Отдел продаж
8 (499) 755-89-57
Лодки, запчасти
8 (499) 755-89-57

Как мотор от бензопилы дружба поставить на велосипед


Велосипед с двигателем от бензопилы

Велосипед с двигателем от бензопилы
В детстве каждый мальчишка мечтал установить на свой велосипед двигатель, сегодня сделать это стало куда проще. На сегодняшний момент существуют уже готовые решения для подобных доработок, к примеру, можно купить уже готовый комплект и его лишь останется установить на велосипед. Все, после этого «велик» превратится в небольшой мопед, способный ехать до 50 км/ч, а то и более.

Такой транспорт выгоден для тех, кто часто ездит на дачу, на рыбалку, в село, в гараж, если он далеко находится. На таком вело-мопеде расход топлива будет минимален, наверно нет больше ни одного такого транспорта, который бы расходовал еще меньше топлива. Помимо этого, даже если бензин и закончится, доехать до пункта назначения можно классическим образом, с помощью педалей.

Еще один плюс такой техники в том, что на нее не требуется водительских прав, ведь фактически это все еще велосипед, ведь включать мотор можно только за городом.



Конкретно в этой статье речь пойдет о том, как можно установить на велосипед двигатель от бензопилы. У многих завалялись в гараже не нужные моторчики от бензопил или вообще старые бензопилы целиком. Еще для этой цели отлично подойдет мотор от бензокосы.

Материалы и инструменты для самоделки:

1. В первую очередь понадобится двигатель. Чем мощнее он будет, тем быстрее будет ехать велосипед. В среднем сегодня встречаются бензопилы мощностью 1.5-2 лошадиных силы, такой мощности вполне хватит, чтобы гонять на вело-мопеде со скоростью около 30-40 км/ч.
2. Емкость для создания бензобака. Лучше всего, конечно, чтобы она была из металла, так будет безопаснее. Но можно применять и пластиковые емкости.
4. Велосипедный тросик и ручка газа для управления дроссельной заслонкой.
5. Провода и переключатель для подключения зажигания двигателя.
6. Болты, гайки, элементы для создания кронштейна, с помощью которого двигатель будет крепиться к раме.
7. Шкивы, ремни, цепи и прочие элементы, благодаря которым колесо велосипеда будет соединяться с двигателем.


Процесс оснащения велосипеда бензиновым двигателем:

Шаг первый. Определяемся с типом передачи движения
Пожалуй, самое сложное в этой самоделке - передать движение от мотора к колесу. Здесь важно правильно рассчитать передаточное соотношение. Если передаточное соотношение будет маленьким, мотор просто может не потянуть такой нагрузки и велосипед не поедет. При слишком же большом передаточном соотношении, велосипед будет ехать сильно медленно, а двигатель, работая на высоких оборотах, будет перегреваться.

Рассчитать передаточное соотношение можно на примере одного из авторов, которому удалось собрать подобную технику. При мощности двигателя 1.78 лошадиных сил и оборотах 12500 об/мин он использовал передаточное число 1:26. В качестве бензопилы использовалась модель Homelite CSP3314.


Самый простой способ передать движение от шкива на колесо - это напрямую от мотора, то есть по такому же принципу, как работает динамка. Если же подходить к процессу более профессионально, то заднее колесо оснащается дополнительной звездочкой или шкивом, ну а далее соединяется с двигателем с помощью ремня или цепи. Конечно, лучше всего использовать ременную передачу, так как цепь при подобных самоделках может слетать, да и вообще это небезопасно.

Шаг второй. Сцепление
Сцепление - также очень важный элемент в таком виде транспорта. Здесь есть два варианта, как его можно сделать. На бензопиле уже имеется сцепление центробежного типа, то есть это такое сцепление, которое автоматически включается при определенных оборотах. Так вот колесо можно просто подключить к этому сцеплению, это самый простой вариант.

Еще некоторые самодельщики не используют сцепление пилы, а подключают ее к велосипедной трещотке. Работает такая система очень просто, после разгона и сброса газа велосипед катится по инерции, при этом трещотка не взаимосвязана на с колесом. То есть, «газонув» один раз, можно затем очень долго катится по прямой на холостых оборотах.



Шаг третий. Установка бензобака и подключение систему управления

Бензобак можно устанавливать прямо возле двигателя, но для безопасности лучше всего его разместить на раме. Но в таком случае понадобится шланг, который нужно протянуть по раме до двигателя.

Что касается зажигания, то здесь все просто, нужно протянуть от двигателя провод зажигания, а на ручке сделать переключатель, чтобы двигатель можно было глушить при необходимости.

Также, чтобы управлять двигателем, нужно сделать ручку газа, ее можно позаимствовать у горных велосипедов (купить готовую). Из ручки нужно убрать фиксатор, чтобы она перемещалась плавно, ну и подключить затем тросик к дроссельной заслонке карбюратора.


Вот и все, после сборки самоделки можно приступать к экспериментам. Конечно, важно проверить тормоза и дополнительно поставить передний тормоз, если такового не имеется. Заводится двигатель классически, кикстартером, как и бензопила.

Единственный недостаток такой техники - это звук бензопилы, который будет пугать прохожих. Но если постараться, эту проблему тоже можно решить, оснастив двигатель небольшим глушителем.


Источник (Source) Становитесь автором сайта, публикуйте собственные статьи, описания самоделок с оплатой за текст. Подробнее здесь.

