Электровелосипед своими руками

Все началось в прошедшем сезоне, в то время, когда я стал все чаще и чаще ездить на работу на велосипеде, т.к. ожидания в автомобильной толпе, по окончании рабочего дня, момента приезда к себе стали напрягать все больше. Путь на велосипеде от дома до работы занимал по времени практически кроме этого как и на машине. Но с учетом того, что путь проходил солидную часть по дорогам, на которых фактически отсутствовало движение машин, на протяжении прибрежной живописной аллеи и полосы водохранилища, в которой в утренние часы проводили разминку спортивно-ориентированные люди, а берег украшали зевающие рыбаки с удочками – езда на велосипеде доставляла еще и моральное удовлетворение от любования за всем происходящим около.

Единственным недочётом, омрачающим поездки на работу была горка, протяженностью около 300 метров с достаточно крутым подъемом, при въезде на которую приходилось сбрасывать на низшие передачи и прикладывать большие упрочнения. Следствием этого являлось не комфортное состояние перед рабочимдня в офисе.

Появилась идея оснастить собственный велосипед двигателем, что бы помогал в тяжёлые 60 секунд. Изучив много видеороликов на YouTube, форум сайта endless-sphere.com и другие ресурсы об электрификации дома велосипеда, в голове сформировалась картина ответа поставленной задачи. Осталось лишь реализовать.

Идея о покупке готового комплекта с мотор-колесом на переднем приводе казалась мне очевидно простой, и две другие обстоятельства: малая развиваемая мощность (до 500 Вт) и дороговизна – сыграли не в ее пользу.

Выговор был сделан на использование и задний привод бесколлекторного двигателя. КПД для того чтобы решения, казалось, должно быть выше, чем применение переднеприводного мотор-колеса.

Уже имея небольшой опыт в радиомоделизме, я решил применять для реализации собственной задумки компоненты от HobbyKing, как главные при постройке электровелосипеда. Механику же было решено применять ту, которую легко дотянуться в любом авто- либо веломагазине.

Компоненты

Для постройки электровелосипеда употреблялись следующие компоненты:

HobbyKing

Двигатель (1500 руб.)
Контроллер двигателя (700 руб.)
Аккумуляторная батарея (1300 руб.)
Серво-тестер (200 руб.)
Зарядное устройство (700 руб.)
Силовые провода (красный / тёмный) (200 руб.)
Коннекторы 1, коннекторы 2 (200 руб.)
Ваттметр (необязательно) (600 руб.)
Термоусадка (необязательно)

Автомагазин

Шкив генератора ВАЗ-2108, 4 шт. (500 руб.)
Ремень генератора ВАЗ-2108, 2 шт. (200 руб.)

Веломагазин

Фривил (150 руб.)
Втулка, 2 шт. (500 руб.)
Цепь (150 руб.)
Тумблер передач (300 руб.)
Звезда 52T (300 руб.)

Строительный магазин

Алмазный диск 150 мм (150 руб.)
Винты, гайки, шайбы (150 руб.)
Алюминиевый профиль 20×10 (100 руб.)

Итого 7300 руб.

Изготовление (механика)

Так как электровелосипед я собирался построить заднеприводным, для передачи крутящего момента на заднее колесо решил применять цепную передачу, а для повышения коэффициента передачи поставить звезду с солидным числом зубьев.

Изначально я собирался вырезать звезду с нужным числом зубьев посредством лазерной резки в какой-нибудь мастерской, но поиски готового 3D-шаблона нужной конфигурации заняли большое количество времени и ни к чему путному не привели. Заказ же резки вместе с изготовлением дизайнером шаблона выливался в копеечку (около 1500 руб.). Это ставило на нет фундаментальный принцип задуманной идеи – минимизация затрат на заказные и применение дешёвых готовых недорогих компонентов.

Исходя из этого в веломагазине (веломастерской) была куплена самая громадная звезда 52T, снятая с кассеты. А для крепления ее к втулке заднего колеса в строительном магазине приобретён алмазный диск для болгарки подходящего диаметра (15 см). Центральное отверстие диска было нужно расточить напильником и сверлом до нужного диаметра втулки заднего колеса. Крепление данной конструкции к заднему колесу выполнено тремя болтами к спицам.

Нужно для крепления применять “ушастые” гайки, каковые прекрасно цепляются за спицы, и автоконтргайки (с вкладышем). Звезду направляться отбалансировать на крутящемся колесе, дабы не было биений в различные стороны.

