Миру - МУР!

27 февраля 2015

Когда недостатки готового изделия не дают покоя, за плечами техническое образование, а руки привычны к сварке и к штангенциркулю, может получиться что‑то интересное.


Миру - МУР!

Выпуск:
Журнал «МОТО» - февраль 2015

Автор:
Феликс КОМОРНЫЙ, фото автора

Теги:
Самопал / Самоделка / МУР /

Просмотры:
4919

Оставить комментарий

Поделиться с друзьями:

Достался мне как‑то китайский мотосамокат Reggy Falcon – уже в изрядно потрепанном состоянии, но на ходу. Сынишке, которому тогда было пять лет, хотелось покататься на чем‑нибудь «тарахтящем». Да и транспортабельность самоката была очень привлекательной. Поэтому я решил подшаманить его и использовать в развлекательных целях на даче. Однако высокое сиденье и руль оказались неудобны, а с сынишкой ехать было совсем тяжело. Так родилась первая модификация: установлено сиденье от снегоката, немного укорочен руль. Получившийся мини-скутер оказался весьма удачным во всех отношениях: я садился чуть дальше к краю, а спереди между ног сынишка, при этом он наблюдал в процессе езды, что и как делает папа. Потом я стал давать ему управлять газом и тормозами, а сам держал равновесие, затем полностью доверил управление. Наконец, объяснив нюансы, связанные с весом мопеда без меня, усадил сынишку одного за руль, прогнал его несколько раз в режиме «газ – тормоз», и он поехал! Поначалу исключительно под присмотром и потихонечку, а уж под осень он гонял «как свой» и даже наловчился заводить ручным стартером (аккумулятор был на исходе). Скутер я брал с собой везде, он всегда был атрибутом развлекательной программы детей и взрослых, когда мы с друзьями выезжали зимой на отдых за город: низкая посадка позволяла делать подстраховку ногами и гонять по снегу. 

Конечно, внешний вид «изделия» был неказистым, все соединения уже разболтаны, да и тормоза не очень: малюсенький барабан спереди и ленточка сзади; размерность штатных колес (4 дюйма), да еще и в сочетании с рекомендуемым производителем давлением 2,4 атм катастрофически не устраивала: на грунтовой дороге трясет как проклятого. И пришла мне в голову идея построить на имеющейся «компонентной базе» скутер, который вобрал бы лучшее, но избавился от недостатков существующей версии. Интерес подстегивался и двумя другими факторами: раньше я собирал мототехнику для себя, а на тот момент уже долгое время руки не касались этого чудесного процесса и не пахли бензином с маслом, да и второму сынишке уже полгода исполнилось – пора готовиться! 

Так родились концепция и техзадание на «Мопед учебно-развлекательный, модель №2», или МУР-2. Кто‑то может сказать, что составление ТЗ и написание концепции при условии, что все уже решено и в основном придумано, – формализм. Не соглашусь! Составляя ТЗ под концепцию, можно яснее представить, что получишь на выходе, насколько это соответствует ожиданиям, насколько это трудно в реализации, какие технологические возможности тебе доступны (что можно сделать самому, а что придется заказывать на стороне или покупать), сколько это может стоить – факторы, которые могут серьезно повлиять на конечный результат или вообще перечеркнуть проект. Но самое главное: если максимально следовать плану, потом можно проследить, какие начальные решения были ошибочными (с разных точек зрения) или, наоборот, удачными, какие нетривиальные ходы помогли достичь желаемого результата и какой ценой (в виде денежных и временных затрат, например) – это придает работе еще больше творчества, так как в жестких рамках ТЗ найти хорошее техническое решение и получить хороший результат сложнее. Иначе можно просто купить или сделать на заказ. 

КОНЦЕПЦИЯ МУР-2: 
  • мопед предназначен для учебно-развлекательных целей и эксплуатации вне дорог общего пользования; 
  • безопасная эксплуатационная скорость (не выше 30 км / ч);
  • конструкция должна обеспечивать посадку взрослого и ребенка от полутора до пяти лет; 
  • «эргономичная» досягаемость органов управления при самостоятельной посадке детей от пяти лет; 
  • простое управление – автоматическая трансмиссия (сцепление), полностью ручное управление тормозами. 

ТЕХНИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ НА МУР-2:
  1. Габаритно-массовые параметры: высота и длина должны позволять перевозить мопед в багажном пространстве автомобиля с кузовом типа седан (ориентир – VW Jetta); минимальная масса для возможности легкой погрузки в автомобиль одним взрослым человеком; 
  2. Подготовка к транспортировке: допускается легкосъемный руль и (или) сиденье; 
  3. Эргономика: размеры должны обеспечивать одновременную посадку водителя 95‑го перцентиля и ребенка до пяти лет (средние антропометрические показатели для мальчика: 104,4–112,0 см, 16,8–20 кг); 
  4. Колеса и подвеска: с целью минимизации габаритно-массовых параметров и сложности изделия допускается жесткая подвеска колес с компенсацией жесткости за счет размерности шин и давления; 
  5. Бюджет: минимальный; максимально возможное самостоятельное изготовление элементов конструкции; допускается применение автомобильных комплектующих российского производства; обращение к сторонним организациям только в случае крайней необходимости; 
  6. Донорские комплектующие: двигатель и система выпуска отработавших газов, топливный бак, органы управления.

Первые свои «детища», еще будучи школьником и студентом, я придумывал и воплощал именно волей души, практически без денежных вливаний, с помощью простого инструмента (преимущественно ручного), газосварки, если везло, а главное, при наличии невосполнимого ресурса – кучи времени! А нынче что‑то изменилось: есть и средства, на которые можно развернуться, есть доступные технологии, а времени катастрофически не хватает. Поэтому, если что‑то делать и не жалеть о потраченном времени – или делай хорошо, или не делай вообще. 


Силовой агрегат

Я планировал использовать донорский силовой агрегат от Reggy – компактный, легкий, с автоматическим плавным сцеплением, карбюраторный ДВС с принудительной воздушной системой охлаждения, с ручным стартером, до жути простой и уже проверенный, вполне устраивающий по своим тягово-скоростным характеристикам. Не нравился лишь сильно выступающий слева династартер (как на «Муровьях»), который еще и не работал на заряд АКБ (что конструктивно заложено у Reggy), чем вызывал большие сомнения в своей надобности, особенно в рамках назначения МУР. 

Из доступных на рынке и подходящих по размеру и характеристикам приглянулся Greenfield GFG43 для садовой техники – практически точная копия донорского, но без выступающего генератора. У него присутствовал лишь стартер, конструктивно очень похожий на мой, компактный глушитель и собственный топливный бак; цена также разумна – 3200 рублей. 

Но возникли сомнения: с одной стороны, – новый и более компактный, с другой – бюджет и необходимость «сращивать» с существующей трансмиссией (в смысле сцепление с редуктором), ведь даже незначительное отступление посадочных размеров картеров и (или) валов может существенно подкинуть работы! Но отсутствие династартера у этого образца подтолкнуло изучить систему зажигания моего двигателя. Тогда и выяснилось, что генератор не имеет ни электрической, ни механической связи с системой зажигания: она электронная и даже расположена с другой стороны. Я удалил «рудимент» без последствий, пришлось лишь немного доработать посадочное место храповика стартера, который теперь устанавливался непосредственно на хвостовик коленчатого вала. 

Отсутствие питающих проводов позволило проще реализовать концепцию складного аппарата: задняя часть МУР – съемная, и наличие фонаря с питанием от генератора привело бы к необходимости иметь клеммный разъем проводов. Разъединять их не так уж утомительно, но можно и забыть, ну а нет клемм – нет проблем. 


Колеса

Мне приглянулись 10‑дюймовые штампованные скутерные колеса «Хонды». Во-первых, из‑за распространенной размерности (и размера вообще – не большие, не маленькие), во‑вторых, конструкцией и материалом (просто, технологично и ремонтопригодно), а в третьих, наличием готового тормозного механизма барабанного типа, одинаково эффективного при движении и вперед и назад. 

Причем здесь это? Все просто: расположение звездочки и цепи главной передачи находится у выбранного двигателя справа, где и тормозной механизм (переднего колеса в оригинале), что трудно скомпоновать. Поэтому требуется развернуть колесо так, чтобы тормозной механизм был слева, т.е. против его движения – и это не влечет ухудшения тормозных свойств (за исключением периода обратной приработки бэушных колодок). 

