Для механической трансмиссии передаточное число равно отношению

Передаточное число коробки передач

Незаменимым конструктивным элементом любого автомобиля является коробка передач. Обычно это ступенчатый агрегат, в основе которого лежит зубчатая передача.

  1. Что такое передаточное число коробки и что от него зависит
  2. Передаточные числа каждой передачи с первой по пятую
  3. Тюнинг коробки по изменению передаточного числа — есть ли в нем необходимость
  4. Видео "Передаточное число или отношение"

Ступени КП представляют собой пары шестеренок, характеризующиеся различным передаточным числом (так называемым передаточным соотношением). О том, что это такое, и пойдет речь в нашем сегодняшнем разговоре.

Что такое передаточное число коробки и что от него зависит

Итак, передаточное число коробки передач – это соотношение между количеством зубьев ведущей и ведомой шестеренки. Попробуем объяснить более доступно. Если, к примеру, на ведомой шестерне насчитывается 60 зубьев, а на ведущей их 30, то данная пара характеризуется передаточным числом, которое равно 2. Чтобы понять это, необходимо применить простую формулу: 60 делят на 30 и получают 2.

Передаточное число КПП, без преувеличения считается важнейшим показателем зубчатых или ступенчатых передач, базирующихся на передаче крутящего момента с мотора на привод любого другого узла. Одна из ключевых функций данного механизма – уменьшение или увеличение передаваемого момента.

К примеру, если правильно менять количество зубьев на шестеренках, можно оказывать воздействие на крутящий момент, передающийся так называемому «потребителю» — увеличивать или уменьшать его в соответствии с потребностями. В обычных авто крутящий момент, передаваемый от ДВС на ведущие колеса посредством коробки передач и редуктора ведущего моста, повышается. В мощных внедорожниках повышенной проходимости с этой целью дополнительно используется раздатка с пониженным рядом.

Отвечая на вопрос о том, на что влияет передаточное число передачи и редуктора, отметим, в первую очередь, динамику разгона. Зависит от данного показателя и максимальная скорость, которую способно развить транспортное средство. Ступенчатые коробки оснащаются несколькими парами, а ПЧ у этих пар рознятся.

Больше число – следовательно, выше тяга, которую способна обеспечить соответствующая передача. Двигатель оперативнее набирает обороты, автомобиль разгоняется активнее, но вот скорость движения будет ограничена, и чтобы ее увеличить, необходимо переключить передачу на ту, которая выше.

Чаще всего крутящий момент, поступающий на коробку передач от мотора, значительно повышается на низких скоростях (с первой по третью). Что касается повышенных передач (с четвертой по шестую), то во время движения на них ПЧ снижается, поэтому авто развивает высокую скорость. Правда, интенсивность разгона на высоких передачах ниже, чем на первой, второй или третьей.

Передаточное число коробки передач

Помимо всего прочего, динамика разгона зависит и от главного передаточного числа – если оно больше, значит, лучше динамика, не зависимо от передачи, и тем меньше максимальная скорость езды.

Учитывая описанное выше, можно сделать вывод о том, что передаточные числа автомобилей подбирают в зависимости от мощности силового агрегата, от крутящего момента, от того, для каких целей планируется его использовать и от многих других факторов. Если конструкторам удалось правильно подобрать передаточные числа коробки, то и к динамике машины не будет никаких претензий.

Немаловажную роль играет также баланс между динамикой и экономичностью, ведь быстрых автомобилей, потребляющих минимум топлива, попросту не существует. Если необходимо достичь впечатляющей динамики, на экономичность рассчитывать не стоит.

Передаточные числа каждой передачи с первой по пятую

Чтобы рассчитать передаточные числа КПП, можно воспользоваться следующей формулой:

При этом К1 – это число зубьев на ведомой шестеренке, тогда как К2 – количество их же на шестерне ведущей. Для определения передаточного числа от коробки на колеса нужно узнать соотношение ведомой шестеренки дифференциала и шестеренки вторичного вала КП.

Иными словами, необходимо высчитать главное передаточное число. Так, если на шестеренке вторичного вала коробки 15 зубьев, а на ведомой шестерне их, например, 51, путем нехитрых вычислений получаем следующее: 51 разделить на 15 = 3,4.

Передаточное число конкретного автомобиля указывается в инструкции по его эксплуатации. К примеру, на ВАЗ 21083 передаточные числа с 1 по 5 передачу соответствуют следующим показателям:

  • 1 – 3,4.
  • 2 – 2,5.
  • 3 – 2,0.
  • 4 – 1,7.
  • 5 – 1,4.

Если авто оснащено 6-ступенчатой КП, то на шестой передаче передаточное число равно 1,2.

Тюнинг коробки по изменению передаточного числа — есть ли в нем необходимость

Выше мы уже писали о том, что оптимальные динамические показатели наблюдаются на максимальном крутящем моменте, характеристики мотора здесь не играет столь существенной роли, как может казаться. Чем больше будет разница между оборотами и оборотами максимального крутящего момента, тем неохотнее машина разгоняется.

