3 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Рассчитать скорость велосипеда

Скорость мотовелосипеда

Многие хотят сделать велосипед с мотором своими руками. Как правило, в этом случае идет привязка к характеристикам уже имеющегося в наличии двигателя, или к характеристикам самого доступного. От двигателя уже строится весь конструктив трансмиссии. Необходим ли редуктор, или возможно сделать прямую передачу и т.д.

У начинающих самодельщиков не редко возникает вопрос, почему мотор мощностью 1 л.с. не может разогнать велосипед до 60 км/ч? Не буду долго рассказывать методику расчета зависимости скорости от мощности двигателя и крутящего момента, а сразу приведу график, на котором уже все отображено умными дядьками, которые в специальных умных институтах уже сделали все за нас.

Давайте поскорее примем график за аксиому, и не будем сильно переживать за погрешность наших расчетов. На графике нас интересует линия, обозначенная Pпотр — это мощность, необходимая для преодоления силы сопротивления воздуха, с учетом других сил, например сил на механические потери в трансмиссии. Сила сопротивления воздуха зависит от скорости движения и площади движущегося объекта. В нашем случае мы не берем в расчет строго аэродинамические велосипеды, поэтому опять же пользуемся усредненной величиной.

Почему мы не должны переживать за точность всех этих величин? А потому, что велосипед на столько легко подвергается воздействию ветра, дорожных и других условий, что мы только себе голову забьем лишними расчетами. Все, что нам нужно знать — не стоит проектировать скорость велоспеда большей, чем позволяет мощность имеющегося двигателя. Если мы заложим скорость 60 км/ч для двигателя мощностью 1 л.с., то ни чем хорошим это для нас не закончится. Чтобы двигатель вышел на тяговую мощность мотовел придется педалировать до 30 км/ч, сгорит автоматическое сцепление и т.д.

Поэтому алгоритм, который применялся при проектировании веломоторов «Весна-20», «Носорог» и других, был предельно простым. Определяем потолок скорости по графику исходя из мощности двигателя. Расчитываем длину окружности колеса (в метрах) по формуле L=2*Pi*R, где R — радиус колеса. Считаем, сколько оборотов должно делать колесо в минуту, чтобы скорость мотовелосипеда (км/ч) соответствовала проектируемой N=V/60*1000/L. Далее делим максимально количество оборотов двигателя (мин-1) на полученное число N. Таким образом мы получаем общее передаточное отношение.

Трансмиссия может быть с прямым приводом, в этом случае вы просто подбираете шкивы (звезды) под полученное передаточное отношение. Или может быть с промежуточным редуктором — двухступенчатая. В общем случае нас не интересует, каким устройством трансмиссии получено передаточное отношение.

Для облегчения наших страданий в этих школьных формулах, мы сделали калькулятор. С его помощью можно подбирать звезды под заданную скорость. На испытаниях уже не одного мотовелосипеда, мы убедились в удобстве применения калкулятора при проектировании трансмиссии.

Для примера сейчас в калькулятор вбиты значения для расчета веломотора «Заяц» с двигателем мощностью 1 л.с. и с редуктором 5:1. В первых моделях использовалась цепь от детского квадроцикла с шагом 8мм, поэтому и количество зубьев на звездах кажется непривычно большим.

Как произвести рассчет:

1. Укажите максимальное количество оборотов двигателя в минуту.

2. Укажите передаточное отношение редуктора, если он установлен.

3. Выберите диаметр колеса — это диаметр, написанный на покрышке!

4. Нажмите кнопку «РАССЧИТАТЬ».

5. Для очистки буфера результатов нажмите кнопку «ОЧИСТИТЬ».

