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:

▪ Амфибия Мини-мокик

▪ Реставрация жиклера

▪ Складной механизм велосипеда

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:

Тающие айсберги создают новые оазисы жизни на дне океана 30.06.2026

Глобальное потепление активно меняет облик нашей планеты, и одним из наиболее заметных его проявлений становится ускоренное таяние ледников в полярных регионах. Этот процесс не только приводит к подъему уровня Мирового океана, но и вызывает цепную реакцию в морских экосистемах, порой создавая неожиданные и парадоксальные последствия. Массовое высвобождение айсбергов из Гренландии - яркий пример того, как климатические изменения перестраивают жизнь в самых глубоких и удаленных уголках океана. Из-за повышения температуры количество айсбергов, откалывающихся от гренландских ледников, стремительно растет. Ученые проанализировали данные за последние 40 лет и установили, что с 2000 года поток ледяных глыб через пролив Фрама увеличился в четыре раза. Об этом сообщает Futurism со ссылкой на исследование специалистов из Технического университета Дании. Такое беспрецедентное нашествие айсбергов представляет серьезную опасность для международного судоходства. Одновременно оно радикально тра ...>>

Робот-тьютор Optio, помошник школьника 30.06.2026

Икусственный интеллект и робототехника все активнее помогают учителям и ученикам, делая обучение более персонализированным и увлекательным. Гуманоидные роботы, способные взаимодействовать с людьми естественным образом, открывают новые возможности для школ, особенно в условиях нехватки педагогических кадров и растущего интереса к технологиям. Одна из таких инновационных инициатив стартовала в американском штате Нью-Йорк. Компания Realbotix запустила своего помощника учителя на базе искусственного интеллекта под названием Optio в Центральном школьном округе Саламанки. Робот выступает в роли тьютора, предлагая персонализированное репетиторство, многоязычную помощь с домашними заданиями и круглосуточную академическую поддержку. По данным Interesting Engineering, проект направлен на повышение вовлеченности учащихся и внедрение передовых технологий в учебный процесс. В рамках пилотной программы школы округа планируют интегрировать человекоподобных роботов в классы. Изначально Optio буд ...>>

Биопрепараты повышают питательную ценность органической гречихи 29.06.2026

В органическом земледелии особое внимание уделяется не только урожайности, но и качественному составу продукции. Потребители все чаще выбирают продукты с высоким содержанием полезных веществ и без следов химических веществ. Исследования показывают, что применение биологических препаратов может существенно улучшить минеральный состав зерновых культур, делая их более ценными с точки зрения питания. В результате полевых экспериментов, проведенных в 2023-2025 годах, ученые установили, что использование биопрепаратов способствует активному накоплению макроэлементов, в частности фосфора и калия, в зерне органической гречихи. Об этом сообщила Леся Крупак из Белоцерковского национального аграрного университета в своей работе "Экологичность и производительность". Наиболее заметный эффект наблюдался при применении гумата калия. В этом случае содержание калия в зерне увеличивалось на 19-21 процент по сравнению с контрольными участками. Такой результат свидетельствует об улучшении работы тра ...>>

Случайная новость из Архива Бактерия, поедающая пластик 19.03.2016 Японские ученые совершили открытие, доказывающее, что природа учится противостоять тому вреду, который ей причиняет человек. Ответом на загрязнение пластиковыми отходами стало появление бактерий, питающихся ими. Новый вид грамотрицательных бактерий, получивший название Ideonella sakaiensis 201-F6, был обнаружен в ходе исследования микроорганизмов, живущих в океане. Среди множества различных видов ученые нашли колонию бактерий, использующих в углеродном и энергетическом обменах полиэтилентерефталат (ПЭТ). Это вещество искусственного происхождения главным образом применяется для изготовления пластиковых емкостей. Оказалось, что Ideonella sakaiensis 201-F6 выделяют два фермента, разлагающие ПЭТ до терефталевой кислоты и этиленгликоля, а они являются экологически безопасными. Похожие свойства ранее также были открыты у небольшой группы грибов и зоопланктона, но приспособить для масштабной переработки промышленных отходов наука пока не в состоянии. Появление Ideonella sakaiensis 201-F6 напрямую связано с увеличением объемов пластика на планете: ферменты, разлагающие ПЭТ, являются сравнительно новой генетической модификацией бактерий рода Ideonella. Это, в свою очередь, показывает, как природа начинает давать отпор агрессивному вторжению человека. Кроме того, Ideonella sakaiensis 201-F6 легко могут быть использованы в сфере промышленной переработки отходов: они не только отличаются "прожорливостью", но еще и прекрасно адаптируются к любым условиям окружающей среды, то есть достаточно лишь поместить колонию этих бактерий в места скопления продукции из полиэтилентерефталата - и со временем он будет разложен на экологически чистые компоненты.

Другие интересные новости:

▪ Информация по лучу света

▪ Первые 32-разрядные контроллеры ZigBee

▪ Компьютер складывается вчетверо

▪ Дебют робота-дирижера

▪ Paralenz - экшн-камера для аквалангистов

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Аудиотехника. Подборка статей

▪ статья Всем смертям назло. Крылатое выражение

▪ статья Почему автомобиль Mitsubishi Pajero в Испании продается под маркой Montero? Подробный ответ

▪ статья Пангола. Легенды, выращивание, способы применения

▪ статья Смолки. Простые рецепты и советы

▪ статья Индикатор тока аккумуляторной батареи. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026