Quantità effettiva di rinforzo ottenuta aggiungendo il tassello alla struttura del tubo di acciaio saldato


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Questa domanda mi preoccupa per un po 'e riguarda la costruzione del telaio della bicicletta, in particolare un telaio BMX e ancora più specificamente il triangolo anteriore. Si tratta di un telaio resistente per definizione e il punto più comune di guasto del telaio in quest'area, è il punto più basso intorno all'area D - e può accadere anche se è presente un tassello di tipo 1. Di solito è una crepa lungo la saldatura (che, se inosservata, può provocare la rottura del tubo C al successivo impatto considerevole ed è altamente indesiderata). confronto tassello Sto cercando di costruire un telaio con tassello di tipo 2, che nel complesso appare più affidabile, ma sfortunatamente manca di conoscenza per confermarlo.

Tendo a pensare che lo stress termico aggiuntivo derivante dalla seconda saldatura durante l'installazione del tassello di tipo 1 non sia buono e la superficie utile della saldatura non aumenti molto.

Con il tassello di tipo 2, tuttavia, la superficie di saldatura utile aumenta considerevolmente, tenendo anche insieme tutti e tre i tubi, il che dovrebbe alleviare anche lo stress sull'area D.

Tuttavia, poche persone rispettabili suggeriscono che la costruzione di tipo 2 avrebbe ancora bisogno di un tassello di tipo 1 tra i tubi B e C, ma non può sostenere il loro argomento con dati reali.

Riassumendo: in che misura il tassello di tipo 1 migliora effettivamente la situazione qui, e sarebbe utile con il tassello di tipo 2? Preferirei aumentare lo spessore della parete del tubo B attorno all'area di saldatura piuttosto che aggiungere un tassello di tipo 1, se ciò dimostra un problema.

Informazioni addizionali:

Il materiale del tubo del telaio è in acciaio al cromo 4130, saldato TIG. I tubi A e B hanno solitamente un diametro esterno di circa 35 ~ 38 mm e una parete di 1,25 mm di spessore. La parete del tubo C di solito ha uno spessore di 2-3 mm.

Il telaio sperimenta ripetuti cicli di carichi dinamici "acuti" (cioè movimentazione della massa del ciclista all'atterraggio dall'alto).


Innanzitutto, perché sono a soffietto? Come falliscono? Hai foto di guasti? Da quale tipo di carico? Un arresto anomalo o solo in condizioni normali? Un atterraggio duro? .. dove viene applicato il carico? Quindi, è possibile progettare il giunto per adattarlo a quel caricamento ..
GisMofx,

È il telaio progettato per sostenere i carichi di atterraggio ora applicato o, solo un disegno (dai vincitori di una volta) che è stato appena copiato come "questo è quello che usiamo" ....
Solar Mike

Un terzo tipo è un tassello a piastra diritta saldato al centro tra A / B / C che riempie l'angolo e corre per circa 50-100 mm a poppa del tubo sterzo. A volte forato per il peso. bmxsociety.com/uploads/monthly_02_2011/…
Criggie il

Ecco un quarto modo per rinforzare quell'area del telaio: i.stack.imgur.com/K3tuj.jpg ma lascerebbe il tubo sterzo molto corto.
Criggie il

Immagino che i rinforzi nella foto renderebbero il tipo 1 la connessione più forte. In tutti i casi, la zona interessata dal calore della saldatura ridurrà la trazione dell'acciaio a circa 100.000 psi. Se vengono utilizzati tubi trattati termicamente, probabilmente iniziano con una resistenza di 200.000 psi. I telai Lugged sono stati utilizzati per evitare l'addolcimento causato dalla saldatura, sono brasati a temperature inferiori alla gamma che ammorbidirà l'acciaio.
fabbro37

Risposte:


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Questa risposta è dal punto di vista della pedalata / ciclismo, non una visione ingegneristica.

Se si pensa alle forze coinvolte in un tubo sterzo, la forza "statica" (mentre è ferma) è verso l'alto attraverso il tubo sterzo. Il tubo superiore è sotto compressione e il tubo obliquo è sotto tensione.

Durante la guida, è più o meno la stessa, ma ci sono forze laterali dallo sterzo che sono approssimativamente bilanciate dalla tendenza del ciclista. Oltre a lievi oscillazioni nella forza, questa forza è dovuta alla pedalata.

Va bene e va bene per una bici da corsa cavalcata delicatamente, ma i BMX hanno forze aggiuntive.

  • In piedi per pedalare mette una forza opposta attraverso il manubrio (tirando le barre per una maggiore potenza) Un ciclista BMX in una partenza sprint potrebbe spingere da 1000 a 1500 watt attraverso il telaio per 10 secondi.
  • Atterraggi: un grande aumento delle forze statiche.
  • Buche e grumi - la ruota spingerà verso l'alto e all'indietro se la bici viene cavata in una buca o un berm / marciapiede / dossi ecc.
  • Arresti anomali: tutto accade in caso di incidente, rotazione della compressione della tensione e vibrazione.

Un'altra situazione di stress rilevante è un impatto frontale. Ecco una bici da strada che si è schiantata contro qualcosa con la sua ruota anteriore (IE, impatto in linea retta con un oggetto non mobile.)

Da http://www.ellisbriggscycles.co.uk/buying-a-secondhand-steel-frame/

Notare la sottile curva del tubo superiore e la curva del tubo obliquo più significativa. Con il tempo, entrambi i siti diventeranno un anello di ruggine. La forcella e la ruota anteriore potrebbero essere state cancellate o il loro tappetino è sopravvissuto in gran parte illeso - entrambi sono possibili.

Perché? Il processo di saldatura su acciaio indurirà l'area della saldatura e ne aumenterà la fragilità. Pertanto, la sezione anteriore del tubo superiore / discendente è meno flessibile ed è più probabile che si pieghi al primo bit morbido.

Il tassello aiuta a irrigidire e proteggere quell'area del telaio della bici e la leva che può essere esercitata sulla prima sezione più morbida è ridotta.

Non vuoi che una bici sia tutta rigida, perché allora sarebbe inopportuno guidare - uno dei punti forti di una bici in acciaio è che ha dato, o flesso, per togliere il brusio dalla strada. Anche un telaio in alluminio non lo fa.

La bici da strada nella foto ha anche i bossoli del tubo obliquo brasati o saldati in posizione, che probabilmente ha fornito un punto di raccolta per le sollecitazioni e ha incoraggiato la curva più grande sotto carico.

Si noti inoltre che questo telaio è dotato di innesti ornati attorno ai giunti del tubo. Questi fanno un lavoro simile al tassello.


Come pilota: l'ultima cosa che vuoi che accada è far diventare la tua bici un monociclo spontaneo. Se una parte importante si rompe, probabilmente stai per colpire la strada. Questo deve essere evitato a tutti i costi, anche se significa una piccola penalità di peso. I denti non ricrescono.


Curiosamente, non sono riuscito a trovare una buona foto di una BMX con un telaio piegato a causa dell'impatto frontale. Ciò implica da solo "I BMX non sono guidati in modi in cui sono possibili impatti frontali (cioè piste e corse contro strade)" o "I BMX non tendono a piegarsi allo stesso modo"
Criggie,

Un design a telaio trascinato viene utilizzato per evitare l'effetto addolcimento causato dalla saldatura. Le connessioni delle alette sono brasate in modo che la temperatura del tubo non diventi abbastanza calda da ammorbidire l'acciaio.
fabbro37
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