С какой скоростью может ехать велосипед

Разбираемся, какая максимальная скорость может быть у велика, и что на эту скорость влияет

Мы уже писали о выборе подходящего велосипеда для города и выяснили, что для того, чтобы ехать быстро и не тратить на это много сил, горный велосипед вам точно не помощник. Поэтому в наших расчетах мы будем оценивать скорость велосипедов, которые лучше всего подходят для езды по среднестатистическому европейскому городу, такому как Минск — гибридов, фитнес и дорожных моделей.

Что влияет на скорость?

Очевидно, что в реальных условиях на скорость велика влиять может всё — от встречного ветра до температуры воздуха, степени усталости и вашего настроения с утра. Но если говорить о главных факторах, то это будут диаметр колес и скорость их вращения. У большего колеса длина окружности больше, поэтому за один оборот оно преодолеет большее расстояние, а чем выше будет скорость вращения, тем быстрее это произойдет.

Другими словами, чем больше колесо и чем быстрее оно крутится, тем быстрее едет велосипед

В моделях для города диаметр ободов , как правило, одинаковый — 28 дюймов или 622 миллиметра. Еще немного к размеру колеса добавит покрышка , в зависимости от ее ширины (а значит и высоты). На складных велосипедах диаметр колес по понятным причинам будет меньше, поэтому ехать такие велики будут значительно медленнее обычных.

Что влияет на скорость вращения колеса?

Кроме силы трения и сопротивления качению (поправляем очки на носу), на то, с какой скоростью будут крутиться колеса вашего велика, будут влиять скорость вращения педалей и передаточное отношение трансмиссии (боже, хватит уже этой физики!)

Другими словами, на скорость влияет сила, с которой вы давите на педали и разница в размерах передней и задней звезды

Чем сильнее вы жмете на педали, тем быстрее они крутятся, а чем больше передняя звезда по сравнению с задней, тем больше энергии передается от педалей на колесо и тем быстрее оно крутится.

«Получается, что достаточно купить велик с большими колесами, самой маленькой задней и с самой большой передней звездой, и я буду ехать быстрее всех?»

В теории — да. Но в жизни немногие смогут быстро и долго крутить педали такого велосипеда — это тяжело.

Быстренько разберемся. Диаметр велосипедных звезд измеряется количеством их зубьев. Из-за того, что ширина одного зуба всегда одинаковая, то чем больше у звезды зубьев, тем она больше. Количество зубьев обозначается буквой T.

Значит, к примеру, задняя звезда с 11 зубьями (11T) будет в 4 раза меньше, чем передняя звезда 44T. А отношение размеров передней звезды к задней (передаточное отношение) будет 4 к 1 или просто 4.

Профессиональные спортсмены после долгих и утомительных тренировок могут какое-то время быстро ехать на велосипеде, на котором спереди стоит звезда 53T, а сзади 11T. То есть передаточное отношение у такого велосипеда почти 5 к 1! Это очень много, и по Минску простому комьютеру на таком велике будет ехать очень непросто.

Вспомните старые советские «взрослики» — обычно на них ставили 46T спереди и 19T сзади, передаточное отношение получалось 2.4 к 1, но даже на таком велосипеде в горку без подготовки кому-то заехать будет трудно.

Поэтому больше не всегда значит лучше. Оптимальным решением для обычного человека будет ездить на городском велосипеде с несколькими передачами, с диапазоном отношений от 1 до 2.5-3 к 1.

Едем дальше. Даже если крутить педали вам легко, чтобы ехать быстрее, крутить их надо быстро. Это тоже непросто для новичка — если вы будете мельтешить ногами, как сумасшедший, в ваших мышцах быстро увеличится количество молочной кислоты, и вы больше не сможете поддерживать нужную скорость — вы почувствуете боль и жжение в ногах, организм будет требовать это прекратить. Профессиональные спортсмены могут держать каденс в 100 или даже 120 оборотов, но каденс городского велосипедиста обычно в пределах 60-80.

Какая скорость моего велика?