Тросы привода механизмов я изготовил из донорских, вернее, модифицировал их. 


Главная передача

Увеличение размерности колеса при сохранении моторной передачи, сцепления и тягово-скоростных характеристик можно компенсировать только изменением передаточного отношения главной передачи. Штатные звезды (19 и 47 зубьев) давали передаточное число 2,47, нужно же было 4,33! Я не смог найти подходящую пару по передаточному отношению и максимальной размерности цепи (не более ПР-12,7–18,2–1, как у мопедов СССР). Но основной головной болью стала шлицевая посадка ведущей звездочки: если бы даже нашлась подходящая пара, пришлось бы изготавливать переходник (например, из штатной звездочки, удаляя зубчатый венец под нужный диаметр – а если она закаленная?) и адаптировать новую звездочку под ступицу. Заказывать – не вариант: зуборезные работы, особенно при наличии шлицевой ступицы, стоят недешево. Решение пришло неожиданно: на моем первом месте работы, где бронировали автомобили, есть аппарат для лазерной резки. Имея достаточные знания еще со студенческой скамьи, опыт работы с САПР (AutoCAD, CATIA) и подготовки чертежей для лазерной резки, заложив стандарт ГОСТ 13568–97 в Excel (так проще на случай пересчетов), я рассчитал геометрию зубьев звездочек, замерил шлицевой вал (прямобочный) для посадки ведущей звездочки (какой параметр закладывался производителем как посадочный, – по наружному, внутреннему диаметру или боковым сторонам – я точно не знал), прочертил их в САПР, добавив установочные конструктивные элементы (наборная ступица ведущей звездочки и ответная часть ведомой для колеса), – и готово! 

Дуплексная рама оказалась удачным решением как для передней, так и для задней части аппарата.

Материалом выбрал закаленную броневую сталь толщиной 2,2 мм, из которой лазером были вырезаны звездочки. Под цепь они подошли, но накатывание было не очень плавным – из‑за отсутствия фасок на зубьях. Звезды рассчитывались под велосипедную цепь ПР-12,7–9 – она легче, чем «мопедная», и, если кто помнит, советские двигатели «Д», предназначенные для установки на велосипеды, комплектовались «узкими» звездочками под такую цепь – т.е. по прочности и долговечености (принимая во внимание назначение изделия) это был наиболее подходящий вариант (тем более что цепь – еще производства СССР – была в запасе). 

Ступичная часть ведущей звездочки – основное шлицевое отверстие в звездочке плюс три дополнительных шлицевых накладки, которые были сварены аргонодуговой сваркой отдельными проварами, – благо высокие механические характеристики материал имеет не только благодаря закалке, но и своему химическому составу (легирующим элементам), поэтому местный отпуск от прогрева не так страшен. 

Выкладка деталей перед окончательной сборкой. Мопед получился довольно технологичным.

С помощью переходника на УШМ с регулировкой оборотов и точильного круга ведомая звездочка обрела фаску зубьев, а ведущая звездочка была обработана так же, но на сверлильном станке (при изготовлении ведомой звезды было страшно смотреть на вращающийся на уровне глаз «сюрикен»). Шлифовка – и звезды готовы. Теперь накатывание стало плавным, а после смазки… м-м-м! Ведомая звездочка, как видимая часть, была оцинкована гальваническим способом. 


Рулевое управление 

Согласно техническому заданию, длина аппарата ограничена габаритами багажника автомобиля. При вписывании мопеда с повернутым передним колесом в заданный габарит нужно учесть и угол наклона рулевой колонки. Он, как и вылет, влияет на положение нижней точки колеса при повороте, что вкупе с колесной базой влияет на управляемость и устойчивость ТС на дороге. После расчетов были приняты следующие значения: угол наклона вилки 70°, вылет +10 мм, колесная база 900 мм. 

Для достижения минимальной высоты и удобства погрузки в автомобиль руль должен быть легкосъемным. Я выбрал быстрозажимной механизм от велосипеда – такой же, как и для седельного узла (седло с подрамником, крылом и ручкой), а чтобы исключить случайное вынимание, использовал осевую фиксацию руля – с помощью резиновой стяжки капота автомобиля УАЗ-462 («буханка»): быстро, дешево, надежно и достаточно эстетично. 


