3.3 Расчет энергоемкости пружины

Масса пружины будет равна:

=ρ·V, (36)

где: – масса пружины;

ρ – плотность материала пружины, ρ=0,0078 гр/м ;

V – объем пружины.

Получим:

= 9737·0,76·80·0,0078=4617,67гр= 4,6 кг. (37)

Энергоемкость пружины будет равна:

= 1000/4,6=217,4 Дж/кг. (38)

3.4 Компоновка конструкции

На рисунке 11 изображена общая схема компоновки и расположения механического аккумулятора энергии на основе плоской спиральной пружины.

Подставка-упор 1 устанавливается над передним колесом, крепится одним болтом к передней вилке, а также опорами устанавливается во втулку переднего колеса, где крепится двумя гайками. На подставку-упор устанавливается корпус плоской спиральной пружины 2. Корпус 2 крепится к подставке 1 четырьмя болтами по углам основания. На нижний ярус подставки 1 устанавливается корпус троса включения привода 4. Рекомендуемый метод крепежа – сварка. В корпус троса включения привода 4 устанавливается привод аккумулятора 3. Метод крепления – шпоночный. От корпуса троса включения привода 4, отходит трос включения привода, одним краем закрепленный в приводе аккумулятора, другим краем – на рукояти управления.

Рис. 11 Общая схема компоновки аккумулятора.

3.5 Принцип работы

Во время движения, велосипедист нажимает правую рукоять управления приводом. Благодаря этому, трос управления приводом прижимает привод к шестерне аккумулятора и колесу. В результате этого, крутящий момент через привод передается с колеса на шестерню аккумулятора, а оттуда на пружину. Пружина закручивается. В момент полной остановки велосипеда, велосипедист зажимает левую рукоять управления приводом (на рис. 11 она не прорисована, с целью незагромождения схемы), не отпуская при этом правую. Это делается с целью полной блокировки колеса и пружины. При необходимости начала движения, велосипедист отпускает правую рукоять управления приводом, и пружина, раскручиваясь, передает запасенную энергию на колесо.

Заключение

В результате проделанной работы был разработан гибридный привод велосипеда с использованием механического аккумулятора энергии на основе плоской спиральной пружины. Плоская спиральная пружина была выбрана в результате анализа различных аккумуляторов энергии, ввиду малых габаритных размеров, невысоких эксплуатационных требований, а также достаточно высокой энергоемкости (более 200 Дж\кг).

Разработанный аккумулятор способен запасать энергию до 1000 Дж, и выдавать крутящий момент до 1400 кгс·мм. Эти выходные параметры позволяют разгонять транспортное средство снаряженной массой до 100 кг от 0 до 10 км/ч, что существенно снижает прикладываемые человеком усилия для движения велосипеда.

Полученные результаты рекомендуются к использованию в дальнейших исследованиях, с целью разработки двухколесного транспортного средства с использованием механических аккумулятор энергии, которое смогло бы преодолевать значительные расстояния, использую лишь энергию аккумулятора.