Engineering
Rueda libre
Mueva una rueda a través de una rueda libre de rodillos: los rodillos recogen el juego, se acuñan con un golpe anotado como pérdida y arrastran; deje de pedalear y la rueda sigue contra la carga, con los rodillos girando libres sin par en ese sentido; pedalee de nuevo más deprisa que la rueda y mida el tiempo de recogida; abra el ángulo de cuña más de lo que sostiene el rozamiento y los rodillos patinan.
Qué ocurre
Un buje trasero de bicicleta: las bielas mueven el anillo interior con rampas, entre las rampas y el anillo exterior descansan rodillos, el anillo exterior lleva la rueda. Cuando la entrada adelanta, los rodillos suben las rampas el ángulo de juego β y se acuñan — la rueda toma al instante la velocidad de entrada, y la energía ½·J·Δω² que no tiene adónde ir se pierde en los rodillos; después la rueda libre arrastra rígidamente mientras el par que pide la rueda sea positivo. Cuando la entrada frena, los rodillos bajan y la rueda sigue contra la resistencia viscosa y la de rodadura. Los rodillos sobre rampas de ángulo α solo sostienen mientras tan(α/2) no supere el coeficiente de rozamiento; rampas más empinadas patinan. Euler semiimplícito a 0,1 ms con estado de adherencia para la resistencia a la rodadura.
Qué probar
Pedalee, luego pare y vea la rueda seguir con par nulo; pedalee más deprisa que la rueda y lea el tiempo de recogida; abra la cuña más allá del rozamiento y no se transmite nada.
El modelo y sus límites
Acoplamiento unilateral ideal con acuñamiento inelástico y juego fijo; sin elasticidad de rodillos, sin rodillos con resorte, sin par de arrastre en el sentido de tracción salvo el término viscoso. Rueda libre didáctica.
Ecuaciones del módulo
Ecuaciones tan(α/2) ≤ μ t_takeup = β/(ω_in − ω_out) Q = ½·J·(ω_in − ω_out)² J·dω_out/dt = T − b·ω_out − T_r