Велосипед с приводом от бензопилы | Hackaday

Мы уже рассказывали о велосипедах с сорняками, а теперь вы даже можете купить комплекты для переоборудования 66сс. [geoff390] разместил на YouTube несколько видеороликов о другом варианте двигателя. В первом видео, размещенном ниже, он рассматривает основные части своего велосипеда. Двигатель бензопилы установлен сбоку от задней шины, и металлическое ведущее колесо, выходящее из вала бензопилы, контактирует с ним. Узел двигателя установлен на шарнире, а трение между ведущим колесом и задней шиной регулируется с помощью стяжной муфты.Он опубликовал более подробное второе видео, в котором подробно рассказывает о деталях мотоцикла и о некоторых проблемах, которые у него были.

.

Как работает бензопила?

Криса Вудфорда. Последнее изменение: 24 сентября 2020 г.

Деревья - столпы живого величия, на создание которых могут уйти сотни лет. расти; бензопилы - жестокие, голодные машины, которые заставляют их падать на землю за считанные минуты. Если это кажется преступлением упасть что-то настолько фантастическое только для своего дерева, помните, что деревья обычно умирают от наизнанку и часто становятся опасными к концу своей жизни.Иногда поваленные деревья блокируют дороги или железные дороги, и их необходимо рубить и расчищать в спешке: при ЧС и стихийных бедствиях, часто нет более приятного звука, чем жужжание бензопилы. Если вы думаете, что бензопилы вредны и разрушительны, помните, что они очень полезен для повседневного ведения лесного хозяйства - для рубок ухода и вырубки деревья для обеспечения общего и долгосрочного здоровья лесной среды обитания и существа, которые в них живут. Что именно такое бензопила и как это работает? Рассмотрим подробнее!

Фото: Бензопилы спешат на помощь! Два военнослужащих ВМС США помогают убирать деревья, вырубленные в Галфпорте, штат Миссисипи.в августе 2005 года ураганом Катрина. Фото Ялона А. Райнхарта любезно предоставлено ВМС США.

Что такое бензопила?

Фото: Бензопила - это простая и удивительно эффективная идея: наденьте пилу на цепь и позвольте небольшому бензиновому двигателю делать тяжелую работу! Вот некоторые из основных частей типичной бензопилы Stihl. Фотография вырезана из снимка, сделанного Джоном Хайдом, любезно предоставленным ВМС США. с аннотациями Expainthatstuff.com.

Все дело в названии! Бензопила состоит из двух основных частей: пильного полотна, встроенного в цепь, обернутого вокруг длинной металлической направляющей шины и небольшого одноцилиндрового бензинового двигателя (иногда электродвигателя, питаемого от шнура или аккумуляторной батареи).Цепь немного похожа на велосипедную цепь, вращающуюся вокруг звездочек (зубчатых колес, предназначенных для вращения цепи) только с примерно 30 острыми зубьями (сделанными из закаленной стальной сплав), установленный вокруг него через определенные промежутки. Внутри двигателя, как поршень входит и выходит из цилиндра, толкает шатун что крутит коленвал. Коленчатый вал вращает шестерни, которые соединенный (через центробежную муфту, объясненную ниже) с одной из звездочек на на котором закреплена цепь - и цепь вращается.

Что происходит внутри бензопилы?

Да, грубо говоря, именно этим и занимается бензопила: с научной точки зрения она превращает химическую энергию, содержащуюся в бензине, в механическую энергию, которую вы можете использовать для «работы», превращая дерево в бревна, опилки, шум и тепло. Вот очень упрощенное объяснение:

  1. Топливо, которое вы заливаете в бензобак бензопилы , содержит в химической форме: вся энергия, которую вы потратите на рубку и рубку бревен.Чтобы он оставался красивым и легким, типичный бак бензопилы вмещает всего 0,5 литра (1,1 пинты жидкости США) бензина (бензобак автомобиля вмещает 45–55 литров или 12–15 галлонов жидкости США, что примерно в 100 раз больше).
  2. Топливо проходит через карбюратор и смешивается с воздухом.
  3. Топливно-воздушная смесь поступает в цилиндр , который работает так же, как и в двигателе автомобиля, но с только простое двухтактное (двухтактное) действие вместо более сложного (четырехтактного) цикла, используемого в автомобиле.Внутри цилиндра воздушно-топливная смесь воспламеняется искровой (искровой) свечой, горит, высвобождает свою энергию и толкает поршень вперед и назад. Поршень в двигателе бензопилы имеет внутренний диаметр (диаметр) около 45 мм (1,75 дюйма) и ход (расстояние перемещения) около 33 мм (1,3 дюйма), то есть он меньше половины размера типичного поршня двигателя автомобиля и перемещается только вдвое меньше.
  4. Шатун и кривошип преобразуют возвратно-поступательное движение поршня во вращательное движение.
  5. Приводной вал передает мощность на центробежную муфту.
  6. Двигатель бензопилы работает все время, но вы не хотите, чтобы цепь вращалась, если вы на самом деле не рубите дерево: это опасно и тратит энергию. Муфта решает эту проблему. Как более подробно объясняется ниже, центробежная муфта соединяет двигатель и цепь, когда частота вращения двигателя высокая (когда оператор нажимает на дроссель), и останавливает вращение цепи, когда частота вращения двигателя низкая (когда бензопила просто работает на холостом ходу). ).
  7. Шестерни передают мощность от сцепления на звездочку , удерживающую цепь.
  8. Цепь вращается вокруг края длинной стальной пластины, называемой направляющей шиной , выплевывая древесную пыль на ходу!

