Określenie niebezpiecznych obciązen dla ramy motocykla.

Badania ram motocykli „Junak” przeprowadzone w Katedrze Wytrzymalości Konstrukcji Lotniczych P.W. umozliwilo dokladniejsze poznanie rodzaju oraz wielkości obciązen ramy wystepujących podczas jazdy motocykla.
Badania te przeprowadzono w porozumieniu ze Szczecinską Fabryką Motocykli. W wyniku badan zostal ostatecznie ustalony typ ramy dla motocykla „Junak”. Rama ta okazala sie odporna na obciązenia zmeczeniowe wystepujące podczas jazdy motocykla. Wedlug danych posiadanych prze fabryke motocykli, ramy podczas normalnej jazdy eksploatacyjnej nie wykazują pekniec.
Obciązenia dzialające na rame motocykla
Na rame motocykla mogą dzialac trzy rodzaje obciązen:
a) Obciązenia statyczne
b) Obciązenia dynamiczne spowodowane nierownościami drogi
c) Obciązenia dynamiczne spowodowane drganiami elementow motocykla

1. Obciązenia statyczne

Obciązenia statyczne ramy motocykla stanowią ciezar poszczegolnych cześci motocykla ciezar paliwa oraz ciezar uzytkowy tj. ciezar pasazerow i bagazu. Obciązenia te są tego samego rzedu dla motocykli tej samej klasy wywolane naprezenia mogą byc jednak rozne. Pomimo zastosowania dla dwoch ram identycznych schematow wytrzymalościowych tych samych proporcji wymiarow i przekrojow elementow, lokalne naprezenia w tych ramach mogą od siebie znacznie odbiegac.
Pierwszym powodem tego są niewielkie roznice w wymiarach wezlow ram, grubośc spoin spawalniczych, nagle zmiany przekroju rury, na ktore na ogol nie zwraca sie uwagi a ktore powodują spietrzenia naprezen.
W ramach motocykli takie spietrzenia są na ogol czeste i nieuniknione z uwagi na koniecznośc lączenia elementow ramy o roznych przekrojach, konieczności spawania roznych nakladek okuc, itp.
Drugim powodem jest istnienie naprezen wewnetrznych. Rama motocykla jest na ogol ukladem statycznie nie wyznaczalnym, wewnątrz ktorego istnieją naprezenia powstale na skutek dopasowania poszczegolnych elementow podczas montazu oraz na skutek odksztalcen termicznych i skurczow spoin przy spawaniu poszczegolnych elementow. Naprezenia te wystepują zawsze, jednak ich wartośc mozna znacznie zmniejszyc przez prawidlową konstrukcje ramy oraz zastosowanie wlaściwej technologii produkcji.

2. Obciązenia dynamiczne spowodowane nierownościami drogi

Dla przeanalizowania obciązen motocykla w czasie jazdy po nierownościach przedstawiamy motocykl jako idealnie sztywną rame podpartą w sposob sprezysty w punktach A i B (rys. 1) sprezystośc podpor jest tak dobrana, ze odpowiada wypadkowej sztywności opony i amortyzatora.
Schemat ten jest bardzo uproszczony, pomija sie w nim nieliniowośc sztywności podpor masy nieuresorowanej (kola) oraz odksztalcalnośc ramy.
Tak rozpatrywany uklad ma dwa stopnie swobody i dwie mozliwe postacie drgan. Drgania te skladają sie z ruchow pionowych unoszenia i opadania wzdluz osi Z i ruchow obrotowych wokol poziomej osi prostopadlej do kierunku jazdy, zwanych kolysaniem.

Zachowanie sie motocykla przy jeździe na nierowności zalezy glownie od:
1) Rozlozenia mas motocykla, tzn. od polozenia środka ciezkości i momentu bezwladności wzgledem osi poziomej prostopadlej do kierunku jazdy.
2) Rodzaju i charakterystyki amortyzacji.
3) Wymiarow nierowności drogi, tzn. wysokości, dlugości oraz wzajemnego ustawienia po sobie nierowności.

