Raportul de transmisie. La roțile mașinii forestiere. eficiența transmisiei. Legile traficului auto

V caz general pentru eficiență, este valabilă următoarea relație:

r | = 7Y Bb, x / 7V BX, (1.1)

unde G) - eficiență; N BMX - puterea la elementul de ieșire al transmisiei; N BK- puterea furnizată elementului de intrare al transmisiei.

Eficiența generală transmisie mecanică depinde de numărul de trepte, în fiecare dintre care cuplul este transmis de la un element de transmisie la altul:

unde T1 o6shch este eficiența generală; d), - eficiență i-a trepte; T- numărul total de pași.

Transmisii de putere ale utilajelor de ridicare și transport, de construcție și de drum

Electric

Hidraulic

Orez. 1.3. Clasificarea transmisiilor de putere conform principiului de funcționare

Valoarea de eficiență a viermelui sau a șurubului transmisie de viteze depinde de unghiul profilului dentar și de material pereche de unelte:

unde a este unghiul profilului dinților; p este unghiul de frecare din angrenaj (cu ungere bună și viteze reduse de alunecare (până la 1 m / s) pentru o pereche de fontă-oțel, unghiul este de 5 ... 6 °, pentru o pereche de bronz

Dezavantajele transmisiilor mecanice includ greutatea specifică mare (pe unitate de putere transmisă) și dimensiunile care cresc odată cu transmiterea cuplului pe distanțe mari și schimbarea direcției sale. Din aceste motive, transmisiile pur mecanice în manipularea, construcția și construcția materialelor autopropulsate moderne autoturisme nu sunt întotdeauna utilizate. În același timp, echipamente pentru minerit, producție și prelucrare materiale de construcțiiîn cazul în care aspectele de structură și greutate sunt de importanță secundară, este echipat în primul rând cu transmisii mecanice care asigură pierderi minime de putere de la motor la servomotor.

= esti in / out,

Unde eu -raport; M out - cuplu pe elementul final al transmisiei mecanice; M t - cuplul aplicat la intrarea transmisiei manuale; cu in, cu out - viteze unghiulare, respectiv, ale elementelor de intrare și ieșire.

Pentru o transmisie manuală cu mai multe etape, raportul este adevărat:

unde / total este raportul de transmisie total al transmisiei mecanice, eu n - raport n-tl trepte; m este numărul de etape de transmisie.

Transmisii de putere hidraulice.În transmisiile de putere hidraulice, energia mecanică a motorului este transformată mai întâi în energie fluidă internă și apoi înapoi în energie mecanică. În toate transmisiile hidraulice (sau sistemele hidraulice), conversia energiei mecanice în energia internă a fluidului este realizată de o pompă, care fie mărește presiunea fluidului într-un volum închis, fie mărește viteza de curgere a acestuia. În funcție de metoda de transmitere a energiei, sistemele hidraulice sunt împărțite în hidrostatice (sau hidrostatice) și hidrodinamice. V transmisii hidrostatice(fig. 1.4) utilizează diferența dintre presiunea fluidului creată de angrenaj sau Pompă cu pistonîn interiorul unui volum închis și a presiunii externe. Venind prin sistemul de supape 6 în linia de presiune 7, corpul de lucru(sistemele hidraulice utilizează uleiuri minerale cu aditivi speciali) intră în supapa hidraulică 8. În funcție de poziția bobinei 10 în carcasă 9 uleiul poate fi evacuat în rezervor 1 (această poziție este prezentată în diagramă), treceți în capătul tijei 13 cilindru hidraulic 11 (în poziția extremă dreaptă a bobinei 10) sau în cavitatea pistonului 14 (în poziția extremă stângă a bobinei). În funcție de care cavitate a cilindrului hidraulic este alimentată cu ulei sub presiune, tija pistonului 12 se va retrage sau se va extinde. Uleiul uzat este evacuat în rezervor prin conducta de scurgere 2, fiind curățat simultan în filtru 3. Pompa aspiră ulei din rezervor prin conducta de aspirație 4, pe care se poate instala și filtrul 3.

V transmisii hidrodinamice s-a folosit o idee simplă și intuitivă. Dacă elicele sunt instalate la ambele capete ale unui segment de țeavă, dintre care unul va fi condus de la o constantă

Dacă sursa de energie este redusă, atunci fluxul de fluid creat de aceasta va roti a doua elice, deplasându-se de-a lungul conductei. Astfel, energia mecanică a arborelui elicei de acționare va fi transformată în energia cinetică a fluxului de fluid, care, după ce trece prin conductă, este transformată de către elica acționată înapoi în mișcare mecanică arborele lui. Studiul de proiectare al acestei idei a transformat (Fig. 1.5) elicea de acționare într-un rotor 5, fixat pe corp 4, asociat cu arbore cotit motor 3. Roata turbinei 6 atașat la flanșa arborelui 8 turbine. Arborele turbinei se sprijină pe un lagăr 9 din carcasă 4 cuplaje fluide. Cuplajul fluidului este umplut ulei special cu 85% din volumul său. Arborele motorului rotește carcasa împreună cu rotorul. Paletele rotorului 2, situate într-un unghi față de planul desenului, forțează uleiul din spațiul dintre pompă și turbină să se deplaseze de-a lungul unei căi inelare 1. Uleiul, care cade pe lamele 7 ale roții turbinei 6, înclinat spre vectorul mișcării sale, transferă către ele o parte din energia sa cinetică, forțând turbina 6 și arbore 8 roti.

Eficiența cuplajului de fluid nu este o valoare constantă și schimbă de la 0 - în momentul pornirii (în timp ce rotorul se rotește cu o viteză arbore cotit motor, iar roata turbinei este frânată) la 0,97 ... 0,98 - atunci când conduceți la o viteză constantă. Cuplajele de fluid nu au un raport de transmisie, dar asigură pornirea lină a mașinii dintr-un loc și protejează elemente mecanice transmisii de la sarcini de șoc.

formator 6, care este antrenat de arborele cotit 3 motor. Când roata pompei se rotește, lamele sale 9 direcționează fluidul de lucru către lame 1 roata turbinei 2, unde fluxul de fluid 7 își schimbă direcția, forțând arborele să se rotească 11 turbine. Fluid de lucru lăsând palele turbinei, lovește palele 5 ale reactorului instalat pe roata liberă 4, și din nou schimbă direcția, creând la mare diferență viteze între pompă și turbină momentul adăugat de roata liberă la momentul de pe turbină. Pe măsură ce viteza pompei și a roților turbinei se egalizează, reactorul, datorită cuplajului roata libera, începe să se rotească liber, reducând raportul de transformare a convertorului de cuplu și crescând eficiența.

În vehicule de ridicare și transport, construcții și rutiere, se utilizează simultan mai multe transmisii de putere hidraulice independente: roți dințate, sisteme de acționare ale corpurilor de lucru, direcție și sisteme de frânare precum și sisteme de control al transmisiei de putere (sisteme „pilot”). Datorită absenței restricțiilor privind lungimea și configurația liniilor hidraulice, transmisiile hidraulice permit îmbunătățirea aspectului mașinilor și echipamentelor, făcând condițiile de lucru ale operatorului mai confortabile, poziționând mai convenabil corpurile de lucru și extinzând funcționalitatea acestora. Sistemele hidraulice permit o mai mare automatizare a controlului mașinii, reducând astfel intensitatea operatorului, sporind eficiența și siguranța mașinii și scăzând costurile de operare. Dezavantajele transmisiilor hidraulice includ: mai mici decât cele ale transmisiilor mecanice de putere, eficiență (datorită pierderilor în timpul conversiei duble de energie, pierderilor interne în fluid și fricțiunii acestuia împotriva pereților conductelor); agresivitatea de mediu a fluidelor de lucru; diagnostic de defecțiuni mai complex care necesită un instrument mai scump.

Transmisiile pur hidraulice sunt utilizate pentru a transmite puterea către mecanismele echipamentelor de lucru, în trenul de rulare

Transmisii pneumatice de putere. Transmisiile pneumatice de energie utilizează gazul (de obicei aerul atmosferic) ca fluid de lucru care transferă energia de la motor la actuator. Sistemele pneumatice sunt mai simple din punct de vedere structural, mai ieftine și mai ecologice decât cele hidraulice, deoarece funcționează la presiuni mai mici, nu au nevoie de conducte de scurgere pentru a returna fluidul de lucru în rezervor, iar fluidul de lucru în sine (aerul) este ecologic. În același timp, pentru transmiterea aceluiași transmisii hidraulice forțele datorate diferenței de presiune de lucru, acestea trebuie să funcționeze cu volume mari de fluid de lucru și, în consecință, unitățile lor sunt mai greoaie.

Transmisiile pneumatice de putere sunt utilizate în sistemele de frânare ale mașinilor autopropulsate, precum și pentru a acționa ciocane, burghie de rocă și alte instrumente de construcție.

Transmisiile de energie electrică. O alternativă la mecanică și acționări hidraulice poate servi ca transmisie electrică. Generator electric conectat la arborele motorului combustie interna, convertește energia mecanică în energie electrică, care este apoi transmisă prin fire către motoarele electrice care acționează mecanismele de funcționare, de lucru și auxiliare ale mașinii. Uneori statorul și rotorul unui motor electric sunt în același timp o parte structurală a mecanismului acționat (ca, de exemplu, într-o roată cu motor electric).

Printre avantajele transmisiilor de energie electrică se numără fiabilitatea ridicată, lipsa restricțiilor privind lungimea și configurația, posibilitatea controlului continuu al vitezei, ușurința conexiunii cu sursele și consumatorii de energie mecanică. În același timp, masa transmisiei electrice este de 2,5 ... 4 ori mai mare decât cea mecanică (în plus, până la 20% din aceasta cade pe drum

cupru), iar eficiența nu depășește 80%. Acest lucru limitează utilizarea transmisiilor de energie electrică, în principal la acționările de deplasare ale mașinilor grele. Pot fi utilizate diferite scheme pentru pornirea motoarelor de tracțiune, fiecare dintre ele având propriile sale avantaje și dezavantaje. Conexiune serial motorul rotii asigura functionarea utilajului cu forta maxima de tractiune pt viteza minimă... Dar, cu o scădere a rezistenței pe una dintre roțile motoare, este viteză unghiulară crește în timp ce viteza celorlalte roți încetinește. Acest lucru poate determina oprirea completă a mașinii atunci când toată puterea generatorului este consumată de motorul roții de derapare. Conexiune paralelă motoarele de tracțiune permit mașinii să dezvolte maxim viteza de transport la cupluri reduse pe fiecare dintre roți, ceea ce este permis la rezistențe la drum reduse. Cel mai adesea în mașini cu electricitate transmiterea puterii se utilizează o conexiune serie-paralelă a roților cu motor, în care motoarele electrice amplasate în diagonală sunt conectate în serie.

Transmisii combinate de putere.În instalațiile de ridicare și transport, construcții și mașini rutiere, principiul combinării într-unul transmiterea puterii noduri și ansambluri aparținând tipuri diferite transmisii. ^ Că " transmisii hidromecanice cu componente hidrostatice și hidrodinamice (acționări de deplasare), precum și acționări pneumo-hidraulice (sisteme de frânare) și electro-hidraulice (sisteme de comandă).

Transmisiile de deplasare hidromecanice cu un convertor de cuplu și o cutie de viteze planetară (Fig. 1.7) sunt cele mai eficiente la mașinile al căror mod de funcționare este asociat cu schimbări frecvente ale treptelor și cu o proporție semnificativă a operațiunilor de transport în ciclul de lucru. Acestea permit, de asemenea, trecerea de la scăzut la mare atunci când sarcina este redusă, reducând astfel timpul de ciclu. Cu o mișcare constantă, convertorul de cuplu este blocat mecanic și funcționează ca un ambreiaj convențional. Răzuitoare, căruțe pentru transportul pământului, nivelatoare cu motor, încărcătoare frontale sunt echipate cu astfel de unelte. Transmisiuni hidromecanice cu elemente ale unei transmisii hidrostatice (Fig. 1.8) sunt utilizate pe mașini al căror proces de lucru este caracterizat de forțe tractive mari și viteze mici. Împreună cu funcțiile unității de deplasare, astfel de transmisii îndeplinesc și funcțiile sistemelor de frânare care blochează mișcarea mașinii atunci când motorul este oprit. Mai presus de toate, astfel de transmisii sunt potrivite pentru buldozere pe șenile, pavele asfaltice, mașini de frezat drumuri, role.

Sistemele de frânare aer-hidraulice și sistemele de control electro-hidraulice sunt utilizate pe scară largă în aproape

Orez. 1.7. Convertor de cuplu și cutie planetară ansamblu schimbător de viteze: / - roata libera reactor; 2 - carcasă transmisie; 3 - piston de blocare mecanică al transformatorului; 4 - roata turbinei; 5 - roata pompei; 6 - roata reactorului; 7 -

unelte planetare

Orez. 1.8. Transmisie hidromecanică de deplasare cu acționare hidrostatică:

1 - unitate finală și blocare diferențială puntea față; 2 - motor hidraulic reglabil; 3 - motor cu combustie interna; 4 - pompă cu roți dințate; 5 - cutii de viteze la bord rotile din spate; 6 - unitate finală și blocare diferențială puntea spate; 7 - caz de transfer; 8 - transmisie cardanică; 9 - unități finale

toate tipurile de mașini, indiferent de scop. În sistemele pneumohidraulice, acțiunile de control ale operatorului sunt transmise prin presiunea fluidului către mecanisme sistem pneumatic unde sunt întărite cu aer comprimat. În sistemele electro-hidraulice, acțiunile de control ale operatorului sub formă de semnale electrice sunt trimise la supape hidraulice controlate electric și supape care pornesc sau blochează debitele și unitățile hidraulice în conformitate cu schema de control.

SISTEME DE DIRECȚIE

Sistemele de direcție sunt utilizate pentru a schimba traiectoria mașinii. Vehicule autopropulsate pe o cale ferată, acestea nu sunt echipate cu sisteme de direcție, deoarece traiectoria lor este determinată de linia pe care se deplasează. De asemenea, mașinile cu așa-numitul viraj „lateral” nu au nevoie de sisteme de direcție, deoarece traiectoria mișcării lor este stabilită de diferența de viteză a șinelor sau a roților din partea stângă și cea dreaptă, conduse tren de rulare independent unul de celălalt. Pentru toate celelalte mașini cu elice pe șenile cu roți sau cu mai multe cărucioare, schimbarea traiectoriei mișcării se efectuează utilizând sisteme de direcție care rotesc axa de rotație a elicei în raport cu direcția de mișcare a mașinii.

În utilajele moderne de ridicare și transport, construcții și drumuri, pot fi utilizate până la cinci moduri de schimbare a traiectoriei mișcării lor (Fig. 1.9). Datorită legăturii de direcție

roți direcționale față sau osii spate rotit cu un unghi proporțional cu raza de curbură a traiectoriei fiecăruia dintre ele. Același lucru se întâmplă atunci când rotiți roțile directoare ale punților față și spate părți opuse(rotiți „urmărire în urmărire”). La manevră rotind roțile direcționate ale tuturor osiilor într-o singură direcție (mișcare "crab"), toate roțile sunt rotite în același unghi. Combinarea acestor patru metode de manevră pe un șasiu este posibilă numai atunci când se utilizează sisteme cu coordonare automată a unghiurilor de direcție a roților, în funcție de modul de conducere selectat și de controlul electrohidraulic.

Rotația „îndoită” a cadrului articulat, adică rotația în plan a celor două jumătăți ale acesteia una față de cealaltă, ca metodă de schimbare a traiectoriei mișcării, este utilizată numai în absența altor sisteme de manevră. Dacă utilajul este echipat cu un cadru articulat roți direcționate, mecanismul de control al îndoirii cadrului funcționează independent de sistemul de direcție. În toate cazurile, se utilizează sisteme de direcție hidrostatică de tip servo. Acestea nu necesită mult efort fizic din partea șoferului, nu transmit șocuri și vibrații ale elicelor controlate (roți sau vehicule pe șenile) către comenzi și schimbă unghiul de rotație al mașinii numai atunci când unghiul de rotație al volanului sau înclinarea joystick-ului este modificată. În plus, sistemele de direcție hidrostatică dezvoltă un cuplu mare, se caracterizează prin inerție redusă și fiabilitate ridicată, deoarece asigură funcționarea transmisiei de direcție în cazul unei defecțiuni a sistemului hidraulic.

Cu toată complexitatea conducerii unei mașini, munca șoferului se reduce în cele din urmă la reglarea a trei parametri: viteza de mișcare, efortul și direcția necesare pentru mișcare. Iar complexitatea controlului apare din varietatea condițiilor în care are loc mișcarea și din numeroasele opțiuni pentru combinații de viteză, efort și direcție. În fiecare dintre aceste opțiuni, comportamentul mașinii are propriile sale caracteristici și respectă anumite legi ale mecanicii, al cărei set se numește teoria mașinii. De asemenea, ia în considerare prezența mediului de mișcare, adică a suprafeței pe care rulează roțile și a mediului aerian.
Astfel, această teorie acoperă două dintre cele trei verigi ale sistemului „șofer-mașină-drum” care ne interesează. Însă mișcarea mașinii apare (iar legile mișcării intră în vigoare) numai după aceasta sau alta, corectă sau acțiune greșită conducător auto. Din păcate, uneori neglijăm influența acestei acțiuni asupra comportamentului mașinii. Deci, nu luăm întotdeauna în considerare, la examinarea accelerației, că intensitatea acesteia depinde, pe lângă caracteristicile mașinii și ale drumului, și de măsura în care șoferul le ia în considerare, de exemplu, câte secunde el cheltuie pe schimbarea vitezelor. Există multe astfel de exemple.
Scopul conversațiilor noastre este de a ajuta șoferul să înțeleagă și să ia în considerare corect legile comportamentului mașinii. Astfel, este posibil să se asigure, pe bază științifică, utilizare maxima calitățile mașinii inerente în aceasta caracteristici tehnice, și siguranța circulației cu cel mai mic consum de energie - mecanică (auto), fizică și mentală (șofer).
Legile comportamentului mașinii sunt de obicei grupate în jurul următoarelor calități:
dinamismul mișcării, adică proprietăți de viteză;
permeabilitatea, adică capacitatea de a depăși (sau ocoli) obstacolele;
stabilitate și controlabilitate, adică abilitatea de a urma ascultător cursul stabilit de șofer;
buna funcționare, adică asigurarea unei vibrații favorabile caracteristicilor pasagerilor și încărcăturii din caroserie (nu trebuie confundat cu buna funcționare a motorului și a transmisiei automate!);
eficiență, adică capacitatea de a efectua lucrări de transport utile atunci când consum minim combustibil și alte materiale.
Legile comportamentului mașinii aparținând diferitelor grupuri sunt în mare parte corelate. Dacă, de exemplu, o anumită mașină nu are performanță bună netezime și stabilitate, este dificil pentru șofer, iar în alte condiții este imposibil de întreținut viteza dorită, chiar și la mare performanță dinamică mașini. Chiar și factori aparent secundari, precum datele acustice, afectează din nou dinamica: mulți șoferi vor prefera o accelerație lentă decât intensivă, dacă aceasta din urmă este însoțită de un model dat zgomot puternic motor și transmisie.
Există legături de legătură între elementele sistemului „șofer - mașină - drum”. Între drum și șofer, acestea sunt informații percepute de viziunea și auzul său. ”Între șofer și mașină, există controale care îi afectează mecanismele, iar feedback-ul este perceput de mușchi, organele de echilibru ale șoferului și, din nou, viziune (dispozitive) și auz. Între mașină și drum (mediu) - suprafața de contact a anvelopelor cu șoseaua (precum și suprafața caroseriei și a altor părți ale mașinii în contact cu aerul).

Relația dintre elementele sistemului „șofer - mașină - drum”.

Haideți să limităm câteva game de probleme pe care le luăm în considerare: vom presupune că șoferul primește informații suficiente și corecte, nimic nu-l împiedică să o proceseze rapid și cu exactitate și să le primească. decizii corecte... Apoi, fiecare lege a comportamentului mașinii este supusă examinării conform schemei: mașina se deplasează în astfel de condiții - astfel de fenomene apar la punctele de contact ale pneurilor cu șoseaua și suprafața mașinii cu aerul - conducătorul auto acționează pentru a salva sau schimba caracter dat mișcări, - acțiunile șoferului sunt transmise prin intermediul comenzilor către mecanismele mașinii, iar de la acestea la roți - la punctele de contact, apar noi fenomene - natura mișcării mașinii rămâne sau se modifică.
Toate acestea par a fi bine cunoscute șoferilor, dar nu întotdeauna și nu toți interpretează anumite concepte în același mod. Și știința necesită precizie și rigoare. Prin urmare, este necesar, înainte de a studia comportamentul mașinii în diferite situații, să reamintim și să fim de acord cu ceva. Astfel, vom vorbi despre ce are șoferul pe drum.
În primul rând, despre greutatea mașinii. Vom fi interesați doar de două dintre așa-numitele sale stări de greutate - „masa totală” și o stare pe care o vom numi condiționat funcționare. Masa se numește plină atunci când mașina - cu șofer, pasageri (în funcție de numărul de locuri din corp) și marfă, și complet umplută cu combustibil, grăsime și alte lichide, este echipată cu o roată de rezervă și un instrument. Greutatea pasagerului se presupune a fi de 76 kg, bagajul - 10 kg de persoană. În starea de rulare, șoferul este la bord, dar nu există pasageri sau mărfuri: adică mașina se poate deplasa, dar nu este încărcată. Nu vom vorbi despre masă „proprie” (fără șofer și încărcare) și chiar mai multă masă „uscată” (în plus, fără combustibil, lubrifiere etc.), deoarece în aceste stări mașina nu se poate mișca.
Distribuția masei sale pe roți sau așa-numita sa sarcina axială, și sarcina pe fiecare roată și anvelopă. La autoturismele moderne în stare de funcționare, roțile din față reprezintă 45-60% din masă, iar roțile din spate reprezintă 55-40%. Primele numere se referă la vehiculele cu montat în spate motorul, al doilea - la motorul din față. Cu încărcare completă, raportul se schimbă la aproximativ opusul (la „Zaporozhets”, totuși, nesemnificativ). În camioane, masa în stare de rulare este distribuită între roți aproape în mod egal, în timp ce masa brută este într-un raport de aproximativ 1: 2, adică rotile din spateîncărcate de două ori mai mult decât cele din față. Prin urmare, pe ele sunt instalate pante duble.
Fără o sursă de energie, precum și fără un șofer, „Moskvich” sau ZIL-ul nostru nu s-ar putea mișca. Doar la coborâri sau după accelerație mașina poate parcurge o anumită distanță fără ajutorul motorului, consumând energia acumulată. Majoritatea mașinilor sunt alimentate de un motor cu ardere internă (ICE). În ceea ce privește teoria mașinii, șoferul trebuie să știe relativ puțin despre ea, și anume, ce oferă pentru mișcare. Vom afla luând în considerare caracteristicile de viteză. În plus, trebuie să vă imaginați cât consumă motorul combustibil, adică să cunoașteți caracteristicile sale economice sau de combustibil.

