Разработки

ВЕЛОШЕЗЛОНГ

22.10.2013
ВЕЛОШЕЗЛОНГПредлагаемая конструкция является призером одного из смотров-конкурсов веломобилей в литовском городе Шяуляе.
Свой первый веломобиль я построил в 1980 году, несколько раз его переделывал в поисках оптимального соотношения конструкции сиденья, расположения педалей, руля.
 
Окончательный вариант рассчитан на колеса от велосипедов марки ММВЗ или «Десна», хотя опробован он и на других колесах. Больший их диаметр возможен только для ездока ростом не менее 170 см: это связано с тем, что рулевое колесо расположено между ног.
 
Низкое положение сиденья, а значит — и центра тяжести даже при сравнительно небольшой колее задних колес и малой базе делает машину удобной, как шезлонг, и устойчивой: и на крутых виражах опрокидывание практически исключается, в худшем случае начинается движение на двух колесах, как на обычном велосипеде — переднем и одном заднем, пока не будет устранен момент опрокидывания. Недостаток конструкции — возникающий боковой момент на руле при нажатии на педали. Но это ощутимо лишь при преодолении подъема; на ровном же участке это не чувствуется — даже управлять можно только ногами, а руки снять с руля. При поворотах обе ноги ездока наклоняются в сторону поворота и остаются на педалях; радиус поворота составляет при этом менее полутора метров по наружной колее.
 
Удачное соотношение элементов основных узлов конструкции позволило создать веломобиль с неплохими динамическими характеристиками, хорошей аэродинамикой и современным дизайном. Как показала эксплуатация машины в течение нескольких лет, она проста в управлении, безопасна на дорогах, не создает помех в общем потоке транспорта, годится и для деловых поездок и для отдыха. Особенно подойдет такой экипаж (благодаря вместительному багажнику) огородникам, дачникам, садоводам. Веломобиль может эксплуатироваться и людьми, которым по той или иной причине не доступен обычный велосипед.
 
«Велотрон», так я назвал свою машину, представляет собой трехколесное мускульное транспортное средство (рис. 1), состоящее из рамы с сиденьем типа «шезлонг», двух задних неповоротных колес и переднего рулевого колеса, расположенного в поворотной раме с педальным приводом и цепной трансмиссией, установленной на поворотной вилке.
 
Рис. 1. Веломобиль «Велотрон».
 
Рис. 1. Веломобиль «Велотрон».
Рис. 1. Веломобиль «Велотрон»:
1 — рулевое колесо, 2 — цепная вилка, 3 — шатун, 4 — каретка, 5 — цепной привод, 6 — труба каретки, 7 — поворотная вилка, 8 — балка рамы, 9 — стыковочная труба, 10 — кронштейн сиденья, 11 — задняя рама, 12 — опорные стойки сиденья, 13 — сиденье, 14 — багажная сумка, 15 — задние колеса, 16 — багажник.
 
Если у конструктора имеются иные комплектующие детали, то он должен самостоятельно выполнить графические работы в масштабе 1:1, руководствуясь приведенными ниже указаниями. Прежде всего необходимо определить расстояние от педалей до так называемой антропометрической точки А — места пересечения линий спинки и низа сиденья (рис. 2). Для среднего роста оно примерно равно 950...1000 мм. При этом ноги должны быть чуть согнуты в коленях, а ступни находиться на уровне сиденья. Спинке придается наклон 30°...45°. Смоделировать это легко, если на стул со спинкой поставить наклонно металлическую пластину или фанерный лист и упереться в край подставленного ящика на требуемой высоте.
 
Рис. 2. Схема  определения антропометрической точки А.
Рис. 2. Схема определения антропометрической точки А.
 
Рис. 3. Задняя рама в сборе.
Рис. 3. Задняя рама в сборе:
1 — стыковочная труба, 2 — кронштейн сиденья, 3 — передняя полурама, 4 — срединные втулки полуосей задних колес, 5 — кронштейны щитков, 6 — задняя полурама.
 
(Положение ездока на «Велотроне» моделировалось в домашней ванне). Найденное расстояние будет исходным при прочерчивании конструкции.
 
Угол наклона цепной вилки к горизонту зависит от диаметра колес и может быть 30°±15°. Однако следует учесть, что каретка привода не должна располагаться ниже 350 мм от дороги, так как в противном случае пятка будет задевать за неровности при педалировании.
 
Антропометрическая точка А, в свою очередь, не должна быть выше каретки. Желательно также, чтобы расстояние от центра каретки до оси колеса составляло не более 400—500 мм, а зазор между шиной колеса и вилкой — не менее 5 мм.
 