Zmieniając twardośc amortyzacji w stosunku do reakcji statycznych na kolach mozna przesuwac polozenie środka kolysania. Zwiekszenie momentu bezwladności motocykla powoduje wzrost okresu drgan obrotowych, ktore są bardzo nieprzyjemne dla pasazerow.
Znacznie trudniejsze jest uchwycenie wplywu wymiarow nierowności drogi na zachowanie sie motocykla. Kazda najechana nierownośc daje impulsy sily na, kolach ktore przenoszą sie przez amortyzatory na uklad drgający, jakim jest motocykl. Wielkośc i czas dzialania tych impulsow zalezy od wymiarow tych nierowności, szybkości jazdy oraz stanu, w jakim znajdowal sie motocykl wskutek oddzialywania poprzednich nierowności.
Zachowanie sie motocykla nawet na pojedynczej nierowności jest bardzo zlozone. Najechanie przednim na nierowności powoduje zmiane ugiecia teleskopow (przod) i amortyzatorow (tyl), gdyz istnieją wzajemne sprzezenia ruchu drgającego wznoszenia i kolysania. Wynika z tego, ze ustalanie na drodze teoretycznej zakresy obciązen dzialających na rame podczas jazdy jest trudne, gdyz zalezy od wielu czynnikow przypadkowych. Pozostaje mozliwośc określenia zakresu obciązen doświadczalnie.
Aby mozna bylo wyniki pomiarow stosowac przy obliczeniach wytrzymalościowych dla innych typow motocykl, wygodne jest poslugiwanie sie wspolczynnikiem przeciązenia m
Podczas jazdy po idealnie gladkiej drodze sily na kolach są stale i ich suma jest rowna ciezarowi motocykla.
RA+RB=Q
W przypadku jazdy po drodze z nierownościami sily na kolach są zmienne.
RA+RB=Q+DQ
Wielkośc jest zmienna i jej kazdorazowa jest sumą tzw. Sil bezwladności powstalych na skutek chwilowych przyspieszen, jakich doznaje elementy motocykla z powodu nierowności drogi.
Stosunek (Q+DQ)/Q nazywa sie wspolczynnikiem przeciązenia i oznacza literą m
Gdy DQ>=Q to m>=0; natomiast, gdy nie wystepują zadne sily bezwladności tzn. DQ=0., to m=1
Znajomośc maksymalnych wspolczynnikow m dla danego typu motocykla umozliwia dokladniejsze zaprojektowanie i obliczenie wytrzymalości elementow motocykla. Jeśli wiadomo np., ze przeciązenie dla obciązenia uzytkowego umiejscowionego na siodelku mmax=2, to przyjmując ciezar dwoch pasazerow Qp=160 kg wiemy, ze na siodelko bedzie dzialac maksymalna sila Qp* mmax =150*2=300 i taką sile nalezy przyjąc do obliczen wytrzymalościowych.
Podobnie, jeśli silnika mmax=2.5, a ciezar silnika Qs=70 kg, to znaczy, ze na okucia
mocujące silnik do ramy moze dzialac chwilowo sila
Qs* mmax=70*2.5=175 kg
Znajomośc maksymalnych wspolczynnikow przeciązenia m jest specjalnie wazna dla elementow maksymalnie obciązonych podczas jazdy motocykla i przy ktorych obliczeniu nalezy uwzglednic wytrzymalośc zmeczeniową.
W niektorych elementach motocykla obciązenia wystepująca podczas jazdy nie są obciązanymi elementami. Elementy te (np., kierownica, podnozki) winny posiadac dostateczną sztywnośc i wytrzymalośc, aby nie ulegly zlamaniu w skutek nieprawidlowej obslugi przewrocenia sie motocykla itp..
Do obliczania tych elementow nie stosuje sie wspolczynnika m.

