Рассчитать вращение момент на колесе машины. Правильный Тюнинг. расчёты

Признаки беременности после имплантации эмбриона
Просмотров: 8197

При характеристике как двигателей внутреннего сгорания, так и электродвигателей транспортных средств, применяется такой термин, как крутящий момент, который в целом является критерием оценки тяговых возможностей двигателя. Как оказалось, выражение "крутячий момент" понятно не всем. Людей, изучающих технические характеристики того или иного электродвигателя в первую очередь интересует мощность, энергозатратность и максимальная скорость. О крутящем моменте мало кто спрашивает, и зря. Мы расскажем вам о нем подробно, поскольку не думаем, что вы правильно сможете оценить петенциал электродвигателя, располагая лишь скупыми техническими

И, наконец, есть бесщеточные двигатели, которые широко используются в радиоуправлении. Их работа очень похожа на работу шаговых двигателей, у них есть несколько независимых групп катушек, которые необходимо последовательно подключать для вращения ротора.

Это достигается за счет расхода намного выше, чем у другого типа двигателя. У них также есть большие недостатки, связанные с необходимостью самого сложного и дорогостоящего водителя, который обычно имеет почти ту же стоимость, что и сам двигатель; и что очень трудно изменить направление вращения и многое другое, что они делают так быстро.

параметрами его работоспособности. Для того, чтобы в должной степени оценить покупку, а также не пожалеть о сделанном выборе в пользу определенной мощности мотор-колеса, предлагаем вам ознакомится с нижеизложенным.

Сначала попробуем разобраться с определениями, поэтому вернемся к школьному курсу физики. Крутящий момент - это произведение силы на плечо рычага, к которому она приложена: Мкр = F х L. При этом Сила измеряется в ньютонах, рычаг – в метрах. 1 Нм – крутящий момент, который создает сила в 1 Н, приложенная к концу рычага длиной в 1 м. Единица измерения крутящего момента - Ньютон-метр. Получить больший крутящий момент можно двумя путями – увеличив длину рычага или вес груза.

Это правда, что нет обратной связи относительно положения двигателя, но мы можем решить его с помощью акселерометра, гироскопа и хорошей калибровки. Подшипники передних колес, заднеприводных автомобилей и задних колес автомобилей с передним приводом имеют очень похожий дизайн.

Однако передние и задние ведущие колеса на автомобилях с независимой подвеской обычно имеют жесткие гайки с высоким крутящим моментом. Обычно не требуются обычные корректировки технического обслуживания. Метод меняется, когда возможна регулировка этих тяговых колес. Подшипники задних колес активной оси не регулируются.

Издавна для путешествия людей и транспортировки грузов использовались всевозможные механизмы. Сначала, роль колеса сводилась лишь к уменьшению сопротивления и переводу силы трения в движение (качение). Существенное изменение механизма применения колеса произошло благодаря появлению такого гениального изобретения, как двигатель. Кроме пассивной трансформации трения из одного вида в другой, колесо стало создавать тяговую (движущую) силу.

Регулировка неориентированных подшипников

Подшипник регулируется затягиванием гайки вала, если он слишком рыхлый, или ослабляет его, если он слишком плотный. Это должно быть сделано с помощью колеса на поддерживающем треугольнике.

Проверить износ обода

Переместите колесо с одной стороны на другую и сверху вниз, чтобы проверить износ подшипников.

Возможно, вам придется снять колесо, чтобы снять крышку. Если вам нужно снять колесо, ослабьте гайки перед подъемом. Как только это колесо будет поднято, поддержите его в треугольнике поддержки. Транк одним из других колес на каждой стороне автомобиля.

Мощность, развиваемая мотор-колесом – это его способность вращаться как можно быстрее, одновременно создавая на оси колеса крутящий момент. При контакте колеса с дорожным покрытием крутящий момент мотор-колеса электровелосипеда становится тяговой силой.

Существуют такие параметры мотор-колеса , как число оборотов электродвигателя при максимальной мощности и максимальном крутящем моменте, а также величина этой мощности и крутящего момента. Эти показатели измеряются в оборотах в минуту, киловаттах (кВт), ньютометрах (Нм).