Особо следует остановиться на позе ездока, обеспечивающей возможно более высокую энергопередачу. Определяющим фактором здесь было стремление к оптимизации угла между согнутой ногой и телом: он такой же, как и у велогонщика, только на веломобиле ездок выгодно повернут в пространство. Положение тела, как видим из рисунка 2, почти горизонтальное, что аэродинамически оправдано. Угол наклона спины к горизонту предпочтителен меньше 45° (в рекордных веломобилях он может составлять даже 15°). Однако во всех случаях шея и часть спины ездока должны быть примерно вертикальны, а устройство сиденья призвано это обеспечить. Кроме того, реакция от ног на педали смещает ездока в противоположную сторону — это перемещение ограничено резким закруглением спинки сиденья вверх и соответствующим оформлением заплечиков. При этом сиденье имеет подголовник на уровне шеи, и его не следует поднимать выше, чем изображено на рисунке, иначе на неровностях дороги голова станет ударяться о подголовник. Сиденье в целом должно быть жестким, так как от этого зависит КПД передачи энергии от человека к машине.
 
А теперь, когда изложены основные предпосылки, перейдем к описанию устройства веломобиля. Наиболее ответственным в изготовлении машины являются поворотная рама с приводом на переднее колесо и каркас сиденья.
 
В качестве приводного переднего колеса использовано заднее, с тормозной втулкой. И наоборот: задними колесами служат передние; они установлены на самодельные полуоси, которые конструктивно похожи на педальные. Применять эти колеса со штатными осями при консольном закреплении нельзя из-за малой прочности штатных осей на изгиб. Нельзя также крепить их в велосипедных вилках, приваренных к раме, так как конструкция не будет жесткой по отношению к боковым нагрузкам крена и колеса вскоре перестанут быть параллельными друг другу.
 
Изготовлена поворотная рама из задней цепной вилки велосипеда ММВЗ или «Десна» и передней вилки тех же велосипедов. От рамы отделяется цепная вилка с кронштейнами оси, которые с помощью ножовки освобождаются от подкосных труб. Перед креплением передней вилки ее зажимают в тиски и разводят перья на величину 110...115 мм, затем удаляют с них кронштейны.
 
В цепную вилку вставляют заднее колесо, ось которого должна быть в центре кронштейнов, и примеряют переднюю вилку, надевая ее разрезанными концами перьев на кронштейны цепной вилки. Правильной центровки вилки по отношению к колесу необходимо добиться за счет подгонки концов перьев передней вилки, а также выдержать расстояние от оси колеса до основания перьев передней вилки, равное примерно 275...280 мм. Когда центровка обеспечена, а угол между прямыми участками вилок составляет 90°...95°, засверливают соединения концов передней вилки и кронштейнов, вставляют по одному стальному штифту Ø 2,5...3 мм (из проволоки или гвоздя) и расклепывают их. Теперь колесо можно снять и еще раз проконтролировать соединение. Дальше подготавливают две трубы Ø 12...14 мм для соединения каретки с основанием передней вилки. Трубы должны иметь косой срез и быть подогнаны по месту.
 
Передняя рама готова к сварочно-паяльным работам. Сначала газовой сваркой приваривают две трубы на свои места, а потом паяют латунью соединения заштифтованных концов. Следует добиваться аккуратной пайки, чтобы потом не спиливать излишки. Если сварка или пайка произведены тщательно, то окрасочное покрытие вилок не очень пострадает, и, подобрав эмаль, эти места можно подкрасить. Следует оговориться, что рулевую трубу передней вилки автор укоротил до 140 мм для лучшего видового соотношения элементов передней и задней рам, а также для уменьшения массы.
 
Соединение задней рамы с балкой (рис. 1) выполнено регулируемым, но достаточно жестким: от этого качества во многом зависит общая жесткость конструкции. Поэтому стыковочная труба должна иметь диаметр не менее 36 мм и толщину стенки не менее 1,8 мм (элементы складной рамы использовать для этой цели не следует).
 
Прежде чем приступить к работе над элементами задней рамы, необходимо ее боковой вид вычертить в масштабе 1:1 и прикладывать к этому шаблону подготовленные к сварке детали. Когда детали подогнаны, их предварительно соединяют дуговой сваркой, производят визуальную юстировку или замеряют симметрию и производят окончательную газовую сварку задней рамы, приварив предварительно срединные втулки к половинкам рамы. Соосность их обеспечивают вставленным стержнем Ø 14 мм. Последней приваривают стыковочную трубу, а на нее — кронштейн крепления сиденья.
 
Если собранная задняя рама в профиль соответствует масштабному чертежу, то предварительно приваривают кронштейны крепления щитков. Они имеют по два отверстия для соединения со щитками и два соосных отверстия для установки клещевых ручных тормозов, если по условиям эксплуатации в них возникает необходимость.
 
Хвостовая часть задней рамы приподнята, что вызвано желанием устранить заметный прогиб этой части на веломобиле.
 
Каркас сиденья (рис. 4) изготовляют из твердого листа алюминиевого сплава толщиной 2...3 мм, предварительно вырезав из него контур заготовки с надрезами. Затем вычерчивают боковой (внутренний) профиль каркаса сиденья в масштабе 1:1, пользуясь координатной сеткой. Изгибают заготовку каркаса по этому профилю и сильными ударами киянки производят отгибку бортов (по центральной части высотой до 20...25 мм, по низу и верху до 10...15 мм).
 
