Engineering
Обгонная муфта
Крутите колесо через роликовую обгонную муфту: ролики выбирают зазор, заклиниваются толчком, записанным в потери, и ведут; перестаньте крутить — колесо катится против нагрузки, а ролики свободно вращаются без момента в эту сторону; снова крутите быстрее колеса и измерьте время выбора зазора; раскройте угол клина больше, чем держит трение, и ролики проскальзывают.
Что происходит
Задняя втулка велосипеда: шатуны ведут внутреннюю обойму с скосами, между скосами и наружной обоймой лежат ролики, наружная обойма несёт колесо. Когда вход обгоняет, ролики закатываются по скосам на угол зазора β и заклиниваются — колесо сразу принимает скорость входа, а энергия ½·J·Δω², которой нет места, теряется в роликах; затем муфта ведёт жёстко, пока нужный колесу момент положителен. Когда вход замедляется, ролики откатываются и колесо катится против вязкого сопротивления и сопротивления качению. Ролики на скосах с углом клина α держат, только пока tan(α/2) не больше коэффициента трения; более крутые скосы проскальзывают. Полунеявный Эйлер с шагом 0,1 мс с состоянием покоя для сопротивления качению.
Что попробовать
Крутите, затем остановитесь и смотрите, как колесо катится дальше при нулевом моменте; крутите быстрее колеса и прочтите время выбора зазора; раскройте клин больше трения — ничего не передаётся.
Модель и её ограничения
Идеальная односторонняя связь с неупругим заклиниванием и постоянным зазором; без упругости роликов, без подпружиненных роликов, без момента сопротивления в ведущем направлении, кроме вязкого члена. Учебная муфта.
Уравнения модуля
Уравнения 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