Это очень упрощенная схема бензопилы. Вы можете увидеть гораздо более подробное и достоверное изображение в этом вырезе из бензопилы из журнала Popular Science, август 1951 года, который я использовал в качестве одного из моих ссылок. Это показывает гораздо больше деталей механизма воздушного охлаждения и коробки передач, но (как и во всех разрезах) уследить за

немного сложнее.

Центробежная муфта

Поговорим еще о сцеплении.Сцепление - это устройство, которое заставляет и освобождает механическую связь между двигателем и машиной это вождение: это своего рода "переключатель", который позволяет двигателю работать все время (что быстрее и проще, чем включать и выкл), не всегда управляя машиной, к которой он подключен.

В бензопиле сцепление означает, что двигатель может работать все время и просто отключите цепь (чтобы она оставалась неподвижной) когда пила фактически не используется. Бензопилы используют центробежный сцепление, которое автоматически включается, когда двигатель раскручивается на высоких оборотах (когда пила на самом деле рубит дрова) и отключается, когда работает медленнее (другими словами, на холостом ходу).Центробежная муфта действительно проста и состоит всего из нескольких частей. Есть внутренний приводной вал (связанный прямо к двигателю и все время крутится) и внешний обод расположен вокруг него (соединен с цепной звездочкой). Между это механические рычаги, связанные с внутренним валом, которые летают наружу с высокой скоростью (с центробежной силой или при отсутствии центростремительной силы, если вы предпочитаете) запирание внутренней и внешние части сцепления вместе. Центробежные муфты также используются в йо-йо высокого класса.

Фото: Принцип работы центробежного сцепления: Слева: На низкой скорости внутренние части сцепления (красные) плотно удерживаются пружинами (черные зигзаги). Между внутренней и внешней частями сцепления есть зазор, поэтому внешняя часть (черная) не вращается, даже если внутренняя часть быстро вращается внутри нее, приводимая в движение центральным приводным валом (синий). Справа: на более высокой скорости пружины не могут остановить вылет внутренних частей сцепления и их блокировку с внешним ободом, что также заставит его вращаться.Вы можете представить себе центробежную силу, заставляющую внутренние части сцепления вылетать со скоростью, или, если хотите, вы можете видеть, что натяжение пружины не может обеспечить достаточную центростремительную силу, чтобы все вместе на более высоких скоростях удерживать.

Фото: Смотри нет двигателя! Не все бензопилы имеют двигатели - иногда по понятным причинам. Если вы хотите использовать бензопилу под водой или в месте, где двигатель внутреннего сгорания не работает, вы можете попробовать гидравлическая пила, вот так один.Он питается от разноцветного кабеля, который вы видите справа. Фото Артургвейна Л. Маркеса любезно предоставлено ВМС США.

Преимущества и недостатки бензопилы

Преимущества

Главное преимущество бензопилы - скорость - довольно очевидно. Было бы сложно провести целый день рубить себе путь через лес ножовкой, но вы могли обязательно сделайте это с бензопилой.

Небольшая грубая математика показывает, почему бензопила в 5–10 раз быстрее, чем обычная ручная пила.Подумайте, сколько досок можно сделать из один-единственный подстриженный ствол дерева: может, десять или пятнадцать? А теперь подумай, как утомительно - распилить единую доску ножовкой; резка через все дерево пройдет не менее 10 раз, как долго, при условии, что у вас не закончится энергия или не расплавится пильный диск первый.

Фото: Управление лесным хозяйством: бензопила может прорезать дерево примерно за десятую часть времени, необходимого для ручной пилы. В отличие от ножовки, ее так же легко использовать боком (как показано здесь).Использовать ножовку под таким углом действительно сложно! Фото любезно предоставлено Службой рыболовства и дикой природы США.

Попробуем более сложную оценку. Предположим, у вас есть дерево, которое Диаметром 30 см (примерно 1 фут) и бензопилой, которая делает надрез на 0,5 мм (0,02 дюйма) в дерево с каждым проходом цепи. Это означает, что цепочка должна пройти через дерево 600 раз (30 см = 300 мм, и требуется две цепи проходит убирать каждый мм). Если вы используете мощную бензопилу с скорость вращения около 2800 об / мин (назовем это 3000 об / мин, чтобы посчитать легко), цепь (теоретически) сделает 600 проходов всего за 20 секунд.На практике это займет немного больше времени. Скажем минутку.

Сколько времени займет работа с ножовкой? Предположим, у вашей пилы есть зубья такого же размера, как у бензопилы и предположим, что он примерно такой же длины, как бензопила (и, следовательно, вдвое короче цепи). Вам все еще нужно сделать эти 600 проходов через лес. Может быть, вы сверхчеловек: предположим, вы можете сделать один выполняйте проход пилы каждую секунду и продолжайте в том же темпе постоянно. Тогда еще потребуется как минимум 600 секунды или 10 минут.На практике это займет совсем немного времени. дольше, когда устанешь, пила со временем выскальзывает из паза ко времени и так далее. Это только предположения, обратная сторона конверта расчетов, но вы понимаете: использование бензопилы, безусловно, в несколько раз быстрее (и, вероятно, в 5–10 раз быстрее), чем при использовании хорошего ручная пила.

Недостатки

Фото: Техническое обслуживание бензопилы: несмотря на то, что регулярные проверки и ремонт являются жизненно важными для безопасности и производительности, регулярные проверки и ремонт могут потребовать много времени и отнимать время, которое вы экономите с помощью механизированной пилы.Фотография бензопилы Poulan Wild Thing, сделанная Деннисом Дж. Херрингом, любезно предоставлена ​​ВМС США.

