Технические наработки, испытания (мотовелосипед)

[Зореслав]

В виду большого интереса, проявленного непоколебимой оранжевостью Дедушки, выкладываю эксклюзивные материалы испытаний трансмиссий, а так же результаты практических исследований, которые я не публиковал нигде ранее.

После того, как мой первый мотовелосипед успешно откатал 20 тысяч километров с гаком и был передан в эксплуатацию моему отцу в виду проявленного интереса и желания на нём ездить, я приступил к разработке принципиально новой конструкции, пытаясь исключить недостатки предыдущей конструкции, такие как занятый двигателем багажник, смещённый на бок и высоко поднятый центр тяжести. От педалей пока решил не отказываться. Планировалось создать мотовелосипед с полноценным многоскоростным независимым педальным приводом, а так же с многоскоростным мотоприводом.

В качестве движущей силы был выбран более мощный двигатель, чем в предыдущей конструкции - Honda GXH50 (2,5 л. с.), который планировалось установить внутрь рамы по принципу готовых китайских китов для велосипедов круизёров:


Однако найти раму от круизёра не получилось, поэтому воспользовались обычной рамой большой ростовки с необходимым пространством внутри рамы, куда умещался двигатель и трансмиссия двигателя.
Мотопривод решено было перенести налево для возможности установки покрышки большой ширины (в отличие от первой конструкции, где цепь ходила вплотную к покрышке средней ширины - 26х2.1).
Для понижения оборотов использовался редуктор американской компании Staton-inc 18,75:1, а так же трёхскоростная планетарная втулка Shimano nexus 3 alfine с улучшенным КПД, где центральная передача была прямой, планировалась как основная, что подразумевало некоторую нажёность, т. к. крутящий момент передавался напрямую от звезды на корпус втулки.



Планетарная втулка использовалась как промежуточный вал, далее цепь шла на колесо. С правой стороны распологался стандартный велосипедный привод.



Для размещения двух цепей и использования качественного фривила с правой резьбой (а не упрощённый китайский с левой) была выточена втулка с адаптером, для размещения праворезьбового фривила слева:




Адаптер имел правую резьбу с фланцем для фривила и левую резьбу для вворачивания во втулку.



Так как в общем итоге конструкция оказалась не жезнеспособной и бессмысленной, фоток с испытаний и дальнейшей судьбе этой конструкции не осталось, остались только фотографии полуготовой конструкции и макетов:







Однако было полезным изобрести данную конструкцию в первую очередь потому, что из 1000 км езды на ней определилось как таковое техническое задание для постройки нового иделального мотовело.
В первую очередь обнаружились следующие недостатки:
1. Расположение двигателя внутри рамы является очень неудобным и сильно опасным, так как при падении на бок можно было лишится коленной чашечки, которая оказывалась меджу редуктором и асфальтом.
2. Само по себе расположение двигателя внутри рамы неудобно для посадки, приходилось ездить растопырив в стороны колени.
3. КПП двигателя бессмысленен, если КПП имеет плохой КПД. При наличии двух цепей и втулки с заявленным КПД 87% потери были такими, что при отсутствии этой втулки велосипед имел такую же динамику на прямой скорости на старте, и максимальную скорость, близкой с наличием КПП, а при условии задержки на переключение передачи, становилось очевидным, что при наличии полноценных педалей логичнее использовать одну скорость на двигателе. Однако. за весь пробег не использовались ни педали, ни планетарная втулка, лишь только на пересечённой местности приходилось понижать передачу. Наличие огромного количества скоростей на педалях всё так же не девало никаких положительных результатов - ехать быстро было тяжело, т. к. сам мотовелосипед был тяжёлым, да и с ногами в растопырку делать это не очень удобно. Свелось всё к тому, что педали нужны на старте и немного на пересечёнке, при ословии одной единственной пониженной передачи.
Из достоинств можно отметить
1. Хорошую развесовку и центр тяжести.
2. Уникальность трансмиссии, многофункциональноть (хотя и полную бессмысленность как таковой функциональности).
3. Свободный багажник.

