Бесплатная техническая библиотека

Эллипсовидная звездочка велосипеда. Личный транспорт

Справочник / Личный транспорт: наземный, водный, воздушный

 Комментарии к статье

Велосипед, пожалуй, самое распространенное транспортное средство. А то, что и самое экономичное - нет сомнений: достаточно двух бутербродов с маслом, чтобы два часа крутить педали. Но нельзя ли увеличить эффективность человеческого "двигателя"? С уменьшением расходов "горючего" ничего не получится. Трение и вес машины сведены почти до минимума. Существует и "коробка скоростей" устройство для изменения передаточного отношения за счет перебрасывания цепи на малые или большие звездочки. Остается только удлинять рычаги педалей, но специалисты категорично заявляют, что их оптимальная длина - 170 мм.

Оригинальным решением явилась предложенная в последние годы эллипсовидная ведущая звездочка. Читатели в подробностях ознакомлены с этим изобретением. С помощью эллипса передаточное отношение меняется циклично, лучше подстраивая педальный механизм под человека, но... не облегчая работы.

В предлагаемом вниманию читателей устройстве (рис. 1) удалось синтезировать преимущества эллипсовидной звездочки и "длинных" рычагов: здесь крутящий момент увеличивается, когда под нажимом необычные рычаги как бы удлиняются, описывая в то же время эллипсную кривую, хотя ведущая звездочка сохраняет правильную окружность. Так достигается выигрыш в силе и устраняется неравномерность изменения передаточного отношения; ноги же описывают окружность с оптимальным радиусом - 170 мм.

Рис. 1. Вот как выглядит новый педальный механизм (нажмите для увеличения): 1 - рама велосипеда, 2 - переднее колесо, 3 ведущая звездочка, 4 - педальный дополнительный рычаг, 5 - звездочка рычага, 6 - дополнительные цепные передачи, 7 - шатун, 8 - кронштейн

Устройство

Педальный механизм (рис. 2) и здесь не обошелся без привычного основного рычага - шатуна 4, на ступицу которого надевается вспомогательная звездочка 9. Она установлена неподвижно относительно рамы велосипеда - через кронштейн 11. К свободному концу шатуна на шарнире крепится вспомогательный удлиняющий рычаг 12 с педалью 13. На валу рычага 12 неподвижно закреплена вторая вспомогательная звездочка 14. Оба зубчатых колеса имеют одинаковое количество зубьев и связаны между собой цепью.

Принцип действия

Рис. 2. Основные узлы модернизированного велопривода (нажмите для увеличения): 1 - крепежная планка ведущей звездочки, 2 - скоба, 3 - шпонка, 4 - основной рычаг (шатун), 5 - шпилька, 6 - втулка, 7 - ролик, 8 - втулка подшипника, 9, 14 - вспомогательные звездочки, 10 - опора, 11 - кронштейны. 12 - удлиняющий рычаг, 13 - педаль. 15 - шарик подшипника, 16 - болт, 17 - втулка вспомогательной звездочки, 18 - шайба. 19 - ось удлиняющего рычага

При нажиме на педаль 13 основной рычаг начинает крутиться, при этом звездочка 9 (через цепь и вторую вспомогательную звездочку 14) удерживает удлиняющий рычаг 12 всегда направленным вперед и горизонтально. При втом общая траектория движения удлиняющего рычага представляет собой эллипс, в "передней" половине которого наибольший радиус приходится на педаль, а в задней - на шарнир рычага. Благодаря этому вынесенная вперед педаль позволяет нажимать на нее с максимальной силой именно на наиболее результативном участке пути - от верхней мертвой точки до нижней, то есть когда основной рычаг как бы удлиняется, что и обеспечивает выигрыш в силе. Хотя на самом деле при кручении педалей они описывают правильную окружность с радиусом, равным длине шатуна (оптимальная длина - 170 мм), но выдвинутую вперед на длину вспомогательного рычага (рис. 3).

Изготовление

Для простоты рассмотрим последовательно детали по порядку, как они обозначены на рисунке 2. Планка 1 изготавливается из декапированной стали толщиной 5 мм. К ней болтами крепится ведущая звездочка шатунов. В зависимости от ее диаметра и формы средней части выбираются размеры несущей части планки (на чертеже не даны). Скоба 2. Две такие скобы сделаны из декапированной стали толщиной 3 мм. Ими несущая планка неподвижно крепится к ступице правого основного рычага - винтами М6 Х 8 с потайной головкой. Шпонка 3. Потребуются две, из стали Ст45; размеры их определяются вырезом в оси шатунов и величиной шпоночного паза ступицы. Основной рычаг 4. Их два - правый и левый, изготавливаются из стали Ст40Х. Они соединяются со своими рычагами (4) сваркой. Паз для шпонки во втулках должен быть с одной и той же стороны относительно рычага. Отверстие под шпильку (5) в последнем сверлится после сварки через втулку. Шпилька 5 - из пружинной стали 65Г без дополнительной термообработки. Втулка 6. Их две - правая (для правого рычага) и левая (для левого). Материал - сталь СтЗ. Ролик 7. Использованы ролики d 2,4х10,5 мм от старой крестовины автомобиля ВАЗ-2101.

