Бесплатная техническая библиотека

Экономичный велопривод. Личный транспорт

Справочник / Личный транспорт: наземный, водный, воздушный

 Комментарии к статье

Практически все конструкции привода велосипедов имеют общий недостаток, снижающий их кпд. Этот порок заключается в неэкономичном расходовании мускульной энергии при смене усилий с одной ноги на другую во время прохождения педалями "мертвых точек" (вертикального положения шатунов). Большая часть мускульного усилия в этот момент направлена к оси вращения педалей и не столько совершает полезную работу, сколько повышает износ подшипников каретки. Не зря велосипедисты перед началом движения выводят шатуны из вертикального положения. В результате рабочий ход начинается при частичной потере мускульной энергии, что вызывает преждевременную усталость велосипедиста.

Предлагаемое усовершенствование велосипедного привода устраняет этот недостаток, позволяя любителям дальних поездок ехать в экономичном режиме, рационально используя мускульную энергию, расходуя ее почти как при обычной ходьбе.

Для этого в конструкции привода используется устройство прерывания взаимодействия шатунов с ведущей звездочкой, обеспечивающее свободное и быстрое прохождение шатунов с педалями секторов около "мертвых точек" за счет инерции.

Общий вид конструкции привода велосипеда с инерционным прерывающим устройством показан на рисунке 1, где шатуны 1 (с педалями) закрепленные на кареточном валу 2, имеют подвижное (скользящее) соединение с ведущей звездочкой 3 за счет взаимодействия шипов, выполненных на втулке 4, закрепленной на правом шатуне, и диаметральных пазов - на ведущей звездочке 3. Пазы позволяют шатунам быстро проходить неэффективную зону, а спиральная пружина изгиба 5 - смягчает удар в конце их свободного хода.

"Экономичный" велопривод (нажмите для увеличения): 1 - доработанный правый шатун с педалью; 2 - вал каретки; 3 - доработанная ведущая звездочка цепной передачи; 4 - втулка (сталь 30ХГСА, круг 55); 5 - пружина кручения (углеродистая проволока Ø 5); 6 - ограничитель пружины (мягкая проволока Ø 4); 7 - приводная цепь; 8 - приводная звездочка; 9 - клин крепления шатуна на валу; 10 - направляющая шайба (сталь, лист s3); 11 - крепеж шайбы к втулке (винт М4, 3 шт.); 12 - кареточный узел

Как видно из рисунка привода, конструктивному изменению подвергается только соединение ведущей звездочки с правым шатуном, поэтому подобный привод можно изготовить на любой модели велосипеда.

Для этого из стали 30ХГСА изготавливается втулка с выступами согласно чертежу поз. 4, которая приваривается к шатуну, снятому с кареточного вала и доработанному в соответствии с чертежом поз. 1. Ведущая звездочка тоже дорабатывается - в ней выполняются пазы под выступы втулки. Пружина изготавливается "на холодную" из углеродистой проволоки диаметром 4 - 5 мм и содержит один неполный виток. Концы пружины можно загнуть в домашних условиях после нагрева места изгиба проволоки над газовой горелкой. Направляющая шайба 10 изготавливается согласно чертежу из любой стали.

При установке ведущей звездочки в ее пазы вставляются шипы втулки 4, на которых крепится шайба 10 тремя винтами М4. Ограничитель 6, выполненный из мягкой проволоки и закрепленный на ведущей звездочке путем загиба концов на ее перемычках-лучах, препятствует отходу от плоскости звездочки пружины при ее напряженном состоянии во время работы. Далее правый шатун 1 с ведущей звездочкой обычным способом закрепляется на валу 2 кареточного узла велосипеда с помощью клина 9. При установке пружины один ее конец устанавливается в подходящее отверстие на ведущей звездочке, а другой загнутый конец обхватывает шатун около педали.

Для расширения регулировки усилия пружины 5 на ведущей звездочке дополнительно сверлится ряд отверстий по диаметру проволоки для установки в них отогнутого конца пружины.