3.Obciązenia dynamiczne wywolane drganiami elementow motocykla.
Omawiając obciązenia cześci motocykla spowodowane nierownościami drogi zalozono, ze motocykl jest konstrukcją sztywną, umieszczoną na dwoch sprezystych podporach.
Rozpatrzmy obecnie motocykl jako uklad mas, ktore wskutek odksztalcalności ramy mogą sie wzajemnie przemieszczac. Teoretycznie taki uklad o ciąglym rozkladzie mas ma nieskonczoną liczbe stopni swobody i nieskonczoną liczbe postaci drgan.
Motocykl jest jednak ukladem, w ktorym mozna wydzielic i przeanalizowac role poszczegolnych duzych mas skupionych (np. silnika, ciezaru uzytkowego, kol itp.) oraz pominąc role pozostalych mas mniejszych. Taki uproszczony uklad ma pewną skonczoną liczbe stopni swobody a wiec tylko kilka postaci drgan, ktore mozna wyodrebnic.
Kazdej postaci drgan odpowiada pewna ściśle określona wlasna czestotliwośc drgan. Gdy jakaś sila zmienna w czasie (np. sily na kolach albo reakcje silnika) dziala okresowo z czestością zgodną z jedną z czestości drgan wlasnych ukladu, to powstaje zjawisko rezonansu i amplituda drgan pewnych elementow ukladu wzrasta.
Rama motocykla, ktora lączy te elementy bedzie wtedy obciązona silami powstalymi wskutek drgan ukladu i naprezenia w ramie mogą byc kilkakrotnie wieksze niz naprezenia wywolane silami wzbudzającymi. W motocyklu silami wzbudzającymi drgania mogą byc sily bezwladności niewywazonych mas silnika jak rowniez odciązenie dynamiczne spowodowane nierownościami drogi.
Pomiar obciązen motocykla i naprezen w ramie

1. Pomiar obciązen i naprezen statycznych

Aby określic obciązenie statyczne motocykla wystarczy znac ciezar poszczegolnych elementow motocykla, wartośc obciązenia uzytkowego oraz polozenie ich środkow ciezkości. Dokladne jednak określenie naprezen w ranie na drodze obliczen teoretycznych jest trudne ze wzgledu na skomplikowany ksztalt ramy i wystepujące licznie spietrzenia naprezen.
Aby poznac dokladniejszy rozklad naprezen trzeba zmierzyc ich wartości. Zazwyczaj robi sie to pośrednio przez pomiar odksztalcen ramy.
Pod wplywem ciezaru wlasnego motocykla rama jest wstepnie odksztalcona. Aby zmierzyc wartośc tego odksztalcenia trzeba odciązyc rame, tzn. praktycznie rozmontowac motocykl. Uniknąc tego mozna stosując nastepującą metode. W miejscach, w ktorych mają byc mierzone naprezenia nakleja sie tensometry i nastepnie motocykl ustawia sie w normalnej pozycji na kolach. W takiej pozycji odczytuje sie wskazania tensometrow.
Nastepnie motocykl zawiesza sie za kola (kolami do gory) i odczytuje ponownie wskazania tensometrow. W polozeniu tym obciązenie jest takie samo, co do wielkości, jednak przeciwne, co do kierunku. Roznica naprezen wskazywanych przez tensometry przy zawieszaniu motocykla do gory kolami i w polozeniu normalnym jest rowna podwojnej wartości naprezen statycznych od ciezaru wlasnego. Naprezenia w ramie powstale przy spawaniu tzw. Naprezenia wstepne mozna określic przez zlikwidowanie statycznej niewyznaczalności, tj. przez przeciecie ramy w danym miejscu. Wymaga to, wiec zniszczenia ramy. Roznica wskazan tensometrow przed i po rozcieciu dają naprezenia, jakie w ramie wystepowaly
Tablica I

Tablica I zawiera wartości naprezen statycznych dla ram motocyklowych poddanych badaniom. Z wartości tych wynika, ze naprezenia w obu ramach są tego samego rzedu oraz ze wplyw ciezaru drogiego pasazera na naprezenia w glowce ramy jest niewielki. Miejsca naklejenia tensometrow na ramie podano na rysunku 3.