Два самых больших недостатка бензопил - безопасность и техническое обслуживание. Хотя бензопилой может пользоваться любой достаточно сильный взрослый человек (после подходящего тренировка), тем не менее они по своей сути опасны. (У меня есть руководство к бензопиле Stihl MS270, открытое рядом со мной, когда я пишу это, и интересно отметить, что около 16 из 64 страниц - целая четверть текста - посвящены предупреждения и меры безопасности.) Самый большой риск исходит от проблема называется откат , где цепь цепляется за что-то, но двигатель продолжает вращаться, поэтому вся пила летит вверх и назад к вашей голове (подумайте о действии и реакция - третий закон движения Ньютона), потенциально вызывая фатальный травмы. Шлемы с бензопилой с козырьками обеспечивают некоторую защиту; так же делать униформу для бензопил (сделанную из синтетических волокон, таких как нейлон, который зацепите зубья бензопилы и быстро остановите машину).

Другая большая проблема бензопил - это объем технического обслуживания, необходимость.Ножовка не требует особого ухода: опилки вы продукт просто выпадает из паза, который вы делаете. В бензопиле, сверхмелкозернистая пыль может попасть в механизм и смешаться со смазочным маслом цепи чтобы навести беспорядок, который нужно регулярно убирать. Еще раз, глянув мануал на Stihl MS270, интересно посмотреть есть диаграмма на всю страницу, в которой прописано несколько десятков различных проверки и работы по техническому обслуживанию, которые необходимо выполнить перед началом работы день, а впоследствии - еженедельно, ежемесячно или ежегодно.Так что пока это правда, что бензопилы экономят ваше время при резке дерево, часть этого времени, к сожалению, теряется в обслуживании!

Изображение: самая ранняя бензопила, изобретенная Сэмюэлем Бенсом в 1905 году, проиллюстрированная в его оригинальной патентной заявке, которую я просто раскрасил и немного подправил, чтобы было легче следовать. Здесь вы можете увидеть, как пила работает в двух различных конфигурациях. На верхнем снимке мы смотрим сбоку, пила повернута так, что режет по горизонтали.На среднем изображении мы видим ту же конфигурацию, но теперь мы смотрим сверху вниз. На нижнем рисунке пила оснащена шкивом, поэтому она разрезает упавшее бревно вертикально. Изображение любезно предоставлено Бюро по патентам и товарным знакам США.

Кто изобрел бензопилу?

Самый ранний патент на «бесконечную цепную пилу» (патент США 780 476) был выдан Samuel J. Bens из Сан-Франциско 17 января 1905 года и подан примерно на 18 месяцев раньше, в июле 1903 года.Вот одна из схем из этого патента, показывающая (сбоку и сверху) огромную статическую пилу , рассекающую ствол дерева. Бенс был в основном озабочен тем, как работает пила, и не указывал источник энергии, за исключением того, что он был «снабжен движущей силой, такой как паровой двигатель, газовый двигатель или любой другой двигатель». Примерно 16 лет спустя, в 1921 году, он подал еще один патент (номер патента США 1617565) на портативную цепную пилу , цель которой «создать простую, компактную, прочную и эффективную машину, с которой легко справится пара операторов. быстро и быстро рубить бревна или деревья независимо от их положения, которые можно легко транспортировать с места на место.«

.

Руководство по выбору велосипеда для новичков

Если вы мечтали крутить педали по открытой дороге, работать более экологически чистым способом, оставаться в форме или сэкономить на топливе; пора подумать о том, чтобы сесть на велосипед. Или вернемся к нему. Велосипедный спорт открывает для вас так много возможностей. Вы можете не только по-настоящему исследовать свою природную среду как дома, так и за рубежом, но также можете быть самоходными, независимыми, заводить новых друзей, экономить деньги на заправке и вносить свой вклад в создание более зеленого и устойчивого мира.Это беспроигрышный вариант для всех, включая ваш кошелек.

Покупка велосипеда в местном магазине велосипедов. У вас есть выбор из множества разных стилей. | Стоковое фото © slobo

Если вы хотите купить велосипед, но не знаете, с чего начать, это руководство вам пригодится. Он охватывает множество тем, которые помогут вам принять осознанное решение при покупке велосипеда.

Темы, затронутые в этом руководстве:

На что следует обратить внимание перед покупкой велосипеда:

  • Какие виды катания я буду делать? Примерами могут служить досуг, подготовка к работе, поездки на работу, туризм, гонки и бездорожье.
  • Какой у меня бюджет? Велосипеды сильно различаются по качеству, размеру, форме и форме, поэтому наличие бюджета поможет сузить область поиска.
  • Учитывается ли мой уровень физической подготовки? Форма, размер и общее состояние вашего тела могут повлиять на тип велосипеда, который лучше всего подходит для вас.

Читая это руководство, вы поймете, что ваши цели во многом помогут вам купить подходящий велосипед.


Изображение предоставлено:
.

Велосипедная наука - как работают велосипеды и лежащая в их основе физика

Криса Вудфорда. Последнее изменение: 18 августа 2019 г.