Обычно передаточное число каждой передачи подбирается таким образом, чтобы водитель мог быстро разогнать машину на более низких передачах, а на высоких просто поддерживал стабильную скорость движения, экономя при этом топливо. Когда необходимо повысить динамику, прибегают к тюнингу – сужают диапазон частот, развиваемых двигателем на одной скорости (передаче).

Передаточное число коробки передач

Говоря иными словами, передачи делают короче, используя так называемый «сближенный ряд КП». Это позволяет добиться оперативного выхода силовой установки на максимальные обороты на низких передачах. Причем, в момент переключения скорости на более высокую обороты двигателя не снижаются, как это бывает со стандартными коробками передач, они поддерживаются на стабильном уровне, находясь в диапазоне наивысшего крутящего момента.

Для достижения поставленной цели на авто устанавливают другую пару редуктора с измененным передаточным числом. Если одна и та же модель производится с несколькими вариантами силовых агрегатов (на 1,2, 1,4, 1,6, 1,8 л), главную пару берут от версии с менее мощной силовой установкой. К примеру, вместе с 1,6-литровым мотором устанавливают главную пару от 1,2 или 1,4-литрового двигателя. Это позволяет заметно снизить общее передаточное число, улучшив динамику, но влечет за собой повышение расхода топлива.

Однако важно помнить, что при большой скорости движения, в особенности на 5 передаче, мотор будет набирать максимальные обороты, это чревато дискомфортом – усиливаются вибрации, появляется тряска и посторонние звуки. Специалисты советуют правильно подбирать ряд передаточных чисел, учитывая при этом поставленную задачу и требования заказчика, а также многие другие факторы, которые позволят усилить динамику без ущерба безопасности движения.

Передаточные числа с постепенным уменьшением – это прерогатива автогонщиков, которая обеспечивает лучшие динамические характеристики при большой скорости. Но это актуально при езде по ровным участкам без поворотов. Для обычного режима езды такое решение неактуально, лучше применять повышенные значения передаточных чисел.

Передаточные числа подбираются экспертами согласно моментным и мощносным характеристикам мотора с учетом тормозной системы, диаметра колес и многих других факторов.

О зубчатой, ременной, цепной, червячной и планетарной передачах

Незаменимыми помощниками человека в любой его деятельности являются механизмы. Но сам по себе механизм – просто набор деталей. Для того чтобы он работал, его надо обеспечить энергией. Ее подают от отдельного устройства – двигателя или силовой установки при помощи специальных механизмов, называемых передачами. Так уж сложилось исторически – в технике чаще всего используется вращательное движение, хотя применяются и другие виды. При процессе перехода энергии она может меняться, это изменение происходит в соответствии с тем, какое передаточное отношение имеет механизм.

О том, что при этом происходит

передаточное отношение редуктора

Самый простой пример передачи – от вращающегося колеса водяной мельницы к жернову. При этом зачастую происходит изменение первоначальной энергии, полученной колесом от текущей воды, по величине и направлению. Величину такого изменения будет определять передаточное отношение. Оно описывает одну из важнейших характеристик преобразования энергии при вращательном движении, определяемую как отношение частоты или скорости вращения элемента, получающего энергию, к тем же параметрам элемента, отдающего энергию.

Иными словами, передаточное отношение описывает, как изменяется исходная энергия, получаемая от двигателя или любого другого источника энергии (водяного, ветряного колеса, турбины и т.д.), при ее передаче. За всю историю развития техники человечество создало самые разнообразные передачи, для каждой из которых существует передаточное число, являющимся частным от деления скорости ведущего звена на скорость ведомого.

Передаточное отношение ременной передачи

Ременной передачей называют два шкива, которые соединяет ремень, как это показано на рисунке. Возможно, что она была одним из первых способов, которые применял человек. Менялся материал, используемый для изготовления ремня, менялась его форма, но неизменным оставалось передаточное отношение, определяемое как частое от деления скорости ведущего вала, на скорость ведомого, или как результат деления числа оборотов этих валов (n1/n2 или ω1/ω2).
Для ременной передачи оно может быть рассчитано с использованием диаметров (радиусов) шкивов. Передаточное число в таком случае также определяется как частное от деления оборотов.

Если при преобразовании энергии число оборотов понижается, то есть передаточное число больше 1, то передача будет понижающей, а само устройство носит название редуктора. Если результат меньше единицы, то устройство называется мультипликатором, хотя оно также выполняет функции редуктора, только понижающего. Передаточное отношение редуктора позволяет уменьшить число оборотов (угловую скорость), поступающих с ведущего вала на ведомый, увеличив при этом передаваемый момент.

Это свойство редуктора дает возможность добиваться инженерам при проектировании различных устройств изменения параметров передаваемой энергии, а передаточное отношение редуктора служит при этом мощным инструментом в решении поставленной задачи.

Читайте также  Какая трансмиссия у бмв

передаточное отношение ременной передачи

Несмотря на значительный возраст, для ременной передачи и сейчас находится работа на автомобиле, она используется как привод генератора, газораспределительного механизма, а также в некоторых других случаях.