Extern caracteristica vitezei (ВСХ) al motorului arată schimbarea puterii (Ne - în CP și kW) și momentul rotativ (cuplu) (Me - în kgm) dezvoltat la diferite turații ale arborelui și la deschiderea completă a clapetei de accelerație. În partea de jos a graficului - caracteristică economică: dependența consumului specific de combustibil (g - în G / l. s.-oră) de numărul de rotații pe minut.

Caracteristicile de turație sunt grafice ale schimbărilor de putere și cuplu (cuplu) dezvoltate de motor, în funcție de numărul de rotații ale arborelui său (turația de rotație) cu deschiderea completă sau parțială a supapei de accelerație (aici vorbim despre motor carburator). Amintiți-vă că momentul caracterizează efortul pe care motorul îl poate „asigura” mașinii și șoferului pentru a depăși anumite rezistențe, iar puterea este raportul dintre efort (muncă) și timp. Cea mai importantă este caracteristica de viteză luată, după cum se spune, „la maxim”. Se numește extern. Cel mai esențial puncte culminante curbe corespunzătoare cea mai mare putereși cuplul, care sunt de obicei înregistrate în caracteristicile tehnice ale mașinilor și motoarelor. De exemplu, pentru motorul VAZ-2101 Zhiguli - 62 litri. cu. (47 kW) la 5600 rpm și 8,9 kgm la 3400 rpm.

Caracteristica parțială a turației motorului arată schimbarea de putere dezvoltată la diferite deschideri ale supapei de accelerație a carburatorului.
După cum puteți vedea, numărul de rotații cu cel mai mare număr de "kgm" este mult mai mic decât numărul de rotații corespunzător maximului "l. cu". Aceasta înseamnă că, dacă supapa de accelerație a carburatorului este complet deschisă, atunci cuplul la o putere relativ mică a motorului și turația vehiculului vor fi mai mari și, cu o scădere sau creștere a numărului de rotații, cuplul va scădea. Ce este important în această poziție pentru un automobilist? Este important ca proporțional cu momentul să se schimbe și efort tractiv pe roțile mașinii. Când conduceți cu o clapetă de accelerație care nu este complet deschisă (a se vedea graficul), puteți întotdeauna crește puterea și cuplul apăsând mai puternic pedala de accelerație.
Aici, privind înainte, este potrivit să subliniem că puterea transmisă roților motoare nu poate fi mai mare decât cea primită de la motor, indiferent de dispozitivele utilizate în sistemul de transmisie. Un alt lucru este cuplul, care poate fi modificat prin introducerea în transmisie a unei perechi de trepte cu rapoarte de transmisie adecvate.

Caracteristicile economice ale motorului cu deschidere diferită a clapetei de accelerație.

Performanța economică a motorului reflectă consum specific combustibil, adică consumul său în grame pe unul putere(sau un kilowat) pe oră. Această caracteristică, la fel ca cea de mare viteză, poate fi construită pentru funcționarea completă a motorului sau sarcini parțiale... Particularitatea motorului este de așa natură încât, odată cu scăderea deschiderii clapetei de accelerație, trebuie consumat mai mult combustibil pentru a obține fiecare unitate de putere.
Descrierea caracteristicilor motorului este prezentată aici oarecum simplificată, dar este suficientă pentru o evaluare practică a performanțelor dinamice și economice ale mașinii.

Pierderi în funcționarea mecanismelor de transmisie. Aici Ne și Me sunt puterea și cuplul motorului, NK și Mk sunt puterea și cuplul furnizat roților motoare.

Nu toată energia din motor este utilizată direct pentru propulsarea vehiculului. Există, de asemenea, „overhead” - pentru funcționarea mecanismelor de transmisie. Cu cât acest debit este mai mic, cu atât este mai mare coeficientul acțiune utilă(Eficiența) transmisiei, notată cu litera greacă η (eta). Eficiența este raportul dintre puterea transmisă roților motoare și puterea motorului măsurată la volanta sa și înregistrată în specificațiile modelului.
Mecanismele nu numai că transmit energie de la motor, ci o consumă parțial și ele însele - pentru fricțiunea (alunecarea) discurilor de ambreiaj, fricția dinților angrenajului, precum și în lagăre și articulații cardanice și pentru agitarea uleiului (în cazul a cutiei de viteze, axa motrice). Din fricțiunea și agitarea uleiului, energia mecanică este transformată în căldură și disipată. Acest „debit aerian” nu este constant - crește atunci când este inclusă o pereche suplimentară de trepte de viteză, atunci când îmbinările universale funcționează la un unghi mare, când uleiul este foarte vâscos (în vreme rece), când angrenajele diferențiale funcționează activ într-un colț (atunci când conduc în linie dreaptă, munca lor este mică).
Eficiența transmisiei este de aproximativ:
- pentru autoturisme 0,91-0,97,
pentru marfă - 0,85 0,89.
La viraje, aceste valori se deteriorează, adică scad cu 1-2%. atunci când conduceți pe un drum foarte denivelat (muncă cardanică) - cu încă 1-2%. pe vreme rece - cu încă 1-2%, când mergeți mai departe trepte inferioare- cu aproximativ 2% mai mult. Deci, dacă toate aceste condiții de conducere apar simultan, „cheltuielile generale” sunt aproape dublate și valoarea eficienței poate scădea în autoturism până la 0,83-0,88, pentru marfă - până la 0,77-0,84.

Diagrama principalelor dimensiuni ale roții și anvelopei.

O listă cu ceea ce este la dispoziția șoferului pentru a efectua o anumită munca de transport rotunjiți roțile. Toate calitățile mașinii depind de caracteristicile roții: dinamism, economie, netezime, stabilitate, siguranță în trafic. Apropo de roată, ne referim în primul rând la ea element principal- o anvelopă.
Sarcina principală din masa mașinii este preluată de aerul din camera anvelopei. O unitate de aer trebuie să aibă un anumit, întotdeauna același număr de kilograme de încărcare. Cu alte cuvinte, raportul dintre sarcina pe roată și cantitatea aer comprimatîn camera anvelopei trebuie să fie constantă. Pe baza acestei poziții și ținând seama de rigiditatea anvelopei, de acțiunea forței centrifuge în timpul rotației roții etc., s-a găsit o relație aproximativă între dimensiunile anvelopei, presiunea internă p din aceasta și valoarea admisibilă sarcina pe anvelopa G k -

unde W este coeficientul capacității de încărcare specifice a anvelopei.
Pentru anvelopă radială coeficientul W este egal cu - 4,25; pentru camioane de dimensiuni mai mari - 4. Pentru anvelopele cu denumiri metrice, valoarea W este, respectiv, 0,00775; 0,007; 0,0065 și 0,006. Dimensiunile anvelopelor sunt introduse în ecuație, deoarece sunt fixate în GOST-uri pentru anvelope - în inci sau milimetri.
Trebuie remarcat faptul că dimensiunea diametrului jantei este inclusă în ecuația noastră în primul grad, iar dimensiunea (diametrul) secțiunii profilului este în al treilea, adică într-un cub. De aici concluzia: secțiunea profilului, nu diametrul jantei, are o importanță decisivă pentru capacitatea de încărcare a anvelopei. Această observație poate servi și ca confirmare: valorile înregistrate în GOST sarcina admisibilă pe anvelopă sunt aproape proporționale cu pătratul dimensiunii secțiunii.
De la dimensiunile anvelopei, ne va interesa mai ales raza r până la rularea roții și așa-numita dinamică, adică măsurată atunci când mașina se mișcă, când această rază crește în comparație cu raza statică a roată cu anvelopa, de la încălzirea acesteia și de la acțiunea forței centrifuge. Pentru calcule suplimentare, r poate fi considerat egal cu jumătate din diametrul anvelopei dat în GOST.
Rezuma. Șoferului i se oferă: o mașină cu o anumită masă, care este distribuită roților din față și spate; motor cu caracteristică cunoscută putere, cuplu și rotații; transmisie cu eficiență și rapoarte de transmisie cunoscute; în cele din urmă, roți cu anvelope de o anumită dimensiune, capacitate de încărcare și presiune internă.
Sarcina șoferului este de a folosi toată această bogăție în cel mai benefic mod: pentru a atinge obiectivul călătoriei mai repede, mai sigur, cu cel mai mic cost, cu cea mai mare comoditate pentru pasageri și siguranța mărfurilor.

Mișcare uniformă

Este puțin probabil ca șoferul să efectueze calcule din mers, extrase din acestea formule simple... Nu va fi suficient timp pentru calcule, dar vor distrage atenția doar de la operarea mașinii. Nu, el va acționa pe baza experienței și cunoștințelor sale. Cu toate acestea, este mai bine dacă li se adaugă cel puțin o înțelegere generală a legilor fizice care guvernează procesele de funcționare a mașinii.

Forțe care acționează asupra roții:
G k - sarcină verticală;
M k este cuplul aplicat roții;
P k - efort tractiv;
R in - reacție verticală;
R g - reacție orizontală.

Să luăm cel mai simplu proces aparent - mișcare uniformă de-a lungul unui drum drept și plan. Iată roata motrice act: cuplul M k, transmis de la motor și creând o forță de tracțiune P k; egală cu ultima reacție orizontală R k acționând în direcție inversă, adică în direcția mașinii; forța de greutate (masă) corespunzătoare sarcinii G k pe roată și reacția verticală egală R c.
Forța de tracțiune P k poate fi calculată prin împărțirea cuplului furnizat roților motoare la raza lor de rulare. Amintiți-vă că cuplul care vine de la motor la roți, cutie și angrenajul principal crește de mai multe ori în funcție de raportul de transmisie. Și întrucât pierderile sunt inevitabile în transmisie, valoarea acestui cuplu crescut trebuie înmulțită cu eficiența transmisiei.

Valori ale coeficientului de aderență (φ) pentru pavajul asfaltic în diferite condiții.