Рассчитать максимальную скорость можно по простой формуле:

Скорость км/ч = (Каденс × Длина окружности колеса в мм × Количество зубьев передней звезды / Количество зубьев задней звезды) × 0.00006

Предположим, что каденс будет средний, 75 оборотов в минуту, а условия будут идеальные — без учета сопротивления воздуха, качества дороги и так далее.

Получается, что советский «взрослик» из примера выше с шинами шириной 40 мм в идеальных условиях может развить максимальную скорость 24 км/ч.

Популярный горный велосипед, вроде Stels Navigator, с колесами 26 дюймов шириной 50 мм, с 42T спереди и 14T сзади разгонится до 27.9 км/ч.

Средний фитнес-велик, такой как AIST Disco, с шириной покрышки 38 мм и звездами 48T и 12T сможет разогнаться до 39.5 км/ч.

Максимальная скорость типового шоссейного велосипеда с таким каденсом на покрышках шириной 25 мм и 53T/11T будет 45.8 км/ч.

Калькулятор скорости велосипеда

Если вы не очень сильны в математике, чтобы самостоятельно рассчитать, как быстро вы сможете разогнаться на своем велике — используйте наш калькулятор!

Узнайте или посчитайте количество зубьев на передней и задней звездах.

Найдите на покрышке указание размера по стандарту ETRTO — два числа через дефис, например 32-622.

Посчитайте каденс — сколько раз за минуту педали делают полный оборот.

Используйте эти данные, чтобы рассчитать передаточное отношение и теоретическую максимальную скорость велосипеда.

* Скорость в идеальных условиях, без учета сопротивления воздуха, типа покрытия и других факторов

Подбор передаточных чисел на велосипеде. Переход на трансмиссии с одной звездой спереди.

Гонка на увеличение количества скоростей, достигнув своего пика на 30-ти скоростных трансмиссиях, резко сменила траекторию, теперь на их месте варианты с 10, 11, 12, 20 и 22 скоростями. Например, велосипеды Author 2019 года: взрослый горный велосипед Author Master 29 c 12-ю скоростями, или же подростковый Author Champion 26 на 10-ти скоростной трансмиссии.

Почему так произошло? По какой причине массово начали переходить на 1x трансмиссии?
Как на странно, уменьшению количества передач поспособствовало. развитие технологий. Более точные переключатели расширенного диапазона, легкие широкодиапазонные кассеты (вплоть до 10-50 вместо 11-36, например), качественные Narrow Wide звезды под «скоростные» цепи, которые, в свою очередь, техника стала позволять делать тонкими, гибкими, но достаточно прочными даже для спорта.
И все же — что это дает?

Для простоты сравнения уточню, как считается передаточное число. Количество зубов на ведущей звезде делится на количество зубов на ведомой.
Итак, возьмем классическую трансмиссию на 9 скоростей, где стоит система 44-34-24 и кассета 12-14-16-18-21-24-28-32-36. Какие, в теории, мы получаем сочетания:

3,6, 3,14, 2,75, 2,44, 2,09, 1,8, 1,57, 1,37, 1,22
2,8, 2,42, 2,12, 1,88, 1,61, 1,41, 1,21, 1,06, 0,94
2,0, 1,71, 1,5, 1,33, 1,14, 1,0, 0,85, 0,75, 0,66

Как вы видите, получается довольно много похожих сочетаний, при которых передачи, по сути, дублируются. Если пренебречь малоощутимой разницей в 0,05 и менее, то мы получаем 21 функциональную передачу. Большинство велосипедистов также практически никогда не пользуется крайними передачами, что еще сильнее сужает используемый диапазон.

Какие варианты нам дает 12-ти скоростная трансмиссия с кассетой 10,12,14,16,18,21,24,28,32,36,42,50 и передней звездой в 34 зуба?
3,4, 2,83, 2,42, 2,125. 1,88, 1,61, 1,41, 1,21, 1,06, 0,94, 0,80, 0,68.