Передаточное отношение цепной передачи

цепная передача

В подобной ременной передаче ремень может быть заменен на цепь, в этом случае шкивы также должны быть заменены на звездочки. Полученная передача называется цепной, она знакома каждому, ведь именно такая применяется на велосипедах. Для нее передаточное отношение определяется так же, как для ременной, но можно воспользоваться и соотношением количества зубьев на звездочках (ведущей и ведомой). Однако при таком расчёте передаточное отношение будет обратным, то есть передаточное число определяется делением числа зубьев ведомой звездочки на число зубьев ведущей (z2/z1).

Отличительной особенностью цепной передачи является повышенный уровень шума, а также износ при работе на высоких скоростях, поэтому ее при необходимости использования лучше всего ставить после уменьшения оборотов. В автомобиле возможно применение цепной передачи для привода ГРМ, правда, ограничением такого применения является повышенный уровень шума при ее работе.

Передаточное отношение зубчатой передачи

Так называется механизм, в котором используются колеса с зубьями, находящимися в зацеплении. Она считается наиболее рациональной и востребованной для машиностроения. Существует множество разнообразных вариантов изготовления подобных колес, отличающихся по расположению осей, форме зубьев, способу их зацепления и т.д. Как в случае с цепной, для зубчатой передаточное число определяется делением числа зубьев шестерен (z2/z1).

зубчатая передача

Многообразие вариантов построения зубчатой передачи предоставляет возможность использовать их в разных условиях, от тихоходного редуктора до высокоточных приводов.

Для зубчатой передачи характерны:

  • постоянное передаточное число;
  • компактность;
  • высокий кпд;
  • надежность.

Одной из разновидностей зубчатой передачи считается червячная. Она используется в тех случаях, когда передача момента осуществляется между скрещивающимися валами, для чего применяется такой элемент как червяк, представляющий собой винт специальной конструкции с резьбой. Для определения передаточного отношения червячной передачи выполняют деление количества зубьев колеса (червячного) z2 на число заходов резьбы червяка z1.

Планетарная передача

Этот вид зубчатой передачи, содержащей колеса с геометрическими осями, имеющими возможность перемещения. Что она собой представляет, можно понять из приведенного ниже рисунка. По сути дела, это уже конструкция своеобразного планетарного редуктора, включающего в свой состав некоторое число шестерен, взаимодействующих между собой. У каждой из них свое название – солнце, корона, сателлит.

устройство планетарного редуктора

Для такого планетарного редуктора изменение момента зависит от того, какая из его шестерен неподвижна, на какую подан крутящий момент, и с какой он снимается.

При любом использовании планетарного редуктора, один из трех его элементов будет неподвижен. У такого, планетарного варианта построения передач, по отношению к простой зубчатой или ременной, есть возможность получить существенное изменение момента при небольшом количестве колес и габаритах устройства. В автомобиле у подобного планетарного устройства своя сфера применения – в составе АКПП, а также в гибридных транспортных средствах, для обеспечения совместной работы ДВС и электромотора. Широкое применение планетарного редуктора осуществляется в гусеничной технике.

О главной паре

Практически все виды передач используются в автомобиле – крутящий момент от двигателя проходит цепочку различных устройств и претерпевает изменения, начиная от КПП, главной пары, и заканчивая колесами автомобиля. Все передаточные отношения для КПП и главной пары влияют непосредственным образом на динамику автомобиля.
Поэтому с целью

  1. уменьшения частоты переключения;
  2. возможности движения при спокойной езде на небольших оборотах двигателя;
  3. повышения верхнего порога скорости движения,

передаточные отношения, в том числе и для главной пары, должны быть уменьшены. Для улучшения разгонной динамики все должно быть наоборот.

Работа различных механизмов и устройств, в том числе и в автомобиле, не может происходить без преобразования используемой энергии, как по величине, так и по направлению. Оценить и рассчитать величину необходимого изменения, а также его последствия, помогает передаточное отношение.

8.4: Передаточное отношение

Передачи используются не только для передачи мощности, но также для обеспечения возможности настройки механического преимущества для механизма. Как обсуждалось во введении к данному блоку, в некоторых случаях электромотор сам по себе обладает достаточной мощностью для выполнения конкретной задачи, но выходные характеристики электромотора не соответствуют требованиям. Электромотор, который вращается ОЧЕНЬ быстро, но при очень малом крутящем моменте , не подходит для подъема тяжелого груза. В таких случаях возникает необходимость использования передаточного отношения для изменения выходных характеристик и создания баланса крутящего момента и скорости.

Представьте себе велосипед: велосипедист обладает ограниченной мощностью, и хочет обеспечить максимальное использование этой мощности в любой момент времени.

Путем изменения механического преимущества изменяется скорость движения. Мощность представляет собой количество проделанной работы в единицу времени. Чем больше количество работы. тем ниже скорость ее выполнения.

В примере 8.1 показано, что если на стороне входа рычаг сместится на 1 метр, на стороне выхода рычаг сместится на 4 метра. Разница пропорциональна соотношению между длинами рычагов.