Общая компоновка и выбор типа рамы

Так как назначение мопеда – учебно-развлекательное, а минимальный возраст ребенка (в качестве пассажира или водителя) ограничивается, по сути, здравым смыслом взрослого, стояла задача обеспечить максимально комфортное и безопасное размещение. «Скутерная» концепция с площадкой для ног спереди обеспечивает легкую посадку для детей и меньшую вероятность положить на себя мопед при падении, а также удобство размещения и доступ к органам управления (визуальный и тактильный) на стадии катания-обучения: на передний край сиденья садится ребенок, ставя ноги на площадку, а за ним взрослый, прикрывает его ногами. Важным элементом является высота сиденья от земли и от площадки. Совсем маленький же едет стоя на площадке, держась за руль – здесь важно, чтобы высота руля была немного ниже подбородка. 

Затраты: диски с тормозными механизмами — 1500 руб., шины с камерами — 1050 руб., покраска и оцинковка — 1850 руб., фонари — 400 руб., мелочевка типа сайлентблоков, резиновых проставок и манжет, эксцентриков — 500 руб., итого — 5300 руб.; остальное — из недр мастерской. 
К донорским комплектующим (от Reggy) добавился руль, но в модифицированном виде; на стороне производилась лазерная резка металла (бесплатно) и порошковая покраска и оцинковка звездочки, аргонодуговая сварка – местная. Окончательный результат порадовал: все, что было предписано ТЗ, – выполнено! По управляемости и устойчивости, тормозным свойствам, массе, габаритам и эргономике замечаний нет, в багажник вмещается. 
Проект от идеи до воплощения занял ровно год.

На МУР-1 удалось воплотить эти задумки достаточно удачно: на длинной площадке без проблем размещаются ноги водителя и пассажира. Однако большие колеса создали дополнительные трудности: даже при максимальном сближении двигателя с ведущим колесом традиционная хребтовая рама, которую я задумывал вначале, места для ног не оставляла (тесно было даже ребенку!). Проблему решила дуплексная рама (требующая и меньшего сечения труб) и складные подножки водителя. На чертеже передней части мопеда хорошо видно, как кинематика поворота колеса гармонирует с выбранной схемой: дуплекс помог максимально заглубить колесо (точнее, развить площадку для ног максимально вперед), а соединительно-усилительный элемент из листовой стали играет роль широкого щитка и благодаря развитому «домику» сверху усиливает зону рулевой. 

Так как мопед должен быть максимально пригоден для перевозки в багажнике легкового автомобиля, он должен иметь как можно меньше выступающих и острых элементов. Подножки водителя не исключение, плюс для сохранения их эргономичной ширины, а также эстетики их было решено сделать складными. Накладки рамы и сами подножки также изготовлены из броневой стали.

 

В итоге длину площадки удалось сделать удобной для ног 35‑го размера, предусмотреть удобную посадку для водителя аж 95‑го перцентиля, а также создать задел на удобную компоновку задней части мопеда (параллельное размещение труб рамы). 


Пуск двигателя и электрооборудование

Центральная подножка закладывалась сразу, так как для безопасного пуска двигателя (с автоматическим сцеплением) заднее колесо нужно вывешивать: если на холоде приоткрыть заслонку, в момент пуска скутер может рвануть вперед. Сейчас же, если следовать предписаниям «производителя», пуск происходит безопасно: ставим скутер на подножку, левую ногу – на центральную площадку (создав тем самым упор для рывка ручки стартера и вывесив заднее колесо), беремся левой рукой за ручку газа и резко тянем ручку стартера. 

Хочу выразить благодарность государству российскому и институту МАМИ, давшему отличное бесплатное образование!

Момент, которому я сперва не придал значения, – освещение. Так как я удалил генератор, а размещение теперь практически бесполезного и тяжелого аккумулятора даже не закладывалось конструктивно, с учетом назначения аппарата я установил независимые велосипедные диодные фонари. Световозвращатели, включая боковую оранжевую оклейку, были заложены изначально.


Материалы по теме:

Оставить комментарий

Для добавления комментария требуется зарегистрироваться или авторизоваться на сайте .


↑ Наверх