Итого, пользователь получает 12 полноценных передач, при почти полном сохранении диапазона, избавившись от переднего переключателя и необходимости думать, как сочетать передние и задние звезды. Помимо прочего, задний переключатель, в отличие от переднего, легче работает под нагрузкой, переключение более плавное, нет резких провалов при изменении ведущей звезды.
Дополнительным бонусом идет небольшое снижение веса в связи с отказом от манетки и переключателя.

Вот, вы решили идти в ногу со временем и сменить свой устаревший тройник на звезду-неспадайку и поставить кассету большого диапазона. Прежде чем бежать в магазин, проанализируйте,какие передачи вы используете чаще всего, а какие вообще не трогаете. Потратьте немного времени и просчитайте подобную табличку на примере имеющейся трансмиссии.
Изучите, что предлагает рынок. Для тех, кто ищет бюджетных решений, есть 10-ти скоростные кассеты Shimano 11-42. Китайцы же предлагают широкодиапазонные кассеты (11-42, 11-40), уже начиная от 9 скоростей, например, фирма SunRace. Размер передней звезды следует рассчитывать на примере того, что вы для себя прояснили на примере своей трансмиссии. Как правило, NW звезды ставятся в размерах от 32 до 38-40 зубов, что зависит от типа вашего велосипеда и характера катания.
Что еще нужно учесть перед апгрейдом?
Снять «лишние» звезды с тройника — решение соблазнительное, но имеющее сомнительную эффективность. Рассчитанная на перемещение цепи звезда на крайних положениях может пытаться скинуть цепь, а также на кочках и во время резких маневров. Поэтому стоит раскошелиться на звезду-неспадайку, которая обеспечивает стабильное сцепление со звеньями цепи благодаря переменной толщине зубьев.
Задний переключатель также не всегда получится оставить старый, даже если количество скоростей сзади останется неизменным. Не все модели могут работать в широком диапазоне, а также обеспечивать нужный запас длины цепи, если «лапка» переключателя средняя или короткая.

Обобщим плюсы и минусы.
1х трансмиссия
+ легче, плавное переключение, нужно меньше думать, эстетичнее.
— дороже все комплектующие, чуть более быстрый износ, незначительно меньший диапазон .
2х, 3х трансмиссия
+ недорогие комплектующие, большой выбор передач, более высокая износостойкость.
— тяжелее, требует грамотного комбинирования передних и задних звезд, при переключении между передними звездами большой «провал» в усилии, что сбивает каденс.

Нужно ли именно вам переводить свой велосипед на трансмиссию 1х9/10/11/12?

Я не знаю. Решать, как обычно — вам. Главное в погоне за оптимальным обвесом, идеальным внешним видом, минимальным весом и соответствием модным тенденциям не забывать катать, не дожидаясь того момента, когда все в велосипеде будет идеально и неизменно. Спойлер — не будет.

Велосипед калькулятор размера

1 Тип велосипеда

Описание типа велосипеда

Горные велосипеды предназначены для использования на пересеченной местности по пересеченной местности дороги, лесные тропы, и горы или горных районах. Эти велосипеды, как правило, имеют сильные кадры, толстые, грубые протектора шины, амортизирующие демпфирования системы при движении по неровным дорогам (а также большее расстояние между Землей и центральной оси, что увеличивает сцепление колес). Есть три различных типа горных велосипедов: жесткая (так называемые Полный жесткий), жесткий хвост с передней вилкой подвески и полная подвеска. Горные велосипеды бывают разных размеров колес: 26 «, 27.5» и 29 «, но и для всех этих велосипедов размер кадра выбирается в зависимости от высоты всадника и длины ноги.

Описание типа велосипеда

Дорожные велосипеды предназначены для езды по асфальтированной дороге, таких как улицы или велосипедные дорожки. Основные особенности их малый вес, хорошая аэродинамика, узкие шины и изогнутая руля, что дает гонщику возможность ездить особенно аэродинамическую позицию. Дорожные велосипеды в основном используются для гонок, туристических поездок, длительных поездок, городской общины и т.д. дорожного размера велосипеда кадра измеряется в зависимости от высоты и длины ног всадника.