2.Pomiar obciązen dynamicznych dzialających na motocykl wywolanych nierownościami drogi

Celem tych pomiarow bylo ustalenie wspolczynnika przeciązenia m dla poszczegolnych elementow motocykla. Ze wzgledu na wytrzymalośc zmeczeniową nalezalo ustalic, ile razy na określonym odcinku drogi, np. 1000 km przy normalnej eksploatacji wystąpily określone przeciązenia.

Przebieg pomiarow

Pierwszym etapem prac bylo zbudowanie odpowiedniej aparatury, ktora musiala spelniac odpowiednie warunki:
1. Samoczynnie rejestrowac wartośc i liczbe przeciązen.
2. Nie zmieniac swoich wskazan wskutek wstrząsow, wilgoci, zmian temperatury.
3. Nie utrudniac normalnej eksploatacji motocykla.

Te warunki spowodowaly, ze nie mozna bylo zastosowac przyrządow uzywanych normalnie do pomiaru naprezen lub przeciązen w warunkach laboratoryjnych.
Aby aparatura byla lekka i nie zawodna i nie zawodna, musiano poczynic pewne zalozenia upraszczające i ograniczyc sie do pomiaru tylko pewnych wielkości charakterystycznych. W tym celu mierzono dynamiczne przyrosty pionowej reakcji na przednim kole i notowano ich liczbe. Do pomiaru tych wartości wykorzystano odksztalcenia ramy wystepujące podczas jazdy motocykla. Określonemu wzrostowi pionowej reakcji na przednim kole, odpowiada ściśle pewne odksztalcenie ramy.
Do pomiaru nalezalo wybrac taki wymiar ramy, ktory by wskutek czynnikow ubocznych, np. zmiany ciezaru uzytkowego, zmienial sie tylko niewiele. Postanowiono, dlatego zmierzyc odksztalcenia przekątnej ramy lączącej uchwyty do mocowania przyczepki (rys 3).
Przekątną wybrano, dlatego, ze uchwyty di mocowania przyczepki są bardzo sztywne, a przy ewentualnych drganiach elementow ramy, w okolicy uchwytow wystepują wezly. Maksymalne odksztalcenia przekątnej ramy przy obciązeniach wystepujących podczas jazdy nie przekraczają 0,3 mm.
Podczas badan nalezalo zarejestrowac, ile razy przekątna ramy skrocila sie o wielkości: 0,05 mm; 0,1 mm;0,15 mm; itd. W tym celu zbudowano czujnik, ktory wysylal impulsy elektryczne przy kreślonych odksztalceniach ramy. Impulsy te byly liczone przez specjalny liczniki impulsow elektrycznych mogące rejestrowac impulsy o duzej czestotliwości (do 100 impulsow na sek.) schemat czujnika pokazano na rys 4.
Gdy przekątna ramy zmniejszyla sie o wielkośc D pret E lączący okucia A i D nie zmienial swojej dlugości i zwieral pierwszy styk B. Powodowalo to zamkniecie obwodu pierwszego licznika impulsow elektrycznych. Odksztalcenie ramy o 2D powodowalo zwarcie obwodu drugiego licznika itd.
Ustawienie stykow, aby zwieraly sie przy określonych odksztalceniach ramy, wyregulowano przez przekrecenie śruby C po zamontowaniu czujnika na motocykl. Cechowanie statyczne urządzenia bylo powtarzane, co 500 km jazdy ze wzgledu na mozliwośc rozregulowania sie.
Aby wywolac odksztalcenia ramy, odpowiadające pewnym przeciązeniom, przykladano odpowiednie sily odciązające w trzech punktach motocykla: na siodelku, podnozku i w miejscach mocowania silnika. Nie obciązano przedniego kola, teleskopow i kierownicy, gdyz takie obciązenie ma znikomy wplyw na odksztalcenie ramy; zwieksza ono jedynie reakcje kola.
Motocykl obciązono za pomocą ukladu dzwigni. Mozna bylo w ten sposob utrzymac staly wzajemny stosunek miedzy silami obciązającymi (np. sila na podnozku rownala sie 1/4wielkości sily dzialającej na siodelku). Dzieki zastosowaniu naciągu dzwigni śrubą, zmiana obciązenia od m = 1 do m = mmax odbywala sie w sposob ciągly.
Podczas jazdy obciązenia dynamiczne przedniego kola spowodowane nierownościami drogi byly wieksze niz obciązenia mierzone. Bylo to spowodowane tym, ze odpowiednio do przyjetego schematu obciązen przy cechowaniu, urządzenie rejestrowalo tylko te cześc sily, ktora nas interesowala, tj. sile obciązającą rame.

