Engineering
Sprzęgło jednokierunkowe
Napędzaj koło przez rolkowe sprzęgło jednokierunkowe: rolki wybierają luz, zakleszczają się szarpnięciem zapisanym jako strata i napędzają; przestań pedałować — koło toczy się dalej wbrew obciążeniu, a rolki obracają się w tę stronę swobodnie bez momentu; pedałuj znów szybciej niż koło i zmierz czas wybierania luzu; otwórz kąt klina ponad to, co trzyma tarcie, i rolki się ślizgają.
Co się dzieje
Tylna piasta rowerowa: korby napędzają pierścień wewnętrzny ze skosami, między skosami a pierścieniem zewnętrznym leżą rolki, pierścień zewnętrzny niesie koło. Gdy wejście wyprzedza, rolki wtaczają się po skosach o kąt luzu β i zakleszczają — koło natychmiast przyjmuje prędkość wejścia, a energia ½·J·Δω², która nie ma gdzie pójść, ginie w rolkach; potem sprzęgło napędza sztywno, póki moment potrzebny kołu jest dodatni. Gdy wejście zwalnia, rolki wytaczają się i koło toczy się wbrew oporowi lepkiemu i oporowi toczenia. Rolki na skosach o kącie klina α trzymają tylko, póki tan(α/2) nie przewyższa współczynnika tarcia; bardziej strome skosy się ślizgają. Euler półniejawny z krokiem 0,1 ms ze stanem spoczynku dla oporu toczenia.
Co wypróbować
Pedałuj, potem zatrzymaj się i patrz, jak koło toczy się dalej przy zerowym momencie; pedałuj szybciej niż koło i odczytaj czas wybierania luzu; otwórz klin ponad tarcie — nic się nie przenosi.
Model i jego ograniczenia
Idealne sprzężenie jednostronne z niesprężystym zakleszczaniem i stałym luzem; bez sprężystości rolek, bez rolek sprężynowanych, bez momentu oporu w kierunku napędu poza członem lepkim. Sprzęgło dydaktyczne.
Równania modułu
Równania 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
