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

▪ Экономичный велопривод

▪ Быстроходный аквапед

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:

Оптимальная продолжительность сна 12.11.2025

Сон играет ключевую роль в поддержании здоровья, когнитивных функций и общего самочувствия. Несмотря на широко распространенный стереотип о восьмичасовом сне, последние исследования показывают, что оптимальная продолжительность сна для большинства здоровых взрослых ближе к семи часам. Эволюционный биолог из Гарварда, Дэниел Э. Либерман, утверждает, что традиционная норма восьми часов сна - это скорее культурное наследие индустриальной эпохи, чем биологическая необходимость. По его словам, полевые исследования, проведенные в сообществах, не использующих электричество, показывают, что средняя продолжительность сна составляет 6-7 часов, что значительно отличается от общепринятого стандарта. Современные эпидемиологические данные подтверждают этот взгляд. Исследования выявили так называемую "U-образную кривую" зависимости между продолжительностью сна и рисками для здоровья. Минимальные показатели заболеваемости и смертности наблюдаются именно у людей, спящих около семи часов в сутки. ...>>

Дефицит кислорода усиливает выброс закиси азота 12.11.2025

Парниковые газы играют ключевую роль в изменении климата, а закись азота (N2O) - один из наиболее опасных среди них. Этот газ не только втрое сильнее углекислого газа в удержании тепла, но и разрушает озоновый слой. Недавнее исследование американских ученых показало, что микробы в зонах с низким содержанием кислорода активно производят N2O, усиливая глобальные климатические риски. Команда из Университета Пенсильвании изучала прибрежные воды у Сан-Диего и провела наблюдения на глубинах от 40 до 120 метров в Восточной тропической северной части Тихого океана - одной из крупнейших зон дефицита кислорода. Исследователи сосредоточились на том, как морские микроорганизмы превращают нитраты в закись азота. В ходе работы выяснилось, что существует два пути образования N2O. Один путь начинается с нитрата, другой - с нитрита. На первый взгляд более короткий путь должен быть эффективнее, однако микробы, использующие нитрат, продуцируют больше газа, поскольку этот "сырьевой" источник более д ...>>

Омега-3 помогают молодым кораллам выживать 11.11.2025

Сохранение коралловых рифов становится все более актуальной задачей в условиях глобального изменения климата. Молодые кораллы особенно уязвимы на ранних стадиях развития, когда стрессовые условия и нехватка питательных веществ могут привести к высокой смертности. Недавнее исследование ученых из Технологического университета Сиднея показывает, что специальные пищевые добавки способны существенно повысить выживаемость личинок кораллов. В ходе работы исследователи разработали особый состав "детского питания" для коралловых личинок. В него вошли масла, богатые омега-3 жирными кислотами, а также важные стерины, необходимые для формирования клеточных мембран. Личинки, получавшие эти добавки, развивались быстрее, становились крепче и демонстрировали более высокую устойчивость к стрессовым факторам. Особое внимание ученые уделили липидам. Анализ показал, что личинки активно усваивают эти вещества, что напрямую влияет на их жизнеспособность. Стерины, содержащиеся в корме, повышают устойчи ...>>

Случайная новость из Архива Берегитесь лунной молнии 12.09.2010 Высадка в приполярных районах Луны может быть опасна для жизни космонавтов - так утверждает американский физик Уильям Фаррелл. Лунные кратеры в этих районах могут обладать большим электрическим зарядом. Солнечный ветер - поток заряженных частиц от Солнца, скользя по касательной над поверхностью спутника, способен заряжать электричеством выступающие края кратеров. В лучшем случае этот эффект вызовет прилипание частиц лунной пыли к скафандрам и луноходам, в худшем - разряд, подобный молнии. Если лунная молния и не сможет пробить скафандр или обшивку спускаемого модуля, то повреждение чувствительной электроники гарантировано.

Другие интересные новости:

▪ Лед и землетрясения

▪ Одежда убивает планету

▪ Рюкзак на резинках

▪ Xbox нового поколения

▪ Кормление птиц укрепляет душевное здоровье

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Любителям путешествовать - советы туристу. Подборка статей

▪ статья Воскресение Лазаря. Крылатое выражение

▪ статья Кто такие акулы? Подробный ответ

▪ статья Клюква болотная. Легенды, выращивание, способы применения

▪ статья Об искажениях частотных характеристик малогабаритных акустических систем и глубоких басах. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Автоматическое разрядно-зарядное устройство (АРЗУ) Ni-Cd батареи. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2025