Если бы вам нужно было выбрать лучшую машину за все время, что бы вы сказали? Если бы мы говорили о машинах, которые помогли распространять знания и обучать людей, вы, вероятно, выберете печатная пресса. Если мы имели в виду изобретения, которые позволяют людям обрабатывать землю и кормить свои семьи, вы могли бы заплатить за плуг или трактор. Если вы считаете, что транспорт действительно важен, вы можете выбрать автомобильный двигатель, паровой двигатель или реактивный двигатель самолета.Но для его чистоты простота, думаю, я бы выбрал велосипед . Это прекрасный пример того, как чисто, научные идеи можно использовать в очень практичном технологии. Давайте посмотрим на науку о циклах - и просто что делает их такими замечательными!

На фото: велосипед - гениально простая форма транспорт, где бы вы ни находились. Что-то вроде 130 миллионов новых велосипедов производятся во всем мире каждый год, и в настоящее время более 90 процентов из них производится в Китае.Фото Роджера С. Дункана любезно предоставлено ВМС США.

Что такого хорошего в велосипедах?

Диаграмма: Сравнение эффективности повседневных машин (приблизительные, ориентировочные значения, выраженные в процентах). За исключением велосипеда, новые технологии (например, дизельные двигатели) обычно более эффективны, чем старые технологии (например, паровые двигатели).

Что так хорошо, так это то, что они быстро доставят вас в места, не поглощая ископаемые виды топлива, такие как бензин, дизельное топливо и уголь, или не создавая загрязнение.Они делают это, потому что очень эффективно преобразуют энергию, производимую нашим телом, в кинетической энергии (энергии движения). Фактически, как вы можете видеть из диаграммы напротив, это самые эффективные транспортные средства, разработанные людьми. Используя силу ваших мышц удивительно эффективным способом, велосипед может преобразовать около 90 процентов энергии, которую вы подаете на педали, в кинетическую энергию, которая движет вас вперед. Сравните это с автомобильным двигателем, который преобразует лишь около четверти энергии бензина в полезную мощность - и при этом производит все виды загрязнения.

Посмотрите на это так: если вы ведете машину, куда бы вы ни пошли, вы тащите кусок металла, который, вероятно, весит в 10–20 раз больше, чем вы (типичный компактный автомобиль весит более 1000 кг или 2000 фунтов). Какая трата энергии! Ездите на велосипеде, и металл, который вам нужно перемещать с собой, больше равен 6–9 кг (14–20 фунтов) для легкого гоночного велосипеда или 11–20 кг (25–45 фунтов) для горного велосипеда или туриста, что составляет или вашего собственного веса.

Более высокая эффективность означает, что вы можете ехать дальше на том же количестве топлива, что является еще одним большим преимуществом велосипедов, хотя его трудно измерить количественно.Согласно классической книге «Велосипедная наука» Дэвида Гордона Уилсона и др .: «Гоночный велосипедист на скорости 32 км / ч (20 миль в час) мог бы проехать более 574 километров на литр (1350 миль на галлон США), если бы существовала жидкая пища с высоким содержанием энергии. бензина ". Как ни крути, байки просто потрясающие!

Куда уходит ваша энергия?

Мы описали велосипед как машину, и с научной точки зрения это именно то, что это: устройство, которое может увеличивать силу (облегчая идти в гору) или скорость.Это также машина в том смысле, что она преобразует энергию из одной формы (все, что вы ели) в другой (кинетическая энергия вашего тела и велосипеда, когда они едут). Вы, наверное, слышали о законе физики, называемом сохранение энергии, которое говорит, что вы не можете создать энергию из воздуха или заставить ее бесследно исчезнуть: все, что вы можете сделать - это преобразовать его из одного в другое. Так где же энергия вы на велосипеде ездите? В научных терминах мы говорим, что это означает «выполнение работы» - но что это означает на практике?

Езда на велосипеде иногда может казаться тяжелой работой, особенно если вы едете в гору.В науке о велоспорте «тяжелая работа» означает, что вам иногда приходится использовать довольно много силы крутить педали на любом расстоянии. Если вы идете в гору, вам нужно работать против сила тяжести . Если вы идете быстро, вы работаете против силы сопротивление воздуха (сопротивление) давит на ваше тело. Иногда бывают неровностей; на дороге, по которой нужно проехать; это требует больше силы и использует энергия тоже (неровности уменьшают вашу кинетическую энергию, уменьшая вашу скорость).

Фото: Велосипеды так хорошо работают с человеческим телом, потому что они используют силу наших больших и очень мощных мышц ног. Лежачие велосипеды (на которых вы ездите лежа) могут выглядеть ультрасовременными и немного странными, но им уже не менее 100 лет. Они быстрее, чем обычные велосипеды, потому что их водители принимают гораздо более аэродинамическую позу, напоминающую трубу, которая сводит к минимуму сопротивление. Поскольку педали находятся выше над землей, шатуны могут быть длиннее, поэтому вы получаете больше рычагов, ваши мышцы могут дольше работать с высокой мощностью и делать это более эффективно.Фото Робина Хиллер-Майлза любезно предоставлено ВМС США.

Но идете ли вы в гору или под гору, быстро или медленно, по ровной дороге или ухабистый, есть другая работа, которую всегда нужно делать просто чтобы ваши колеса вращались. Когда колесо стоит на земле, выдерживая нагрузку, например, велосипедиста, шина, обернутая вокруг него, в одних местах раздавлены, в других выпячиваются. По мере того, как вы едете по кругу, разные части шины сжимаются и выпирают, а резина, из которой они сделаны, тянется и толкается во всех направлениях.Многократно сдавливать шину таким способом немного похоже на замешивание хлеба: для этого требуется энергия - и эта энергия известна как сопротивление качению . Чем больше нагрузка на шину (чем вы тяжелее или больше несете), тем выше сопротивление качению.

