Цепной привод
Общая характеристика привода. В гоночных велосипедах применяется цепь по ГОСТ 13568—75* (СТ СЭВ 2640—80) «Цепь приводная роликовая однорядная нормальная серии ПР-12,7-1000-1» (по старой терминологии ее часто называют «полудюймовая цепь»). Ее
|
Рис. 3.21. Роликовая однорядная цепь ПР-12, 7-1000-1 |
конструктивные параметры представлены на рис. 3.21. Цепь состоит из последовательного ряда шарниров и соединенных между собой внутренних 1 и наружных 2 пластин. Во внутренние пластины 1 запрессованы втулки 4, на которые по определенной посадке установлены ролики 5. Ось 3 обвальцована с торцов. Цепь имеет три основных размерения: 12,7×7,75×2,4 (шаг t— 12,7 мм, диаметр ролика d = 7,75 мм и размер между внутренними пластинами В = 2,4 мм). Геометрическая характеристика зацепления к — t/d — 1,64, диаметр оси d0 — 3,66 мм, масса 1 м цепи 0,289 кг, разрывное усилие 10,0 кН, проекция опорной поверхности шарнира цепи 16,8 мм2.
Деталировка цепи представлена на рис. 3.22. Характеристика материалов приведена в табл. 3.2.
Шаг цепи — расстояние между осями двух роликов внутренних и наружных звеньев цепи, измеренное в натянутом состоянии цепи под нагрузкой, равной 1 % от разрывной. Шаг цепи, бывшей в употреблении, для внутренних и наружных звеньев неодинаков, поэтому,
|
Рис. 3.22. Детали роликовой цепи ПР-12,7-1000-1: а — внутренняя пластина; б — внешняя пластина; в — ось; г — втулка; д — ролик |
как правило, определяют средний шаг tc на отрезке натянутой цепи, содержащем нечетное число (не менее 11) звеньев (рис. 3.23). При этом крайние ролики / и 3 изменяемого участка цепи должны быть смещены в одну сторону при помощи клина 2 и губки 4 штангенциркуля. Длина цепи /ц = L — 0,5 {D1 — f D) и число звеньев mt = 11 (для шага цепи в интервале от 8 до 25,4 мм наиболее точные результаты получаются при mt = 49) дают, согласно требованиям методики измерений, вполне достоверное среднее значение шага цепи: tc = /u/mt.
Удлинение цепи из-за изнашивания осей, втулок и вытягивания наружных и внутренних пластин определяется отношением абсолютного удлинения шага цепи к номинальному шагу (в %):
|
В обычных условиях техническое состояние цепи может быть оценено методом ее наложения на новую
|
|
Рис. 3.23. Схема измерения длины контрольного отрезка цепи
|
д/ = JijzL ЮО. (3.1)
звездочку большого диаметра (рис. 3.24). Для изношенной цепи Д > 3 мм.
Передаточное отношение привода велосипеда. В настоящей книге преднамеренно используются два понятия, характеризующие кинематику привода велосипеда:
передаточное отношение (ГОСТ 16.530—83), определяющее работу только одной цепной передачи, т. е. г12 == = <jl»i/oj2 = г2/г, (©j, юг — угловые скорости; zx, z2 — числа зубьев передней и задней звездочек), и параметр, определяющий работу привода в целом. Такое разделение близких по значению понятий оказалось вполне уместным в данном случае, так как более чем вековая практика велосипедного спорта выработала свои методы расчета привода велосипеда. Ниже рассматриваются существу-
|
|
Рис. 3.25. Схема определения эффективного диаметра колеса для расчета передаточного отношения:
1 — обод колеса; 2 — однотрубка; 3 — недеформнрованная часть одно — трубки; 4 — пятно контакта; 5 — поверхность дорожного покрытия
ющие и предлагаемые варианты расчетов с учетом более полного представления об этом параметре системы привода велосипеда.
Традиционный метод расчета кинематики привода учитывает общепринятый диаметр заднего колеса велосипеда D = 27 дюймов (0,686 м) и не учитывает длину кривошипов:
k = D^- = Dl2l. (3.2)
Z2
Параметр k фактически показывает, сколько диаметров заднего колеса в дюймах соответствует одному обороту кривошипа. Однако это понятие, неправильно называемое в практике велосипедного спорта передаточным отношением, является наиболее распространенной формой характеристики привода велосипеда.
Существует еще один традиционный метод определения параметра кинематики привода, показывающего, какое расстояние проходит велосипед за один оборот кривошипа при диаметре заднего колеса 27 дюймов:
L = nD— = 2,154i21, (3.3)
г2
где L — в м.
Укладка L, именно так называется этот параметр в Еелосипедном спорте, является менее удобной в практическом применении по сравнению с параметром k.
В рассмотренных случаях диаметр колеса D соответствует номинальному состоянию однотрубки, которая в реальных условиях деформируется на некоторую величину h (рис. 3.25) под действием внешней нагрузки. Эффективный диаметр с учетом этой деформации составляет D — D — 2/г, и величина параметра изменяется. Например, при zjz2 = 48/14 и h = 0,010 м:
48
ki = Di21 = 27 — jj — = 92,57 дюйм;
k2 — Di21 = 26,2 — jj — = 89,87 дюйм;
1 Li = nDi21 — я0,686 — jj — = 7,389 m;
— АЯ
L2 = nDi21 = я (0,686 — 0,02) — pp = 7,173 м.
Для более полного расчета всей системы привода велосипеда вводится безразмерный параметр «относительный шаг велосипеда», который в полном объеме оценивает влияние всех элементов привода, включая длину кривошипа /х, диаметр однотрубки d, диаметр обода Da и деформацию однотрубки h под действием нагрузки. Относительный шаг велосипеда L„ равен отношению длины пробега велосипеда Lx за один оборот кривошипа к длине окружности L2, описываемой осью педали, т. е.
I _ L1 _ np0 + 2(d — h)] zx D n..
L°~~ L.> — 2л/, г2 2/, hl — (oA’
Для ориентировочной оценки в табл. 3.3 даны результаты расчета традиционным и вновь предлагаемым методами для наиболее часто используемых во время гонок передач. Численные значения получены для фиксированных величин: диаметр колеса D = 0,686 м (27 дюймов), деформация однотрубки равна нулю (h = 0), длина кривошипов /j == 0,170 м. Относительный шаг L0 отражает все особенности педально-цепного привода велосипеда и поэтому может стать наиболее употребляемой его характеристикой.
|
Таблица 3.3. Сравнительные данные расчета кинематических параметров привода велосипеда
|