ЭЛЛИПС ПРОТИВ КРУГА

Использовать на велосипеде вместо круглой ведущей звездочки эллипсную предложил еще в 1892 году профессор В. Прусаков. Он решил разместить шатуны вдоль малой оси эллипса, что позволило более рационально использовать силы велосипедиста. Эксперименты показали, что даже неопытный велосипедист на машине с эллипсной звездочкой затрачивает энергию приблизительно на 30% меньшую, чем на движущейся с той же скоростью веломашине с круглой звездочкой. А по данным американских инженеров, использование овальной зубчатки увеличивает среднюю скорость велосипедиста примерно на 14%.

Но, несмотря на все это, некруглая звездочка не получила широкого распространения ни у нас, ни за рубежом: велопромышленность оказалась не готовой к производству нетрадиционных элементов цепного привода.

Однако рассчитать и изготовить эллипсную звездочку не так уж сложно самостоятельно. Нужно лишь учесть, что ее эффективность зависит от соотношения большой и малой осей эллипса: чем оно больше, тем выигрышнее ее использование. Учитывая это и конструктивные особенности велосипеда, определяют максимальный размер большой оси и минимальный — малой оси звездочки. Затем надо рассчитать длину эллипса центров роликов по формуле:

L_эц≈12,7*n,

где 12,7 — шаг велосипедной цепи, n — количество зубьев эллипсной звездочки (выбирается по той же методике, что и для цепной передачи с круглыми звездочками). Длина эллипса вычисляется по формуле:

L_э≈[1,5*(a+b)-sqrt(a*b)],

где a — большая ось эллипса, b — малая ось эллипса.

Выбрав размер одной из осей эллипса, находим величину другой оси эллипса. Она должна быть такой, чтобы L_э совпадало с L_эц с точностью до второго знака после запятой.

На заготовке из листового металла, из которого будет изготавливаться звездочка, строится эллипс центров роликов по формулам:

х = a cos α

y = b sin α,

где а — большая ось эллипса, b — малая ось эллипса; х и у — координаты точки относительно центра эллипса; α = 0°, 10°, 20° …… 360°. Далее эта замкнутая кривая линия делится с помощью циркуля на n равных частей с шагом 12,7 мм. Теперь вырезать из металла эллипсную звездочку будет не сложнее, чем круглую. Исследования показали, что эффективность эллипсной звездочки возрастает, если малая ось эллипса будет «отставать» от шатуна на 10°…25°.

Для спортивных и спортивно-туристических велосипедов Харьковского велосипедного завода была рассчитана и изготовлена эллипсная звездочка с 46 зубьями и размерами осей a = 110,18 мм, b = 73,981 мм с отношением a/b 1,49. Отставание малой оси эллипса от шатуна — 15°. Все остальные размеры звездочки приведены на чертеже.

П. ПРОСТОСЕРДОВ