Работает привод следующим образом. В начальный период, например при установке правой ноги на правую педаль, находящуюся в верхнем положении, шатуны 1 совместно с валом 2 и втулкой 4 поворачиваются до рабочего взаимодействия шипа втулки с ведущей звездочкой 3, при этом пружина 5 сжимается и создает крутящий момент на ведущей звездочке. После приложения мускульного усилия к правой педали ведущая звездочка приводится во вращение - и велосипед разгоняется. При приближении правой педали к крайнему нижнему положению происходит прерывание рабочего взаимодействия шатунов (шипа втулки) с ведущей звездочкой путем задержки вращения шатунов относительно ведущей звездочки после снижения усилия на педаль за счет обратного действия пружины и инерционного движения велосипеда. При этом пружина поддерживает вращение звездочки и отводит ее от взаимодействия с шатунами. В результате в начале следующего рабочего цикла шатуны переходят область вертикального положения с некоторым обратным угловым смещением относительно ведущей звездочки, что обеспечивает свободный переход вертикального положения и очередное аккумулирование пружины уже для левого кривошипа. Далее процесс работы привода повторяется.

Свободный переход педалями крайних верхних и нижних положений исключает потери мускульной энергии при смене циклов их работы, что повышает кпд привода. В установившемся режиме работы происходит задержка вращения шатунов, а затем они эффективно подталкивают ведущую звездочку. В результате вращение педалей осуществляется в экономичном "толкательном" режиме. Такой режим работы позволяет без излишних усилий и длительное время поддерживать высокую скорость, что подобно поддержанию вращения маховика прерывистым касательным усилием. Задержка вращения шатунов способствует компенсации инерционных сил, действующих на ноги велосипедиста в области "мертвых точек" при их быстром вращательном перемещении.

На экономичность и стабильность работы привода влияет усилие аккумулирования пружины, которое подбирается в зависимости от массы и физической подготовки самого велосипедиста. Если после рабочего хода шатуны не отводятся от ведущей звездочки - то надо установить более упругую пружину. И наоборот, если для свободного перехода педали верхнего положения к ней прикладывается заметное мускульное усилие и при рабочем ходе отсутствует рабочее взаимодействие шатунов с ведущей звездочкой - то упругость пружины необходимо снизить. Это можно сделать путем подбора диаметра пружинной проволоки.

Для нормальной работы привода величина обратного перемещения кривошипов должна быть меньше их начального углового смещения. При таких условиях в переходных процессах работы поддерживается начальный крутящий момент на ведущей звездочке, что дополнительно усиливает демпфирующие свойства пружины для сглаживания пиковых нагрузок при толкательном вращении ведущей звездочки.

При освоении поездок на велосипеде с таким приводом от велосипедиста требуется определенное внимание за контролем равномерности вращения ведущей звездочки со свободным ходом шатунов. При получении определенных навыков равномерность вращения ведущей звездочки и величина обратного перемещения шатунов поддерживаются автоматически и не представляют каких-либо затруднений и дискомфорта.

Экспериментальные ходовые испытания в пределах 3500 км подтвердили экономичность и надежность работы привода. По сравнению с обычным велосипедом заметно снижается утомляемость при дальних поездках, что расширяет возможности велосипедиста.

Возможно, подпружинивание педалей относительно ведущей звездочки также может занять свое место в большом спорте, как и подпружинивание задней части лезвия относительно пятки ботинок беговых коньков.

Автор: В.Зеленов

 Рекомендуем интересные статьи раздела Личный транспорт: наземный, водный, воздушный:

▪ Самобег

▪ Мини-веломобиль

▪ Выправление велосипедной восьмерки

Смотрите другие статьи раздела Личный транспорт: наземный, водный, воздушный.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Рыжий ген и ускоренная эволюция 30.04.2026

Вопрос о том, как и насколько быстро меняется человеческий вид, давно занимает биологов и генетиков. Долгое время считалось, что эволюционные процессы происходят крайне медленно, однако новые данные заставляют пересматривать эти представления. Особенно интересные результаты связаны с изменением частоты редких генетических признаков, включая рыжий цвет волос. Рыжеволосость сегодня остается редкой чертой: ее носители составляют менее 2 процентов мирового населения. Однако анализ древней и современной ДНК показывает, что ген, связанный с этим признаком, за последние примерно 10 тысяч лет стал заметно более распространенным, особенно среди популяций Европы. Более того, вместе с ним исследователи фиксируют и другие изменения в генетическом профиле человека, затрагивающие внешность и физиологические особенности. Среди сопутствующих тенденций, выявленных в генетических данных, отмечается увеличение частоты светлой кожи, снижение вероятности мужского облысения, а также некоторые физиолог ...>>

