Пределы фрикционного зацепления за покрышку.

[kommunist]

Неудачами всегда не хочется делиться, однако, наука это не всегда успехи, а отрицательный опыт, порой, учит больше. Ну и, кроме того, я обещал поделиться результатами экспериментов по использованию фрикционно-зубчатого зацепления за покрышку с передачей больших моментов. Довольно привлекательно выглядит  возможность организации передачи момента колесу без какой либо трансмиссии, без обгонных муфт и с приличным передаточным числом, при этом легко расцепляемое в любой момент.
          Напомню, что идея была в организации ведущего стального венца, посаженного прямо на вращающийся ротор авиамодельного аутраннера  весом всего 1,4кг с диаметром 108мм, с профилем зубов, чётко повторяющих профиль протектора шины.  При проектировании учёл в том числе и увеличивающийся шаг протектора при нагрузке (резина растягивается). То есть, шаг протектора шины у меня примерно на 3% меньше шага ведущего венца. Ну и сам мотор имеет автоприжим от реактивного момента его статора. То есть, мотор свободно висит впереди заднего колеса на расстоянии 5мм от него. При начале его раскручивания он тут же прижимает сам себя к шине, и чем сильнее момент, тем сильнее прижатие.. Я выбрал соотношение  силы прижима к силе тяги 1/2,3. То есть, длина качающегося рячага в 2,3 раза больше  радиуса мотора. Практика показала, что такого соотношения совершенно недостаточно, надо 1/1. И тогда, при данном диаметре венца вполне реально передать тягу в 10кг   Нда, совсем не то, что я хотел, а именно тягу в 50кг   Причём, ручной дополнительный прижим практически не улучшает сцепления и передаваемую тягу. Детальный разбор полётов показал, что под большой нагрузкой происходит сильное растягивание протектора шины, шаг которого начинает абсолютно несовпадать с шагом венца, потому и бесполезен дополнительный прижим. Делать шаг венца ещё больше? Тогда на малых нагрузках будет обратное несовпадение и резкая потеря кпд. Мягкий ведущий венец из резины или полиуретана ситуацию усугубит ещё больше, потому как шаг на венце под нагрузкой будет уменьшаться, а на шине увеличиваться.
        Вывод такой. Фрикционно-зубчатое зацепление возможно, но с тягой до 10кг, если речь о велошине и ведущем венце, диаметром 110мм. Понятное дело, с увеличением его диаметра настолько же можно увеличить и тягу. Потому что в работе окажется большее число шашек протектора. Жёсткая резина тоже улучшит ситуацию. Ну и прижим должен быть примерно равным тяге, то есть, длина качающегося рычага примерно равной радиусу венца. Но для больших моментов, увы Впрочем, тяга 10кг для лёгкого вела это порядка  60-70км/ч по ровной дороге без ускорения. Так что, может кому то и хватит.
          Конечно же поэксперементировал и с простым фрикционным зацеплением без зубов.  Начинал с подбора материалов трения. Коэффициенты трения по резине в порядке увеличения выглядят так: Алюминий наименьший (как ни странно), сталь, медь, чугун (потому и лучшие шкивы по резине чугунные), резина, наждачная бумага (наивысший). Полиуретан  не угадаешь, сильно зависит от марки, раза в 2,5 может различаться коэффициент. С наждачкой опасно, чуть не уследишь и провернёт, пара шашек протектора как х сдуло, вместо которых на полу аккуратненькая кучка порошковой резины Хотя, и предельно передаваемая тяга велошине возможна куда более 10кг, но до нужных мне 50 кг всё равно сильно не дотягивает Да и кпд явно похуже зубчатого.
         Общий вывод, при простом фрикционном зацеплении можно передавать более существенные моменты чем зубчатым, но хуже кпд и меньше стабильности в мокрых и грязных условиях, а с наждачкой еще и опасно для резины, хотя именно с ней возможен наибольший момент.

[edw123]

Общий вывод, при простом фрикционном зацеплении можно передавать более существенные моменты чем зубчатым, но хуже кпд и меньше стабильности в мокрых и грязных условиях,

Вообще-то Вы проверили и убедились в достаточно известном факте. Всё-таки фрикцион подразумевает, по своему принципу, определенное проскальзывание. Никуда не деться, это его и плюс и минус. Некое промежуточное положение имеют системы "мягкий" зубчатый ремень - твердый зубчатый ролик.
(а вообще так и хочется повторить мудрость/анекдот про мгушных биологов с муравейником.)

[kommunist]

Некое промежуточное положение имеют системы "мягкий" зубчатый ремень - твердый зубчатый ролик.

Система зубьев у ремня вообще не мягкая, то есть тут полный аналог цепи. То есть, никакая "мягкость" там не подразумевается, для того и армирование капроном/кевларом и проч. Так и при зубчатом зацеплении за протектор, в котором фрикционного момента нет, а мягкость протектора паразитное свойство. Кстати, очевидно, что венец в данном зацеплении, напротив, выгоднее из материала, хорошо скользящего по резине, так будет выше кпд. Небольшие несовпадения шага скользкие поверхности помогут, тем не менее состыковать под прижимом, как аналог  смазки в шестерёнчатом приводе.

[kommunist]

Вообще-то Вы проверили и убедились в достаточно известном факте.

Тебе известном? Ну да, я помню как месяц назад ты настойчиво сватал человеку фрикционный привод для тяжёлого 200-килограмового велотандема в горах Алтая   Я же как раз и говорил что стоит обождать с такими советами, до завершения моих экспериментов по выявлению пределов фрикционного привода. По итогу, выходит, ему точно не прокатит фрикционный, учитывая, что там потребуется тяга никак не менее 20 кг.

[edw123]

Тебе известном? Ну да, я помню как месяц назад ты настойчиво сватал человеку фрикционный привод для тяжёлого 200-килограмового велотандема в горах Алтая   Я же как раз и говорил что стоит обождать с такими советами, до завершения моих экспериментов по выявлению пределов фрикционного привода. По итогу, выходит, ему точно не прокатит фрикционный, учитывая, что там потребуется тяга никак не менее 20 кг.

А всё надо уметь готовить. С дуру и ... можно сломать, не только фрикцион.

[aviator79]

По итогу, выходит, ему точно не прокатит фрикционный, учитывая, что там потребуется тяга никак не менее 20 кг.

Почему так думаешь, что в том случае потребовалась бы тяга мотора в 20кг?  Какую тягу создаёт среднестатистический велосипедист при продолжительном педалировании и скорости движения 20-25км/ч? Им же много добавлять не нужно, они и сами могут заехать на длинный подьем, но просто это сильно для них утомительно. Я как-то сам откатал жаркий летний период на временно поставленном маленьком и слабомощном аккумуляторе, включая редукторник только на подьемах, чтобы сильно не напрягаться и не жарко было.  100 ватт помощи вполне достаточно и ощутимо было, чтобы заехать на затяжной подъем со скоростью 15 км.ч.

[Alar2]

Напомню, что идея была в организации ведущего стального венца, посаженного прямо на вращающийся ротор авиамодельного аутраннера  весом всего 1,4кг с диаметром 108мм, с профилем зубов, чётко повторяющих профиль протектора шины.

Подобные эксперименты проводили ребята со "Сферы" ,насколько помню ничего дельного не получилось, поскальзования, сильный шум . Рассматривался вариант для МТБ с использование стального венца с сетчатой накаткой и покрышки с наиболее гладкой центральной частью.

[Alar2]

Я никогда не рассматривал фрикционный привод как вариант для использования на покрышках с протектором  на больших мощностях двигателя и при грязных условиях эксплуатации. На лёгком  (8,5 кг.) шоссейном велосипеде , алюминиевая поверхность оутраннера,узких шинах 700-28 ,давлении 8,5 бар ,мощности до 350 ватт по сухому асфальту фрикционный привод отлично работает. По мокрому  и грязи - стабильно  только с применением водостойкой наждачной бумаги,но она не долговечна . Весь комплект электрификации (оутраннер,контроллер вески батарея 7S3P) добавили у велосипеду вес всего в 2кг , Суммарно вышло 11 кг.
К сожалению сделать стальной венец с накаткой у меня не хватило не времени ни возможностей.