Длина на выходе / Длина на входе = 8 / 2 = 4

Интересно то, что оба расстояния преодолеваются за одно и то же время. Давайте представим, что смещение рычага на входе на 1 метр происходит за 1 секунду, так что скорость движения на входе составляет 1 метр в секунду. В то же время, на выходе смещение на 4 метра также происходит за 1 секунду, так что скорость движения здесь составляет 8 метров в секунду. Скорость на выходе БОЛЬШЕ скорости на входе за счет соотношения между длинами рычагов.

В примере 8.2 представлена та же система, что и в примере 8.1, но теперь на вход действует сила, равная 4 ньютонам. Какова равнодействующая сила на выходе?

Прежде всего, необходимо рассчитать приложенный момент в центре вращения, вызванный входной силой, с помощью формул из Блока 7:

Крутящий момент = Сила х Расстояние от центра гравитации = 4 Н х 2 м = 8 Н-м

Далее, необходимо рассчитать равнодействующую силу на выходе:

Сила = Крутящий момент / Расстояние = 8 Н-м / 8 м = 1 ньютон

Глядя на эти два примера, мы видим, что если система смещается на 1 метр под действием входной силы, равной 4 ньютона, то на выходе она сместится на 4 метра под действием силы, равной 1 ньютон. При меньшей силе рычаг смещается быстрее!

Мы можем видеть, как механическое преимущество (выраженное в форме рычагов) может быть использовано для управления входной силой в целях получения требуемого выхода. Передачи работают по тому же принципу.

Цилиндрическая прямозубая шестерня по сути представляет собой серию рычагов. Чем больше диаметр шестерни, тем длиннее рычаг.

Как видно из примера 8.3, результатом крутящего момента, приложенного к первой шестерне, является линейная сила, возникающая на кончиках ее зубьев. Эта же сила воздействует на кончики зубьев шестерни, с которой зацепляется первая шестерня, заставляя вторую вращаться по действием крутящего момента. Диаметры шестерен становятся длиной рычагов, при этом изменение крутящего момента равносильно соотношению диаметров. Если малые шестерни приводят в движение больше шестерни, крутящий момент увеличивается. Если большие шестерни приводят в движение малые шестерни, крутящий момент уменьшается.

В примере 8.4, если входная 36-зубая шестерня поворачивается на расстояние одного зуба (d = ширина 1 зуба), это означает, что она поворачивается на 1/36-ю своего полного оборота (а1 = 360 / 36 = 10 градусов). Поворачиваясь, она приводит в движение 60-зубую шестерню, заставляя последнюю смещаться также на 1 зуб. Тем не менее, для 60-зубой шестерни это означает смещение всего лишь на 1/60-ю полного оборота (а2 = 360 / 60 = 6 градусов).

Когда малая шестерня проходит определенное расстояние в заданный интервал времени, большая шестерня при этом проходить меньшее расстояние. Это означает, что большая шестерня вращается медленнее малой. Этот принцип работает в обоих направлениях. Если малые шестерни приводят в движение больше шестерни, скорость понижается. Если большие шестерни приводят в движение малые шестерни, скорость повышается.

Из примеров 8.1 — 8.4 видно, что отношение между размерами двух зацепляющихся между собой шестерен пропорционально изменению крутящего момента и скорости между ними. Это называется передаточным числом.

Как обсуждалось выше, количество зубьев шестерни прямо пропорционально ее диаметру, поэтому для расчета передаточного отношения вместо диаметра можно просто считать зубья.

Передаточное отношение выражается как (зубья ведущей шестерни) : (зубья ведомой шестерни), поэтому представленная выше пара шестерен может быть описана как 12:60 (или 36 к 60).

Передаточное число рассчитывается по формуле (зубья ведомой шестерни) / (зубья ведущей шестерни)

Поэтому передаточное число = зубья ведомой шестерни / зубья ведущей шестерни = 60/36 = 1,67

Как обсуждалось выше, передаточное отношение выражается как (зубья ведущей шестерни) : (зубья ведомой шестерни), так что пара шестерен, представленная выше, может быть выражена как 12:60 (или 12 к 60).

Передаточное число рассчитывается по формуле (зубья ведомой шестерни) / (зубья ведущей шестерни)

Поэтому передаточное число = Зубья ведомой шестерни / Зубья ведущей шестерни = 60/12 = 5

Глядя на пример, представленный выше.

Предельный перегрузочный момент второго вала может быть рассчитан по формуле:

Выходной момент = Входной момент х Передаточное число

Выходной момент = 1,5 Н-м х 5 = 7,5 Н-м

Свободная скорость второго вала может быть рассчитана по формуле:

Выходная скорость = Входная скорость / Передаточное число = 100 об/мин / 5 = 20 об/мин

Читайте также  Клапан электромагнитный зил 12в для управления агрегатами трансмиссии

Второй вал, таким образом, вращается со свободной скоростью 20 об/мин, при этом предельный перегрузочный момент равен 7,5 Н-м. При понижении скорости крутящий момент увеличивается.