Wyniki pomiarow:
Pomiary przeprowadzano rownolegle na trzech motocyklach. Jazdy odbywaly sie przy roznym i na drogach o roznych nawierzchniach.
Na podstawie wskazan przyrządow stale rejestrujących przeciązenia na drodze 8000 km sporządzono wykres pokazany na rys 5. Na wykresie tym pokazana jest zaleznośc pomiedzy liczbą przeciązen motocykla, a ich wielkością. Linia ograniczająca zakreskowane pole na wykresie obwiednią krzywych uzyskanych na podstawie pomiarow. Niewielki rozrzut krzywych jest wynikiem roznicy twardości amortyzacji poszczegolnych motocykli i wplywu roznicy obciązenia. Dla bardziej twardej amortyzacji caly zakres obciązen przesuwa sie w kierunku obciązen wiekszych.

4. Pomiar naprezen wywolanych drganiami poszczegolnych mas.

a. Drgania wzbudzone przez pracujący silnik.
W pierwszym okresie prac nalezalo wyodrebnic postacie drgan motocykla niebezpieczne dla ramy i ich czestotliwośc drgan wlasnych. Wzbudnikiem drgan byl pracujący silnik motocykla, motocykl ustawiony na stoisku (rys 6) obciązono w sposob odpowiadający obciązeniom podczas jazdy.
Amplitude i czestośc drgan mierzono czujnikiem dynamicznym sprzezonym z oscylografem katodowym.
W wyniku tych badan wyodrebniono dwie zasadnicze postacie drgan. Pierwsza z nich charakteryzuje sie duzą amplitudą drgan przedniego kola jako masy sprezyście zamocowanej w ramie, podczas gdy pozostalych elementow są male.
Plaszczyzna drgan przedniego kola pokrywa sie z plaszczyzną symetrii motocykla. Drgania są prostopadle do osi teleskopow a ich amplituda dochodzi do 10 mm. Ta postac drgan wystepuje przy czestości ok. 15 sek-1, druga postac charakteryzuje sie duzą amplitudą drgan tylnej cześci ramy, na ktorej zamocowane jest siodlo i tylni blotnik, wystepuje ona przy czestości okolo 60 sek-1,
Wedlug danych fabrycznych pekanie ram nastepowalo zazwyczaj w glowce. Dlatego w naszych dalszych pracach zajeto sie pierwszą postacią drgan dającą duze obciązenia glowki ramy.
Przeprowadzono pomiary naprezen w glowce ramy w czasie wystepowania drgan przedniego kola. Pomiary odbywaly sie na tym samym stoisku (rys 6), jedynie rolki, po ktorych toczylo sie tylnie kolo byly hamowane, aby silnik pracowal pod obciązeniem (tj., aby dawal mniejsze impulsy sily wzbudzającej) ).
Miejsce naklejenia tensometrow pokazano na rys. 2. w wyniku pomiarow otrzymano wykres zmian naprezen w glowce ramy w chwili rezonansu. Stwierdzono, ze naprezenia osiągają wartośc 2-3 razy wiekszą od mierzonych w tych miejscach naprezen statycznych. W tablicy II zestawiono wartości naprezen znalezionych podczas badan.

