Електровелосипед своїми руками
Електровелосипед своїми руками
Ага, тут все просто, ви вже почитали багато Форумів і подивилися ролики на Ютьюб, в голові народився план - переднє МК потужністю до 270Вт не для вас (чесно кажучи, і 500 вт замало!), А батарейки потрібні Літій-Залізо-фосфат, обов'язково 48 вольт. Ви не пам'ятаєте, чому 48 вольт, просто, 2 місяці тому зробили на листку позначку «48v 10Ah LiFePO4».
Не знаю точно вашої історії, але далі від першої особи перекажу свою:
Вибір був зроблений за задній привід і використання бесколлекторного двигуна. ККД такого рішення, здавалося, повинно бути вище, ніж використання передньопривідного мотор-колеса.
Вже маючи невеликий досвід в радіомоделізме, я вирішив використовувати для реалізації своєї задумки компоненти від HobbyKing, як основні при будівництві електровелосипеда. Механіку ж було вирішено використовувати ту, яку легко дістати в будь-якому авто- або веломагазині.
Поміркувавши, для передачі крутного моменту на заднє колесо вирішив використовувати ланцюгову передачу, а для збільшення коефіцієнта передачі поставити зірку з великим числом зубів. Добре? А адже ще я розглядав зубчасту передачу або ремінь на Клесів.
Спочатку я запланував зробити зірку з потрібною кількістю зубів за допомогою лазерного різання, але де взяти файл з кресленням? Потім, я дізнався скільки це коштує і вирішив економити!
У веломагазе я купив найбільшу зірку Z52, зняли її з педального вузла. Як закріпити її на задній втулці? У будівельному знайшов алмазний диск відповідного діаметру (150мм). Центральне отвір довелося розширити свердлом і напилком до діаметра втулки заднього колеса. Закріпив все це трьома «баранчиками» прямо до спиць - тільки конструкцію цю варто отбалансировать на крутиться колесі, щоб не гуляла на всі боки!
Для запобігання передачі крутного моменту на двигун з обертового колеса я використовував Фрівей на 16 зубів, який легко купити в будь-якому веломагазині. Проблема в тому, що він призначений для використання з більш міцними ланцюгами і вузькі кола від багатошвидкісних касет на нього не налазять - ну так треба зуби фрівільчіка трохи обточити по боках. Я використовував для цього ручну бормашинки з насадкою з червоного каменю. 30 хвилин і все готово - напилком навіть не намагайтеся, він розжарений!
Для натягу ланцюга від Фрівей до відомою зірки заднього колеса я використовував стандартний недорогий перемикач швидкостей. Конфігурація натяжителя вийшла, звичайно, не найвдалішою, але в цілому він виконує свою роль, а нічого кращого я придумати не зміг.
Для поетапної передачі крутного моменту з двигуна на Фрівей я використовував дві перехідних втулки до встановлених на них шкивами під клиновий ремінь генератора ВАЗ-2108. Вся конструкція кріпиться за допомогою алюмінієвих профілів на рамі велосипеда.
Рама не повинна бути з композитних матеріалів на зразок карбону, тому що вона має бути монолітною і без пошкоджень для збереження міцності. В іншому випадку рама може лопнути. Не рекомендується також використання алюмінієвих рам. Найкраще використовувати як у мене сталеву раму.
Шківи для ременів мають більший внутрішній діаметра, ніж діаметр різьби перехідної втулки, тому для виключення неточною установки шківів я намотував на різьблення втулки ізаленту шар за шаром до діаметра отвору шківа, а для фіксації під гайки використовував шайби діаметром 30 мм.
Контролер двигуна я прикріпив за допомогою стяжок до одного з алюмінієвих профілів, прикріплених до рами, використовуючи для кращого контакту термопасту. Це дозволяє краще відводити тепло від контролера і в процесі їзди відчувається як профіль і рама в околиці контролера нагріваються. З іншого боку контролера, де встановлено його радіатор, я акуратно зрізав ножем термоусадку і прилаштував маленький вентилятор від старого процесора Інтел486. Хоча, в результаті експлуатації він виявився не потрібним.
