Hamulec dynamiczny Łągiewki w poziomce

[Antonowitch]

Dobra wsadzam kij w mrowisko
Jak wspominałem w innym wątku nie spierajmy się o to czy facet ma czy nie wiedzę to jest nie ważne.
Ważne jest to co zrobimy z hasłem "Hamulec dynamiczny Łągewki" i jaki będzie efekt.

Tak więc na początek rysunek tego prostego mechanizmu.


Wyzwaniem konstrukcyjnym będzie zastosowanie tego w naszych konstrukcjach.

Jakie siły działają na koło rowerowe w ruchu... (Jeżeli coś pomyliłem proszę mnie poprawić.)
- siła ciągnąca (łańcuch)
- siła tarcia tocznego (piasta)
- siła tarcia podłoża (nawierzchnia)
- siła odśrodkowa
- siła toczenia ?

W hamulcach bębnowych, tarczowych czy szczękowych hamujemy scierając tarcze/klocki o któryś element toczącego się koła.
Z tego co zrozumiałem u Łągiewki trzeba gwałtownie przenieść siłę toczenia na wirnik/rotor.

Można to zrobić w momencie toczenia koła sprzęgając element obrotowy osadzony na kole roweru z układem przeniesienia (patrz rysunek).
Np. zamiast tarczówki koło zębate gwałtownie połączone z zębatką układu przeniesienia. Można ten układ osadzić na ramieniu.
Drugi sposób gwałtowne odebranie siły toczenia z obręczy przez gumowe rolki połączone z układem przeniesienia.
To też można osadzić na ramieniu a ramię z całym mechanizmem na piwocie.
Jak znajdę dłuższą chwilę przedstawię szkice proponowanych rozwiązań.

Przeanalizujcie temat, zastanówcie się. Może ktoś wpadnie na inny pomysł niech opisze, przedstawi szkic, albo projekt.
Nie ważne czy lepszy czy nie, tu nie chodzi o rywalizację tylko o wspólne wypracowanie prostego rozwiązania które każdy będzie mógł sobie skręcić w garażu.

[fdx]

Na takiej zasadzie działają tłumiki drgań w bolidach formuły 1. to juz jest sprawdzone i działa.

w zwyklych hamulcach energia kinetyczna jest zmieniana na cieplną poprzez tarcie. w hamulcu łągiewki energia kinetyczna pozostaje bez zmian. zmienia sie tylko kierunek jej działania.

[oblivion]

szkoda że p. Łągiewka zmarł niedawno, miał kilka ciekawych pomysłów...

[fdx]

możnaby spróbowac z wykorzystaniem silniczka z mikrofali i jeszcze przy pomocy tego generowac prąd.

[tatar]

Spróbujmy praktycznie:

masa rowerzysty z rowerem - załóżmy 100kg
prędkość niech bedzie 10 m/s

Daje to energię kinetyczną (mv^2/2) - 5000 J - tę energię hamując chcemy zmagazynować w elemencie wirującym (pomińmy straty).
Pomyślmy jakie musi on mieć wymiary.
Weźmy metalowy walec.

Energia wirującego walca to I*omega^2/2
Z kolei moment bezwładności I = mR^2/2

No to teraz jakie wymiary koła zamachowego nas satysfakcjonują?  Załóżmy średnicę pół metra czyli R=0.25 m.
Jeśli przyjmę, że to koło będzie miało masę 1 kg, to (o ile się nie rąbnąłem) żeby zakumulować te 5000 J energii trzeba je rozkręcić do 5400 obr/minutę.
Nie chciałbym mieć takiej masy wirującej z taką prędkością pod tyłkiem. Można oczywiście zwiększyć masę koła zamachowego.
Przy 10 kg kole zamachowym to będzie 1700 obr/min, przy 50 kg - ok. 760 obr/min

Z trojga złego chyba wolałbym mieć po dupą masę wirującą wolniej. Ale trzeba dorzucić kilkadziesiąt kg do masy roweru.
I to jest zasadniczy problem w tym pomyśle.