Na stoisku probnym z uwagi na malą bezwladnośc ukladu wirującego (silnik, tylnie kolo i lekkie rolki) nie udawalo sie utrzymac obrotow rezonansowych dluzej niz 2-3 sek. Mozna przypuszczac, ze naprezenia podczas jazdy osiągają wieksze wartości, niz mierzone podczas prob na stoisku, gdyz w wyniku kolejnych impulsow o czestości zgodnej z czestością drgan wlasnych, amplituda moze osiągnąc duze wartości.
b. Drgania wlasne wzbudzane prze nierowności drogi.
Pomiary te umozliwily porownanie naprezen powstających podczas jazdy motocykla z odksztalceniami przekątnej ramy, mierzonymi w czasie pomiarow statycznych przeciązen motocykla, spowodowanych nierownościami drogi. W tym celu naprezenia mierzono rownolegle z pomiarami odksztalcen przekątnej ramy. Do pomiarow naprezen uzyto tensometrow oporowych o oporze 600 W i mostka oporowego Klwin &Huges. Miejsca naklejania tensometrow jak poprzednio (rys. 2).
Ze wzgledu na brak odpowiednich urządzen (samochod, aparatura zasilana prądem stalym do prowadzenia pomiarow podczas jazdy na dlugich odcinkach), badania przeprowadzono podczas jazdy motocykla na krotkich odcinkach (rys. 7). Podczas badan motocykl byl polączony przewodem z aparaturą umieszczoną na stole. Przy takiej metodzie pomiarow na kazdym odcinku taśmy zarejestrowano ruszanie z miejsca i hamowanie. Ujemną stroną metody bylo to, ze podczas pomiarow szybkośc jazdy motocykla byla stosunkowo nie wielka, maksimum 45-50 km/godz. Pomiary byly robione podczas jazd na roznych nawierzchniach

Jazda po gladkiej betonowej nawierzchni
Przy tej probie jazdy zmiany naprezen w ramie motocykla pochodzą jedynie od drgan silnika. Po zmianie biegu drgania silnika przechodze przez czestośc rezonansową, jednak z powodu szybkiego przejścia przez obroty krytyczny wzrost amplitudy drgan jest nie wielki. Naprezenia w ramie są male, a urządzenia do pomiarow statycznych nie zarejestrowalo zadnych odksztalcen przekątnej ramy.

Jazda po bruku
Naprezenia w ramie podczas jazdy po bruku osiągają bardzo duze wartości zmierzona na wykresie podwojna amplituda drgan dochodzi do 2A = 2100 kg/cm2., poniewaz wahania naprezen są prawie symetryczne wzgledem naprezen statycznych sst mozna przyjąc, ze
smax= sst+A=200+1050=1250 kg/cm2

Przeprowadzony podczas tej samej jazdy pomiar przeciązen motocykla wykazal wzrost reakcji na przednim kole o 50%w stosunku do sily statycznej. W chwilach, gdy przednie kolo dorywalo sie od ziemi na okres 0.2-0.3 sek. Naprezenia nie spadaly do zera. Stwierdzono, ze zmienialy one kilkakrotnie swoj znak a czasem amplituda naprezen wzrastala, przejazdy tej samej trasy z roznymi predkościami dają rozne wykresy naprezen. Naprezenia wywolane drganiami silnika jest trudno wyodrebnic na wykresie, są one jednak widoczne szczegolnie podczas rozpedzania motocykla.
Obrazy naprezen w ramie pokazane są na wykresie na rys 8.