Если в бусине есть остатки металла, это происходит потому, что оно распадается и должно быть возобновлено. Если смазка кажется чистой, протрите ее тряпкой. Выровняйте штифт и снимите его с помощью плоскогубцев. Распакуйте его и поместите новый. Для забитой гайки используйте небольшое долото и молоток, чтобы поднять забитую часть канавки вала. Нет необходимости полностью удалять его. Для сглаживания оставшихся пакетов достаточно использовать ключ с гаечным ключом.

Некоторые автомобили имеют левую резьбу на видимых гайках оси, особенно в задней части. Перед продолжением проверьте резьбу. Ослабьте гайку вала на несколько оборотов. Если это забитая гайка, удалите ее и ввинтите в новую, не затягивая слишком сильно. Если вы удалили колесо, замените его временно и достаточно затяните гайки, чтобы удерживать его.

Существует прямая зависимость показателя крутящего момента мотор колеса от силы тока и числа его оборотов, поэтому крутящий момент – величина не постоянная. Производители мотор-колес ведут борьбу за то, чтобы максимальный крутящий момент электродвигателя развивался в как можно более широком диапазоне оборотов.

Отрегулируйте динамометрический ключ с правильным номером для гайки оси. Настройки сильно отличаются от одного автомобиля к другому и должны быть правильными. При необходимости ознакомьтесь с руководством по обслуживанию автомобиля или с дилером. С одной стороны медленно поверните колесо в нормальном прямом направлении, а другое затяните гайку оси с правильным крутящим моментом.

Медленно поворачивайте колесо, затягивая гайку. Опустите колесо для окончательной регулировки. Вы должны чувствовать, что колесо вращается без проблем, хотя вы начнете ползать, когда начнете затягивать гайку. Если есть шероховатость или шероховатость, валман должен быть обновлен.

При вращательном движении мотор-колеса его мощность определяется как производящее крутящего момента на угловую скорость вращения. Мощность показывает, сколько раз на единицу времени электродвигатель создает крутящий момент, то есть мощность прямо зависит от количества оборотов мотор-колеса. Мощность электродвигателя указывается в Вт, кВт.

В некоторых автомобилях гайка остается с рекомендованным значением крутящего момента. Однако в большинстве из них необходимо ослабить половину или четвертый раунд. Проверьте конкретный способ настройки в руководстве по обслуживанию или у вашего местного дилера. Колесо должно постоянно вращаться. В некоторых автомобилях он использует отвертку, чтобы зондировать упорную шайбу за гайки оси. Если вы можете только перемещать шайбу, это происходит потому, что настройка правильная.

Зафиксируйте гайку в ее положении. Зубчатая гайка должна двигаться, чтобы выровнять одну из своих канавок с отверстием штифта в конце вала. Если движение затягивает гайку, убедитесь, что колесо продолжает свободно вращаться. Если это не так, немного ослабьте гайку. Этого не происходит с другими типами осевых гаек.

Номинальный крутящий момент электродвигателя велосипеда вычисляют за формулой:
Mном=Pном / nном, где Pном – номинальная мощность мотор-колеса (кВт) , а nном – номинальная частота вращения (об/мин).Данная формула наглядно демонстрирует взаимосвязь мощности и крутящего момента мотор-колеса электровелосипеда.

Максимальный крутящий момент мотор-колеса электровелосипеда – это наибольший момент вращения, развиваемый электродвигателем в установленном режиме при номинальном напряжении и частоте, соединении обмоток, соответствующем номинальным условиям работы, номинальному току возбуждения.

Поместите зубчатый фиксатор и новый штифт. Вырежьте и согните концы штифта. Поместите язычок шайбы на плоскую поверхность внутренней гайки. Чтобы удалить его, выньте язык отверткой. Используйте новую вкладку, когда вы ее замените. Затяните внутреннюю гайку, чтобы обеспечить правильное количество провисания, а затем согните язык вниз. Плотно затяните другую гайку к ней и сложите другую вкладку, чтобы зафиксировать ее надежно.

Дайте пару легких ударов молотком и ударом, чтобы зарубить гайку, чтобы развернуть ее в слот. На некоторых автомобилях пылезащитный чехол должен быть заполнен наполовину перед заменой. При необходимости выкрутите колесо и замените крышку. Удерживайте крышку и нажмите на нее молотком с мягким лицом. Не забудьте сохранить это правильно.

На практике высокий крутящий момент мотор-колеса особенно заметен при разгонах и при передвижении по бездорожью. От крутящего момента зависит время достижение электродвигателем максимальной мощности, а значит и динамика разгона при старте.