Для второго примера расчеты могут быть произведены тем же способом.

Передаточное число = Зубья ведомой шестерни / Зубья ведущей шестерни = 12/60 = 0,2

Выходной момент = Входной момент х Передаточное число = 1,5 Н-м х 0,2 = 0,3 Н-м

Выходная скорость = Входная скорость / Передаточное число = 100 об/мин / 0,2 = 500 об/мин

Второй вал, таким образом, вращается со свободной скоростью 500 об/мин, при этом предельный перегрузочный момент равен 0,3 Н-м. При повышении скорости крутящий момент уменьшается.

Определение передаточных чисел трансмиссии

Для определения передаточных чисел трансмиссии необходимо знать максимальную касательную силу тяги на первой передаче ( ), номинальный крутящий момент двигателя ( М ен ) и наибольшую скорость движения машины ( ).

Общее передаточное число силовой передачи на 1-й скорости вычисляется из условия преодоления груженой машиной максимальных дорожных сопротивлений /2, с.20/:

где Rд -динамический радиус колеса, м.

Для нахождения динамического радиуса колеса необходимо вычислить нагрузку на одно колесо (шину) машины в кН:

где nш — число колес (шин) машины.

По нагрузке на колесо из приложения 1 (3, с. 280) выбираем шину 300 — 508 и вычисляем динамический радиус колеса (м) по формуле

где – высота профиля шины, дюйм;

– диаметр обода колеса, дюйм;

– коэффициент деформации шины, равный 0.93 – 0.97.

Общее передаточное число силовой передачи на 1-й скорости равно

Общее передаточное число трансмиссии на 1-й передаче из условия сцепления колес с дорожным покрытием определяется по формуле /2, с.22/

где – коэффициент сцепления;

– коэффициент перераспределения массы автомобиля.

Окончательный выбор общего передаточного числа трансмиссии на 1-й передаче производится при соблюдении следующего условия /2, с.23/:

Передаточное число трансмиссии на высшей передаче определяется из условия обеспечения движения машины без груза с максимальной скоростью

Передаточное число трансмиссии транспортных машин представляет собой произведение передаточных чисел коробки передач im,раздаточной коробки на высшей передаче i ,главной передачи i , то есть;

Передаточное число главной передачи определяется по формуле:

Минимальное число ступеней в коробке передач, обеспечивающее перекрытие кривых сил тяги, определяют по формуле /2, с.24/

Подставив значения, получим

Число ступеней округляется до большего целого значения. Окончательный выбор числа передач производится путем сравнения с существующими моделями аналогичных машин. Целесообразно принимать большее число ступеней. Принимаем m=5.

Знаменатель прогрессии для разбивки передаточных чисел в коробке передач определяется по выражению

Передаточные числа в раздаточной коробке находятся следующим образом:

При наличии в силовой передаче автомобиля раздаточной коробки передаточное число последней на высшей передаче ip2 принималось. Передаточное число понижающей передачи ip1 целесообразно выбрать таким, чтобы кривые располагались на середине между соседними передачами. Это условие будет обеспечено, если

Найдем передаточные числа трансмиссии на понижающей передаче по формуле:

5. Тяговая и динамическая характеристики машины и их анализ.

Построение характеристик.

Тяговая характеристика представляет собой графическую зависимость на различных передачах и является основным документом, характеризующими тягово-динамические качества машины.

В табл. 7.1 вносятся значения крутящего момента Ме и частоты вращения вала двигателя n, найденные при построении внешней характеристики.

Для построения кривых необходимо определить на каждой передаче скорость движения и свободную силу тяги при соответствующей частоте вращения вала двигателя.

Скорость движения (км/ч) машины определяется по формуле /2, с.27/

где –динамический радиус колес , м; – общее передаточное число трансмиссии на соответствующей передаче.

Свободная сила тяги (Н) равна /2, с. 27/

где –касательная сила тяги, Н,

где – сопротивление воздушной среды, Н (учитывается при км/ч)

Найденные значения вносятся в табл. 5.1 и на её основе строится тяговая характеристика.

Остальные вычисления выполняются аналогично. Результаты см. в таблице.

График построения тяговой скоростной характеристики изображен на А1.

КЛДМ и М. 250401.125 ПЗ

Параметры тяговой характеристики

n, об/мин Ме, Н . М ip1=1,75
k1 = 134,5 k2 = 71,6 k3 = 38,1 k4 =20,2 k5 = 10,7
Va, км/ч Pk, кH Pw, кH Pa, кH Va, км/ч Pk, кH Pw, кH Pa, кH Va, км/ч Pk, кH Pw, кH Pa, кH Va, км/ч Pk, кH Pw, кH Pa, кH Va, км/ч Pk, кH Pw, кH Pa, кH
1810,4 0,71 405,8 Pa = Pk 1,34 216,0 Pa = Pk 2,52 115,0 Pa = Pk 4,76 61,0 Pa = Pk 8,98 32,3 Pa = Pk
1,29 438,9 2,42 233,7 4,54 124,3 8,57 65,9 16,17 34,9
1984,2 1,86 444,8 3,49 236,8 6,56 126,0 12,37 66,8 23,36 35,4 0,01
1889,1 2,43 423,5 4,57 225,4 8,58 120,0 16,18 63,6 30,55 33,7 0,02
1672,6 3,00 374,9 5,64 199,6 10,60 106,2 19,99 56,3 0,02 37,74 29,8 0,03