Для гоночного велосипеда, который едет быстро, около 80 процентов работы велосипедиста уходит на преодоление сопротивления воздуха, а остальная часть - на борьбу с сопротивлением качению; для маунтинбайкера намного медленнее на пересеченной местности, 80 процентов их энергии уходит на сопротивление качению и только 20 процентов теряется на перетаскивание.

Диаграмма: Медленные горные велосипеды тратят большую часть энергии из-за сопротивления качению; более быстрые гоночные велосипеды тратят больше из-за сопротивления воздуха.

О каком количестве энергии мы на самом деле говорим? В Тур де Франс, по мнению увлекательный Анализ, проведенный Training Peaks, показал, что лучшие райдеры имеют в среднем около 300–400 Вт мощности, что составляет примерно 3–4 старомодных 100-ваттных лампы или около 15 процентов мощности, необходимой для работы электрического чайника. Для сравнения, вы можете генерировать около 10 Вт с помощью ручного генератора электроэнергии, хотя Вы не можете использовать один из них очень долго, не уставая.Что это говорит нам? Намного легче генерировать большое количество энергии в течение длительного времени, используя большие мышцы ног, чем используя руками и руками. Вот почему велосипеды такие умные: в них используются самые мощные мышцы нашего тела.

Как работает рама велосипеда

Если вес взрослого составляет 60–80 кг (130–180 фунтов), рама велосипеда должна быть достаточно жесткой, если она не собирается защелкните или пристегните в тот момент, когда всадник поднимается на борт. Обыкновенный велосипеды имеют рамы из прочной, недорогой трубчатой ​​стали (буквально, полые стальные трубы, содержащие только воздух) или более легкие сплавы на основе стали или алюминия.Гоночные велосипеды, скорее всего, будут сделаны из композитов с углеродным волокном, которые дороже, но прочнее, легче и устойчивы к ржавчине.

Фото: перевернутая А-образная рама велосипеда - это невероятно прочная структура, помогающая распределять ваш вес между передними и задними колесами. Это помогает наклоняться вперед или даже вставать, когда вы идете в гору, поэтому вы можете применить максимум нажимайте на педали и сохраняйте равновесие.

Вы могли подумать, что рама велосипеда из алюминиевых трубок будет намного слабее. чем тот, что сделан из стали, но только если трубы аналогичны по размеру.На практике каждый велосипед должен быть достаточно прочным, чтобы выдерживать вес гонщика. и нагрузки, которые могут возникнуть при различных видах обращения. Таким образом, для алюминиевого велосипеда будут использоваться трубки с большим диаметром и / или более толстыми стенками. чем велосипед из стальных труб.

Оправа не просто поддерживает вас: ее треугольная форма (часто два треугольника соединяются вместе, образуя ромб) тщательно разработан для распространять твой вес. Хотя седло расположено гораздо ближе к спине руль, вы наклоняетесь вперед, чтобы держаться за руль.Угловой планки в раме предназначены для более или менее разделять ваш вес равномерно между передними и задними колесами. Если вы думаете об этом, это действительно важно. Если весь ваш вес переместился через спину колесо, и вы пытались крутить педали в гору, вы опрокидывались назад; по аналогии, если бы на переднее колесо было слишком много веса, вы бы свалились каблуки каждый раз, когда ты спускался с горы!

Рамы не рассчитаны на стопроцентную жесткость: это сделает езду гораздо менее комфортной. Практически все велосипедные рамы немного изгибаются и изгибаются, поэтому они поглощают некоторые удары. езды, хотя другие факторы (например, седло и шины) имеют гораздо большее влияние по комфорту езды.Также стоит помнить, что человеческое тело само по себе замечательно эффективная система подвески; катаясь на горном велосипеде по пересеченной местности, вы очень быстро станете знать, как ваши руки могут работать как амортизаторы! Действительно, может быть весьма поучительно посмотреть на тело как продолжение (или дополнение) базовой рамы велосипеда, сбалансированное на ней.

Как работают велосипедные колеса

Фото: Как и автомобильное колесо, велосипедное колесо - это умножитель скорости.В педали и шестерни поворачивают ось по центру. Ось поворачивается только небольшое расстояние, но рычаг колеса означает внешний обод поворачивается намного дальше за то же время. Вот как колесо помогает идти быстрее.

Если вы читали нашу статью о том, как работают колеса, вы знаете, что колесо и ось, которую оно вращает, - это пример того, что ученые называют простым машина: она будет увеличивать силу или скорость в зависимости от того, как вы ее поворачиваете. Велосипед колеса обычно имеют диаметр более 50 см (20 дюймов), что составляет выше, чем у большинства автомобильных колес.Чем выше колеса, тем больше они умножьте свою скорость, когда вы поворачиваете их на оси. Вот почему у гоночных велосипедов самые высокие колеса (обычно диаметром около 70 см или 27,5 дюймов).

Колеса в конечном итоге выдерживают весь ваш вес, но очень интересным образом. Если бы колеса были твердыми, они бы сжались (сжались), когда вы сели на сиденье, и отталкивается, чтобы поддержать вас. Однако колеса у большинства мотоциклов на самом деле состоит из прочной ступицы, тонкого обода и около 24 спиц с высоким натяжением.Велосипеды имеют колеса со спицами, а не цельнометаллические, чтобы сделать их прочными и легкими, а также уменьшить сопротивление. (некоторые райдеры используют плоские «лопастные» спицы или спицы овальной формы вместо традиционных округлых спиц в попытке чтобы сократить сопротивление еще больше).