[tomo]

Mam pomysła!
Zrobić wirnik w kształcie zębatej tarczy i dodać mechanizm zwalniający. I teraz taka scena: dziadek w czapce z nutrii zajeżdża nam drogę, bo "nie zauważył", walimy mu w bok, nam nic, bo zderzak zadziałał "perfetto", wirnik rozkręca się do nadświetlnej,  wajcha w dół i tarcza zagłady przecina winowajcę razem z jego pojazdem i połową okolicy.
Film "Battleship" widzieli?

http://battleship.wikia.com/wiki/Shredder_Drones

P.S. żeby nie było- jaja sobie robię.

[tomek70]

Jedynie w miarę lekkie rozwiązania problemu jakie mi przychodzi do głowy to sprężyna gazowa jakaś linka nakręca się na zasprzęglony wolno bieg i ściska sprężynę gazową.  Kiedyś miałem harpun produkcji ZSRR bardzo lekki aluminiowy który działał na zasadzie sprężyny gazowej wyrzucał pręt stalowy fi 10mm długości około 50 cm na jakieś 40 metrów odrzut to miało jak kałasznikow.

[Antonowitch]

Dzięki wielkie Tatar za wsparcie wyliczeniami. Użyję ich w doborze części.

Wg. obliczeń kolegi im większa masa (rozmiar) wirnika tym mniejsza prędkość obrotowa pod siedzeniem.
Waga w rowerze jest ważna tak więc jeden kilogram wirujący z prędkością 5400 obr/minutę brzmi rozsądnie chociaż wypadało tą wirującą masę zabezpieczyć.
FDX słusznie zauważył że Energia Kinetyczne pozostaje bez zmian. Dlatego nie ma co prównywać tego rozwiązania ze standardowymi hamulcami ściernymi bo to inna bajka zwróć Tomo na to uwagę. To hamulec dynamiczny nie zderzak choć podobna zasada działania. Wykorzystanie EK to już kolejny temat.

Na chwilę obecną mam w planach zbudowanie prototypu stacjonarnego aby przetestować samą zasadę działania i dobrać optymalną masę wirnika.
Najważniejsze aby dopracować sam układ przekazania energi i zatrzymać  wirującą masę w najkrótszym czasie.

Prosty schemat Hamulca dynamicznego Łągiewki do przerobienia.


Oczywiście prototyp będzie wyglądał inaczej
Aktualnie jest w fazie koncepcyjnej hehe ale powoli wyłania się coś co będzie można ująć projektem.

El. prototypu:
- masa wirująca - koło zamachowe odlane z betonu (najtańsza opcja) Tatar możesz obliczyć jakie musi mieć wymiary aby zasymulować 5000 J i do jakiej prędkości je rozpędzić np. wiertarką?
- jako element zasprzęgający sprzęgło od kosiarki czy motoru
- wirnik na wolnobiegu
- przekładnia zębata pomiędzy wirnikiem a sprzęgłem

Tatar mógłbyś wymienić zastosowania przeniesienia ruchu posuwistego na ruch obrotowy czyli gdzie, w czym. Lub zamieścić schematy/zdjęcia z sieci?
Warto je omówić w tym wątku pod kątem zastosowania w prototypie.

[fdx]

moze lepiej pokombinowac z kołem zamachowym, tak aby rodzaj sprzęgła był połączony z klamkami hamulcowymi - na zasadzie - lekkie wcisniecie spowoduje zalaczenie sprzegła i tym samym rozpędzanie koła zamachowego a mocniejsze docisniecie uruchomienie hamulcow. w ten sposob moznaby magazynowac energie kinetyczna w wirujacym kole. podczas ruszania czy przyspieszania - podczas jazdy rowerem czesciej potrzebujemy chwilowo zwolnić aby np. przepuscic pieszych czy podczas zakrętu  i potem przyspieszamy znowu - zmagazynowana energia moglaby byc wykorzystana podczas przyspieszania.

[tatar]

Grzesiek, obliczenia zrobiłem przede wszystkim po to, żeby upewnić sie, że potrzebne są spore masy. Swoją drogą robilem je na szybko, więc warto, przeliczyć dla pewności (to proste wzory, tylko trzeba pamiętać, że prędkość obrotowa w jednostkach SI jest w radianach).
Jeśli obliczenie jest ok, to wniosek jest taki że trzeba dużej prędkości obrotowej albo dużej masy. Oczywiście im mniejsze w sensie wymiaru i masy koło zamachowe, tym większa konieczna prędkość obrotowa dla zmagazynowania tej samej energii.

