Drag eller tryck i cykelhjulet?

2015-03-20 12:52  
Professor Göran Grimvall

MINIPROBLEMET. Löser du professor Göran Grimvalls snurriga problem?

Det finns tekniska frågeställningar där diskussionen tycks kunna fortgå hur länge som helst. En sådan handlar om cykelhjulet när man cyklar. Hänger navet då i de översta ekrarna, som alltså utsätts för dragspänningar? Hur är det i så fall med de understa ekrarna?

Inte kan väl navet ”hänga” i dem? Är kanske i stället de ekrarna utsatta för tryckspänningar?

Frågeställningen är väl undersökt, bland annat med FEM-beräkningar (finita elementmetoden), men utan att göra några beräkningar kan vi svara på frågan om de undre nästan vertikala ekrarna blir utsatta för tryckspänningar, ungefär som när ett stolsben bär en last.

Svaret längre ned på sidan:

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

LÖSNING:

 

Vore de undre ekrarna under tryckspänning skulle de kunna buckla ut eller sitta löst i sina fästen. Alla ekrarna är förspända, typiskt med 1 000 N.

När hjulet belastas blir det plattare vid kontaktytan mot marken. De nedersta ekrarna minskar då i längd, men förspänningen är så stor att de fortfarande är under avsevärd dragspänning. Spänningen i de övriga ekrarna ändras bara obetydligt. Nästan hela lasten (cirka 95 procent) bärs därför upp genom förändringen i de understa ekrarna.

Oenigheten ligger i hur man ska beskriva att några få undre ekrar bär en avsevärd vertikal last, men ändå inte utsätts för tryckspänning totalt sett.

Vi kan inte direkt jämföra med ett spänt gummiband från golv till tak och en last anbringad på bandets mitt eftersom den geometrin inte har någon motsvarighet till att hjulet plattas ut vid golvet. Men fundera över fallet att tyngden anbringas samtidigt som golvet höjs.

Göran Grimvall

Kommentarer

Välkommen att säga din mening på Ny Teknik.

Principen för våra regler är enkel: visa respekt för de personer vi skriver om och andra läsare som kommenterar artiklarna. Alla kommentarer modereras efter publiceringen av Ny Teknik eller av oss anlitad personal.

  Kommentarer

Debatt

Läs mer