厘斯独辟蹊径的一击

在学生竞赛中液压装置和古老的自行车链条一较高低
技术分类: 流体动力/动力传输    作者:Paul Sharke  发表时间:2006-07-05

  液压装置很油污,有噪声,难以控制,不经济并且体积大。而自行车的特点则是卫生,安静,良好的驾驭感,高效率并且轻巧。 去年,流体动力行业巨头Parker Hannifin首次开始将这两种不同的特性联合起来,举办了一个学生工程竞赛——“无链挑战”。竞赛要求参赛组制造自行车并用其竞速,这些自行车的车轮和踏板之间并没有直接的链条相连。
  有些参赛组在这一创意上走得甚至更远,将链条和链轮齿都一并省略了。其他组有的最终使用了链条或中间驱动器,还有的在踏板处以液压马达作为动力源。所有这些都是规则允许的。总之,比赛只是要求踏板和车轮之间不得有任何链条。

Kovach称,参赛选手可选择冲过山脚下赛程结束点的一个停止标志,而不作停留。

                    Kovach称,参赛选手可选择冲过山脚下赛程结束点的一个停止标志,而不作停留。
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sp;           这里的停止标志只是让选手们修整一下,以便更好地利用蓄能器提供动力,
                    完成后面的山路赛程。不过,大多数自行车选手还只是靠机械动能来爬升。
  Parker技术与创新部的副总裁Joe Kovach在竞赛之后,对Design News发表自己对参赛团队的评论时说,竞赛的目的并不是要制造更好的自行车,而是自此激发学生对液压装置的兴趣。希望有一天,这些学生中的一些人能够学会处理困难。未来能源的效率有赖于清洁、安静、可控、高效和小巧的液压设备。希望这次竞赛能够把我们的前进方向引向这一目标,哪怕只是一小步。

在比赛开始后第一个山路赛段中的绝大部分时间里,
在比赛开始后第一个山路赛段中的绝大部分时间里,
选手们基本没有选择徒步前进。

  经过一年的工作,来自九个大学的参赛组在去年八月齐集在克利弗兰的一个公园,检验他们的设计。比赛分为速度竞赛和耐力竞赛。
  比赛过程:
  耐力竞赛的选手们在4英里跑道上骑行三圈,包括离开起跑线之后的一段300英尺高、1英里长的坡道。坡度在12%。每个参赛组用两名驾驶者完成整个赛程。起跑间隔为两分钟。在比赛过程中每个参赛组均有救护人员随行。速度竞赛的选手在100英尺的水平赛道上逆时针方向竞速。
  竞赛冠军车辆、排名和相关介绍:
  第一名:伊利诺斯大学
  

伊利诺斯大学的出色成绩得益于其早期分别负责液压泵和马达设计的
伊利诺斯大学的出色成绩得益于其早期分别负责液压泵和马达设计的
两只团队的高效协作。他们分别负责专业研究,并配合出色。

本参赛队使用了一个链条驱动的齿轮泵为后轴附近的液压摆线马达提供甘油,它可以转动链条和链轮齿,链条和链齿轮连接着一个7速变速器。这个参赛队也获得了制作工艺、市场化潜力以及成本节约的最佳奖,此外还赢得了赛道比赛冠军。伊利诺斯大学实际上出了两个参赛队,一个正式的和一个替补的,使用的都是同一种的驱动设备。两个参赛组的设计团队很早就开始合作了,花费了大量时间进行研究,还开发了检验四个原型的测力计。
  自行车的驱动设备与阿克伦大学参赛队的极为相似,Kovach说,但是由于两个主要原因胜出。使用粘性甘油,而非液压机液体,这帮助伊利诺斯大学队提高了下方泵输入速度的容积效率,而阿克伦队以通过一个漂亮的行星减速齿轮装置驱动来实现这一点。这种硬件解决方案虽然美观,但是阿克伦仅仅因为齿轮啮合就降低了2%的效率,Kovach说。

伊利诺斯大学参赛队的马达端设计。对流

伊利诺斯大学参赛队的马达端设计。对流
体的调整使整个系统更加高效。

  传动泵每圈给马达输送8cc甘油,而马达每得到12cc液体就转动一圈。通过一个链条和链轮齿连接到后轮和7速内置变速装置,又减少了66%的机械损耗。
  “一个漂亮的设计。” Kovach说。

平躺的选手在垂直车轮上方为自行车提供了与

平躺的选手在垂直车轮上方为自行车提供了与
流体动力系统驱动力方向完全一致的人工动力。
此项很有价值的亮点设计之所以成功,
完全得益于其早期卓有成效的研究。

  第二名:默里州立大学
  默里州立大学的三轮自行车使用了两个可充入高达2500psi储存能量的蓄能器,由此赢得了短程加速比赛。达到这个目的关键是在赛前给蓄能器储能,并且在起跑时打开单向阀,自行车在12秒以内便冲过了终点线。这个137-lb相对笨重的参赛作品也获得了包括工艺性、可靠性和安全性的各类奖项。

默里州立大学团队在冲刺时使用了全部的蓄能

默里州立大学团队在冲


























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