Минимальный вращающий момент электродвигателя - наименьший момент вращения, развиваемый двигателем в процессе разгона с неподвижного состояния до частоты вращения, соответствующей максимальному моменту при номинальных напряжении и частоте, при соединении обмоток, соответствующем номинальным условиям работы электродвигателя.

Регулировка тяговых подшипников

Замените колесо и опустите автомобиль. Гайки оси тяговых колес требуют довольно высокой настройки крутящего момента, поэтому вы должны опустить колесо на землю для его окончательной регулировки. Если задана рутинная настройка, обратитесь к руководству по автомобильу, чтобы узнать правильный крутящий момент.

Система передачи силы, создаваемой двигателем, на колеса транспортного средства, была причиной для разработки и объединения многочисленных компонентов и, таким образом, создания системы передачи силы. В качестве фундаментальных принципов этой системы мы должны: Сила, разработанная двигателем, определяет скорость, с которой автомобиль может работать. Таким образом, созданное усилие определяется непосредственно скоростью работы двигателя. Имея в качестве основного правила: если двигатель работает быстрее, он развивает больше силы.

Крутящий момент мотор-колеса электрического велосипеда отвечает за способность ускорятся и преодолевать препятствия. Каждому значению частоты оборотов мотор-колеса соответствует свое значение мощности и крутящего момента.

Не стоит путать понятия "вращающий момент" и "крутячий момент", поскольку они совершенно не тождественны. В технике "вращающий момент" ассоциируется со внешним усилием, прилагаемым к объекту, а понятие "крутячий момент" подразумевает внутреннее усилие, возникающее в обьекте под влиянием приложенных нагрузок.

Для этого требуется система, которая имеет функцию уменьшения выходной частоты двигателя в интервалах применения на колесах, и в таких условиях двигатель работает достаточно и развивает требуемую силу. Решение этой проблемы достигается с помощью компонента, известного как редуктор передачи для подключения двигателя к колесам. Механизм прямой конической конструкции, соединенный с каждой стрелкой колес, позволяет этому механизму изменять направление силы кручения.

Однако осложнение в системе появляется позже, однако это связано с тем, что транспортное средство не всегда приводится в движение с постоянной скоростью, что необходимо для изменения силы двигателя в соответствии с условиями и требованиями дороги. Единственный механизм сокращения не может выполнять функцию изменения потребностей силы и скорости.

Если вы желаете получить более высокую скорость и вместе с тем хорошую тягу, тогда вам стоит остановить свой выбор на мотор-колесах минимум в 500 W. Сочетание отличного показателя крутящего момента и большой скорости делают электровелосипеды с 500 W мотор-колесами одним из лучших предложений на мировом рынке при хорошем соотношении: приемлемая цена - качество - технические характеристики. Использование мотор-колес мощностью больше, чем в 500 Вт, оправдано в тех случаях, если велосипедисту приходится преодолевать крутые подъемы, или если он желает увеличить грузоподъемность своего электровелосипеда. Стоит учитывать, что вместе с мощностью электровелосипеда будет возрастать и его вес, поскольку в таком случае необходимо будет комплектовать свой электрический велосипед ещё и более мощными и, соответственно, более тяжелыми аккумуляторами. Существенное увеличение веса может чрезмерно перегрузить раму.

Двигатель должен проявлять больше крутящего момента, чтобы начать движение транспортного средства, ускорить низкую скорость или подняться на холм и поддерживать транспортное средство с постоянной скоростью. С другой стороны, скорость, с которой работает двигатель, определяет величину вращающего момента. Максимальный крутящий момент создается примерно в середине диапазона оборотов двигателя, после этой скорости величина крутящего момента быстро уменьшается.

Как практическое применение этого принципа, двигатель, работающий при низких оборотах, не может обеспечить достаточный крутящий момент для того, чтобы привести автомобиль в движение, а также не ускорить или не подняться на пронумерованные склоны. Чтобы выполнить эти движения, крутящий момент должен умножаться.


