Analiza stateczności ruchu motocykla Junak

Analiza stateczności ruchu motocykla Junak

    Szczęśliwym trafem stałem się ostatnio posiadaczem książki pt. „Prace B.K.P.Mot tematy wybrane 1962-1963 nr 2” wydanej właśnie przez Biuro Konstrukcyjne przemysłu Motoryzacyjnego. Jak zapewne każdy miłośnik Junaka wie, to tam właśnie opracowano konstrukcję tego motocykla.
Cała książka to przybliżenie tematów z przeróżnych dziedzin motoryzacji, nad którymi tam pracowano, ale z racji naszych zainteresowań, przybliżę tu ostatni rozdział, w którym opisano prace nad próbą analizy stateczności ruchu motocykla. Analizę tą robiono właśnie na Junaku porównując wyniki z innymi motocyklami.
Na uwagę zasługuje rozwiązanie przedniego zawieszenia, które było badane. Był to wahacz pchany, który jak wiemy miał być jednym z wariantów do wprowadzenia w modelu M13, a który to nie został wprowadzony do produkcji z powodu niebezpiecznego zachowania się motocykla podczas hamowania (informacja przekazana przez inż. Zbigniewa Konieczka, kierownika Sekcji Prób i Badań SFM).

 

Motocykl Junak wersja M13 z tradycyjnym teleskopem
Motocykl Junak wersja M13 z wahaczem pchanym

Rozdział XVIII

PRACE BKPMot W ZAKRESIE POJAZDÓW JEDNOŚLADOWYCH I SILNIKÓW DWUSUWOWYCH

   Prace BKPMot nad zagadnieniem pojazdów jednośladowych podzielić można na dwa zasadnicze okresy.
   W okresie pierwszym, podczas rozbudowy przemysłu motocyklowego wykonano w BKPMot szereg prac konstrukcyjnych obejmujących tak całe motocykle (np. Sokół M01, WFM M06, Junak M07) jak i ich poszczególne zespoły, z których większość została wykorzystana w produkcji (np. silniki S01, S03, S04 i S05 elementy instalacji elektrycznej).
  Okres drugi charakteryzuje zmiana profilu prac i rodzaju tematyki BKPMot wynikły z rozwoju przyzakładowych biur konstrukcyjnych, które mogły już przejąć prowadzenie konstrukcji dla potrzeb bieżących własnych zakładów.
     W tych nowych warunkach, w gestii BKPMot pozostały zagadnienia o charakterze przyszłościowym oraz zadania problemowe związane ściśle z postępem technicznym. Z szeregu prac prowadzonych w drugim okresie, typowym przykładem tematyki związanej z przyszłościowymi potrzebami przemysłu jest m.in. opracowanie konstrukcyjne nowego silnika S37 klasy 175 cm3, przeznaczonego dla motocykla i skutera, odznaczającego się nowoczesnymi rozwiązaniami konstrukcyjnymi oraz wysokimi parametrami technicznymi rys.1).

Rys. 1. Silnik S37 w wersji niekonwencjonalnej

     Do tej samej kategorii prac o charakterze przyszłościowym zaliczyć również można prace badawczo-doświadczalne nad wyeliminowaniem drgań mechanicznych wywoływanych pracą silnika w prototypowym motocyklu WFM typu M16, klasy 175 cm3, przewidywanego do produkcji w latach przyszłych.
     W wymienionym prototypie występowały nadmierne amplitudy drgań w elementach mechanizmów podwozia i osprzętu w całym zakresie obrotów użytkowych silnika. Badania przeprowadzone metodą pomiaru amplitud drgań wybranych punktów pojazdu (zapisy na taśmie wibrografu) pozwoliły ustalić wpływ zmian sztywności badanej ramy na wielkości tych amplitud i określić granice sztywności, przy których zakres drgań własnych układu przesunął się poza granice rezonansu z obrotami silnika. Ponieważ jednak uzyskanie pożądanej sztywności prowadziło do zmiany zasad koncepcji rozwiązania ramy, zbudowano w BKPMot ramę doświadczalną. Wyniki badań ramy doświadczalnej przedstawione są na rys. 2 i 3. Uzyskane wartości amplitud drgań ramy skonstruowanej w BKPMot okazały się znacznie niższe od amplitud drgań porównywanego dobrego wzorca zagranicznego.

     Tematykę zagadnień problemowych najlepiej scharakteryzuje zapoczątkowanie pierwszych systematycznych prac badawczych nad zagadnieniem stateczności pojazdów jednośladowych, który to temat stał się w ostatnim okresie bardzo aktualny z uwagi na wzrost wskaźników dynamicznych oraz wymogi bezpieczeństwa nasilającego się w Polsce ruchu drogowego.

 

Rys. 2. Wyniki pomiarów amplitudy drgań (zapisy wibrografu)
Rys. 3. Podwójne amplitudy drgań w funkcji prędkości obrotowej silnika

     Zagadnienie stateczności, nad którym pracuje się od wielu lat, oparte jest w dużej mierze na ocenach statystycznych i subiektywnych. Kryteria te nie dają pełnej możliwości przeprowadzenia analizy rzeczywistego wpływu poszczególnych parametrów konstrukcyjnych motocykla na stateczność jego ruchu, w związku z czym podjęto w BKPMot próbę opracowania obiektywnej metody oceny stateczności.