Рис. 4. Расчет каркаса сиденья.
Рис. 4. Расчет каркаса сиденья.
 
Следует оговориться: если лист слишком хрупкий, то края заготовки необходимо осторожно отжечь, не доводя нагрев до оплавления кромки. Работа над каркасом требует аккуратности и тщательного выполнения, особенно подголовника. Участки каркаса с отверстиями под опорные стойки (см. рисунок 1) нужно усилить двумя планками, приклепав их к каждому отгибу. Все острые края обрезаются и закругляются. Если изменений полученной формы сиденья не предвидится, то наклеивают на его каркас поперечные полоски поролона длиной 60...80 мм и толщиной 30...40 мм, дополнительно закрепив их шнуром в зонах резких перегибов через просверленные отверстия. Сверху поролон обтягивают красивой однотонной тканью. Лучше, если она на ощупь будет скользкая: такая обшивка при посадке позволяет занять удобное положение и не станет вызывать дополнительных трений при езде.
 
Задние колеса, как указано выше, имеют свои полуоси (см. рисунок). Полуось — деталь ответственная и должна быть выполнена из высококачественной стали и закалена ТВЧ с глубоким отпуском, а также тщательно подогнана к втулке колеса.
 
Рис. 5. Полуось заднего колеса.
Рис. 5. Полуось заднего колеса.
 
Багажник в виде решетки (в данной конструкции от промышленного холодильника) из алюминиевого сплава, лист толщиной 1...1,5 мм; крепится любым способом снизу к задней раме. Небольшая багажная сумка, закрепленная на спинке сиденья, используется для хранения инструмента и насоса, кроме того, в ней можно перевозить небольшие предметы или продукты. Ее легко сделать из школьного портфеля и приклепать или привинтить к каркасу сиденья.
 
Тем, кому посадка покажется неудобной, рекомендуем сделать руль откидным, на шарнире.
 
При испытаниях веломобиля следует проверить его накат следующим образом: разогнать на горизонтальном участке ровной дороги до максимальной скорости (35...40 км/ч) и от контрольной заметки измерить пройденный путь по инерции. Как показывает практика, он должен составлять 175...200 м.
 
Давление в шинах: в переднем колесе 3...3,5 кг/см2, в задних 2,7...3 кг/см2; эти цифры при эксплуатации веломобиля желательно контролировать через каждые две недели. Следует обратить внимание на параллельность задних колес, замеряя расстояние между их ободами спереди и сзади: разница в замерах не должна превышать 1...3 мм.
 
Веломобиль имеет светоотражающие устройства, а также освещение с батарейным источником питания. Знаки, надписи на спинке сиденья выполняются наклейкой. Их вырезают из флюоресцентной фольги, применяемой в оформлении дорожных знаков. Также желательно иметь небольшой флажок, закрепленный на веломобиле и видимый со всех сторон. Этого достаточно для привлечения внимания водителей другого транспорта к необычному экипажу.
 
Хранить веломобиль можно в квартире, так как габариты позволяют поднять его в лифте и пронести через проем стандартной двери.
 
Техническая характеристика веломобиля
 
Тип — дорожный, для подростков и взрослых
 
Количество мест — одно
 
Привод — педальный, с цепной передачей на переднее колесо
 
Число зубьев:
 
ведущей звездочки — 51
 
ведомой — 15
 
Тормоз — ножной, на переднем приводном колесе
 
Размер шин, мм — 40 — 406 (20"Х13/4")
 
Высота нижней части сиденья над дорогой, мм — 40
 
Сиденье — полулежачее, типа шезлонг
 
База, мм — 840 — 850
 
Колея, мм — 630 — 640
 
Габаритные размеры, мм — 1650X880X725
 
Масса, кг — 18 — 20
 
В. МАЗУРЧАК, инженер, мастер спорта СССР, г. Полтава




Рекомендуем почитать
  • АЭРОСАНИ С ЛОДОЧНЫМ МОТОРОМ

    АЭРОСАНИ С ЛОДОЧНЫМ МОТОРОМВсе началось достаточно давно, с одной из публикаций в журнале «Моделист-конструктор» № 5 за 1981 год, подшивки которого мы храним и время от времени просматриваем. В статье речь шла о переделке подвесного лодочного мотора «Привет-22» с водяного охлаждения на воздушное. Эта модернизация натолкнула нас на мысль использовать подобный двигатель для создания аэросаней, поскольку такой мотор, хотя и не новый, у нас имелся, а необходимость в такой машине была немалой. Хорошим помощником журнал стал и при разработке конструкции аэросаней.

Добавить комментарий

Защитный код
Обновить

ПОДПИСЫВАЙТЕСЬ VK FB


Нашли ошибку? Выделите слово и нажмите Ctrl+Enter.