Продолжение таблицы 5.1

n, об/мин Ме, Н . М ip2=1,3
k1 = 100 k2 = 53,1 k3 = 28,2 k4 =15,04 k5 = 8
Va, км/ч Pk, кH Pw, кH Pa, кH Va, км/ч Pk, кH Pw, кH Pa,к H Va, км/ч Pk, кH Pw, кH Pa,кH Va, км/ч Pk, кH Pw, кH Pa, кH Va, км/ч Pk, кH Pw, кH Pa, кH
1810,4 0,96 301,7 Pa = Pk 1,81 160,2 Pa = Pk 3,41 85,1 Pa = Pk 6,39 45,4 Pa = Pk 12,02 24,1 Pa = Pk
1,73 326,3 3,26 173,3 6,14 92,0 11,51 49,1 21,63 26,1
1984,2 2,50 330,7 4,71 175,6 8,86 93,3 16,62 49,7 31,24 26,5 0,02
1889,1 3,27 314,9 6,16 167,2 11,5 88,8 21,73 47,4 40,86 25,2 0,04
1672,6 4,04 278,8 7,60 148,0 14,3 78,6 26,85 41,9 0,01 50,47 22,3 0,06

5.2 Анализ тяговых свойств машины

В условиях эксплуатации возможность движения транспортной системы на той или иной передаче ограничиваются мощностью двигателя (то есть способностью машины развивать на данной передаче силу тяги, равную или большую действующей силы сопротивления) и силам сцепления (то есть возможность машины реализовать эту силу тяги на ведущих органах без буксования).

Эта возможность может быть выражена следующей зависимостью /2, с. 29/:

где – суммарная сила сопротивления дороги.

Очевидно, при равномерном движении , а при ускоренном .

Сила тяги по сцеплению зависит от состояния дорожного покрытия или типа движителя, определяющих величину коэффициента сцепления , а также от нагрузки, приходящейся на ведущие органы машины (сцепной силы веса):

Анализ зависимости (7.5) показывает, что движение транспортной системы на данной передаче возможно при следующих условиях:

1.Сумма сил сопротивления не превосходит по своей величине значение свободной силы тяги , которую машина способна развить на этой передаче.

2.Сила тяги , подводимая к ведущим органам, не превышает силы тяги ограничиваемой по сцеплению.

3.При и отсутствии ограничений по сцеплению обеспечивается ускоренное движение.

4.Для движения с равномерной скоростью при переменной величине необходимо изменять форсировку двигателя изменением подачи топлива автоматически (с помощью регулятора) или вручную (дроссельной заслонкой) в соответствии с изменением так, чтобы .

Тяговая характеристика характеризует способность машина развивать на различных передачах при полной форсировке двигателя предельные значения силы тяги или динамического фактора при соответствующей скорости движения.

Для данных условий:

При анализе тяговых свойств автопоезда удобнее пользоваться динамической характеристикой, выражающей зависимость динамического фактора от скорости движения: D = f(v ). Как известно, динамический фактор характеризует удельную свободную силу тяги, которую может развить машина на различных передачах:

где G – полный вес транспортной системы.

6. Производительность лесотранспортных машин

Под производительностью машин на трелевке или вывозке леса понимается количество кубометров (м ) древесины, стрелеванной или вывезенной за единицу времени (час, смену, год). В соответствии с этим различают часовую производительность, сменную и годовую.

При расчете годовой производительности необходимо знать годовой и суточный режимы работы лесозаготовительных предприятий.

Производительность лесовозного автомобиля.

Сменная производительность определяется по формуле, м 3

где Т — продолжительность рабочей смены (420 мин);

ТПЗ – время на подготовительно-заключительную работу, мин; ТПЗ=30 мин за смену;

ТЦ — время цикла, мин;

Q — рейсовая нагрузка, м .

где L — среднее расстояние трелевки, км; L=60 км;

T среднее время пробега 1 км в обоих направлениях по трелевочному волоку, мин/км;

T время на погрузочно-разгрузочные работы, мин;

Среднее время пробега 1 км в грузовом и порожнем направлениях Т определяется расчетом, исходя из среднего расстояния трелевки, рабочей скорости движения в грузовом и порожнем направлениях по формуле

где — рабочая скорость машины в грузовом направлении, км/ч;

— скорость движения трактора в порожнем направлении, км/ч.

