Polkimien kierteistä

Jos ajatellaan, että poljin vääntäisi akselia kammen kierteessä, niin silloin todellakin polkimen akseli ennenpitkää kiertyisi irti kammesta. Näin ei kuitenkaan käy, sillä akseli pääsee pyörimään laakereidensa varassa vapaasti polkimen sisällä, eikä läheskään riittävää vääntömomenttia synny.

Kiristymisen aiheuttaa itse asiassa täysin toisenlainen mekanismi. Metalli on joustava materiaali, joten polkimen akseli mahtuu aina hieman liikkumaan kammen kierteessä, vaikka se olisi kuinka kireälle väännetty. Siispä kun poljinta painetaan, polkimen akseli painaa voimakkaasti yhtä kohtaa kammen reiässä ja on "irti" muista kohdista.

Lisäksi polkimeen ei kohdistu voimaa tasaisesti, vaan hieman yksinkertaistaen voi sanoa, että poljinta painetaan vain alaspäin. Näinollen polkimen ollessa yläasennossa, poljinakseli painaa kammen reiän keskiönpuoleista reunaa. Vaaka-asennossa akseli painaa kammen reiän oikeaa reunaa, ala-asennossa reiän keskiöstä poispäin olevaa reunaa. Poljinakseli siis ikäänkuin kiertää kammen reikää vastapäivään. Tällöin akseli itse kääntyy myötäpäivään eli kiristyy. Edellämainittu siis oikealla puolella, vasemmalla puolella akseli kääntyy vastapäivään samalla periaatteella, joten kierteiden täytyy olla vasenkätiset.

Miksi vasemman jalan puolella poljinakselin kierteeseen on löystymisen estämiseksi valittu vasenkätinen ja oikean jalan puolelle oikeakätinen nousu? Tätä kysytään usein, mutta harvemmin keskustelussa tulee perimmäinen syy esille.

Akselin kiinnitys on toteutettu kierreliitoksella – ruuvi ja mutteri – ja jotta ruuvin voisi kiertää käsin kiinni, pitää kierteen halkaisijan mutterissa (kampi) olla suurempi kuin ruuvissa (akseli). Siksi poljinakselin ja kammen kierteen välillä on aina välystä – klappia! (15 mm tappi ei mene 15 mm reikään)

Löystymisilmiötä voi havainnollistaa vaikka kahdella erikokoisella sisäkkäin asetetulla putkenpätkällä. Pidetään vasemmalla kädellä isompi putki paikoillaan ja vieritetään pienempää putkea isomman putken sisäpintaa pitkin samalla putken päästä painaen. Tällöin havaitaan, että oikealle vieritettäessä sisempi putki kiertyy ulomman suhteen vasemmalle, ja vasemmalle vieritettäessä oikealle. Sisemmän putken kiertymissuunta ulompaan nähden markkeeraa poljinakselin pyrkimystä kiertyä kierrereiässä.

Edellä kuvatun havaintokokeen voi myös tehdä vaikka lieriökahvaisella ruuvimeisselillä pitämällä kahvaa kourassa ja ”vatkaamalla” toisella kädellä terän puolelta.

Polkimen laakerikitkan aikaansaama voima on merkityksettömän pieni akselin löystymisen kannalta.

Akselin vierimisilmiö kammen kierrereiässä syntyy ajajan jalan poljinvoimasta, joka aiheuttaa akseliin taivutusmomentin. Taivutusmomentin ottaa vastaan kampi kierteen kohdalla ja asiaa yksinkertaistaen voidaan sanoa, että kierteessä vaikuttaa kuormituksena vastakkaissuuntainen voimapari. Tämä voimapari kiertää ajon aikana kammen kierrereiässä KESKIÖN pyörimissuuntaan nähden vastakkaiseen suuntaan. Aiemmin esitetyn mukaan akseli pyrkii tällöin pyörimään keskiön pyörimissuuntaan.
Keskiön pyörimissuunta akseliliikkeen suuntana pätee molemmassa kammessa. Mutta koska poljinakselin rakenne on sellainen, että ne kiinnitetään kampiin ulkopuolelta, pitää vasemman puoleisessa akselissa olla vasenkätinen kierre, jotta se ei pyrkisi ajossa löystymään.

Poljinakselin yleisin kierre meillä lienee 9/16”-20 (nousu 20 kierrettä tuumalle) ja suositus kiristysmomentiksi alumiinikammilla 35 Nm.
Vaikka kierre ei polkiessa pyrkisikään aukeamaan, pitää liitokseen saada syntymään niin suuri puristus-/vetovoima, ettei väljä ruuviliitos pääse poljentavoiman vaikutuksesta liikkumaan (”hölskymään”). Löysä liitos pyrkisi myös aukeamaan kampia taaksepäin pyöritettäessä (vapaaratas), tai kiinteällä välityksellä (ratapyörä/fillarilähetit) kammilla jarrutettaessa. Liikkumisella tässä yhteydessä ei tarkoiteta materiaalien kimmoisella alueella tapahtuvia muodonmuutoksia.

PS
Käsitteiden myötäpäivään ja vastapäivään kanssa kannattaa olla tarkkana, sillä sama pyöriminen näyttää kääntöpuolelta katsottuna vaihtaneen suuntaa.