Для управління потужністю я зробив мініатюрну кнопку "газ в підлогу" (без фіксації) під великий палець правої руки, при натисканні на яку, двигун починає видавати максимальну потужність. Для виключення різких ривків поставив на вхід серво-тестера дільник напруги на двох резисторах і конденсатор на 100 мкФ. Тим самим забезпечив плавне збільшення і зменшення обертів двигуна при натисканні і відпусканні кнопки "газ в підлогу" приблизно за 0,5 - 0,7 секунди.
Опишу декілька переваг і недоліків застосованих рішень. По порядку.
Ланцюгова передача на заднє колесо має досить довгий пробіг, що призводить до зльоту ланцюга з Фрівей при русі по вибоїстій дорозі. Для уникнення цього довелося городити якусь подобу направителя ланцюга перед фрівілом зі шматка алюмінієвої смужки і пластикового ролика. Так як ланцюг при русі б'ється об нього це створює неприємний гучний стукали звук. По хорошому треба ставити натяжітель або заспокоювач ланцюга перед фрівілом, але поки не придумав як.
Кріплення задньої відомою зірки до колеса не найнадійніше. Є ймовірність пошкодження спиць або зіскакування кріплення зірки зі спиць. Таке один раз вже було, коли я застосовував звичайні гайки. Після цього я поставив "вухаті гайки" і автоконтргайкі. Поточну втулку краще поміняти на втулку з кріпленням для дискового гальма і велику зірку посадити на його місце. Але тому що діаметр зірки набагато більше дискового гальма, я не впевнений, що відстані до рами вистачить для вільного обертання.
Клинова передача зусилля від двигуна до Фрівей по початку працювала досить прийнятно. Однак ККД такого рішення залишає бажати кращого. При збільшенні натягу ременя збільшується навантаження на підшипники перехідних втулок і двигуна, що призводить до підвищення зносу і сил тертя, а звідси зниження ККД передачі. При зменшенні натягу ремені при високих навантаженнях (старті з місця, рух в гору) починають прослизати, і це теж веде до зниження ККД. Знайти баланс вкрай складно. Застосування поліклинових шківів проблематично через їх громіздкість. Кращим рішенням бачиться використання зубчастої пасової передачі.
Управління потужністю двигуна як в першому варіанті за допомогою змінного резистора, як я вже писав, часто незручно. Використання кнопки "газ в підлогу" часто невиправдано, тому що бувають моменти, коли необхідно їхати повільно і плавно. Схема руху "газ в підлогу - розгін - вибіг на нейтралці" хоч по витраті ємності акумулятора практично порівнянна по ефективності з рухом при постійній роботі двигуна, має важливий недолік - прослизання клинового ременя при розгоні. Зате в режимі "газ в підлогу" відчуваєш всю міць, встановлену під своїм сидінням.
Ну і, не принципово, але все ж, звук працюючого двигуна і рухається ланцюга при відкритій конструкції часто лякають перехожих. Якщо хто з моделістів знає, як свистять безколекторні движки, той зрозуміє.
Кілька цікавих фактів
Виходячи з діаметрів шківів клиновий передачі (150 мм і 80 мм) і кількості зубів Фрівей і зірки на задньому колесі (16 і 52) отримуємо, що загальне передавальне число дорівнює 11,4. Це не дуже багато і не вистачає для швидкого заїзду в гору, доводиться допомагати ногами. Тому на двигун я поставив керамічний шків від пральної машини (куплений на барахолці) діаметром 64 мм. Це дозволило збільшити передавальне число до 14,3. При напрузі батареї 22,2 В максимальна теоретична швидкість буде 45 км / год. З урахуванням опору повітря і втрат потужності в передавальних ланках, схоже на правду, тому що по прямій я розганявся до 40 км / ч.
Акумулятора ємністю 5000 мАг (22 В) вистачає на 30 хвилин їзди і 8-10 км шляху при середній швидкості 18 км / год і прискорення до 40 км / ч. Ще раніше, коли у мене стояв акумулятор 2200 мАч (11 В) мені його також вистачало на 8 км шляху, але при максимальній швидкості 18 км / год, середньої 14 км / год і допомоги двигуну педалюванням при русі в гору.
Максимальний струм, споживаний двигуном при розгоні в режимі "газ в підлогу" близько 60 А. Таким чином, видається потужність близько 1250 Вт, що в кілька разів вище ніж у більшості продаваних мотор-коліс. Розгін до 40 км / год по прямій не більше 10 сек.