Чем больше мощность электродвигателя, тем большим является его крутящий момент. Соответственно, увеличивается опасность и того, что дропауты велосипедной вилки, где установлено переднеприводное мотор-колесо, могут разогнуться, и колесо просто выпадет при эксплуатации электровелосипеда. В случае покупки велосипедного электродвигателя большой мощности, не забудьте побеспокоится о приобретении велосипедного крепежа для надежной фиксации переднеприводного мотор-колеса в велосипедной вилке. Если вы используете 250 W или 350 W электродвигатель, то, думаю, что у вас, скорое всего, никогда и не возникнет подобных проблем, чего не скажешь о 500W или, скажем, 1000W мотор-колесах. При комплектации электровелосипеда электрическим двигателем, нужно брать во внимание эксплуатационное состояние и сплав велосипедной вилки, поскольку большинство из тех, что поставляются на рынок страны, не рассчитаны на дополнительные тяговые нагрузки мотор-колеса, и попросту могут сломаться в случае установки на них мощного мотор-колеса. К примеру, алюминиевая велосипедная вилка не совсем подходит для комплектиования электровелосипеда, хотя по иронии судьбы велосипеды алюминиевой конструкции обычно дороже своих стальных аналогов из-за преимущества в весе. Для электрического велосипеда больше подойдет качественная стальная вилка, поскольку при установке мотор-колеса показатель прочности велосипедной вилки более важен, нежели весовой. Чтобы проверить, является ли ваша вилка стальной, посмотрите, притягивается ли к ней магнит.

Это контролируется передачей. Передача содержит ряд передаточных отношений, которые охватывают весь диапазон скоростей конкретного транспортного средства. Эти отношения имеют два положения. Передача также имеет дополнительную функцию. Он служит в качестве способа отсоединения механизма между двигателем и колесами. Это отключение необходимо в моменты работы, когда двигатель запущен, а шестерни изменены. Для этого, когда водитель хочет привести автомобиль в движение, двигатель и трансмиссия должны быть подключены плавно.

Эта мягкость получается с помощью компонента, известного как муфта. Другой компонент, конечная передача, также работает для обеспечения плавной работы транспортного средства. Дифференциальный механизм вступает в действие, когда автомобиль приводится в движение по кривой. Когда это происходит, колесо на внешней стороне кривой вращается быстрее, чем внутреннее колесо, благодаря встроенному зубчатому механизму, который позволяет работать.

© Сергей Вольтер 2013
Любое копирование, перепечатка и распространение материалов статей без разрешения правообладателя запрещены и преследуются по закону. Нарушение авторских прав будет рассматриваться согласно статьи 52 Закона Украины «О авторском праве и смежных правах», статьи 176 Криминального Кодекса Украины, статьи 432 Гражданского кодекса Украины, статьи 51-2 Кодекса Украины об административных правонарушениях.

Два других компонента системы передачи энергии используются для подключения передачи к конечной передаче и колесам. Назвав их, это: стрелка кардана, которая находится между трансмиссией и задней осью, осью осей между конечной шестерней и колесами. Как было описано в предыдущих параграфах, система передачи силы в основном состоит из муфты, трансмиссии и конечной передачи, которые соединяют их со стрелками. Когда эти компоненты объединяются для формирования системы передачи усилия, система может управляться вручную, полуавтоматически и полностью автоматически.

› Правильный Тюнинг. расчёты.

Заморочившись решил посчитать влияние не подрессоренного веса + инерции колеса…
Наткнулся на очень познавательную статью по физике.
Читать всем кто хочет хоть что-то соображать.
Конечно, нельзя, основываясь на школьном курсе физики, обсчитать и описать все поведение автомобиля в меняющихся дорожных условиях. Но некоторые моменты могут быть рассчитаны довольно точно при минимальных упрощениях и допущениях. Просто большинство автолюбителей не задумывается над этим, а если и понимает описанные процессы на интуитивном уровне, то до расчетов у них как правило дело не доходит.

Однако это основные элементы, изменения в таких конструкциях и положения обусловлены расположением двигателя и объемом автоматизации. Например, когда двигатель находится впереди автомобиля, чтобы задвинуть задние колеса, система передачи энергии имеет линейное положение, расположенное по прямой линии между двигателем и задней осью. С другой стороны, когда двигатель размещен в задней части транспортного средства, трансмиссия и компоненты задней оси обычно комбинируются. В качестве дополнительной опции, когда двигатель находится впереди транспортного средства, но используется для толкания передних колес, трансмиссия и конечная передача объединены.

