Temos:
- Pavarų skaičiaus įvadas
- Galia ratams
- Pagal geometrinę eilutę nustatykite K koeficientą
- Nustatykite K koeficientą pagal pataisytas geometrines eilutes (Jantės eilutę)
- Pavarų skaičiaus nustatymas (įvadas)
- Apskaičiuokite 1-osios pavaros redukciją
- Apskaičiuokite 5-osios pavaros redukciją (pagal geometrinę seriją)
- Kitų sumažinimų apskaičiavimas (pagal geometrines eilutes)
- Apskaičiuokite sumažinimus pagal pataisytas geometrines eilutes (Jantės serija)
- Apskaičiuokite transporto priemonės greitį per sumažinimą (geometrinė serija)
- Apskaičiuokite transporto priemonės greitį per sumažinimą (pataisyta geometrinė serija)
Pavarų skaičiaus įvadas:
Pavaros santykis nustatomas pagal:
- Pavarų (pvz., pavarų dėžės) dantų skaičius
- Skriemulių skersmuo (pvz., komponentai, varomi kelių diržų)
Paveikslėlyje parodyta, kad A pavara turi 20, o B pavara - 40. Santykis yra 40/20 = 2:1.
Tai reiškia, kad pavara A (varoma) daro du apsisukimus, o pavara B – vieną. Praktikoje taip niekada nebūna. Visada užtikrinamas santykis, kuris niekada nebūna tiksliai 2,00:1, nes pastaruoju atveju su kiekvienu apsisukimu susikerta tie patys dantys. Jei B pavara turėtų 39 dantis (1,95:1) arba 41 dantį (2,05:1), A ir B krumpliaračiai su kiekvienu apsisukimu susikištų vienu dantu toliau, todėl susidėvėjimas būtų 20 kartų mažesnis nei santykis 2:1.
Didelis perdavimo santykis (kai varomoji pavara yra maža, o varomoji pavara yra didelė) užtikrina didelį maksimalų greitį, o mažas perdavimo santykis suteikia daugiau traukos jėgos. Automobilio (iš esmės visų motorinių transporto priemonių) greičių dėžėje projektuojant atsižvelgiama į tai, kokiais tikslais automobilis bus naudojamas. Automobiliui, kuris daugiausia skirtas dideliam kroviniui vežti, įjungus žemą pavarą reikės daugiau traukos jėgos nei sportiniam automobiliui, kuris turi pasiekti didelį maksimalų greitį. Aukščiausios pavaros perdavimo perdavimo skaičius turi būti sukonstruotas taip, kad būtų galima pasiekti didžiausią variklio sūkių skaičių esant didžiausiai variklio galiai. Būtų gaila, jei greitis jau būtų arti ribos ir dar liktų pakankamai jėgų įsibėgėti toliau. Be aukščiausios pavaros, reikia atidžiai pasirinkti ir žemiausią; automobilis turi 40% nuokalne prasčiausiomis sąlygomis be problemų nuvažiuoti pirma pavara. Be to, tarp jų turi būti nustatyti tarpinių pavarų, ty 2, 3 ir 4 (galbūt ir 5, jei tai yra 6 greičių pavarų dėžė), dydžiai.
Galia ratams
Diagramoje (paveiksle) variklio charakteristikos pažymėtos mėlynomis linijomis, o transporto priemonės charakteristikos – raudona linija. Čia aiškiai matosi, kad 1-oji pavara perduoda didelę jėgą ratams (apie 7200N, taigi 7,2kN), o aukščiausia pavara (5-oji) – daugiausiai 1500N jėgą į ratus.
Didėjant automobilio greičiui ir įsibėgėjimui, ratams tenkanti jėga mažėja. Mėlynos linijos progresuoja dėl perdavimo koeficientų, o nuožulni raudona linija yra pasipriešinimo važiavimui (riedėjimo ir oro pasipriešinimo) rezultatas.
Nustatykite K koeficientą pagal geometrinę eilutę:
Šis tekstas susijęs su toliau pateikta pjūklo diagrama.
Jei įsibėgėjate iki didžiausio variklio sūkių skaičiaus pirmąja pavara, turite perjungti 2 pavarą.
Po pavarų perjungimo ir išjungimo variklio sūkiai sumažės, o automobilio greitis išliks toks pat. Perjungiant iš 1 į 2 pavarą, variklio sūkių skaičius atitinka raudoną liniją toliau pateiktoje diagramoje. Variklio greitis sumažės nuo „n Pmax“ iki „n Mmax“.