La fiecare moment luat separat, punctele cele mai apropiate de drum în zona de contact a roții cu drumul sunt nemișcate în raport cu acesta. Dacă s-ar deplasa în raport cu suprafața drumului, roata ar aluneca și mașina nu s-ar mișca. Pentru ca punctele de contact ale roții cu șoseaua să fie staționare (reamintim - la fiecare moment luat separat!), Este necesară o bună aderență a anvelopei la suprafața drumului, evaluată prin coeficientul de frecare φ ("phi"). Pe drum umed cu o creștere a vitezei, aderența scade brusc, deoarece anvelopa nu are timp să stoarcă apa care se află în zona de contact cu șoseaua, iar pelicula de umiditate rămasă facilitează alunecarea anvelopei.
Revenind însă la forța de tracțiune P k. Reprezintă impactul roților motrice pe șosea, la care drumul răspunde cu o forță de reacție egală și opusă R r. Puterea de contact (adică aderența) roții cu șoseaua și, prin urmare, magnitudinea reacției R r, este proporțională (cursul de fizică școlară) cu forța G k (și aceasta este partea din masa mașina care cade pe roată) apăsând roata pe drum. Și apoi valoarea maximă posibilă a lui R r va fi egală cu produsul lui φ și cu partea de masă a mașinii care cade pe roata motrice (adică G k). φ - coeficient de aderență, familiaritate cu care a avut loc chiar acum.
Și acum putem face o concluzie simplă: dacă forța de tractiune P k este mai mică decât reacția R r sau, în în ultimă instanță, este egal cu acesta, atunci roata nu va aluneca. Dacă această forță se dovedește a fi mai mare decât reacția, atunci va exista alunecare.
La prima vedere, se pare că coeficientul de aderență și coeficientul de frecare sunt concepte echivalente. Pentru drumurile asfaltate, această concluzie este destul de apropiată de realitate. Pe teren moale (argilă, nisip, zăpadă), imaginea este diferită, iar alunecarea are loc nu din lipsa de frecare, ci din distrugerea stratului de sol de către roata în contact cu aceasta.
Să ne întoarcem, totuși, pe un teren solid. Când o roată se rostogolește pe drum, are o rezistență la mișcare. Dar ce inseamna?
Ideea este că anvelopa este deformată. Când roata se rostogolește până la punctul de contact, elementele comprimate ale anvelopei vin tot timpul, iar cele întinse se îndepărtează. Mișcarea reciprocă a particulelor de cauciuc provoacă frecare între ele. Deformarea solului de către anvelopă necesită, de asemenea, energie.
Practica arată că rezistența la rulare ar trebui să crească odată cu scăderea presiunii în anvelopă (deformările sale cresc), cu o creștere a vitezei circumferențiale a anvelopei (este întinsă forțe centrifuge), precum și pe denivelări sau suprafață dură drumuri și în prezența unor proeminențe mari și caneluri ale benzii de rulare.
Este pe un drum solid. Și anvelopa se sfărâmă moale sau nu foarte tare, chiar și asfaltul înmuiat de căldură, iar o parte din forța de tractare este, de asemenea, cheltuită pentru asta.

Coeficientul de rezistență la rulare pe asfalt crește odată cu creșterea vitezei și scăderea presiunii pneurilor.

Rezistența la rulare a roții este estimată de factorul f. Valoarea sa crește odată cu creșterea vitezei de conducere, scăderea presiunii pneurilor și creșterea denivelărilor drumului. Deci, pe o autostradă pietruită sau pietrișă, pentru a depăși rezistența la rulare, este nevoie de o dată și jumătate mai multă forță decât pe asfalt, iar pe un drum de țară - de două ori, pe nisip - de zece ori mai mult!
Forța P f a rezistenței la rulare a mașinii (la o anumită viteză) este calculată oarecum simplist, ca produs masa totală vehiculul și coeficientul de rezistență la rulare f.
Se poate părea că forțele de aderență P φ și rezistența la rulare P f sunt identice. Mai mult, cititorul se va asigura că există diferențe între ele.
Pentru ca mașina să se miște, forța de tractare trebuie, pe de o parte, să fie mai mică decât forța de aderență a roților la sol sau, în cazuri extreme, egală cu aceasta și, pe de altă parte, trebuie să fie mai mare decât forța de rezistență la mișcare (care, atunci când conduceți la o viteză mică, când rezistența la aer este nesemnificativă, poate fi gândită putere egală rezistență la rulare) sau egală cu aceasta.
În funcție de turația motorului și de deschiderea clapetei de accelerație, cuplul motorului se schimbă. Este aproape întotdeauna posibil să se găsească o astfel de combinație de valori ale cuplului motorului (prin presiunea corespunzătoare a accelerației) și selecția treptelor de viteză în cutie, astfel încât să fie în mod constant în cadrul condițiilor de conducere menționate anterior.
Pentru moderat mișcare rapidă pe asfalt (după cum urmează din tabel), este necesară o forță tractivă semnificativ mai mică decât cea pe care autovehiculele o pot dezvolta chiar și pe treapta superioară... Prin urmare, trebuie să mergeți cu o supapă de accelerație pe jumătate închisă. În aceste condiții, se spune că mașinile au o cantitate mare de tracțiune. Această marjă este necesară pentru accelerare, depășire, urcare.
Pe asfaltul uscat, tracțiunea este, cu rare excepții, mai mare decât tracțiunea în orice angrenaj din transmisie. Dacă este umed sau înghețat, atunci continuați trepte reduse(și pornirea) fără alunecare este posibilă numai cu deschiderea incompletă a supapei de accelerație, adică cu un cuplu relativ mic al motorului.

Graficul echilibrului de putere. Punctele de intersecție ale curbelor corespund celor mai mari viteze pe un drum plat (dreapta) și în sus (punctul stâng).