Втулка подшипника 8. Понадобятся две из стали Ст40Х. Четыре отверстия d 5 мм сверлятся в них одновременно с отверстиями на вспомогательной звездочке 9 и кронштейне 11 Вспомогательные звездочки 9 и 14.

Всего их четыре. Они стандартные, от в гулки заднего колеса, имеют по 19 зубьев (продаются в магазинах запчастей для велосипедов). На двух звездочках (9) отверстия растачиваются до d 39 мм. Могут быть изготовлены и как одна деталь вместе с втулкой подшипника 8 и несущей втулкой 17. В этом случае количество зубьев не должно быть меньше 13. Основной (без зубьев) диаметр такой звездочки - 52,5 мм, а внешний - 60,5 мм.

Опора 10. Крепится двумя винтами М3 к левому кронштейну 11, чтобы обеспечить достаточный передний люфг между втулкой подшипника и ступицей левого основного рычага.

Кронштейн 11. С их помощью вспомогательные звездочки устанавливаются неподвижно относительно рамы велосипеда. Они состоят из трех деталей: плеча и двух скоб, изогнутых в соответствии с диаметром рамы. Материал обоих кронштейнов и четырех скоб - декапированная сталь толщиной 3 мм. Скобы крепятся винтами М5, а после того как уточнится их изгиб по раме, привариваются.

Удлиняющий рычаг 12. Их два: оба сделаны из стали Ст40Х. На одном конце каждого - отверстие для педали с резьбой М14, которая должна быть одноименной: у правого - правая, у левого - левая. На другом конце - отверстие для оси (19); она приваривается. Для большей прочности по разделительной линии оси и рычага могут быть проделаны одно или два глухих отверстия d 4,9X9 мм: перед сваркой в них вбиваются обрубки стального стержня d 5 мм, выполняющие роль шпонки.

Шарик 15. Всего для подшипников удлиняющих рычагов потребуется 84 штуки d 3 или d 3,2 мм.

Болт 16. Их два, размером М6Х X 10 мм - для фиксации звездочки на рычаге.

Втулка 17 под вспомогательную звездочку - две штуки - из стали Ст40Х. Три паза по периферии вытачиваются под 'выступающие части звездочки 14.

Шайба 18. Две, из декапированной стали толщиной 2 мм; внутренний и внешний диаметры соответственно 6,5 мм и 38 мм.

Дополнитльные рекомендации

Для изготовления устройства по данным чертежам необходимо иметь полую ось каретки. Можно использовать и ось с квадратно-конусными краями, но при этом отверстия в ступице шатунов должны отвечать ее размерам, а промежуток между ступицей каретки велосипеда и ступицами шатунов должен быть минимум 1 мм.

Люфт, необходимый для нормального вращения удлиняющего рычага относительно шатуна, достигается подбором толщины стальной шайбы (шайб), закрепленной между осью удлиняющего рычага 12 и шайбы 18.

Рис. 3. Схема движения модернизированного шатуна: А - основной рычаг, Б - удлиняющий рычаг

Межосевое расстояние у основного и вспомогательного рычагов приблизительно равно 172 мм. Чтобы цепь не имела слабого натяжения, ее размер определяется при монтаже. Как это происходит? Удлиняющим рычаг и звездочка устанавливаются на свободном конце шатуна На оси каретки монтируются (не окончательно) другая вспомогательная звездочка и втулка подшипника 8 на ступице. На обе звездочки надевается цепь длиной 590 мм, натягивается, после чего рычаг и ступица привариваются друг к другу. При демонтаже шпилька 5 вынимается, в отверстие Мб завинчивается винт, и подходящим бородком через отверстие в центральной оси выбивается основной рычаг (шатун).

Делается пробный монтаж, перед которым детали 1, 2, 4, 8, 11, 12 и 17 подвергаются термообработке (цементированию). Между шатуном и удлиняющим рычагом, а также между основным рычагом и несущей втулкой вставляются пластмассовые уплотнители, изготовленные из подходящего по диаметру кольца толщиной 1 мм.

Педальный механизм с автоматическим удлинением рычагов признан изобретением и защищен в Болгарии авторским свидетельством. Все, кто опробовал новинку, отмечают не только конструктивную оригинальность решения поставленной задачи, но и достигаемый благодаря ей положителыный эффект: "приемистость" веломашины, оборудованной таким механизмом, более легкое прохождение тяжелых трасс и преодоление подъема.