METODY ZAPOBIEGANIA PEKANIU RAM
Pierwszym wnioskiem, jaki mozna bylo wyciągnąc na podstawie przeprowadzonych pomiarow, bylo stwierdzenie, ze dynamiczny wzrost pionowych reakcji dzialających na kola podczas jazdy po nierownościach jest na ogol niewielki.
Obciązenia ramy podczas jazdy po nierownościach rzadko przekraczają 160% obciązenia statycznego. Z wykresy na rys 5 widac, ze najcześciej dzialają na rame obciązenia nie przekraczające 130% obciązenia statycznego.
Jezeli wiec statyczne naprezenia w glowce ramy sst = 200kg/cm2. to wzrostowi obciązenia ramy o 50% towarzyszą naprezenia sd =1.5 sst =300kg/cm2. zakladając, ze istnieją nawet przypadkowe spietrzenia naprezen w glowce ramy, zwiekszające naprezenia trzykrotnie to, otrzymamy wzrost naprezen do
smax =k* sd = 900 kg/cm2

Naprezenia te dla stali uzywanej do budowy ram są mniejsze od wytrzymalości zmeczeniowej. Mozna, wiec stwierdzic, ze pekanie ram nie jest spowodowane naprezeniami wyniklymi bezpośrednio z obciązen od jazdy po nierownościach. Wniosek ten jest jednak sluszny tylko dla motocykli eksploatowanych przez przecietnego uzytkownika, eksploatacja w warunkach bardzo ciezkich (np. w czasie rajdow) moze spowodowac znacznie wieksze odciązenia ramy. Obciązenia wystepujące podczas takiej eksploatacji w ciezkich warunkach nie wchodzily w zakres omawianych badan.
Drugim wnioskiem z przeprowadzonych pomiarow jest stwierdzenie, ze pekanie ram motocykli „Junak” spowodowane bylo duzymi naprezeniami powstalymi w ramie wskutek drgan motocykla.
Z roznych postaci drgan motocykla najgroźniejszą okazala sie postac drgan charakteryzująca sie duzą amplitudą drgan przedniego kola, drgającego jako masa sprezyście mocowana w ramie.
Stwierdzono, ze drgania motocykla wzbudzane są zarowno przez okresowe sily powstające podczas pracy silnika jak i przez nierowności drogi.
Najbardziej niebezpieczne są impulsy wzbudzające o czestości rownej czestości wlasnej drgan przedniego kola tzn. D = 15sek-1. Wlaśnie z taką czestością odbywa sie spalanie w cylindrze podczas jazdy na IV biegu z szybkością okolo 38 km/godz.
Instrukcja motocykla zaleca wprawdzie, aby wlączyc IV bieg dopiero po przekroczeniu 40 km,/godz., ale obserwując jazde szczegolnie początkujących motocyklistow mozna stwierdzic, ze jezdzą czesto na IV biegu z szybkością mniejszą. Praca silnika przy takich obrotach jest bardzo nierownomierna a to jeszcze powieksza jeszcze intensywnośc sil wzbudzających drgania.
Nierowności drogi dają bezpośrednio na kolach impulsy wzbudzające drgania. Bezwzgledna wartośc przyrostow sil jest niewielka, ale w pewnych warunkach mogą one doprowadzic do duzej amplitudy drgan a tym samym do duzych naprezen w ramie.
Pekniecia zmeczeniowe zaczynają sie zazwyczaj od karbow dających spietrzenia naprezen lub od wad materialu. Spietrzenia to mogą byc spowodowane źle polozoną spoiną spawalniczą, skonczeniem nakladki w niewlaściwym miejscu, otworem odwadniającym w rurze ramy itp. Wady materialu mogą powstawac w skutek przegrzania materialu przy spawaniu.
Aby zmniejszyc naprezenia nalezy dbac o wlaściwe opracowanie elementow ramy przenoszących obciązenia dobrane grubości nakladek, ich ksztaltu, a nawet kolejności kladzenia spoin spawalniczych w wezlach ramy. Jest to metoda wymagająca wielu prob, jednak dająca dobre rezultaty. Zostala ona zastosowana w przypadku ram motocykli „Junak”. Budowano szereg wersji ram i badano je na specjalnym stoisku. Wybrana wersja ramy ma najwiekszą wytrzymalośc zmeczeniową a jednocześnie jej technologia produkcji nie wymaga kosztownych operacji.
Metoda badania odporności ram na obciązenia zmeczeniowe, jaką zastosowano do ram motocykli „Junak” opisana jest w drugiej cześci niniejszej pracy.