跑步機(jī)的多功能性及其應(yīng)用

黃麗彤+徐井華+李想+李東陽(yáng)+呂超

摘要：跑步機(jī)現(xiàn)在已經(jīng)成為一種大眾化的健身工具，其調(diào)速范圍大，工作機(jī)構(gòu)類型是帶傳動(dòng)。帶傳動(dòng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，能緩和載荷沖擊，運(yùn)行平穩(wěn)，無(wú)噪聲，這都是傳統(tǒng)跑步機(jī)給人們帶來(lái)的直觀感受。但是，隨著科技的進(jìn)步，多樣化跑步機(jī)橫空出世，跑步機(jī)能夠發(fā)電的優(yōu)點(diǎn)拓展了跑步機(jī)在各個(gè)領(lǐng)域的用途。本文針對(duì)跑步機(jī)發(fā)電闡述跑步機(jī)的多功能化及其拓展性應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：跑步機(jī)；多功能；電能；機(jī)械能

一、基本功能

傳統(tǒng)跑步機(jī)構(gòu)建在一條運(yùn)動(dòng)的跑道（跑步帶）上，跑道的運(yùn)動(dòng)方向與運(yùn)動(dòng)者的跑動(dòng)方向相反，但速度必須基本保持一致，這樣才能使運(yùn)動(dòng)者在原地進(jìn)行跑步鍛煉，其避免了由于夏天或冬天室外溫度過(guò)高或過(guò)低，人們不愛(ài)運(yùn)動(dòng)的這一弊端。

本文所說(shuō)的新型發(fā)電式跑步機(jī)，顧名思義，這個(gè)跑步機(jī)有發(fā)電的功能，但是其并沒(méi)有摒棄傳統(tǒng)跑步機(jī)的基本裝置，而是在原有的基礎(chǔ)上做了更加環(huán)保的改進(jìn)。發(fā)電式跑步機(jī)能夠?qū)⑷诉\(yùn)動(dòng)的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為日常所需的能源，這樣不僅能讓喜愛(ài)運(yùn)動(dòng)的人鍛煉身體，還符合當(dāng)下大力提倡的節(jié)能環(huán)保理念。

二、構(gòu)造設(shè)計(jì)

這種發(fā)電式跑步機(jī)又叫電動(dòng)節(jié)能跑步機(jī)，那什么是電動(dòng)節(jié)能跑步機(jī)呢？大家都知道市場(chǎng)上普及的跑步機(jī)主要有兩類，一類是電動(dòng)跑步機(jī)，一類是機(jī)械跑步機(jī)。機(jī)械跑步機(jī)完全取決于運(yùn)動(dòng)者，運(yùn)動(dòng)者跑步的快慢直接決定了跑步機(jī)跑道運(yùn)轉(zhuǎn)的快慢，表面上看起來(lái)能達(dá)到運(yùn)動(dòng)的效果，會(huì)對(duì)人的體能產(chǎn)生很大的消耗，但實(shí)際上會(huì)對(duì)人體造成一定程度上的傷害。而電動(dòng)跑步機(jī)類似于人工智能機(jī)器人，接通電源后，運(yùn)動(dòng)者可以通過(guò)智能調(diào)節(jié)跑步機(jī)的速度，實(shí)現(xiàn)不同強(qiáng)度的鍛煉。本文要說(shuō)的跑步機(jī)的多功能化當(dāng)然不能止于此。

本文研究的電動(dòng)節(jié)能跑步機(jī)又叫作發(fā)電式跑步機(jī)，那人們是如何運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為電力，轉(zhuǎn)化出來(lái)的電力又有何應(yīng)用之處呢？將跑步機(jī)的前滾軸通過(guò)加工后安裝上皮帶，皮帶外連入發(fā)電機(jī)的輸入端。這樣當(dāng)人們?cè)谂懿綍r(shí)，正常情況下前滾軸旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)后安裝的皮帶，皮帶將會(huì)傳動(dòng)到發(fā)電機(jī)的輸入端，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)，開始工作。本文針對(duì)發(fā)電機(jī)正常工作后所產(chǎn)生的電能，主要談兩方面的應(yīng)用，一是直接通過(guò)蓄電池儲(chǔ)存；二是直接連到需要用電力維持的用電器上。

本文之所以選擇蓄電池，是因?yàn)樾铍姵刈鳛橐环N能源變換器可以方便地存儲(chǔ)與提供電能，可逆性好、適用范圍廣、原材料豐富且可再生，這使蓄電池具有更加廣闊的發(fā)展前景。以小風(fēng)扇為例，風(fēng)扇是夏天必不可少的一件家庭電器。將跑步機(jī)產(chǎn)生的機(jī)械能傳送給發(fā)電機(jī)，發(fā)電機(jī)再將所提供的電能傳輸給小風(fēng)扇，可以使小風(fēng)扇轉(zhuǎn)動(dòng)。這樣不僅不會(huì)耗費(fèi)能源，還給人們的生活帶來(lái)了很大便利。

三、工作原理

本文所要闡述的重點(diǎn)是，一般的發(fā)電式跑步機(jī)的工作原理是當(dāng)運(yùn)動(dòng)者在跑步機(jī)上運(yùn)動(dòng)時(shí)，動(dòng)力通過(guò)皮帶傳動(dòng)到發(fā)電機(jī)輸入端，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，定子線圈在旋轉(zhuǎn)的磁場(chǎng)內(nèi)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生電流，電流的輸出由動(dòng)力的輸入決定。也就是說(shuō)，運(yùn)動(dòng)者運(yùn)動(dòng)的速度越快，產(chǎn)生的電流就越多，儲(chǔ)存起來(lái)的電能就越多，帶動(dòng)的電器的功率就越大。