Так же в этот момент проводились эксперименты на подшипниках. Изначально для втулки использовались подшипники 4-го класса, во время экспериментов подшипники менялись на бесклассовые и вообще самые дешёвые. Длина пути при езде накатом разнилась чуть ли не в двое. С таким наворотом мотопривода разницы в скорости и динамике почти не ощущалось, но расход был тоже ощутимо меньше (примерно на 10-12%). На педалях разница подшипников ощущалась после 15 километров пути.
Когда из мотопривода была удалена планетарная втулка, разница подшипников тоже стала ощутимой, скорость прибавилась на 7-9км/час, после установки бесклассового подшипника, она снова упала, и не доходила до отметки 78 км/час, как это было с подшипниками 4-го класса.

Аналогичные сравнения подшипников проводились и на предыдущем велосипеде с Honda GX35, где на подшипниках 4-го класса удалось развить скорость в 71 км/час.

Собственно из этих наработок и экспериментов получился идеальный мотовелосипед, с более правильным названием "велоцикл", о котором я расскажу в следующей теме.

Так же добавлю, что все эти заморочки с поиском идеальных комплектующих для лучшего наката напрямую связаны с велосипедной жизнью, когда за день порой приходилось проезжать до 180 км на педалях, вот тогда очень хорошо ощущались классы подшипников, и каждый отдельный узел трансмиссии.
У отца привычка делать всё "по нулям" с минимально возможными допусками, которые недопустимы в серийном производстве, но, актуальны в единичном.
Такой вот подход определённо давал свои результаты, такие как огромный пробег, в виду отсутствия каких-либо люфтов и перекосов, и максимальную скорость, в виду установки качественных комлектующих и точности изготовления самодельных деталей.

Т. е. именно принцип изготовления "по нулям" делит готовый продукт на две категории: либо конструкция просто не соберётся, в виду кривизны, перекосов или каких-то несовпадений с чертежами, либо если она собирается, то служит в прямом смысле слова "вечно", как швейцарские часы.
Иногда приходилось раз по пять всё переделывать, потому что какие-то десятки миллиметра не давали возможности собрать конструкцию в целом, без применения силы.

[wagner]

Я тоже после испытаний планетарки пришёл к подобным выводам. Много скоростей ни к чему. Даже с тремя скоростями, первая уже опрокидывает мотовел назад на очень крутом подъёме, третья всё равно не позволяет увеличить максималку, в сравнении с простой трансмиссией.

И разгон с последовательным переключением скоростей проигрывает разгону с одной скоростью и педалями.
Единственное удобство коробки это приспособляемость к условиям на трассе. Но и тут достаточно 2 скоростей и тяговитого мотора.
С мотором 4Т можно ехать и на одной скорости.

Однако папа у вас токарь высшего разряда. И видимо есть доступ к хорошим станкам.

[Зореслав]

Да, станки почти новые стояли в цеху завода Москабельсетьмонтаж, начала 90-х. Предприятие стояло в запустении, в позапрошлом году был арендован цех и закипело производство титановых велосипедов Тритон-байк.

[Faun_]

Тема древняя, может и напрасно треожу .. Ну эт просто так..а может и не просто.
3. КПП двигателя бессмысленен, если КПП имеет плохой КПД. При наличии двух цепей и втулки с заявленным КПД 87% потери были такими, что при отсутствии этой втулки велосипед имел такую же динамику на прямой скорости на старте, и максимальную скорость, близкой с наличием КПП

Почему-то ни когда и ни где не слышал об упоминании что такое КПД, говорят только величину, например 87%.. и все.
недавно стал задумываться, и по логике выходит что если взять ГРОМАДНЫЙ подшипник скажем от трактора, и подключть к нему моторчик например из фена, то на подшипнике потеряется почти все.. Короче если ставить узлы предназначеные для нагруженого элемента, скажем ось колеса ближе к в     едущему валу, то КПД будет падат  примерно  Прапорционально степени понижения..(если не лезть в тонкие материи). Зореслав, это я не на вашу конструкцию наехал, у вас скомпановано отличненько(меня ваши выводы даже удивили!), я больше ко всем остальным обращаюсь, кто оперирует этой величиной как константой, когда в редукторе это переменная.

[Стахановец]

Ну , не знаю - у меня промышленный редуктор от мотобура (30:1) + перекидка Шимано 6 скоростей , передаточное число от 37 до 13 - превосходно едет ! Односкоростник с педалям (!) на каком то этапе может и поедет быстрее , чем многоскоростник с редуктором без педалей (!) ,но это же есть добавление мощности ,- это всё равно , что поставить мотор большей мощности и кубатуры с одной передачей - так то -да ,он будет валить - кстати ,есть много видео с подобными мотовелами .
Да , естественно , появляется дополнительное время на переключение передач , но появляется возможность оптимально использовать максимальный момент и мощность на каждой передаче !

[ganstown]

Понятие КПД оно несколько иное а не то что вы описали.  По вашему и сам наездник участвует в КПД т.к он утяжеляет конструкцию и ухудшает аэродинамику, отчасти это так, но дело в том что расматриваются конкретно кпд привода. Понятное дело можно нереально утяжелить валы, повесить тяжелые цепи это и получится ваш пример с подшипником и мизерным мотором а ведь в курсе деталей машин ведут расчет передачи чтоб и валы были нужного диаметра и материала  и двигатель необходимой мощности и шестерни с необходимым модулем и материалом и еще куча поправочных коэффициентов  и вот тогда у вас значение коэффициента должно получится в пределах табличного значения и если этого не учитывать  то получим либо неработающую передачу которая забирает большую часть мощности на себя, либо слабую передачу, котора под нагрузкой сломается, Во всем должна быть мера и для этого есть справочники и умные книжки

3. КПП двигателя бессмысленен, если КПП имеет плохой КПД. При наличии двух цепей и втулки с заявленным КПД 87% потери были такими, что при отсутствии этой втулки велосипед имел такую же динамику на прямой скорости на старте, и максимальную скорость, близкой с наличием КПП

это как раз и есть пример не верных расчетов или делания с серьезным утяжелением. Вы наверно читали про Вагнеровский бульдозер или про моего микарджика где использовались КПП на планетарках?, так вот односкоростной привод там даже рядом не стоял по динамике разгона а максималка была та же, с учетом что у меня было аж на 2 цепи больше чем у односкоростного варианта,

[Faun_]

Стахановец, то что выделено жирным, это цитата, о необходимость скоростей я спорить не собирался.
Печатаю с планшетика, тут сложновато текст форматировать.
gangston  вот вы и полезли в тонкие материи, ниче не понял, кроме того что я не прав. Поясните еще разок, и попроще?..
На случай если вы меня поняли не верно, повторюсь, я возмутился тем, что в этом форуме, и на дырчике, да и везде люди куда-бы не встауили узел, например ту же втулку, продолжают упорно верить что ее КПД, величина постоянная, и часто пытаются вычислить потери редуктора перемножая КПД всех элементов. Решил об этом написать, т.к. Сам так-же делал, хоть и кусочек мозга понимал что т ут что-то не так, но суть до меня дошла только сейчас..
Кстати вы интересный момент в плане понимания,КПД зацепили утверждая что я не прав(хотя не ясно почему), что наездник сам участвует в КПД.. Ведь абривиатура расшифровывается как соотношение полезной работы к потерям в механизме... И если на велике прокатится ...муха, то полезное действие очень мало, по отношению к потерям в редукторе. Впринципи это возврат к примеру с подшипником от трактора, чтобы "муха каталась на велосипеде" нужно или залить лишний литр бенза, чтоб гремел и грелся редуктор, либо заменить редуктор на шестеренки от часов, и заправить пару капель.
 Вы тоже пытаетесь спорить о том нужны ли передачи, я тоже считаю что нужны,... А опыт Зореслава кажется показывает что при увеличении мощи необходимость в ступенчатой передаче меньше, вплоть до того, что потери  почти компенсируют выигрыш.

[ganstown]

Ведь абривиатура расшифровывается как соотношение полезной работы к потерям в механизме...

кпд это отношение полезной работы к затраченной

И если на велике прокатится ...муха, то полезное действие очень мало, по отношению к потерям в редукторе.

т.к масса мухи ничтожно мала по сравнению с весом велосипеда то  выходит что и велосипед будет ехать в холостую и энергия будет тратиться на его перемещение это все равно что ездить в поезде из 30 вагонов одному т.е попросту жечь топливо но это не значит что общий кпд механизмов поезда стремиться к нулю это просто не правильная эксплуатация, поэтому я в предыдущем сообщении и писал чтоб кпд привода был правильным нужно  чтоб были правильно выбраны и двигатель и шестерни и цепи и тд а рассчитывается это всё из первоначальных условий таких как какой необходим крутящий момент на выходе, скорость, от того подбирается двигатель и тд. А про то что приводите в примере вы это как раз  не верный подбор оборудования не подходящий под условия задачи.

.
 Вы тоже пытаетесь спорить о том нужны ли передачи, я тоже считаю что нужны,... А опыт Зореслава кажется показывает что при увеличении мощи необходимость в ступенчатой передаче меньше, вплоть до того, что потери  почти компенсируют выигрыш.

я не спорю, передачи нужны лишь для того чтоб правильно использовать мощность двигателя. Мощный двигатель может приводить колесо велосипеда и напрямую. Вспомните первые мотоциклы индиан и харлидэвидсон там горшки были под литр и с двигателя колена на колесо через ремень передавалось

[Faun_]

Решил дописать, а не править педыд.месагу,.. Короче если сильно упростить, то можно рассматривать например подшипник, как механизм, на оборот которого расходуется скажем 1 ватт энергии, при этом он передает 99 ватт дальше по цепи. это 99 КПД. А теперь поставим его в редуктор 1/5. и он дудет отжитать по одному  Ватту из 20-ти, передавая все те-же 100 ватт движка. Соответственно сожрет уже 5 ватт, а на выходе останется 95. Вот об этом я и говорил. Короче это не константа, как ею все привыкли пользоваться.
Чтоб правильно оценить КПД Редуктора, нужно от номинальной мощность вычислить каличество работы затрачиваемое на один цикл, а затем отталкиваясь от каличества циклов на каждой ступени посчитать потерю в редукторе. И получится совсем другая цифра, чем та, которую мы привыкли вычислять перемножая константы.
 Я даже не упоминал о том, что при использовании узлов номинальной мощности в этом нет смысла, т.к. инженеры в наших кругах в большей степени заморачиваются тем, как приминить то, что удалось достать, чем как достать то, что нужно применить... Т.е."строят из говна и палок" 
 * Я, и вы прекрасно понимаем, что совершенно разгруженный подшипник чтобы провернуть, 1 ватт не потребуется, вышесказаное упростил чтобы донести мысль.. По идее должен сущиствовать какой-то еще коэффициент, характеризующий изменение потерь в зависимости от нагруженности узла. Класно было-бы если-б нам попался грамотный инженер способный на пальцах рассказать как это делается. Я почти уверен, что в машиностроении такое существует. Хотя можно и нагуглить. Правда обычно в книжках пишут очень грамотно, и потому сложно, а нам-бы просто, для понимания. Не многие станут заморачиваться точным расчетом.
...Уже после отправки прочел месагу, которой вы меня обогнали. Короче вы мне про фому, а я вам про ерему. И с вами не согласиться не могу, и с тем что я не прав, тоже.

[ganstown]

Дабы много не писать, просто почитайте курс детали машин там всё подробно откуда что и как. В институте к стати по этому курсу есть курсовая как раз с рассветом приводов/

Короче если сильно упростить, то можно рассматривать например подшипник, как механизм, на оборот которого расходуется скажем 1 ватт энергии, при этом он передает 99 ватт дальше по цепи. это 99 КПД. А теперь поставим его в редуктор 1/5. и он дудет отжитать по одному  Ватту из 20-ти, передавая все те-же 100 ватт движка. Соответственно сожрет уже 5 ватт, а на выходе останется 95. Вот об этом я и говорил.