Metodę taką opracowano w BKPMot opierając się na pomiarach zmian wielkości i ilości rzeczywistych kątów skrętu koła przedniego koniecznych do utrzymania pojazdu jednośladowego na zamierzonym torze prostoliniowym. Rys. 4 przedstawia aparaturę pomiarową zainstalowaną na motocyklu próbnym typu M101). Na podstawie opracowanego w oparciu o pomiary wskaźnika stateczności Κ w funkcji prędkości jazdy w różnych warunkach drogowych (asfalt, bruk, piasek luźny), uzyskano zbiór krzywych charakterystycznych, których kształt i przebieg umożliwia określenie porównywalnego wskaźnika stateczności.

 

Rys. 4. Aparatura pomiarowa do badań stateczności

 

     Badania rozwijano w dwóch zasadniczych kierunkach:
– w prowadzeniu studiów kontrolnych nad nowoopracowaną metodą oceny obiektywnej,
– w badaniu wpływu zmian poszczególnych parametrów konstrukcyjnych pojazdu na jego stateczność.

     Metoda oceny obiektywnej potwierdziła subiektywne określenie cechy różnych motocykli w zakresie stateczności. Stwierdzono bowiem zgodność walorów „prowadzenia” pojazdu z wynikami pomiarów. Np. zaniżona stateczność rozpowszechnionego w Polsce importowanego motocykla z dwusuwowym silnikiem o pojemności skokowej 350 cm3, zwłaszcza w piasku, oraz dobra stateczność w tych samych warunkach motocykla JUNAK M10 znajdują potwierdzenie na rys. 5.
Niższe wartości wskaźnika K dla motocykla M10 niż dla motocykla importowanego wskazują na znacznie lepszą stateczność polskiego motocykla.
     Badania nad wpływem poszczególnych parametrów konstrukcyjnych na stateczność ruchu obrazują rys. 6, 7 i 8 oraz rys. 10. Rys. 6,7 i 8 ilustrują wpływ wymiarów koła przedniego, rys. 9 podaje sposób zmiany momentu bezwładności, natomiast rys. 10 – wpływ momentu bezwładności mas widelca przedniego na stateczność doświadczalnego motocykla JUNAK.

 

Rys. 5. Porównanie wskaźników stateczności motocykla JUNAK M10 z motocyklem importowanym
Rys. 6. Wykres stateczności motocykla JUNAK M10 z zawieszeniem doświadczalnym. Wahacz II, nawierzchnia – bruk
Rys. 7. Wykres stateczności motocykla JUNAK M10 z zawieszeniem doświadczalnym. Wahacz II, nawierzchnia – asfalt
Rys. 8. Wykres stateczności motocykla JUNAK M10 z zawieszeniem doświadczalnym. Wahacz II, nawierzchnia – teren
Rys. 9. Masy obciążające dla zmiany momentu bezwładności widelca przedniego
Rys. 10. Wpływ zmian momentu bezwładności mas widelca przedniego na stateczność ruchu

     Systematyczne prowadzenie badań przez okres paru lat nad wpływem szeregu innych parametrów konstrukcyjnych dały w efekcie dostatecznie bogaty materiał pozwalający na pierwszą próbę skonstruowania doświadczalnego motocykla odznaczającego się dużą statecznością.
     Motocykl doświadczalny zbudowany w BKPMot (rys. 11) odznaczał się bowiem zdecydowanie lepszą statecznością ruchu we wszystkich warunkach drogowych w porównaniu z szeregiem innych motocykli (rys. 12, 13 i 14). (…)2).

Rys. 11. Eksperymentalny motocykl stateczny
Rys. 12. Wykres stateczności. Nawierzchnia – bruk. (Porównanie wskaźnika stateczności motocykli seryjnych krajowych i zagranicznych z motocyklem eksperymentalnym BKPMot)
Rys. 13. Wykres stateczności. Nawierzchnia – piasek sypki
Rys. 14. Wykres stateczności. Nawierzchnia – asfalt

Prace BKPMot. Rocznik. Tematy wybrane 1962-1963. Nr 2. Wydawnictwo Naukowo Techniczne Warszawa 1965, wydanie 1
Autorzy: Henryk Banaszczyk, Mirosław Borawski, Stanisław Cudny, Ryszard Czarnecki, Henryk Fajnhaken, Wiesław Gotz, Jan Ignatowicz, Wiesław Januszewski, Józef Jaworski, Eugeniusz Lachowski, Stanisław Motyliński, Aleksander Ogrodzki, Maciej Sułek, Jerzy Świątkowski, Tadeusz Tomaszczyk, Jerzy Żarnoch.
Komisja redakcyjna: Witold Kończykowski, Kazimierz Loesch, Edward Loth, Tadeusz Wrzesiński
Redaktor naukowy: doc. mgr. inż. Aleksander Rummel

Przypisy – komentarze własne
1)   Prawdopodobnie do badań wykorzystano zmodyfikowany egzemplarz Junaka w wersji przejściowej, widać to wyraźniej na rys. 9 (koło pełno bębnowe, zawieszenie przednie na wahaczu pchanym, lampa z modelu M07)
2)   Dalsza część opracowania dotyczy badań układów ssąco – wydechowych dla silników dwusuwowych takich jak motoroweru Komar, WFM-M06 S34, samochodu Syrena S31. Z uwagi, iż nie dotyczą one motocykla Junak pominięto je.

Dodaj komentarz