Для предотвращения передачи крутящего момента на двигатель с вращающегося колеса я применял фривил на 16 зубьев, что легко приобрести в любом веломагазине. Неприятность в том, что он рекомендован для применения с более крепкими цепями и стандартные узкие цепи на него не садятся. Дабы это произошло нужно зубья фривила мало обточить по бокам.

Я применял для этого ручную бор-машинку с насадкой из точильного камня. 10 мин. и все готово – напильником это растянулось бы на долгое время.

Так как фривил рекомендован для накручивания на заднюю толстую втулку он имеет внутреннюю резьбу громадного диаметра и для крепления его к передаточной втулке (с диаметром резьбы 10 мм) нужен переходник. Таковой переходник я также смог отыскать в веломагазине. Он продавался в наборе с втулкой тёмного цвета и я не знаю для чего она нужна.

На фото представлен второй такой же переходник, что был иначе с обратной резьбой.

Для натяжения цепи от фривила до ведомой звезды заднего колеса я применял обычный недорогой тумблер скоростей. Конфигурация натяжителя оказалась, само собой разумеется, не самой успешной, но в целом он делает собственную роль, а ничего лучшего я придумать не смог.

Для постепенной передачи крутящего момента с двигателя на фривил я применял две переходных втулки с установленными на них шкивами под клиновой ремень генератора ВАЗ-2108. Вся конструкция крепится посредством алюминиевых профилей на раме велосипеда.

Не рекомендуется кроме этого применение алюминиевых рам. оптимальнееприменять как у меня металлическую раму.

Переходные втулки также не простые. У них намного больше диаметр плоскостей, куда крепятся спицы. Это разрешило прикрепить их к алюминиевым профилям.

Для этого дырки под спицы мало рассверливаем под винты M3.

Шкивы для ремней имеют больший внутренний диаметра, чем диаметр резьбы переходной втулки, исходя из этого для исключения неточной установки шкивов я наматывал на резьбу втулки изоленту слой за слоем до диаметра отверстия шкива, а для фиксации под гайки применял шайбы диаметром 30 мм.

В принципе, возможно применять одно передаточное звено клиноременной передачи. Запаса мощности двигателя хватит для езды по прямым небольшим склонам и дорогам. Но для уверенной езды по песку и в горки лучше применять два звена. Каждое звено имеет кратность около 2x.

Тем самым увеличивая в 2 раза передаваемый на колесо крутящий момент.

Изготовление (электрика, электроника)

Контроллер двигателя я прикрепил посредством стяжек к одному из алюминиевых профилей, прикрепленных к раме, применяя для лучшего контакта термопасту. Это разрешает лучше отводить тепло от контроллера и в ходе езды чувствуется как рама и профиль в окрестности контроллера нагреваются. Иначе контроллера, где установлен его радиатор, я бережно срезал ножом термоусадку и пристроил мелкий вентилятор от ветхого процессора Intel 586.

Не смотря на то, что, по опыту эксплуатации он был не нужным.

Для управления мощностью двигателя я применял серво-тестер, переведенный в ручной режим управления. Для питания серво-вентилятора и тестера охлаждения употребляется микросхема L7805 (КРЕН5А).

Сначала, я отпаял с серво-тестера переменный резистор и поместил его рядом с правой рукояткой на руле. Оказалось, что таковой метод плавной регулировки мощности имеет собственные недочёты. Особенно некомфортно им пользоваться в экстремальных обстановках, в то время, когда приходится быстро тормозить, в то время, когда рука перемещается на рычаг тормоза, а двигатель выдаёткрутящий момент на тормозящее либо кроме того блокированное колесо.

Исходя из этого, я упростил схему и сделал миниатюрную герконовую кнопку “газ в пол” (без фиксации) под громадной палец правой руки, при нажатии на которую, двигатель начинает выдавать большую мощность. Для исключения резких рывков поставил на вход серво-тестера делитель напряжения на двух резисторах и конденсатор на 100 мкФ. Тем самым обеспечил уменьшение оборотов и плавное увеличение двигателя при отпускании и нажатии кнопки “газ в пол” приблизительно за 0,5 – 0,7 секунды.

На руль поставил ваттметр для измерения напряжения расхода и контроля “аккумулятора” запасенной в аккумуляторе емкости. Аккумулятор находится в застегивающейся на молнию подседельной сумке. Тем самым убил двух зайцев – аккумулятор легко снимается для подзарядки и на протяжении эксплуатации находится в замкнутом кожухе безопасности, на случай нештатного выхода из строя.