с чего вы взяли что подшипник который будет крутиться в 5 раз быстрее будет тратить затрачиваемой на его вращении энергии в 5 раз больше? от того что подшипник  на валу в зубчатой передаче будет крутится быстрее, но и нагрузка на вал а значит и на подшипники при этом будет меньше чем у вала который крутится медленнее но с большим крутящим моментом

[Faun_]

Вы просто виртуоз выноса мозга!.. Сколько не натыкался на вас в форуме, вы себе не изменяли. Я-же это и написал, то что вы приводите в доказательство моей неправоты.
Ну хорошо, пусть по вашему, вы правы я не прав  ...хотя я больше как-то про КПД, а не о том кто дурак

[ganstown]

причем тут кто прав кто не прав, я так то о КПД и пишу. Не совсем понимаю для чего вам эти раскладки на материи и как в ничтожных пределах изменяется кпд.  Нужно поступить проще. Берете табличное значение подшипника к примеру 0,99 а на валу их 2 и получаем на валу коэффициент 0.98 далее тоже самое и у второго вала 0,98  и добавляем цепную передачу 0,96 и получаем общий кпд данного привода 92% далее двигаешься и с остальными передачами позже перемножаешь все передачи между собой и получаешь общий кпд от мотора до колеса. Всё, это кпд трансмиссии твоего мотовелика, ну а то что ты туда впихнешь дохлый мотор у которого к стати тоже свой КПД при номинальной мощности, которая со временем падает и кпд снижается.  Муха, ветер, песо, снег, велоспедист сумоист это уже внешние условия, зачем считать какие то ваты на подшипниках и тд. если у самих передач этот КПД в зависимости от условий эксплуатации разный, к примеру цепная передача работающая на открытом воздухе имеет КПД 94% а передача цепная работающая в картере уже 96% у ремня наоборот когда намокает то КПД падает резко с 92% гораздо ниже т.к вся энергия тратится в холостую на пробуксовку ремня.
если постановка вопроса такая что я выношу мозг, то можете не читать мои сообщения

[ganstown]

gangston  вот вы и полезли в тонкие материи, ниче не понял, кроме того что я не прав. Поясните еще разок, и попроще?..
На случай если вы меня поняли не верно, повторюсь, я возмутился тем, что в этом форуме, и на дырчике, да и везде люди куда-бы не встауили узел, например ту же втулку, продолжают упорно верить что ее КПД, величина постоянная, и часто пытаются вычислить потери редуктора перемножая КПД всех элементов. Решил об этом написать, т.к.

я не писал что вы где то там не правы в своих заключениях, я написал что не нужно путать горячее с мягким и общий кпд машины вычисляется из условий эксплуатации машины.

Кстати вы интересный момент в плане понимания,КПД зацепили утверждая что я не прав(хотя не ясно почему), что наездник сам участвует в КПД.. Ведь абривиатура расшифровывается как соотношение полезной работы к потерям в механизме... И если на велике прокатится ...муха, то полезное действие очень мало, по отношению к потерям в редукторе. Впринципи это возврат к примеру с подшипником от трактора, чтобы "муха каталась на велосипеде" нужно или залить лишний литр бенза, чтоб гремел и грелся редуктор, либо заменить редуктор на шестеренки от часов, и заправить пару капель.

Если эти условия координально будут изменяться (как пример с мухой или гигантским по отношению к двигателю подшипнику) то и кпд будет "как бы" изменяться.  Почему как бы да потому что это будет называться не правильной эксплуатацией механизмов. Если проще ваш пример с подшипником от трактора и моторчиком от фена равносилен если поставить мотор от триммера  сразу от коленвала напрямую на колесо от трактора, потерь на передачи не будет а кпд никакой
 Еще раз рекомендую хотя бы кратко пройти курс "детали машин" можно даже взять Методические указания к лабораторным и практическим занятиям там подробно можно изучить все составляющие откуда и для чего.
При конструировании тут на форуме никто особо не заморачивается с КПД, больше важны расчеты на прочность, но и их никто как правило не производит, главное чтоб выдержало, делается на глазок, но этот на глазок взят из опять таки практики