Spalvotos linijos apibūdina K faktorių. K koeficiento dydis lemia spalvotų linijų dydį. Jei „n Mmax“ ir „n Pmax“ yra arti vienas kito, K koeficientas yra mažas. Taigi tarp transmisijų yra mažesni tarpai.
Panašiai veikia ir su kitomis pavaromis. Jei pagreitinate iki „n Pmax“ iš 2 pavaros (iki V2), perjungiant pavarą, žalia linija eina iki „n Mmax“.
- n Pmax: variklio sūkiai, kuriems esant pasiekiama didžiausia galia (pvz., 6000 aps./min.), kai „n Pmax“ yra „greičiai esant didžiausiai galiai“
- n Mmax: variklio sūkiai, kuriems esant pasiekiamas didžiausias sukimo momentas (pvz., 4000 aps./min.), kai „n Mmax“ yra „greičiai esant didžiausiam sukimo momentui“
Greičių ir pavarų santykiai išlieka tokie patys. Todėl visos spalvotos linijos (K1–K5) išlieka tos pačios. K koeficientą lemia variklio charakteristika. K koeficientas yra tarp didžiausio sukimo momento ir didžiausios variklio galios. Todėl pavarų dėžės pavarų skaičius apskaičiuojamas pagal šią variklio charakteristiką. K koeficientą geometrinėms serijoms galima nustatyti taip:
K = n Pmax / n Mmax
K = 6000 / 4000
K = 1,5 m
K koeficientas 1,5 lemia visų pavarų sumažinimus (transmisijas). Visa tai derinama tarpusavyje. Geometrinė serija lengviesiems automobiliams netaikoma dėl didelių tarpų tarp aukštesnių pavarų. Lengvųjų automobilių pavarų dėžės projektuojamos pagal pataisytą geometrinę seriją (Jantės serija).
Nustatykite K koeficientą pagal pataisytą geometrinę eilutę (Jantės eilutę):
Lengvuosiuose automobiliuose tarpai tarp žemų pavarų dažnai būna dideli, o įjungus aukštesnes pavaras, jie mažėja. Maži tarpai tarp aukštų pavarų sumažina pagreitį. Didesnių pavarų skaičiai vis mažėja ir leidžia maksimaliai išnaudoti variklio galią. Taip pat galite tai pastebėti; Variklio apsisukimų dažnis nukrenta toliau, kai perjungiama iš 1 į 2 pavarą, nei perjungiant iš 3 į 4 pavarą. Tai matoma toliau pateiktoje pjūklo schemoje; raudona linija yra didesnė už geltoną:
Aritmetinė serija dar vadinama „Jantės serija“. Tai pataisyta geometrinė serija.
K koeficientas skiriasi visoms pavaroms. Tai turi didelių pranašumų, palyginti su pirmiau minėta geometrine serija su fiksuota K reikšme. Kadangi aukštesnėse pavarose koeficientai tampa mažesni, naudojama maksimali variklio galia. Jėga ant ratų dabar yra didesnė nei geometrinėse serijose.
K koeficientas dabar yra skirtingas kiekvienai pavarai (visos spalvotos linijos turi skirtingą ilgį), todėl dabar jis turi būti nustatytas skaičiuojant. Pavarų perdavimo skaičių galima nustatyti naudojant K koeficientą. Nežinant K koeficiento, galima nustatyti mažiausios arba aukščiausios pavaros sumažinimą, tačiau tada likusieji pagreičiai turi būti skaičiuojami su K koeficientu. Tik tada galima nubraižyti pjūklo schemą.
Pavarų skaičiaus nustatymas (įvadas):
Pavarų dėžės gamintojas turi atsižvelgti į daugybę dalykų. Pavarų dėžės transmisijos turi būti sumontuotos atsargiai. Pavyzdžiui, svarbūs yra tokie veiksniai, kaip greičiai, kuriais variklis turi didžiausią sukimo momentą ir galią, dinamiškas padangos spindulys, diferencialo sumažinimas ir visos pavaros efektyvumas. Tai pateikiama žemiau:
Greičiai, kuriais variklis turi didžiausią sukimo momentą ir galią:
Tai yra greičiai „n Pmax“ ir „n Mmax“, parodyti aukščiau esančioje geometrinės serijos iliustracijoje.