[kommunist]

Какую тягу создаёт среднестатистический велосипедист при продолжительном педалировании и скорости движения 20-25км/ч?

В районе 4кг тяги   Вдвоём с дамой от силы 6кг тяги создадите, если продолжительно. И то это будет каторга в горах Алтая то, где в таком режиме и час можно откочегарить. А надо 20кг если подъём 10%. А если ещё встречный ветер, либо мокрый асфальт, либо сильно пыльный, что ещё снизит коэффициент сцепления фрикциона? Короче, 20кг тяги в его условиях это минимум тяги, которую обязан создавать фрикционный привод.

[kommunist]

Весь комплект электрификации (оутраннер,контроллер вески батарея 7S3P) добавили у велосипеду вес всего в 2кг , Суммарно вышло 11 кг.

Вот для этих условий фрикцион как раз идеален    Причём, можно и поболее 35о вт передавать А прижатие каким образом организовано?

[aviator79]

Вдвоём с дамой от силы 6кг тяги создадите, если продолжительно.

Так значит, если мотор будет добавлять тоже 6 кг тяги, то этим велосипедистам станет гораздо легче подниматься в гору, чем без мотора. Что они и хотели получить. Фрикцион с этим справится.

[kommunist]

Так значит, если мотор будет добавлять тоже 6 кг тяги, то этим велосипедистам станет гораздо легче подниматься в гору, чем без мотора. Что они и хотели получить. Фрикцион с этим справится.

Вряд ли у них в планах часами кочегарить, забивая ноги и обливаясь потом, вместо того чтобы любоваться прекрасными пейзажами Алтая. А так да, конечно заехали бы (на 5-8км/ч), но потому чувак и обратился к нам, что путешествием охота наслаждаться, а не впахивать на самых интересных местах.

[Alar2]

Вот для этих условий фрикцион как раз идеален    Причём, можно и поболее 35о вт передавать А прижатие каким образом организовано?

Пробовал обоими способами ,сейчас стоит тросик с кнопкой (lockout manitou milo) от блокировки амортизатора.

[edw123]

Пробовал обоими способами ,сейчас стоит тросик

Заметно лучше самоприжима? Или самоприжим неудобно делать в Вашей конструкции?

только с применением водостойкой наждачной бумаги,но она не долговечна

Ну и нормально, расходный материал. Проще менять чем камеру заклеить.

Какую тягу создаёт среднестатистический велосипедист при продолжительном педалировании и скорости движения 20-25км/ч?

На хорошем веле от 2кг.

[kommunist]

Ну и нормально, расходный материал. Проще менять чем камеру заклеить.

Наждачка опасна для резины, сжирать её будет вместе с собой. У меня, при экспериментах с большой мощностью так вообще протектор за полсекунды угроблен, хотя наждачка целая

[edw123]

Наждачка опасна для резины, сжирать её будет вместе с собой. У меня, при экспериментах с большой мощностью так вообще протектор за полсекунды угроблен, хотя наждачка целая

Едва ли дело в наждачке. Асфальт нисколько не глаже. Процент пробуксовки должен быть под строгим контролем, и шероховатость тут только на пользу.

[kommunist]

Едва ли дело в наждачке. Асфальт нисколько не глаже. Процент пробуксовки должен быть под строгим контролем, и шероховатость тут только на пользу.

И шероховатость куда выше и коэффициент сцепления  раза в 2 выше у наждачки в сравнении с асфальтом. И усугубляется это всё куда меньшим пятном контакта.

[aviator79]

На мотиках применяется подобная противобуксовочная система заднего колеса трекшн-контроль, которая снижает момент мотора при увеличении разницы вращения переднего колеса и заднего, не допуская тем самым юза на поворотах во время дождя или на песке, приводящего к падению. Это типа АБС, только наоборот.