Fiecare șofer, fiecare designer dorește să cunoască posibilitățile mașina asta... Informațiile cele mai exacte sunt furnizate, desigur, prin teste amănunțite în condiții diferite... Cu cunoștințe despre legile de mișcare ale unei mașini, răspunsurile exacte în mod satisfăcător pot fi obținute prin calcul. Pentru a face acest lucru, trebuie să aveți: caracteristica externă a motorului, date privind raporturile de transmisie în transmisie, masa mașinii și distribuția acesteia, zona frontală și, aproximativ, forma mașinii, dimensiunea anvelopele și presiunea internă din ele. Cunoscând acești parametri, vom putea determina elementele consumului de energie și vom construi un grafic al așa-numitului echilibru de putere.
În primul rând, trasăm scala vitezei combinând valorile corespunzătoare ale numărului de rotații n e ale arborelui motorului și viteza V a, pentru care folosim o formulă specială.
În al doilea rând, scăzând grafic (măsurând segmentele verticale corespunzătoare) din curbă caracteristici externe pierderi de putere (0, lN e), obținem o altă curbă care arată puterea N k furnizată roților (am luat eficiența transmisiei egală cu 0,9).
Curbele consumului de energie pot fi acum reprezentate grafic. Să punem deoparte de pe axa orizontală a graficului segmentele corespunzătoare consumului de energie N f pentru rezistența la rulare. Le numărăm conform ecuației:

Desenați curba N f prin punctele obținute. Lăsăm deoparte segmentele corespunzătoare consumului de energie Nw pentru rezistența aerului. La rândul lor, le calculăm valoarea, conform următoarei ecuații:

unde F este zona frontală a mașinii în m 2, K este coeficientul de rezistență la aer.
Rețineți că bagajul de pe acoperiș crește rezistența la aer de 2 - 2,5 ori, o cabană de vară remorcată de 4 ori.
Segmentele dintre curbele Nw și Nk caracterizează așa-numita putere în exces, a cărei rezervă poate fi utilizată pentru a depăși alte rezistențe. Punctul de intersecție al acestor curbe (extrema dreaptă) corespunde celei mai mari viteze la care mașina este capabilă să se dezvolte drum orizontal.
Prin schimbarea rapoartelor sau scărilor scalei de viteză (în funcție de rapoartele de transmisie), puteți construi grafice ale balanței de putere pentru a conduce pe drumuri cu suprafețe diferite și cu trepte de viteză diferite.
Mai mult, dacă punem deoparte din curba Nw segmentele corespunzătoare, de exemplu, puterea care trebuie cheltuită pentru a depăși o anumită creștere, atunci obținem o nouă curbă și punct nou intersecție. Acest punct corespunde celei mai mari viteze cu care creșterea dată poate fi luată fără accelerare.

În creștere, sarcina pe roți crește. Linia punctată arată (la scară) valoarea sa pentru un drum orizontal, săgeți negre - când conduceți în sus:
α este unghiul de urcare;
Н - înălțimea de ridicare;
S - lungimea de ridicare.

Aici trebuie avut în vedere faptul că la ascensiuni, forța gravitațională se adaugă forțelor care se opun mișcării mașinii. Pentru ca mașina să se deplaseze în sus, al cărui unghi va fi notat cu litera α („alfa”), forța de tracțiune nu trebuie să fie mai mică decât forțele de rezistență la rulare și la ridicare combinate.
O mașină Zhiguli, de exemplu, trebuie să depășească rezistența la rulare de aproximativ 25 kgf pe asfalt neted, GAZ-53A - aproximativ 85 kgf. Acest lucru înseamnă că pentru a depăși creșterea vitezei superioare la o viteză de 88 sau 56 km / h, respectiv (adică la cel mai mare cuplu al motorului), luând în considerare forțele de rezistență la aer de aproximativ 35 și 70 kgf, o forță de tracțiune de rămân aproximativ 70 și 235 kgf. Împărțim aceste valori la valorile masei totale a mașinilor și obținem pante de 5 - 5,5 și 3 - 3,5%. În a treia treaptă de viteză (aici viteza este mai mică și rezistența la aer poate fi neglijată) cel mai mare unghi creșterea depășită va fi de aproximativ 12 și 7%, pe a doua - 20 și 15%, pe prima - 33 și 33%.
Calculați o dată și memorați valorile de ridicare pe care mașina dvs. le poate suporta! Apropo, dacă este echipat cu un tahometru, amintiți-vă, de asemenea, numărul de rotații corespunzătoare celui mai mare moment - este înregistrat în caracteristicile tehnice ale mașinii.
Forțele de aderență ale roților la drum pe un drum în sus și pe un drum plat sunt diferite. În creștere, roțile din față sunt descărcate, iar roțile din spate sunt încărcate suplimentar. Tracțiunea roților motrice spate este crescută și alunecarea este mai puțin probabilă. Vehiculele cu roți cu tracțiune față au o tracțiune mai redusă la urcare și sunt mai predispuse la alunecare.
Înainte de ridicare, este avantajos să oferiți accelerației mașinii, să acumulați energie, ceea ce va face posibilă ridicarea fără o reducere semnificativă a vitezei și, poate, și fără a trece la o treaptă inferioară.

Influența raportului de transmisie echipament principal pentru viteză și rezervă de putere

Trebuie subliniat faptul că dinamica mașinii este influențată de influență mareși raporturile de transmisie ale transmisiei și numărul de trepte din cutie. Din grafic, pe care sunt reprezentate curbele puterii motorului (respectiv, schimbate în funcție de diferitele rapoarte ale angrenajului principal) și curba rezistenței, se poate observa că, cu o schimbare a raportului de transmisie viteza cea mai mare se schimbă doar ușor, dar rezerva de putere crește brusc odată cu creșterea sa. Acest lucru, desigur, nu înseamnă că raportul de transmisie poate fi crescut la nesfârșit. O creștere excesivă a acestuia duce la o scădere vizibilă a vitezei vehiculului (linie punctată), a uzurii motorului și a transmisiei, a consumului excesiv de combustibil.
Există metode de calcul mai precise decât cele descrise de noi ( răspuns dinamic propus de academicianul E.A. Chudakov și alții), dar utilizarea lor este o chestiune destul de complicată. În același timp, există metode de calcul aproximative complet simple.