Dinaminės padangos spindulys:
Tai atstumas tarp stebulės centro ir kelio paviršiaus. Kuo mažesnis ratas, tuo didesnis rato greitis bus tuo pačiu transporto priemonės greičiu. Dinaminį padangos spindulį galima apskaičiuoti taip (jei jis jau žinomas):
Norint tai apskaičiuoti, reikia žinoti padangos dydį. Kaip pavyzdį paimame 205/55R16 dydžio padangas. Tai reiškia, kad padanga yra (205 x 0,55) = 112,75 mm = 11,28 cm aukščio. Kadangi jis yra 16 colių, jį reikia konvertuoti į centimetrus: 16 x 2,54 (colių) = 40,64 cm.
Tai susiję su atstumu tarp kelio dangos ir stebulės, todėl bendras 40,64 cm aukštis turi būti padalintas iš 2: 40,64 / 2 = 20,32 cm.
Dinaminis padangos spindulys (Rdyn) dabar yra: 11,28 + 20,32 = 31,60 cm.
Skirtumo sumažinimas:
Diferencialas visada turi fiksuotą perdavimo santykį. Pavarų dėžė turi būti tam pritaikyta. Komercinių transporto priemonių pavaroje gali būti iki 5 diferencialų.
Visos pavaros efektyvumas:
Dėl trinties nuostolių, be kita ko, visada yra tam tikras procentas. Tai taip pat priklauso nuo alyvos storio (ir temperatūros). Paprastai grąža yra apie 85–90%.
Dabar mes nustatysime fiktyvaus variklio ir pavarų dėžės pavarų skaičius (sumažinimus).
Yra žinomos šios specifikacijos:
- Automobilio masė: 1500 kg
- Kritimo pagreitis (G): 9,81 m/s2
- Pavarų dėžės tipas: mechaninė su 5 pavaromis ir atbuline eiga
- Dinaminis padangos spindulys: 0,32 m (= 31,60 cm nuo ankstesnio skaičiavimo)
- Skirtumo sumažinimas: 3,8:1
- Pavaros efektyvumas: 90 %
- Didžiausias transporto priemonės greitis: 220 km/h (220 / 3,6 = 61,1 m/s)
- Maksimalus nuolydis: 20 %
- Pasipriešinimo riedėjimui koeficientas (μ): 0,020
- n Pmax: 100 kW esant 6500 aps./min
- n Mmax: 180 Nm esant 4500 aps./min
Pirmiausia reikia nustatyti, kokį sukimo momentą ratai gali perduoti kelio dangai. Tai priklauso nuo transporto priemonės būklės, nes ar ji važiuoja asfaltuotu keliu, kurio pasipriešinimo riedėjimui koeficientas mažas? Tai galima apskaičiuoti kartu su pasipriešinimu riedėjimui ir dinaminiu padangos spinduliu. Pasipriešinimo riedėjimui formulė yra tokia:
Frol = μ xmxgx cos α (paaiškinimą rasite puslapyje vairavimo pasipriešinimai)
Frol = 0,020 x 1500 x 9,81 x cos 18 = 279,9 N
Kadangi yra nuolydis, reikia apskaičiuoti ir F nuolydį:
F nuolydis = mxgx sin α
F nuolydis = 1500 x 9,81 x sin 18 = 4547,2 N
Oro pasipriešinimo galima nepaisyti, todėl bendras pasipriešinimas važiavimui yra toks:
Frij = Frol + Fslope
Frij = 279,9 + 4547,2 = 4827,1 N
Norint apskaičiuoti didžiausią sukimo momentą, kurį ratai gali perduoti kelio dangai, Frij reikia padauginti iš dinaminio padangos spindulio
Mwiel = Frij x Rdyn
M ratas = 4827,1 x 0,32
Mratas = 1544,7 Nm
K koeficientas:
Dabar apskaičiuosime K koeficientą:
K = n Pmax / n Mmax
K = 6000 / 4500
K = 1,33 m
Apskaičiuokite 1-osios pavaros redukciją:
Pirmosios pavaros apskaičiavimo formulė yra tokia:
Apskaičiuokite 5-osios pavaros redukciją (pagal geometrinę seriją):
Panašiai galima nustatyti ir 5-osios pavaros sumažinimą. 5 pavara turi būti nustatoma pagal maksimalų variklio sūkių skaičių, nes būtų nemalonu, jei variklis dar turėtų pakankamai galios įsibėgėti toliau, kol pasiekiamas didžiausias variklio sūkių skaičius (taigi ir didžiausias automobilio greitis). Taip pat svarbus ir rato greitis (nWheel) esant maksimaliam automobilio greičiui. Pirmiausia reikia apskaičiuoti:
Dabar, kai žinomas rato greitis, kai didžiausias automobilio greitis yra 220 km/h (61,1 metro per sekundę), galima skaičiuoti 5-osios pavaros sumažinimą.