Эта статья - попытка простым языком описать некоторые моменты физики взаимодействия автомобиля с дорогой. А тех, кому на первый взгляд в начале изложении все показалось знакомым и примитивным, стоит все-таки просмотреть статью до конца: здесь есть некоторые неочевидные выводы или, по крайней мере, интересные цифры и ссылки.

Исходные положения и допущения

В этом случае специальная компоновка позволяет управлять колесами. В системах с механической коробкой передач всегда имеется сцепление. Это будет между двигателем и передачей; два компонента, которые подключены и отключены во время работы системы. Муфты классифицируются как механические муфты и гидравлические муфты. Механическая муфта также называется фрикционной муфтой. Фрикционная муфта сцепляется и отделяет элементы управления и команды механически, используя трение, создаваемое между двумя поверхностями.

Эта операция контролируется приложением или отключением педали сцепления. Гидравлическая муфта использует жидкость для передачи силы двигателя на коробку передач. Фрикционная муфта передает силу, то есть силу трения между пластиной муфты и маховиком двигателя. Диск сцепления размещается на шлице трансмиссионного вала, когда диск прижимается к поверхности трения маховика двигателя с помощью прижимной пластины, они и маховик двигателя вращаются вместе, передавая кручение двигатель к коробке передач.

Приводимые ниже определения вполне сознательно немного упрощены - их нестрогость не повлияет на точность дальнейших рассуждений, но облегчит понимание процессов и закономерностей. Кроме того, будем считать, что в узлах трансмиссии нет трения - оно невелико по сравнению с действующими в них силами. Эти потери будут оценены отдельно.

Радиус колеса R для простоты везде и всегда будем считать равным внешнему радиусу покрышки, допуская, что деформация колеса в зоне контакта с дорогой невелика. При расчете размеров колеса удобно пользоваться шинным калькулятором. Для штатной резины Нивы (175/80R16) радиус колеса R=0,343 м.

Скорость автомобиля V, ускорение a. Еще нам потребуются угловая скорость вращения колес w=V/R и угловое ускорение e=a/R.

Крутящий момент (момент силы) M равен произведению силы F на плечо. В формулах вращательного движения крутящий момент занимает то же место, что и сила при прямолинейном движении. Для нашего случая данного определения вполне достаточно, причем плечо будет равно радиусу колеса R:

Передаточное отношение i в механике определяется, как отношение угловых скоростей входного и выходного валов передачи. Применительно к автомобилю угловые скорости принято считать в оборотах в минуту n:

i=nвх/nвых.

Здесь действует так называемое "золотое правило механики": во сколько раз мы проигрываем в скорости и пути, во столько же раз выигрываем в силе, и соотношение крутящих моментов на валах передачи обратно соотношению скоростей:

i=Mвых/Mвх.

При нескольких передачах общее передаточное отношение равно произведению передаточных отношений.

Сила трения возникает как реакция при попытке смещения одного тела относительно поверхности другого сдвигающей силой, приложенной параллельно этой поверхности. Рассмотрим процесс трения последовательно - по мере роста сдвигающей силы.

При небольших значениях сдвигающей силы движению тела препятствует сила трения (реакция поверхности). Она равна приложенной силе, но действует в противоположном направлении. В результате тело остается в покое. По мере роста сдвигающей силы будет расти и сила трения. И это будет продолжаться до тех пор, пока сдвигающая сила не превысит порог Fтр max, после которого тело начнет двигаться. Величину Fтр max определяют через коэффициент трения kт, равный отношению Fтр max к перпендикулярной поверхности прижимающей силе, точнее, равной ей по величине силе реакции N:

kт=Fтр max/N.

Обязательно нужно отметить, что при переходе к скольжению сила трения скачком уменьшается. Это знает каждый автомобилист: тормозной путь с заблокированными колесами больше, чем в случае, когда колеса тормозят, но вращаются со скоростью автомобиля "на пределе". Именно поэтому самый короткий тормозной путь обеспечивает система ABS, контролирующая вращение колес при торможении и не позволяющая им заблокироваться.

Нас будет интересовать только сила трения между колесом и поверхностью дороги. Коэффициент трения сильно зависит от состояния трущихся поверхностей. Для сухого асфальта коэффициент трения доходит до 0,8, а при наличии пленки воды он падает до 0,1…0,2, на обледеневшей поверхности - еще меньше.