где t1 – время на установку автомобиля под погрузку и разгрузку (2 мин/рейс);

t2 – время пребывания машины на нижнем складе под разгрузкой (9 мин/рейс);

t3 — время ожидания погрузки на верхнем складе (12 мин/рейс);

t – время, затрачиваемое челюстным погрузчиком на погрузку 1 м 3 (1 мин/м 3 );

Годовая производительность машины может быть подсчитана по формуле

Литература

1. Тяговые машины. Методические указания по курсовому проектированию для студентов специальности 0519/ Валяжонков В. Д., Галямичев В. А., Драке А. Д., и др. Межвузовская типография (2) СППО-2, 1981. – 52 с.

Читайте также  Какое масло заливать в трансмиссию японского минитрактора

2. Артамонов М. Д., Иларионов В. А., Морин М. М. Основы теории и конструкции автомобиля. Учебник для техникумов. Изд. 2-е, перераб., М., «Машиностроение», 1974, 288 с.

3. Расчет элементов тяговых машин. Методические указания с элементами НИРС по расчету агрегатов и узлов тяговых машин для студентов специальности 0519/ Анисимов Г. М., Галямичев В. А., Драке А. Д., Жендаев С. Г. Темплан, 1982. – 44 с.

4. Лесные машины (тракторы, автомобили, тепловозы): Учебник для вузов/ Анисимов Г. М., Жендаев С. Г., Жуков А. В., и др. Под ред. д-ра техн. наук проф. Г. М. Анисимова. – М.: Лесн. пром-сть, 1989. – 512 с. ISBN 5 – 7120 – 0106 – 3

Передаточное число КПП: что означает и как его рассчитать

Коробка передач для автомобиля – второй по важности (да и по стоимости) агрегат. Без неё автомобиль бы двигался в ограниченном диапазоне скоростей и был бы очень прожорливым. Именно трансмиссия ответственна за изменение передаваемого на привод крутящего момента.

Большинство современных КПП – ступенчатые, то есть позволяют изменять крутящий момент дискретно, по ступеням, что обеспечивается наличием зубчатой передачи. Схематически ступени можно представить себе в виде пар шестерёнок, характеризующихся разным передаточным числом.

Сегодня мы расскажем, что обозначает передаточное число коробки, как оно измеряется, на что влияет.

Общий принцип работы КПП

Классическая механическая коробка представляет собой редуктор, состоящий из множества ступеней. Основная задача редуктора – увеличить или уменьшить на выходе скорость вращения вала с одновременным изменением крутящего момента, передаваемого от коленвала силового агрегата на пару ведущих колёс. В МКПП работой редуктора управляют вручную, используя рычаг переключения передач, устанавливаемый в салоне ТС.

Увеличивая обороты мотора, водитель разгоняет машину, но на каждой конкретной передаче существует максимальная скорость, выше которой авто ехать не сможет Проблема решается переходом на другую передачу с увеличенным передаточным числом, что позволяет снизить обороты при примерно том же крутящем моменте.

Но что такое передаточное число коробки, о котором мы упоминаем?

Под этим термином понимают вполне конкретную величину: соотношение количества зубьев, имеющихся на ведомой шестерне, к числу зубьев на одной из ведущих шестерен. То есть при переключении передач на шестерню с 30 зубьями при 60 зубьях на ведомой шестерне будем иметь передаточное число, равное двум (60:30).

Это значит, что передаточное число коробки передач говорит о том, насколько быстрее будет вращаться ведомый вал по сравнению со скоростью вращения коленвала.

Передаточное число КПП: что означает и как его рассчитать

Как рассчитываются передаточные числа КПП

Алгоритм определения передаточного числа коробки:

  • за базовую берём формулу К = Квм/Квщ, где Квм — число зубцов ведомой шестерни, Квщ — ведущей. Если, скажем, требуется определить ПЧ крутящего момента на колеса от трансмиссии, необходимо взять за исходные данные число зубцов шестерни дифференциала, которая будет ведомой, и количество зубцов шестерни вторичного вала КПП. Полученное значение называют ПЧ главной пары;
  • итак, пускай на коробке, расположенной на вторичном валу, имеется 15 зубьев, на шестерне дифференциала – 53 зубца. Подставив эти значения в нашу формулу, получим значение ПЧ для этой пары, равное 3,5. Это означает, что вал дифференциала будет вращаться медленнее вторичного вала коробки в 3,5 раза;
  • аналогичным образом рассчитываются ПЧ для каждой пары шестерен, присутствующих в трансмиссии. Чем ближе они будут находиться, тем плавнее будет осуществляться разгон авто, если передачи переключать последовательно друг за другом. По передаточным числам КПП можно произвести расчёт скорости вращения мотора, вернее, разницу скоростей между высшей и низшей передачами, разделив ПЧ первой передачи на ПЧ самой высокой;
  • рост передаточного числа, приводит к более коростному разгону автомобиля, но придётся чаще переключаться. Чем меньше ПЧ, тем выше максимально достижимая скорость, но разгоняться придётся дольше.

В принципе такой способ расчёта применяется при разработке трансмиссии, но здесь многое зависит от точности подбора передаточных чисел – это влияет не только на максимальную скорость автомашины, но и её динамические характеристики.