Нейтринный лазер 30.04.2026

Нейтринный лазер - это гипотетическое устройство, способное управлять потоками одних из самых трудноуловимых частиц во Вселенной. Такая разработка открывает новые горизонты в изучении фундаментальных законов природы и может изменить представления о космосе. Идею нового типа излучателя представили физики из Massachusetts Institute of Technology, предложив лазер, который вместо света генерирует поток нейтрино. Эти частицы, почти не взаимодействующие с материей, настолько слабо проявляют себя, что их часто называют "частицами-призраками". Тем не менее они пронизывают все вокруг: по оценкам, триллионы нейтрино ежесекундно проходят через человеческое тело, не оставляя следа. Несмотря на их колоссальную распространенность во Вселенной, нейтрино остаются одними из наименее изученных частиц. Их крайне сложно регистрировать, а еще сложнее контролировать, поэтому традиционно их получают в крупных установках вроде ядерных реакторов или ускорителей частиц. Такие комплексы требуют огромных за ...>>

Мороженое не такое вредное, как принято считать 29.04.2026

В питании часто встречаются продукты, которые одновременно вызывают удовольствие и сомнения с точки зрения здоровья. К таким относится и мороженое: оно воспринимается как типичный десерт с высоким содержанием сахара и жиров, однако современные научные данные постепенно усложняют это привычное представление. Долгое время считалось, что мороженое не может быть частью рационального питания, однако исследования последних лет показывают более неоднозначную картину. Ученые подчеркивают, что влияние этого продукта на организм зависит не только от его сладости или калорийности, но и от состава, качества ингредиентов и общего образа жизни человека. Одни из наиболее масштабных данных были получены в рамках долгосрочных наблюдений в США, включавших проекты Nurses Health Study, Nurses Health Study II и Health Professionals Follow-Up Study. В этих исследованиях на протяжении 20-40 лет наблюдали примерно 190 тысяч взрослых участников, регулярно собирая данные об их питании, физической активнос ...>>

Случайная новость из Архива Здоровые зубы - главный секрет сексуальности 16.01.2024 После проведения одного из исследований ученые-палеонтологи выявили ключевой фактор сексуальной привлекательности человека. Исследование, проведенное специалистами из Витватерсрандского университета в Южной Африке и европейского комплекса ESRF во Франции, раскрывает влияние здоровых и красивых зубов на шансы вызвать интерес противоположного пола. Основой для выводов ученых стал эволюционно выработанный механизм. В ходе исследования вызвал интерес факт, что у древних травоядных животных (дицинодонтов Триасового периода) имелись острые клыки. В отличие от хищников, для которых острые зубы были типичны, травоядные предпочитали плоские, необходимые для потребления растительной пищи. Гипотеза о защите от хищников была отвергнута. Эксперты пришли к выводу, что острые клыки служили средством привлечения противоположного пола. Зубы, как элемент, способствующий привлечению партнера, "использовались" более 250 миллионов лет назад древними ящерами, возможными предками современных млекопитающих, известными как Choerosaurus dejageri. Исследование формы челюсти и зубов этих животных показало, что острые клыки использовались в "битвах" за партнера, будучи при этом хрупкими для применения в поединках. Роль полового отбора, как частного случая естественного отбора, долгое время недооценивалась в эволюции. Определенные внешние черты животных, включая здоровье зубов, обладали способностью привлекать внимание противоположного пола, считаясь признаком красоты и крепкого здоровья, заключили ученые. Здоровье зубов оказывает влияние на сексуальную привлекательность, имея свои корни в эволюционных стратегиях. Это исследование подчеркивает важность ухода за устным здоровьем не только с медицинской, но и с социальной точки зрения.

Другие интересные новости:

▪ Цифровой запоминающий осциллограф TDS5000B

▪ Потеющий робот

▪ Робот найдет и обезвредит коллегу-предателя

▪ Моноблок ViewSonic VSD241 на процессоре NVIDIA Tegra 3

▪ Революционный фототранзистор

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Интересные факты. Подборка статей

▪ статья У меня есть мысль, и я ее думаю. Крылатое выражение

▪ статья Кто первым покорил гору, одноименную своей фамилии? Подробный ответ

▪ статья На доске с парусом. Личный транспорт

▪ статья Сторож дверей. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Телефонный интерфейс. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

[an error occurred while processing this directive] Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026