Важно не только количество спиц, но и способ их подключения между ободом и его ступицей. Как нити паутины или свисающие веревки подвесного моста, колесо велосипеда находится в напряжении - спицы натянуты.Поскольку спицы пересекаются с ободом на противоположной стороне ступицы колесо не такое плоское и хлипкое, как кажется, но на самом деле удивительно прочная трехмерная структура. Когда вы садитесь на велосипед, ваш вес давит на ступицы, которые растягивают одни спицы немного больше, а другие - немного меньше. Если вы весите 60 кг (130 фунтов), вам придется толкать около 30 кг (130 фунтов). вниз на каждое колесо (не считая собственного веса велосипеда), а спицы - это то, что предотвращает коробление колес.

Фото: Несмотря на внешний вид, велосипедное колесо не является ни плоским, ни слабым.Ступица намного шире шины, спицы натянуты и перекрещиваются, соединяясь со ступицей по касательной. Все это создает жесткую трехмерную структуру, которая может противостоять скручиванию, короблению и изгибу. Фото Дэвида Даналса любезно предоставлено ВМС США.

Поскольку каждое колесо имеет пару дюжин спиц, вы можете подумать, что каждая спица должна выдерживать только часть общего веса - может быть, всего 1-2 кг (2,2-4,4 фунта), если спиц 30, что может сделать легко. На самом деле, спицы несут нагрузку неравномерно: несколько спиц, которые находятся рядом с вертикалью, несут гораздо большую нагрузку, чем другие.(Среди велосипедистов до сих пор ведутся споры о том, как на самом деле воспринимается нагрузка, и лучше ли представить себе велосипед, висящий на спицах вверху или давящий на спицы внизу.) Как колесо вращается. другие спицы перемещаются ближе к вертикали и начинают нести большую часть нагрузки. Нагрузка на каждую спицу резко возрастает и падает во время каждого вращения колеса, поэтому, в конечном итоге, после многих тысяч циклов повторяющихся напряжений и деформаций, во время которых каждая спица быстро растягивается и расслабляется, одна из спиц (или ее соединение с колесо или ступица) может выйти из строя из-за усталости металла.Это мгновенно и резко увеличивает нагрузку на оставшиеся спицы, повышая вероятность их выхода из строя и вызывая своего рода эффект «домино», из-за которого колесо прогибается.

Как работают велосипедные передачи

Фото: Шестерня - это пара колес с зубья, которые сцепляются друг с другом для увеличения мощности или скорости. В велосипеде пара шестерен не приводится в движение напрямую, а связана цепь. На одном конце цепь постоянно обвивается вокруг главной шестерни. (между педалями).С другой стороны, он переключается между серией больших или меньших зубчатые колеса при переключении передач.

Типичный велосипед имеет от трех до тридцать различных шестерен - колеса с зубьями, связаны цепью, что делает машину быстрее (по прямой) или легче крутить педали (идти в гору). Колеса большего размера также помогают ехать быстрее по прямой, но это большой недостаток, когда дело касается холмов. Это одна из причин, почему горные велосипеды и велосипеды BMX имеют меньшие колеса, чем гоночные велосипеды.Не только шестерни на велосипеде помогают увеличьте мощность педалирования, когда вы идете в гору: педали крепится к главной шестерне парой шатуны: два коротких рычага которые также увеличивают силу, которую вы можете приложить ногами.

Шестерни могут существенно повлиять на вашу скорость. На типичном гоночный велосипед, например, передаточное число (количество зубьев на педальном колесе, разделенном на количество зубцов на тыльной стороне колесо) может составлять 5: 1, поэтому одно нажатие педалей приводит в движение вы примерно в 10 м (35 футов) вниз по улице.Предполагая, что вы можете перемещать только ноги так быстро, вы можете видеть, что шестерни эффективно заставляют вас идти быстрее, помогая вам двигаться дальше при каждом повороте педалей.

Подробнее читайте в нашей основной статье о шестеренках.

Изображение: Велосипеды до передач: Ранние велосипеды, подобные этим (известные как «Пенни Фартингс» или «Высокие колеса») у него было огромное переднее колесо, которое эффективно увеличивало вашу скорость и позволяло очень быстро ехать по прямой. Шестерен не было: переднее колесо крутилось один раз, когда ноги толкали вверх-вниз на рукоятках (педалях).Спускаться под гору было довольно сложно (если не снимать ногу с шатунов), а в гору - практически невозможно! Фрагмент оригинальной картины Генри «Хай» Сэндхэма 1887 года, любезно предоставлено Библиотекой Конгресса США.

Как работают велосипедные тормоза

Фото: Ободные тормоза: Резиновые колодки (колодки) тормозов этого велосипеда зажимают металлический обод колеса, чтобы замедлить вас. Когда вы теряете скорость, вы теряете энергию. Куда уходит энергия? Это превращается в тепло: тормозные колодки могут быть невероятно горячими!

Как бы быстро вы ни двигались, наступает время, когда Вы должны остановить.Тормоза на велосипеде работают с использованием трения ( сила трения между двумя предметами, которые скользят друг мимо друга, пока они трогают). Хотя некоторые велосипеды теперь имеют дисковые тормоза (аналогичные те, что используются в автомобилях), с отдельными тормозными дисками, прикрепленными к колесам, многие до сих пор используют традиционные ободные тормоза с суппортом и башмаками.