Узнать ПЧ для конкретной модели авто можно просмотрев её технические характеристики в руководстве пользователя. Если таковые найти не удалось, посчитать отношение для каждых пар МКПП можно и самостоятельно.

Делается это следующим образом:

  • машина загоняется на яму, все колёса, кроме одного ведущего, фиксируются противооткатными упорами;
  • выставляем рычаг КП в нейтральное положение;
  • мелом фиксируем текущее положение колеса, поставив метки на шине и полу (добиваясь их совмещения);
  • аналогичную операцию выполняем с фланцем и корпусом редуктора;
  • пуская помощник вращает колесо, а вы подсчитывайте, сколько оборотов сделает вал редуктора. Помощник добивается повторного совпадения меток, подсчитывая количество оборотов колеса;
  • полученное значение делим пополам, а затем на количество оборотов, выполненных карданным валом. Результирующее значение и будет искомым передаточным числом.

Передаточное число КПП: что означает и как его рассчитать

Как динамика машины зависит от передаточного числа

Чем правильнее (читай – сбалансированнее) подобраны ПЧ, тем эффективнее будет работать коробка, а износ шестерней будет сведён к минимуму. Но такой подбор – задача нелёгкая, поскольку необходимо учитывать множество факторов: мощность силового агрегата, назначение транспортного средства, диаметр колеса и т. д.

Величина передаточного числа влияет на то, как изменяется крутящий момент на выходе конкретной пары, а в конечном итоге – на валу, идущему к ведущим колесам. Для изменения ПЧ подбирают шестерни с увеличенным или уменьшённым количеством зубьев.

При высоком ПЧ автомобиль будет разгоняться быстрее, то есть будет обладать большей динамикой, но длина передачи будет короткой. Под этим термином понимают, насколько быстро достигаются максимальные обороты коленвала (короткие передачи расположены снизу, и переключаться здесь нужно быстро).

При уменьшении ПЧ мы ухудшаем динамику авто, но зато можем разгонять её до больших скоростей. Именно поэтому на самой высокой передаче обгон выполнять не рекомендуется, нужно перейти на меньшую и переключиться на высшую после завершения манёвра.

Конструкторы, подбирая передаточные числа, стремятся найти компромиссное решение, когда и скорость высока, и разгонные характеристики не страдают.

В автоспорте многие гонщики стремятся сделать передаточные числа коробки передач со строго последовательным уменьшением на определённое значение. Это делается для того, чтобы спортсмен переключался при разгоне «на автомате», то есть длина передач делается примерно равной.

Высокая скорость – режим, характерный для движения по прямой. Если трасса извилистая, рекомендуется использовать ПЧ с большими значениями – такой подбор в зависимости от типа трассы приходит с опытом.

Передаточное число КПП: что означает и как его рассчитать

Тюнинг КПП с изменением передаточного отношения

Не все знают, что лучшие динамические показатели зависят не от мощности, а достигаются в том диапазоне оборотов, который характернее для максимального крутящего момента. То есть в граничных значениях частоты оборотов коленвала, наименьшем и наибольшем, крутящий момент не достигает своего максимума.

Другими словами, чем большей будет разница между текущими и максимальными оборотами, тем хуже будет происходить набор скорости. В классических коробках передаточные числа стараются подобрать таким образом, чтобы разгон авто был комфортен на низших передачах, а наивысшие использовать для поддержания высокой скорости, экономя при этом горючее.

Если экономичность не является критическим показателем, то можно улучшить динамику, изменяя ПЧ. В этом случае уменьшается диапазон скоростей вращения коленвала при движении на одной передаче, то есть она становится короче, при этом происходит сближение ПЧ рядом расположенных передач. Для этого даже есть свой термин – сближенный ряд КПП.

Что это означает с точки зрения водителя? Двигатель достигает максимальных оборотов на меньшей передаче, но при переходе на более высокую ступень обороты остаются на примерно том же уровне – падают, но не критично, оставаясь в поддиапазоне максимального крутящего момента.

Существует несколько путей решения этой задачи – например, установить колёса меньшего диаметра или изменить передаточное число главной пары (например, увеличить с 3,7 до 4,0). А можно и совместить эти методы.

Многие поступают так: если конкретная модель имеет комплектации с разными силовыми агрегатами (например, 1,1, 1,3 и 1,6 л.), то передаточное число главной пары для автомобиля с 1,6-литровым мотором делают равным ПЧ, характерному младшим версиям.

То есть в результате такого тюнинга при установке ПЧ в значение 4,0 вместо штатных 3,7 передаточное число на пятой передаче станет таким же, как на четвёртой. Если при этом «обуть» машину в покрышки с меньшим диаметром, это ещё больше понизит передаточное число. То есть машина будет разгоняться намного быстрее, но и бензина кушать больше.

После такого апгрейда на 5-й передаче двигатель будет раскручиваться «по полной», что не добавит комфорта пассажирам. Так что подобный тюнинг уместен только в случае острой необходимости с учётом других характеристик машины (её веса, мощности двигателя, режима эксплуатации).

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: