
62

45 x 45 x 2,0
2,63
249
16
266
75

45 x 45 x 1,5
1,99
311
20
342
96

40 x 40 x 2,5
2,87
262
19
284
89

40 x 40 x 2,0
2,32
321
23
345
108

40 x 40 x 2,0

362
23
345
108
kulmittain
Suorakaide






50 x 30 x 2
2,87
193
14
311
104

50 x 30 x 2

280
31


lappeellaan
Soikioputki






50 x 30 x 2
2,47
290
19
340
117
urheilukenttä
50 x 30 x 2

360
41


lappeellaan
50 x 30 x 1,5
1,52
475
29
511
179
urheilukenttä
50 x 30 x 2

590
63


lappeellaan

Jorin mitoituspalvelu

Olen laatinut laskentatyökalun, joten jos joku haluaa jonkun erikoisen putken tiedot taivutusten ja väännön suhteen, ilmoittaa mitat minulle, niin lasken ne. Keskustelu aiheesta täällä: Nojapyöräfoorumi / Runkoputket