При нажатии на тормозные рычаги пара резиновых туфли (иногда называемые блоками) прижимаются к металлическому внутреннему ободу спереди и сзади колеса. Когда тормозные колодки плотно трутся о колеса, они поворачиваются. ваша кинетическая энергия (энергия, которую вы имеете потому что ты идешь вместе) в тепло, что замедляет вас.Подробнее об этом читайте в нашей основной статье о тормозах.

Ободные тормоза в сравнении с дисковыми тормозами

Ободные тормоза с приводом от суппорта нажимают на внешний край колеса, где оно вращается быстрее всего, но с наименьшей силой. Это означает, что им требуется относительно небольшое тормозное усилие, чтобы замедлить движение. колеса (поэтому они могут быть маленькими и легкими), хотя вам все равно придется сильно нажимать, и вам придется прикладывать эту силу дольше, чтобы заставить себя и свой велосипед остановиться. Одним из больших недостатков ободных тормозов является то, что они полностью подвергаются воздействию дождя сверху и сбоку и брызг с колес; если тормозные колодки и колеса мокрые и грязные, есть значительная смазка, трение между тормозами и колесами может быть до десяти раз меньше, чем в сухих условиях (по данным Дэвида Гордона Уилсона Велосипедная наука), и ваш тормозной путь будет намного больше.

Дисковые тормоза работают ближе к ступице, поэтому им необходимо применять большее тормозное усилие, которое может вызвать нагрузку на вилки и спицы, и они оба тяжелее (что может повлиять на управляемость велосипеда) и механически сложнее, но они имеют тенденцию к быть более эффективным в сырую погоду и грязь.

Просмотрите интернет-форумы о велосипедах, и вы найдете самые разные мнения о том, какой тип тормозов лучше всего подходит для разных типов велосипедов, местности и погодных условий. Некоторым людям нравятся дисковые тормоза, потому что они делают мотоцикл лучше; другим нравятся ободные тормоза, потому что они такие простые и понятные.

Рисунок: Тормоза дисковые (упрощенные). Когда вы нажимаете тормозной рычаг, трос или гидравлическая линия (желтый) воздействуют на суппорты (синие), которые прижимают тормозные колодки к диску, который называется ротором (красный), прикрепленным к колесу. Поскольку суппорты прикреплены к одной из вилок (серый), а тормозное усилие должно проходить через спицы (черные), чтобы остановить колесо, дисковые тормоза подвергают вилки и спицы гораздо большей нагрузке, чем ободные тормоза.

Как работают велосипедные шины

Трение между резиновыми шинами также работает в ваших интересах и дорога, по которой вы едете: это дает вам сцепление, которое делает ваш велосипед легче контролировать, особенно во влажные дни.

Как и автомобильные шины, велосипедные шины не сделаны из цельной резины: они имеют внутренняя трубка заполнена сжатым (сжатым) воздухом. Это означает, что они легче и более упругий, что обеспечивает более комфортную езду. Пневматические шины, как их называют, были запатентованы в 1888 году шотландской изобретатель Джон Бойд Данлоп.

Разные велосипеды имеют разные типы шин. Гоночные велосипеды имеют узкие гладкие шины, рассчитанные на максимальную скорость. (хотя их "тонкий" профиль дает им более высокое сопротивление качению), а у горных велосипедов есть более толстые и прочные шины с более глубоким протектором, большим контактом резины с дорогой и лучшим сцеплением (хотя, будучи шире, они создают большее сопротивление воздуха).

Почему одежда имеет значение

Трение - отличная вещь в тормозах и шинах, но это менее приветствуется в другой форме: как сопротивление воздуха, которое замедляет вас. Чем быстрее вы идете, тем больше сопротивление становится проблема. На высоких скоростях гонка на велосипеде похожа на плавание через воду: вы действительно можете почувствовать, как воздух толкает вас и (как мы уже видели) вы тратите около 80 процентов своей энергии на преодоление сопротивления. Теперь велосипед хорош тонкая и обтекаемая, но тело велосипедиста намного толще и шире.На практике тело велосипедиста создает вдвое больше сопротивления, чем их велосипед. Вот почему велосипедисты носят обтягивающую одежду из неопрена и заостренные каски для оптимизации и минимизации потерь энергии.

Фото: Гоночные велосипеды имеют два комплекта руля. Внутренний руль позвольте всадникам уменьшить сопротивление воздуха, прижав локти ближе друг к другу. Фото Бена А. Гонсалеса любезно предоставлено ВМС США.

Вы могли не заметить, но рули велосипеда - это рычаги. тоже: более длинный руль обеспечивает рычаг, облегчающий поворот переднее колесо.Но чем шире вы расставляете руки, тем большее сопротивление воздуха вы создаете. Вот почему у гоночных велосипедов есть два набора рулей, чтобы велосипедист занимает лучшую, наиболее обтекаемую позу. Есть обычные, внешний руль для рулевого управления и внутренний для удержания за Прямо. Использование этих внутренних рулей заставляет руки велосипедиста гораздо более плотное и обтекаемое положение. Большинство велосипедистов теперь носят шлемы как из соображений безопасности, так и из соображений безопасности. аэродинамика.

Велосипеды - это физика в действии

Давайте кратко подведем итог с помощью простой диаграммы, которая показывает все эти различные элементы науки о циклах в действии:

.

Смотрите также

Возврат к списку