Момент инерции J материальной точки массой m, вращающейся по окружности радиусом r, равен:

Ниже нас будет интересовать только момент инерции колеса Jк. Точно рассчитать момент инерции такого сложного по форме тела затруднительно. На основании приближенного расчета, приведенного в Приложении, будем считать, что момент инерции колеса, складывающийся из моментов инерции покрышки (п) и диска (д), определяется формулой:

Jк=Jп+Jд=0,85mп.R2+0,78mд.Rд2.

Второй закон Ньютона определяет зависимость между приложенной к телу силой F, массой тела m и ускорением a:

Для вращательного движения этот закон имеет вид:

Принцип суперпозиции позволяет отдельно рассматривать и рассчитывать составляющие сложного движения. Применительно к настоящей статье будем рассматривать отдельно поступательное движение автомобиля (включая колеса) и вращательное движение колес. Допущением здесь будет то, что мы будем применять принцип суперпозиции в том числе и при ускоренном движении автомобиля.

Расчет скорости и крутящего момента

Передаточные отношения трансмиссии iт для ВАЗ-21213/214 с пятиступенчатой коробкой передач, двухступенчатой раздаткой и редукторами 3,9 (точнее, 43/11) сведены в таблицу:
Передача
в раздатке

Передача в КПП
нормальная
17,216
9,851
6,380
4,691
3,847
16,559
пониженная
30,629
17,526
11,350
8,346
6,844
Чтобы узнать крутящий момент на одном (каждом!) колесе Mк, нужно взять крутящий момент двигателя Mдв, умножить его на значение iт из таблицы и разделить на количество ведущих колес (для Нивы - на четыре).

Скорость автомобиля V [км/час] по оборотам двигателя nдв [об/мин] и радиусу колеса R [м] можно рассчитать по формуле:

V=0,377nдвR/iт.

Коэффициент 0,377 учитывает все остальные параметры, включая размерность. Подчеркну, что допущение об отсутствии деформации колеса на точность расчета скорости не влияет: здесь все определяет длина окружности колеса, которая рассчитывается по радиусу как 2pR.

Почему машина едет

Парадоксально, но факт: машину "толкает" дорога. Покажем, почему это так.

Двигатель создает крутящий момент Mдв. После преобразования трансмиссией этот момент передается на каждое ведущее колесо машины в виде Mк и заставляет колесо вращаться, т. е. создает сдвигающую силу Fкт=Mк/R в точке контакта колеса с дорогой, причем эта сила через колесо приложена к дороге. Поверхность дороги препятствует вращению колеса силой трения Fрт той же величины, но приложенной к колесу и направленной противоположно. Чтобы показать, что силы действуют на разные объекты, точки приложения сил на рисунке условно немного разнесены по вертикали:

Эта сила реакции трения Fрт, умноженная на число ведущих колес, и движет машину. Применительно к Ниве разгоняющим усилием будет величина 4Fрт. Определим эту величину.

Максимальный крутящий момент Mдв=127 Н.м двигатель ВАЗ-21213 развивает при 3200-3400 об/мин (это паспортные данные двигателя 1,7). Значит, на первой передаче в КПП при пониженной в раздатке суммарный крутящий момент на колесах будет равен:

4Mк=Mдв.iт=127.30,629= 3890 Н.м.

При колесах штатного размера тяговое усилие всех четырех колес составит:

4Fрт=Mдв.iт/R=3890/0,343=11335 Н=1155 кГ.

Больше тонны!

При нормальной передаче в раздатке сила станет в 1,78 раза меньше и будет уменьшаться дальше при повышении передач в КПП. При тех же оборотах двигателя на пятой передаче тяговое усилие составит всего 152 кГ.

В узлах трансмиссии неизбежно существует трение. Согласно "Деталям машин" Д. Н. Решетова КПД закрытой среднескоростной цилиндрической одноступенчатой зубчатой передачи составляет около 98%, конической - около 97%. В коробке передач мы имеет две ступени (от первичного вала к промежуточному и от промежуточного к вторичному). Аналогично - две ступени в раздатке. Все эти передачи - цилиндрические. А в мостах - гипоидные передачи, близкие к коническим. Поэтому КПД трансмиссии будет приблизительно равен:

КПДт=0,984.0,97=0,89.

К этому добавятся еще потери на трение в карданах, ШРУСах и подшипниках. Поэтому из-за трения в узлах трансмиссии реальные значения усилий будут примерно на 10-15% меньше рассчитанных.