На левую рукоятку на руле поставил герконовую кнопку (без фиксации) для звукового сигнала отпугивания пешеходов. В качестве сигнала применил пьезокристаллическую автомобильную сирену — свистелку. Она в полной мере нормально себя ощущает при краткосрочной работе на напряжении 22 В (аккумулятор 6s). Лишь громче чем на 12 В.

Итоги

Обрисую пара недостатков и преимуществ примененных ответов. По порядку.

Цепная передача на заднее колесо имеет достаточно долгий пробег, что ведет к слету цепи с фривила при перемещении по ухабистой дороге. Для избегания этого было нужно городить некое подобие направителя цепи перед фривилом из куска алюминиевой пластикового ролика и полоски. Так как цепь при перемещении бьется об него это формирует неприятный громкий стучащий звук.

По хорошему нужно ставить натяжитель либо успокоитель цепи перед фривилом, но пока не придумал как.

Крепление задней ведомой звезды к колесу не самое надежное. Имеется возможность повреждения спиц либо соскакивания крепления звезды со спиц. Такое один раз уже было, в то время, когда я использовал простые гайки.

Затем я поставил “ушастые гайки” и автоконтргайки. Текущую втулку лучше поменять на втулку с креплением для дискового тормоза и громадную звезду посадить на его место. Но т.к. диаметр звезды значительно больше дискового тормоза, я не уверен, что расстояния до рамы хватит для свободного вращения.

Клиновая передача упрочнения от двигателя до фривила по началу трудилась достаточно приемлемо. Но КПД для того чтобы решения не радует. При повышении натяжения ремня возрастает нагрузка на подшипники переходных двигателя и втулок, что ведет к увеличению сил и износа трения, а из этого понижению КПД передачи.

При уменьшении натяжения ремни при высоких нагрузках (старте с места, перемещении в гору) начинают проскальзывать, и это также ведет к понижению КПД. Отыскать баланс очень сложно. Использование поликлиновых шкивов проблематично из-за их громоздкости.

Лучшим ответом видится применение зубчатой ременной передачи.

Управление мощностью двигателя как в первом варианте посредством переменного резистора, как я уже писал, довольно часто некомфортно. Применение кнопки “газ в пол” довольно часто неоправданно, т.к. бывают моменты, в то время, когда нужно ехать медлительно и медлено.

Схема перемещения “газ в пол – разгон – выбег на нейтралке” хоть по расходу емкости аккумулятора фактически аналогична по эффективности с перемещением при постоянной работе двигателя, имеет важный недочёт – проскальзывание клинового ремня при разгоне. Но в режиме “газ в пол” чувствуешь всю мощь, установленную под своим сиденьем.

Ну и, не принципиально, но все же, звук трудящегося двигателя и двигающейся цепи при открытой конструкции довольно часто пугают прохожих. В случае если кто из моделистов знает, как свистят бесколлекторные движки, тот осознает.

Пара любопытных фактов

Исходя из диаметров шкивов клиновой передачи (150 мм и 80 мм) и количества зубьев фривила и звезды на заднем колесе (16 и 52) приобретаем, что неспециализированное передаточное число равняется 11,4. Это не довольно много и не достаточно для резвого заезда в гору, приходиться помогать ногами. Исходя из этого на двигатель я поставил керамический шкив от стиральной машины (приобретённый на барахолке) диаметром 64 мм.

Это разрешило расширить передаточное число до 14,3. При напряжении батареи 22,2 В большая теоретическая скорость будет 45 км/ч. С учетом потерь мощности и сопротивления воздуха в передаточных звеньях, похоже на правду, т.к. по прямой я разгонялся до сорока километров/ч.

Аккумулятора емкостью 5000 мАч (22 В) хватает на 30 мин. езды и 8-10 км пути при средней скорости 18 км/ч и ускорениях до сорока километров/ч. Еще раньше, в то время, когда у меня стоял аккумулятор 2200 мАч (11 В) мне его кроме этого хватало на 8 км пути, но при большой скорости 18 км/ч, средней 14 км/ч и помощи двигателю педалированием при перемещении в гору.

Большой ток, потребляемый двигателем при разгоне в режиме “газ в пол” около 60 А. Так, выдаваемая мощность около 1250 Вт, что многократно выше чем у многих реализовываемых мотор-колес. Разгон до сорока километров/ч по прямой не более 10 сек.

В текущей конфигурации я отъездил в прошедшем сезоне с июля по октябрь практически ежедневно на работу при дневном пробеге около двадцати километров.

Игромир

Электровелосипед своими руками

Рандомные статьи:

Электровелосипед своими руками за 5 минут

Похожие статьи, которые вам понравятся: