Teksti: Eerik Ahmasalo

KYTKlN osa 3

(Artikkeli julkaistu MK-lehti 2 / 95)

Kytkinjuttumme on edennyt loppusuoralle. Perusteoria on nyt hanskassa ja kytkimen jousen muutosten vaikutus on käsitelty. On aika tutustua painojen, painon muotojen ja vastaramppien maailmaan.

Heti aluksi on syytä todeta, että tästä aihealueesta on vaikea antaa yhtä selkeitä yksityiskohtaisia ohjeita kuten esim. kytkimen jousen tapauksessa. Muuttujia on nyt huomattavasti enemmän. Moottorin kierrosluvun lisäksi painon massakeskipisteen etäisyys kytkimen keskiöstä vaihtelee vaihtamistapahtuman aikana. Samoin painon ja vaihtorullan kosketuskulma ja tämän seurauksena painojen aikaansaama puristusvoima. Osaltaan näitä muuttujia voidaan käyttää hyödyksi, kun halutaan vaikuttaa kytkimen säätöihin.

Esimerkissä on kaksi eri perusrakennetta, joita toista voidaan kutsua Comet-tyypiksi tunnetun kytkinvalmistajan mukaan ja toinen edustaa Bombardierin käyttämää TRA-tyyppiä. Markkinoilta löytyy myös ns. palakytkimiä, joissa painolementti kiilaa liikkuvaa lautasta keskipakovoiman vaikutuksesta ja vaihtaminen tapahtuu. Sellaisten etuna on yksinkertaisuus ja vähäinen kuluvien osien määrä. Säätäminen tapahtuu erilaisten jousien ja painoelementtiin asennettavien painoprikkojen avulla. Haittapuolena on vipu/rullakytkimiä suurempi kitka, erityisesti jos kytkin on likaantunut. Comet-tyypissä paino on laakeroitu liikkuvaan lautaseen ja vastarulla ns. kolmiokappaleeseen, joka on kiinteästi kytkimen akselilla. Keskipakovoiman vaikutuksesta paino kiertyy laakeripisteensä ympäri ja painaa vastarullaa. Näin syntyy voima, joka saa liikkuvan lautasen liikkeelle. Voiman laskemiseksi on syytä palauttaa mieliin vanha keskipakovoiman kaava Fc = mr2/r. Kaavassa m on painon massa, x painon massakeskipisteen etäisyys kytkimen keskilinjasta ja x painon nopeus.

Säätämisen kannalta oleellinen asia on painon massa m. Kuten kaava sanoo keskipakovoima Fc on suoran verrannollinen painon massaan m eli 10% lisää massaa saa aikaan 10% lisäyksen voimaan, kun muut tekijät pysyvät muuttumattomina.

Painon massan muuttaminen vaikuttaa sekä kytkentäkierroslukuun että vaihtamiseen samalla tavoin, mikäli painon ja vastarullan kohtauskulma on sama. Koska kierrosluvusta riippuva painon nopeus v on kaavassa toisessa potenssissa voidaan kirjoittaa uusi kierrosluku = Lnl/m2 x vanha kierrosluku

eli jos esimerkiksi painoa kevennetään 60 grammasta 50 grammaan ja painon muoto pysyy samana vaihtamiskierrosluku muuttuu 7000 r/min seuraavasti

uusi kierrosluku =60 g/40 g x 7000 r/min

uusi kierrosluku = 7700 r/min

Painon massalla voidaan muuttaa kytkimen toiminta-aluetta korkeammalle tai matalammalle kierrosluvulle ja muutokset ovat suhteellisen hyvin hallittavissa, kun painon muoto pidetään samana.

TRA-kytkimessä on liikkuvaan lautaseen laakeroitu erillinen painovarsi ja varren päässä rulla. Rulla nojaa kytkimen akselin päähän kiinnitettyyn vastakupin ramppiin. Ramppi on osa ja niitä on TRA-kytkimissä kolme kappaletta, kuten painovarsiakin. Kun Comet-kytkimissä on erimuotoisia painoja on TRA:han saatavana lukuisa määrä erimuotoisia ramppeja.

Kun ramppi on lisäksi kiinnitetty vastakuppiin siten, että 1 epäkeskopultilla voidaan ramppia säätää kuuteen eri asentoon on TRA:han lukematon määrä säätömahdollisuuksia. Epäkeskoruuvilla suoritettu säätö vaikuttaa lähinnä vaihtamiskierroslukuun. Jo yhden säätövälin vaikutus on noin100-200 r/min rampin muodosta riippuen. Kuten Cometissa myös TRA: ssa on mahdollisuus käyttää eripainoisia painovarsia ja painorullien akseleita.

Totuus paljastuu vasta kokeilemalla
Jos kytkimen jousen muuttaminen on helppoa ja muutosten vaikutus kohtuullisen hyvin laskennallisesti ennakoitavissa, on painon massan muuttamisen astetta vaativampaa ja muutoksen laskennallinen hallinta selkeästi vaikeampaa.

Täytyy muistaa, että vaihtamistapahtuman yhteydessä myös painojen asento muuttuu, jolloin toisaalta painon massakeskiön etäisyys kytkimen akselilla muuttuu, toisaalta massakeskiön kehänopeus muuttuu ja massakeskiöön kohdistuva keskipakovoiman aikaansaama painoa kiertävä momentti muuttuu. Näistä seikoista johtuen muutosten laskennallinen tarkastelu on vain suuntaa antavaa ja lopullinen vaikutus saadaan kokeilemalla. Kaikesta huolimatta jousien ja painon massan kanssa pelaaminen on helppoa verrattuna painon tai rampin muodon muuttamiseen.

Esimerkissä on kaksi eri muotoista painoa, A ja B, joiden massa ja massakeskipiste ovat kuitenkin samat. Toisin sanoen vastaavalla kierrosluvulla molemmat painot aikaansaavat yhtäsuuret voimat Fa ja Fb vastinrullaa kohtaan. Kytkimen toiminnan kannalta ratkaisevaksi muodostuu voimien Fa ja Fb suunta, joka määräytyy painon muodon perusteella. Vastaava tilanne on luonnollisesti myös TRA-kytkimessä. Painon muotoa vastaa rampin muoto ja vaihtorulla löytyy painovarren päästä. Voimat Fa ja Fb kohdistuvat vastarullaan painon ja vastarullan kosketuskohdan pintaa vastaan kohtisuorassa.

Kun paino liikkuu ja painon pinnan kulma rullaan nähden muuttuu, muuttuu myös voimien Fa ja Fb suunta. Voimat on syytä jakaa kahteen komponenttiin Fal ja Fa2 ja toisessa tapauksessa Fbl ja Fb2. Komponentit Fal ja Fbl vaikuttavat liikkuvan lautasen toimintaan ja komponentit Fa2 ja Fb2 painavat vastarullaa ulospäin ja eivät vaikuta kytkimen toimintaan, ainoastaan kuormittavat rakenteiden kestävyyttä.

Voima Fa vaikuttaa kokonaisuudessaan liikkuvan lautasen suunnassa ja voima Fb ei vaikuta ollenkaan lautasen liikkeen suuntaan. Näillä ääritapauksilla ei ole käytännössä merkitystä, auttavatpahan vain ymmärtämään painon ja vastarullan keskinäisen aseman merkitystä.

Mikä painon tai rampin muoto on hyvä?
Mahdoton kysymys vastattavaksi. Riippuu minkätyyppinen moottori sinulla on, samoin mitä ominaisuutta haluat korostaa ja missä käytössä kelkkasi on ja niin edelleen.

Näissä jutuissa olen pyrkinyt antamaan kuvan niistä mahdollisuuksista, joita nykyaikaisen urheilukelkan kytkimen säätöön on olemassa. Toisaalta valottamaan kytkimen perusteoriaa siten, että eri muutoksille löytyy myös teoreettinen pohja.

Useimpiin kytkimiin löytyy jo valmistajan varaosaluetteloista sellainen määrä erilaisia jousia, painoja ja ramppeja, että jokainen meistä on ymmällään. Toisaalta kenenkään aika ei riitä pelkän kokeilun kautta onnistuneen säädön aikaansaamiseen. Onneksi vakiokelkan ollessa kyseessä säätelyä on tehty jo tehtaalla ja omistajan tehtävänä on laitteen kunnossapito.

Ne, jotka "parantelevat" kelkkansa moottoria, törmäävät väistämättä myös kytkimen säätöongelmiin. Ennenkuin juoksee kauppaan ostamaan uusia painoja ja ramppeja, pitää pystyä selvittämään, missä ongelma on. Eikö kierrä tarpeeksi, eikö lähde paikaltaan vai eikö tee kumpaakaan. Kun ongelma on selvillä, kannattaa korjausta yrittää kytkimen jousen muutoksilla. Jousivalikoimassa löytyy, hinnat ovat kohtuulliset ja vaikutus on ennakoitavissa. Mikäli jousi ei asiaa korjaa, painoja voi muuttaa massan osalta. Viimeisimpänä ja vaikeimpana keinona on rampin tai painojen muodon muuttaminen.

Homma vaatii miettimistä ja kokeilua, toisaalta mahdollisuuksia on lähes rajattomasti. Muistan USA:n kelkkaratojen ammattilaisen Jim Dimmermanin kertoneen, että häneltä kului sangollinen painoja ennenkuin hyvä sarja onnistutaan hiomaan. En tiedä mikä on sangon koko jenkkilässä, mutta jos se on meikäläistä kokoluokkaa ja ammattilainenkin täyttää sen pilalle hiotuilla painoilla tai rampeilla, voi harrastaja varautua aluksi tynnyrin kokoiseen roska-astiaan. Tietysti usko siirtää vuoria ja omatekemät tuntuvat tehdasosia etevämmiltä, kunnes joku kaataa puomin tai käynnistää kellon.