¿Peso de rueda máximo eficiente para una bicicleta?

Estoy diseñando una bicicleta que puede generar electricidad para un proyecto de ciencias en la escuela.

Mi diseño incorpora un volante. Verá, los volantes se usan en los automóviles. En esencia, estas son ruedas regulares, solo que más pesadas. Este peso adicional agrega inercia a la rueda, por lo que sigue funcionando incluso si no se ingresa energía. En términos de automóviles, el alternador funciona de esta manera.

Estoy reemplazando la rueda trasera de mi bicicleta con un volante, que puedo usar para generar electricidad. Cuanto más peso agrego, más inercia tiene la rueda y más electricidad se puede generar durante un período de tiempo.

Según mis cálculos, si elijo una rueda adecuada, puedo alcanzar RPM muy altas usando poleas, ruedas dentadas, cajas de engranajes y otras ideas mecánicas de ingeniería. La bicicleta estará estacionaria, así que no iré a ninguna parte. Estará diseñado de tal manera que yo pueda pedalear y las ruedas se muevan, pero no iré a ningún lado. Exactamente lo que necesito.

Sin embargo, una compensación. No puedo hacer que la rueda sea tan pesada que no pueda pedalear eficientemente. Necesito que la rueda sea lo más pesada posible sin que sea tan pesada que no pueda empujarla y ponerla en marcha.

Soy un chico de dieciséis años relativamente fuerte y en forma. Participo en muchos deportes, como el fútbol y el baloncesto y el fútbol. Mido 5'11" y corro todos los días.

¿Qué peso debe tener la rueda?

Te sugiero que busques un poco en Google: hay muchos diseños de generadores basados ​​en bicicletas. El objetivo de un volante en un generador basado en una bicicleta sería suavizar la entrega de energía de un ser humano.
¿Poleas, ruedas dentadas, cajas de cambios? ¿Por qué no usar un tren de transmisión de bicicleta normal? Más peso no es más electricidad. La electricidad será el trabajo que entreguen tus piernas.
El peso no tiene ningún efecto sobre la fricción rotacional de un disco, aparte de su impacto sobre los rodamientos. Considere que los cojinetes traseros de una rueda de bicicleta están diseñados para soportar alrededor de 150 libras de peso sin fricción significativa. Haga que la rueda sea lo más pesada que pueda manejar razonablemente. (Nota: coloque el peso lo más cerca posible de la llanta. El peso cerca del cubo no le sirve de mucho).
@paparazzi con una configuración típica de bicicleta, la rueda trasera no girará mucho más rápido que 500 rpm. Un generador necesita más. Muchos proyectos de generadores de bicicletas toman una transmisión por correa de la rueda trasera para hacer eso.
Depende de si tiene una sola velocidad o puede acelerar la rueda más suavemente trabajando con algunos engranajes: una combinación lo suficientemente alta de peso y engranaje hará que los golpes iniciales del pedal sean muy duros (tal vez incluso imposibles dependiendo de la fricción estática en el generador/volante)

Respuestas (1)

Primero, mira este video:

Segundo, deshazte del volante.

Un alternador automotriz no está "impulsado por un volante", está conectado a la correa periférica y gira a las mismas RPM que el motor, y está bastante satisfecho con las velocidades variables del motor. El propósito del volante del motor es porque para un ICE, la fase de generación de energía es una porción intermitente muy pequeña del ciclo total, por lo que el volante lo suaviza un poco.

En el ciclismo, tus piernas pueden proporcionar una entrada de energía más constante. No hay ningún beneficio para el volante, ya que es solo una masa adicional que el ciclista necesitará para acelerar. Cuando se trata de energía, no hay almuerzo gratis y el ciclista debe poner toda la energía en el volante. A menos que pueda extraer energía de manera eficiente del volante de inercia (no lo hará), presentará una pérdida neta de eficiencia de conversión.

La bicicleta, y los seres humanos en general, son una terrible fuente de energía. La mayoría de las personas sin un entrenamiento significativo tendrán dificultades para proporcionar 100 W, incluso momentáneamente, y menos aún podrán mantenerlo durante más de 5 o 10 segundos.

+1 pero estás siendo un poco pesimista sobre las salidas de potencia. La mayoría de las personas que montan o corren con regularidad deberían poder mantener 100 W durante períodos prolongados, 200 W durante un par de minutos como mínimo. Una revisión rápida muestra que solo el trabajo realizado contra la gravedad en una reciente subida de una colina equivale a 250 W por 6 m, excluyendo el arrastre, etc. y solo soy un ciclista ocasional que hace ~ 100 km la mayoría de las semanas, ocasionalmente el doble. (Iba lo suficientemente lento como para que la resistencia al arrastre y al rodamiento solo agregara ~ 10% a esto).
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