Описание типа велосипеда

Все местности велосипеды АТБ включает в себя город, туризм, пешие и гибридные велосипеды типа. велосипеды городского типа предназначены для езды в городе и часто не столько передач и оборудованы с носителями, передние и задние габаритные огни или отражатели. Touring- Прогулочные велосипеды немного длиннее, чем велосипеды городского типа, но сидения не сильно согнуты. Идеально подходит для длительных поездок. Эти велосипеды имеют больше передач и оснащены стеллажами и передних и задних фонарей или отражателей. Гибридные велосипеды тип горного велосипеда и треккинга велосипедов смесей. Они приходят с передней подвески вилки, без каких-либо стоек или других дополнительных элементов, которые не мешают маневрированию лесов или горных районах. Геометрия велосипеда похож на тип Trekking геометрии велосипеда, но они часто приходят с более короткой цепью пребывания сзади. Эти велосипеды обычно поставляются с 28 «колесами и оснащен шириной средней жесткости шин, так что было бы хорошо внедорожных тяги и быстрой езды на жестких или мощеных поверхностей. Весь тип местности размер велосипеда кадра выбирается в соответствии с мотоциклиста высота и длина ног.

Описание типа велосипеда

BMX велосипеды два типа гонки и фристайл. Гонки BMX велосипеды очень легкие для скорости и стабильности, а также фристайл велосипеды BMX для маневрирования, подпрыгивая и трюков. BMX велосипеды — типичный маленький, очень прочная рама и легкий вес, очень широкий, имеет дополнительный подножку, рулевое управление арочный верх. Наиболее распространенным конструкция колеса позволяет переднее колесо вращаться на 360 °. Размер колес — 20 «или 24». Мотокросс размер кадра определяется в соответствии с высотой велосипедиста.

Описание типа велосипеда

Детские велосипеды маленькие, прочная рама и толстые шины и специально разработанные для детей. Они идеально подходят для путешествий плоские, асфальтированная или твердых поверхностей. По мере того как ребенок больше размер колес велосипеда нуждается больше. Это основные критерии для определения размера колеса. Самый простой велосипед без педалей имеют небольшие колеса и аттракционы, противостоящие ноги. Велосипеды большие колеса, в то время как они, как правило, оснащены функциями, которые воспитывают ребенка навыки, координацию и уверенность в себе. Этот калькулятор поможет вам определить, какой размер колеса велосипеда должны соответствовать высоте ребенка.

Велосипеды

понедельник, 10 июня 2013 г.

Шаг велосипеда и каденс

Каждый, кому доводилось ездить на «Каме» (или чем-то подобном) после велосипеда с колесами 26-28″, наверняка испытывал разочарование: скорость не та. Но зато в горку «Кама» катится куда легче.

Причина — в том, что за один оборот педалей «Кама» проезжает существенно меньшее расстояние, чем дорожник. Поэтому ее и не разогнать до скорости дорожника. Зато, как учит школьная физика, «проигрывая в расстоянии, выигрываешь в силе»: сила тяги у «Камы» больше, и на подъемы она идет куда легче.

Для сравнения велосипедов с разными колесами и передачами используется понятие «шаг велосипеда» — расстояние, которое велосипед проезжает за один полный оборот педалей. Если у двух велосипедов одинаковый шаг, то и скоростные характеристики их будут близкими.