四、實(shí)用價(jià)值

總結(jié)來(lái)看，這種發(fā)電式跑步機(jī)就是在傳統(tǒng)電動(dòng)跑步機(jī)的基礎(chǔ)之上加上發(fā)電機(jī)、蓄電池等裝置，能夠讓運(yùn)動(dòng)者在運(yùn)動(dòng)的同時(shí)節(jié)約能源，充分發(fā)掘能利用人們健身運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生的綠色能源。

這種可發(fā)電式跑步機(jī)通過(guò)運(yùn)動(dòng)者產(chǎn)生的運(yùn)動(dòng)能量帶動(dòng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而產(chǎn)生電能，將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能。我們可以將該跑步機(jī)看作是一個(gè)供電裝置，這樣一來(lái)可以帶動(dòng)家庭中的用電器，實(shí)現(xiàn)了能源的有效利用。如果這種技術(shù)能夠被廣泛應(yīng)用，那么能源短缺的問(wèn)題也將會(huì)得到解決。

曾有過(guò)一種類似的發(fā)電式跑步機(jī)，通過(guò)改變跑步機(jī)的滾筒結(jié)構(gòu)使其變?yōu)橐慌_(tái)發(fā)電式跑步機(jī)，并將上肢運(yùn)動(dòng)和下肢運(yùn)動(dòng)通過(guò)手臂搖動(dòng)裝置有機(jī)聯(lián)系在一起，實(shí)現(xiàn)健康與發(fā)電兩大功能。下面筆者通過(guò)數(shù)據(jù)向大家說(shuō)明，發(fā)電式跑步機(jī)會(huì)實(shí)實(shí)在在地為人們節(jié)約能源。據(jù)測(cè)試，在這種跑步機(jī)上運(yùn)動(dòng)5～10分鐘，產(chǎn)生的電能足夠一個(gè)家庭四個(gè)房間的LED燈工作3～4個(gè)小時(shí)；跑步半小時(shí)，可以供50個(gè)左右的LED燈工作4個(gè)小時(shí)，亮度相當(dāng)于30瓦白熾燈；如果一個(gè)中等規(guī)模的健身房里有15個(gè)發(fā)電式跑步機(jī)，每天不同的運(yùn)動(dòng)者持續(xù)運(yùn)動(dòng)6小時(shí)，所提供的電能足夠這個(gè)健身房一天的照明供給，這不僅能為健身房節(jié)省一筆開銷，還實(shí)實(shí)在在地做到了低碳環(huán)保。

還有一項(xiàng)實(shí)例，早在2012年，華盛頓州伍丁維爾市的健身器械制造商SportArt Fitness發(fā)明了一種器械，這種器械可以把大部分能量直接接入電網(wǎng)，這樣一來(lái)就可以幫助健身房節(jié)省電費(fèi)。SportArt高級(jí)產(chǎn)品經(jīng)理米勒說(shuō)，其公司的綠色系列橢圓機(jī)和自行車可以捕捉到72%左右在鍛煉過(guò)程中產(chǎn)生的能量，并將它直接接入電氣系統(tǒng)。其他類似的設(shè)備是在原有器械的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)，捕捉到的能量不超過(guò)30%，但是的確做到了節(jié)能環(huán)保。使用綠色系統(tǒng)最主要的好處是降低了發(fā)電成本，不僅做到了節(jié)省電費(fèi)，最重要的是做到了節(jié)能環(huán)保。

筆者曾看到過(guò)這樣一個(gè)有趣的故事，在愛(ài)爾蘭北部的一個(gè)農(nóng)場(chǎng)里，奶牛不再在綠色草地上放養(yǎng)，而是在一個(gè)由柵欄圍起來(lái)的踏車上制造綠色能源。為了降低對(duì)燃料發(fā)電的依賴，這位農(nóng)民發(fā)明了牲畜發(fā)電磨坊，這種磨坊的神奇之處就是當(dāng)奶牛在上面行走的時(shí)候能夠產(chǎn)生電能。奶牛在這個(gè)圍欄里，站在一個(gè)沒(méi)有通電的傾斜傳輸帶上，前面放一個(gè)喂料箱，想要吃到食料，奶牛就要在傳輸帶上運(yùn)動(dòng)，這樣傳輸帶被啟動(dòng)，帶動(dòng)齒輪變速器旋轉(zhuǎn)，最終為發(fā)電機(jī)提供能量。這樣不僅能夠提供能量，還保證了奶牛心情愉悅，產(chǎn)奶效果就會(huì)更好。

由此可見(jiàn)，發(fā)電式跑步機(jī)或者改良的應(yīng)用跑步機(jī)原理的器械應(yīng)該得到普及。

五、結(jié)論

基于低碳這一背景，出于節(jié)約能源的目的，應(yīng)有效使用人們身邊可以使用的資源。采用發(fā)電式跑步機(jī)不僅可以實(shí)現(xiàn)室內(nèi)運(yùn)動(dòng)，還是一種十分節(jié)能的生活方式。節(jié)能低碳的生活方式成為一種時(shí)尚，讓人們?cè)谶\(yùn)動(dòng)健身的同時(shí)，還能節(jié)能環(huán)保。這正是人們當(dāng)下應(yīng)該追求的生活方式。只有將人們的日常生活與科學(xué)聯(lián)系在一起，才能不斷改善生活，讓能源短缺的問(wèn)題盡快得到解決。

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