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

▪ Шхуна-тримаран на базе байдарки

▪ Двухприводной веломобиль

▪ Аэросани

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:

Генетика узоров на крыльях бабочек 07.09.2024

Бабочки давно привлекают внимание людей своими яркими и сложными узорами на крыльях. Эти удивительные образы служат не только для красоты, но и выполняют важные функции в жизни насекомых, такие как маскировка и привлечение партнеров. Недавнее открытие международной группы ученых проливает новый свет на генетические механизмы, ответственные за формирование этих узоров. До недавнего времени считалось, что ключевую роль в создании цветовых узоров на крыльях бабочек играют белки, производимые в клетках. Они обеспечивают расположение и распределение пигментов, которые и создают разнообразие цветов и оттенков. Однако новое исследование показало, что этот процесс гораздо сложнее и включает неожиданные механизмы на уровне генетики. Ученые обнаружили, что определяющим фактором в создании узоров на крыльях бабочек является не производство белков, как предполагалось ранее, а специфические молекулы РНК. Эти молекулы, производимые особым геном, играют решающую роль в контроле за формированием ...>>

Технология испарения пластика 07.09.2024

В наше время проблема пластиковых отходов стоит как никогда остро. Пластик, который окружает нас повсюду, загрязняет окружающую среду и требует решений для его эффективной переработки. Одним из таких решений стало новое открытие ученых из Калифорнийского университета в Беркли, которое обещает изменить подход к переработке пластика и приближает нас к созданию круговой экономики, где отходы становятся ценным ресурсом. Исследователи разработали инновационный химический процесс, который позволяет разлагать полиэтилен и полипропилен - главные компоненты одноразового пластика - до их исходных мономеров. Эти мономеры, в свою очередь, можно использовать для создания новых пластиков. Такой подход не только сокращает потребность в ископаемом сырье, но и открывает возможности для многократного использования материалов. Ключевым достижением стало замещение дорогих и нестабильных катализаторов, применяемых ранее, на более доступные и устойчивые. Новые катализаторы на основе натрия и вольфрама ...>>

Дружба детей из разных социальных слоев помогает снизить уровень бедности 06.09.2024

Социальные связи играют важную роль в жизни человека, влияя на его перспективы, карьеру и уровень дохода. Недавние исследования американских ученых показали, что дружба между детьми из семей с разным материальным положением может оказать значительное влияние на снижение уровня бедности. Такой неожиданный вывод подчеркивает важность социального взаимодействия между разными слоями общества и открывает новые возможности для преодоления экономического неравенства. Группа исследователей из США провела масштабное исследование, посвященное изучению дружбы между детьми из богатых и бедных семей. Результаты показали, что такие межклассовые дружеские связи, сформированные в раннем возрасте, способствуют увеличению доходов детей из малообеспеченных семей в будущем. Это происходит за счет того, что такие дружеские отношения открывают доступ к новым социальным сетям и возможностям, которые в ином случае могли бы быть недоступны. В разных странах существуют различные механизмы, которые позволя ...>>

Случайная новость из Архива Спортзал на борту самолета 16.06.2023 Авиакомпания Qantas из Австралии планирует установить спортзалы на своих самолетах, чтобы удовлетворить потребности пассажиров и помочь им лучше переносить долгие перелеты, превышающие 20 часов. Новые самолеты, оснащенные специальной "зоной здоровья" в виде мини-спортзала, будут доступны уже с 2025 года. Спортзалы появятся на борту авиалайнеров Airbus A350, которые начнут эксплуатироваться компанией Qantas в конце 2025 года. Сначала эти спортивные зоны будут доступны на самых дальних маршрутах, таких как перелеты из Сиднея в Нью-Йорк и Лондон. Однако установка спортзалов потребует сокращения количества мест в салоне самолета. Руководитель Qantas, Алан Джойс, объясняет, что новые A350 будут иметь на 100 мест меньше, чем у конкурентов, но это обеспечит больше пространства для всех классов пассажиров, а также для "зоны здоровья", где они смогут размяться и заниматься упражнениями. Перед внедрением проекта авиакомпания провела опрос среди пассажиров, чтобы узнать их потребности. Оказалось, что возможность двигаться и выполнять упражнения во время длительных перелетов была очень популярным требованием. Зона здоровья будет расположена между классами в самолете и будет содержать буфет с полезными продуктами. В зоне для упражнений будут установлены экраны, на которых тренеры показывают движения, способствующие улучшению самочувствия пассажиров. Проблемой длительных перелетов, продолжительностью более 20 часов, является то, что пассажиры экономкласса требуют продолжительного времени для восстановления после таких длительных периодов в полете.

Другие интересные новости:

▪ Премиум-клавиатура Keychron Lemokey L3

▪ Треугольник смерти

▪ Твердотельные накопители HGST Ultrastar SN200 NVMe и SS200 SAS

▪ Водородный поезд Hybari

▪ 23" Full HD-дисплей Philips с технологией ErgoSensor

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Регуляторы тока, напряжения, мощности. Подборка статей

▪ статья Генри Тейлор. Знаменитые афоризмы

▪ статья Что такое металл? Подробный ответ

▪ статья Фасоль-лима. Легенды, выращивание, способы применения

▪ статья Защита РЭА от высоковольтных импульсов в сети. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Резисторы. Кодовая маркировка фирмы PHILIPS. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2024