Подсчитать шаг велосипеда достаточно просто. Если в ведущей звездочке (в каретке) Z1 зубьев, а в ведомой (на заднем колесе) — Z2, то за один оборот педалей заднее колесо сделает Z1/Z2 оборотов. Если заднее колесо — с планетарной втулкой, то это отношение нужно еще умножить на коэффициент передачи втулки n: n*Z1/Z2. А пройденный путь можно найти, умножив число оборотов заднего колеса на длину его окружности (которая равна диаметру, умноженному на число «пи»). Получаем простую формулу для шага велосипеда:

где
S — шаг велосипеда,
Pi=3,14,
D — диаметр колеса,
n — передаточное число втулки,
Z1 — число зубьев ведущей звездочки,
Z2 — число зубьев ведомой звездочки.

=0,08, то получаем следующую формулу:

Аналогичный расчет для «Камы» (колеса 20″ (40-406), Z1=48, Z2=16): S=0,08*20*48/16=4,8 м.

где L — длина окружности шины в м, остальные обозначения — как и ранее.

Длина окружности шины В-110 — 2,2 м, а «Камы» — 1,49 м. Соответственно получаем для В-110 S=2,2*48/19=5,56 м, а для «Камы» — S=1,49*48/16=4,47 м. (Фактический диаметр колес «Камы» — скорее 19 дюймов, чем 20, отсюда такое заметное расхождение.)

Теперь посчитаем шаг чего-то более современного, например, велосипеда Stels Navigator 800. Его данные: шины 26″ (26×1,95) с длиной окружности 2,05 м, 3 передние звездочки с числом зубьев 48, 38 и 28, 7 задних звездочек с числом зубьев от 14 до 28 (14, 16, 18, 20, 22, 24, 28 зубьев).

Результаты расчета представлены в следующей таблице. В верхней строке указаны зубья ведущей звездочки, в левом столбце — зубья ведомой, на пересечении строки и столбца дан шаг велосипеда в метрах на данной передаче.

483828
147,035,564,1
166,154,873,59
185,474,333,19
204,923.92,87
224,473,542,61
244,13,252,39
283,512,782,05

Подставляя в формулу

Считается, что у туристов при неспешной езде каденс должен составлять 70-80 об/мин, а при энергичной — 80-100. Некоторые компьютеры измеряют и показывают каденс (они оснащены дополнительным датчиком, который устанавливается вблизи шатунов). Однако можно рассчитать для каждой передачи велосипеда диапазон скоростей, который будет соответствовать диапазону каденса 70-100 (нижняя треть этого диапазона — неспешная езда, верхние две трети — энергичная). Такую таблицу можно распечатать и прикрепить на руль и с ее помощью контролировать каденс с велокомпьютером без датчика каденса (или даже с механическим спидометром).

Ниже приведена таблица диапазонов скоростей в км/ч, соответствующих диапазону каденса 70-100, для велосипеда Stels Navigator 800.

483828
1429,5-42,223,4-33,417,2-24,6
1625,8-36,920,5-29,215,1-21,5
1823,0-32,818,2-26,013,4-19,1
2020,7-29,516,4-23,412,1-17,2
2218,8-26,814,9-21,311,0-15,7
2417,2-24,613,6-19,510,1-14,4
2814,8-21,111,7-16,78,6-12,3

Так, например, на высшей передаче каденсу 70 сответствует скорость 29,5 км/ч, а каденсу 100 — 42,2 км/ч.

Теперь сделаем аналогичные расчеты для «Украины» с 3-скоростной планетарной втулкой, ведущей звездочкой 48 зубьев и ведомой звездочкой 19 зубьев. Передаточные числа втулки Shimano Nexus Inter 3 равны 0,733, 1 и 1,36. соответственно шаг велосипеда составит на 1-й передаче 4,08 м, на 2-й — 5,56 м и на 3-й — 7,56 м. Диапазон же скоростей для каденса 70-100 составит для 1-й передачи 17,1-24,5 км/ч, для 2-й — 23,4-33,4 км/ч и для 3-й — 31,8-45,4 км/ч.

Более подробно результаты расчета представлены в следующей таблице:

Читать еще:  Колеса для детского велосипеда
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector