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:

▪ Торсионная с эксцентриком

▪ Тренажер для конькобежца

▪ Буксирное устройство с кронштейном запаски

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:

Оптимальное время для отхода ко сну 11.09.2024

Режим сна давно признан важным фактором, влияющим на здоровье человека, но недавно ученые обнаружили, что время отхода ко сну может играть еще более значимую роль в поддержании здоровья сердечно-сосудистой системы. Согласно исследованию британских ученых, засыпание в промежутке с 22 до 23 часов может снизить риск развития сердечных заболеваний и, следовательно, продлить жизнь. В исследовании приняли участие более 88 000 человек, средний возраст которых составил 61 год, причем большинство участников были женщины. В ходе исследования использовались данные, собранные с помощью акселерометров - устройств, фиксирующих движения, которые позволяют точно отслеживать время отхода ко сну и пробуждения. Целью было выявить, как время сна связано с риском сердечно-сосудистых заболеваний. Анализ данных показал, что засыпание между 22 и 23 часами связано с более низким риском развития сердечных заболеваний, таких как инфаркт, инсульт и хроническая ишемическая болезнь сердца. В сравнении с теми, ...>>

Роботы-грибы управляются светом 11.09.2024

Одна из самых удивительных разработок в области использования природных материалов в робототехнике появилась благодаря усилиям группы исследователей из Корнельского университета. Они создали роботов, управляемых с помощью грибных мицелиальных нитей. Эти живые структуры могут не только реагировать на свет, но и передавать электрические сигналы, что открывает путь к созданию гибридных роботов с уникальными возможностями. Мицелий представляет собой подземную сеть грибов, обладающую способностью улавливать свет, реагировать на химические раздражители и передавать электрические импульсы. Эти свойства делают его идеальным кандидатом для создания сенсорных систем в роботах, которые могут работать в условиях, недоступных для обычных технологий. По словам исследователей, такие роботы могут в будущем помочь обнаруживать невидимые для человека изменения в окружающей среде, например, в сельском хозяйстве. Команда ученых разработала два экспериментальных робота. Первый из них - мягкий робот в ...>>

Употребление яиц помогает стать умнее 10.09.2024

В последние годы ученые все чаще обращают внимание на влияние питания на работу мозга. Одним из самых перспективных продуктов в этом отношении стали обычные куриные яйца. Их уникальный состав способен поддерживать когнитивные функции и даже стимулировать развитие мозга. Недавние исследования показали, что яйца могут помочь улучшить память, концентрацию и креативность благодаря содержащимся в них полезным веществам, таким как белок NWT-03, холин, лютеин и зеаксантин. Ключевым компонентом, благодаря которому яйца оказывают положительное влияние на мозг, является белок NWT-03. Этот белок стимулирует активность мозга, улучшая когнитивные функции. Ученые обнаружили, что регулярное употребление яиц способствует улучшению памяти и внимания. Белок NWT-03 помогает мозгу быстрее обрабатывать информацию и формировать новые нейронные связи, что способствует гибкости и эффективности его работы. Яйца содержат и другие важные вещества, помогающие поддерживать здоровье мозга на протяжении всей ж ...>>

Случайная новость из Архива Хромбук CTL NL61 20.06.2016 Компания CTL анонсировала портативный компьютер NL61 под управлением операционной системы Chrome OS, рассчитанный на использование в образовательной сфере. Ноутбук оснащен 11,6-дюймовым дисплеем с разрешением 1366 ? 768 пикселей. Крышка хромбука может откидываться на 180 градусов. Это будет удобно в том случае, если с компьютером, лежащим на столе, приходится работать стоя - например, при выполнении лабораторных опытов. Новинка имеет усиленное исполнение. Компьютер, в частности, оснащен клавиатурой с защитой от пролитой жидкости, имеет усиленные порты и выдвижную ручку для переноски. Устройству не страшны падения с высоты до 70 см. Сердце хромбука - процессор Intel Celeron N3160 поколения Braswell. Чип содержит четыре вычислительных ядра с номинальной частотой 1,6 ГГц (динамически поднимается до 2,24 ГГц). Графическая составляющая полагается на интегрированный контроллер Intel HD Graphics 400. В арсенале компьютера - 4 Гбайт оперативной памяти, флеш-модуль вместимостью 32 Гбайт, адаптер беспроводной связи Wi-Fi с поддержкой стандарта 802.11ac, 1-мегапиксельная веб-камера и два порта USB 3.0. Заявленное время автономной работы на одной подзарядке аккумуляторной батареи достигает 14 часов. Приобрести хромбук CTL NL61 можно будет по ориентировочной цене в 240 долларов США; поставки начнутся в июле.

Другие интересные новости:

▪ Роды в космосе

▪ Карты microSD повышенной надежности Transcend High Endurance

▪ Однокристальная система Apple A12 Bionic

▪ Конкурс инверторов для солнечных электростанций

▪ Ламы помогут в борьбе с гриппом

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Электропитание. Подборка статей

▪ статья В здравом уме и твердой памяти. Крылатое выражение

▪ статья На скольких языках разговаривают нигерийцы? Подробный ответ

▪ статья Бухгалтер по расчету зарплаты. Должностная инструкция

▪ статья Фотоэлектрические системы с генераторами. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Преобразователь напряжения для электробритвы, 12/220 вольт 2,5 ампера. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2024