Вспомним о силе трения и коэффициенте трения между колесом и поверхностью дороги. Если Fкт=Mк/R меньше максимальной силы трения Fрт max, машина будет нормально разгоняться силой 4Fрт. Если же Mк/R>Fрт max, то избыток крутящего момента пойдет просто на раскручивание ведущих колес - они начнут буксовать.

О силах, противодействующих разгону автомобиля на горизонтальной дороге, можно почитать статьи, скопированные с сайта autotheory.by.ru : "Момент сопротивления качению" и "Аэродинамическое сопротивление автомобиля".

Особое внимание обратим на последний фактор - сопротивление воздуха растет пропорционально квадрату скорости и после 100 км/час на горизонтальном участке дороги оно превышает все иные противодействующие движению силы, взятые вместе. В результате именно сопротивление воздуха определяет максимальную скорость автомобиля.

Разгон и торможение

По второму закону Ньютона суммарная сила Fрт всех ведущих колес разгоняет автомашину массой mа с ускорением a. Но часть крутящего момента расходуется на раскручивание колес. Рассмотрим этот вопрос подробнее.

По принципу суперпозиции движение колеса можно рассматривать как сумму двух движений: прямолинейное вместе со всей машиной со скоростью V и вращение вокруг оси:

Если колесо не проскальзывает относительно поверхности (нет заноса), мгновенная скорость в зоне контакта (самой нижней точке колеса) должна быть равна нулю - там прямолинейная скорость движения машины (и оси колеса) V компенсируется такой же по величине, но противоположно направленной скоростью вращения назад. А в самой верхней точке скорость вращения колеса складывается с прямолинейной скоростью и оказывается равной 2V. При таком вращении угловая скорость колеса равна w=V/R.

При равномерном движении ускорение автомобиля a и угловое ускорение колеса e равны нулю. Весь момент 4Mк идет на создание тягового усилия 4Fрт=4Mк/R и преодоление сопротивления движению автомобиля. Но на этапе разгона, когда ускорение a>0, помимо разгона автомобиля массой mа нужно еще обеспечить колесам с моментом инерции Jк угловое ускорение e=a/R>0 . Поэтому Fрт

4Mк=4Fрт.R+4Jк.e=mа.a.R+4Jк.a/R.

Здесь большая часть момента (первое слагаемое) разгоняет автомобиль силой 4Fрт, а второе слагаемое - раскручивает колеса.

Если разделить второй член суммы на первый, мы получим долю момента, приходящуюся на раскручивание колес:

(4Jк.a/R)/(mа.a.R)= 4Jк/(mа.R2).

Масса штатного колесного диска 16" mд=9,3 кг, масса штатной покрышки ВлИ-10 с камерой mп=12 кг. Тогда:

Jк=0,78mдRд2+0.85mпR2=0,78.9,3.0,2032+0,85.12.0,3432=0,30+1,20=1,50 кг.м2.

Массу Нивы с одним водителем примем равной mа=1300 кг. Тогда:

4Jк/(mа.R2)=4.1,50/(1300.0,3432)=0,039=3,9%.

Итак, доля крутящего момента, расходуемая на раскрутку колес штатного размера, равна 3,9%. В дальнейшем эта цифра нам пригодится.

Строго говоря, раскрутить нужно не только колеса, но и все вращающиеся элементы трансмиссии. Но доля колес в общем моменте инерции вращающихся деталей на один-два порядка больше, чем у любой другой вращающейся детали трансмиссии. Поэтому их вращением будем пренебрегать.

Процессы при торможении аналогичны разгону, только колеса затормаживаются тормозными колодками, которые создают момент, противодействующий вращению колес. Этот момент тоже делится на две неравные части. На снижение скорости движения автомобиля расходуется та часть момента, за счет которой колеса тормозятся о поверхность дороги. Но часть тормозного момента пойдет на снижение скорости вращения колес. И чем больше момент инерции колес, тем меньшая часть момента пойдет на снижение скорости собственно автомобиля.

Колесо стало больше

Пусть на Ниву вместо колес штатного размера поставили колесо бОльшего диаметра, например, Я-569 (235/75R15). Как это сделать (проставки под шаровые, резка арок и проч.) - не является предметом настоящей статьи. Нас интересует, как изменится динамика машины, и под этим мы будем понимать изменение ускорения при разгоне машины.

Радиус Я-569 0,369 м, т. е. дорожный просвет (клиренс) увеличится на 369-343=26 мм (примерно на дюйм). Посчитаем, чем придется заплатить за это повышение проходимости.

Радиус колеса увеличился относительно штатного размера колеса на 7,6%. Это означает, что при прежнем крутящем моменте на колесе Mк из-за увеличения радиуса R силы Fкт=Fрт=Mк/R будут меньше на 7.6%, т. е. динамика машины будет хуже.

Общая масса автомобиля возросла на величину:

4[(14+20)-(9,3+12)]=50,8 кг.

Из-за этого масса автомобиля стала равной mа=1300+50,8=1350,8 кг, т. е. больше на 50,8/1300=3,9%. Из-за этого при прежней силе Fрт ускорение a=Fрт/mа уменьшится на те же 3,9%.

А теперь определим влияние момента инерции этих колес. Масса бескамерной покрышки Я-569 20 кг. Масса штампованного диска 15" от УАЗа около 14 кг (данные Nivandy). Считаем:

Jк=0,78mдRд2+0,85mпR2=0,78.14.0,192+0,85.20.0,3692=0,39+2,31=2,70 кг.м2

4Jк/mа.R2=4.2,70/1350,8.0,3692=0,059=5,9%.

Вспомним, что при штатных колесах на их раскрутку тратилось 3,9% крутящего момента. Из-за необходимости раскрутить более массивные колеса на разгон автомобиля пойдет часть момента еще на 2,0% меньшая.

Посчитаем общее ухудшение динамики при установке колес большого диаметра:

1,076.1,039.1,020=1,140.

Итого из-за установки колес Я-569 на дисках от УАЗа динамика ухудшается на 14,0%.

В формуле, связывающей крутящий момент, радиус колеса и силу, мы пока изменили только один член - радиус. Чтобы сохранить динамику прежней, нужно увеличить крутящий момент на колесах. Это означает, что нужно либо поставить двигатель с бОльшим крутящим моментом (дорого, да и выбор мал), либо переделать трансмиссию так, чтобы при том же моменте двигателя момент на колесах стал больше, т. е. изменить ее передаточное отношение.

КПП для Нивы выпускается только с одним набором передаточных отношений, раздатка - тоже. Остается одновременная замена редукторов переднего и заднего моста, и этот выбор не так уж и мал. Производятся серийно и есть в обычных магазинах запчастей передние и задние редукторы с передаточными отношениями 3,9, 4,1 и 4,3 . Ранее выпускались редукторы 2102 (передаточное отношение 4,44). Существуют тюнинговые главные пары редукторов с передаточными отношениями 5,25 и др.

Штатно в 21213/214 ставятся редукторы с передаточным отношением 3,9 (точнее, 43/11=3,91). Если поменять их на редукторы 4,1, момент на колесах вырастет на 4,9%, а если на 4,3 - то на 10%. Но даже в последнем случае при резине Я-569 динамика все-таки будет хуже, чем на резине штатного размера.

Немного улучшить положение могут легкосплавные диски с меньшей массой. Но выигрыш не так велик, как хотелось бы. Для иллюстрации по той же методике пересчитаем изменение динамики (относительно штатных колес) для Я-569 на легкосплавных дисках "Эллада" с массой 5,2 кг.

Радиус покрышки тот же, что и в предыдущем расчете, поэтому Fкт=Fрт=Mк/R будут меньше на 7.6%, чем при штатных колесах.

Общая масса машины (опять относительно штатных колес) увеличилась на:

4[(5,2+20)-(9,3+12)]=15,6 кг; mа= 1312,6 кг.

Из-за этого при прежней силе Fрт ускорение a уменьшится на 15,6/1300=1,2%.

Момент инерции колеса:

Jк=0,78mдRд2+0,85mпR2=0,78.5,2.0,192+0,85.20.0,3692=0,15+2,31=2,46 кг.м2.

Доля крутящего момента, расходуемого на раскрутку колес:

4Jк/mа.R2=4.2,46/1315,6.0,3692=0,055=5,5%.

Относительно 3,9% для штатных колес проигрыш 1,6%.

Общее ухудшение динамики:

1,076.1,012.1,016=1,106.

Следовательно, при Я-569 на легкосплавных дисках динамика ухудшится на 10,6%.

Цена вопроса: 100 ₽

Публикации по теме