Pominąłem całą kwestię przeniesienia momentu obrotowego. Zauważ, że to rozkręcenie do kilku tysięcy obrotów będzie musiało się odbyć w ciągu sekund - tyle ile trwa hamowanie. Dwóch, trzech?
Nie jestem w stanie policzyć tego ale intuicyjnie czuję, że na elementach przenoszących napęd będą powstawały znaczne siły i że cały system przeniesienia tego ruchu będzie musiał mieć sporą masę jeśli nie ma się rozpaść przy pierwszym użyciu. Mam wrażenie, że koła zębate mogą się nie sprawdzić. Nie znam konkretnych rozwiązań tego typu - być może nie jest ich zbyt wiele co też daje do myślenia. Natomiast samą zamianę ruchu posuwistego na obrotowy masz w wielu mechanizmach np. w kole zamachowym silnika dwusuwowego. Ale przeniesienie napędu jest tam proste.

Podobnie jak fdx myślę, że jakiś rodzaj sprzęgła byłby praktyczniejszy - mechanicznie to byłoby chyba dużo prostsze - ale zapewne spora (nie wiem jak duża ale myślę, że znaczna) część energii ucieknie w ciepło a odzyskana energia (bo sprzęgło musi działać potem w drugą stronę przy napędzaniu koła) będzie znikoma.
Dodatkowo - któryś z kolegów już o tym wspominał - moment żyroskopowy mógłby dawać nieprzyjemne efekty w parę sekund zmieniajac charakterystykę roweru.

Uważam, że tego typu rozwiązanie mechanicznego magazynowania energii w rowerze się nie sprawdzi (w samochodzie to inna sprawa, choć też może się okazać bez sensu - ale tam masz silnik do wożenia tych dodatkowych mas).
Wprost Cię zniechęcam, bo uważam, że zamiast tracić czas na hamulec możesz w tym czasie zbudować kolejną poziomkę i będzie to wysiłek znacznie lepiej ukierunkowany.

Być może w rowerze elektrycznym odzysk energii i magazynowanie w postaci energii elektrycznej miałby sens (ale nie znam się na tym).

[fdx]

w dwukołowym rowerze taki żyroskopowy efekt ułatwiłby utrzymanie go w pionie.

[tomo]

Wszystko to już było
https://pl.wikipedia.org/wiki/Hamowanie_rekuperacyjne

[tatar]

w dwukołowym rowerze taki żyroskopowy efekt ułatwiłby utrzymanie go w pionie.

Tylko, że zwykle rower  staje się bardziej stabilny przy dużej prędkości. Tu taki efekt mógłby występować po hamowaniu - nagle musisz używać znacznie większych sił do skręcenia i to by mogło być bardzo nieintuicyjne, bo występowałoby po zmniejszeniu a nie zwiększeniu prędkości jazdy.

[tomo]

Zresztą nie o mechanizm hamowania mi się rozchodzi. Pal licho, w jaki sposób dany pojazd się zatrzymuje- (czy energia jest rozpraszana w postaci ciepła , czy przekazywana do wirującego elementu). Ważne jest, że p. Łągiewka twierdzi, że przy hamowaniu z użyciem jego mechanizmu występują mniejsze przeciążenia A zasada zachowania pędu to gdzie?

[tatar]

Zresztą nie o mechanizm hamowania mi się rozchodzi. Pal licho w jaki sposób dany pojazd się zatrzymuje (czy energia jest rozpraszana w postaci ciepła , czy przekazywana do wirującego elementu). Ważne jest, że p. Łągiewka twierdzi, że przy hamowaniu z użyciem jego mechanizmu występują mniejsze przeciążenia A zasada zachowania pędu to gdzie?

No tak, ale o tym już mieliśmy nie gadać.
Natomiast w teorii można takiego hamulca użyć do zmagazynowania energii aby potem pomóc sobie przy ruszaniu. Tylko utrzymuję, że w rowerze to nie ma sensu.