Kitų sumažinimų apskaičiavimas (pagal geometrines eilutes):
Pagal skaičiavimus 5 pavaros sumažinimas yra 0,87, o K koeficientas = 1,33.
Pagal šiuos duomenis (pagal geometrines eilutes) galima apskaičiuoti 2, 3 ir 4 pavarų sumažinimus.
i5 = (jau buvo apskaičiuota anksčiau)
i4 = K x i5
i3 = K x i4
i2 = K x i3
i1 = K x i2
Čia jau žinomas sumažinimas i1, taigi, jei liekana apskaičiuojama teisingai, turėtų gautis toks pat skaičius (būtent 2,51). Nedidelis nukrypimas yra normalus, nes per tą laiką buvo atlikta daug apvalinimų. Dabar galima užpildyti visų sumažinimų eilutę. Skaičiavimai turi būti atliekami iš viršaus į apačią. Atsakymas i5 naudojamas i4, o i4 atsakymas i3 ir kt.
i5 = 0,87
i4 = 1,33 x 0,87 1,16 = XNUMX XNUMX
i3 = 1,33 x 1,16 1,50 = XNUMX XNUMX
i2 = 1,33 x 1,50 2,00 = XNUMX XNUMX
i1 = 1,33 x 2,00 2,60 = XNUMX XNUMX
Geometrinės serijos lentelė dabar gali būti užpildyta.
Sumažėjimų apskaičiavimas pagal pataisytas geometrines eilutes (Jantės serija):
Anksčiau puslapyje buvo paaiškintas skirtumas tarp geometrinės serijos ir "pataisytos" geometrinės serijos. Pataisytos geometrinės serijos, dar vadinamos „Jante“ serijomis, turi pranašumą, kad didesnių sumažinimų K koeficientas yra arčiau vienas kito. Geometrinės eilutės K koeficientas buvo pastovus (tai buvo n P max padalytas iš n M max ir buvo 1,33). Tai taip pat davė pastovią reikšmę grafike.
Su pataisytomis geometrinėmis serijomis grafike yra linija, kuri rodo, kad K reikšmė nėra pastovi. K koeficientas mažėja su kiekvienu pagreičiu.
Ištaisyta geometrinė serija turi pastovią vertę. Tai pažymime raide m. M reikšmė = 1,1.
Bendra pakoreguotų geometrinių serijų K vertės formulė yra tokia:
Formulės paaiškinimas:
z-1 = pavarų skaičius atėmus vieną
i1 = pirmosios pavaros sumažinimas
m iki šeštojo laipsnio = konstanta iki 6-osios
iz = bendras pavarų skaičius
Užpildžius, gaunama ketvirtoji šaknis iš 2,6 / (1,1^6 x 0,87)
(Skaičiuoklėje įveskite kvadratinę šaknį taip: pirmiausia įveskite 4, tada SHIFT ir radikalo ženklą su x virš jo. Tada parašykite daugybą po skiriamąja linija tarp skliaustų).
Atsakymas yra: 1,14
Todėl pataisytos geometrinės eilutės K vertė yra 1,14. Toliau skaičiuosime:
i5 = (anksčiau apskaičiuota)
i4 = K x i5
i3 = K2 xmx i5
i2 = K3 x m3 x i5
i1 = K4 x m6 x i5
i5 yra žinomas; tai yra būtent 0,87. K reikšmė yra 1,14, o m yra 1,1. Turėdami šiuos duomenis galime užpildyti lentelę:
i5 = 0,87
i4 = 1,14 x 0,87
i3 = 1,142 x 1,1 x i5
i2 = 1,143 x 1,13 x i5
i1 = 1,144 x 1,16 x i5
i5 = 0,87
i4 = 0,99
i3 = 1,24
i2 = 1,72
i1 = 2,60
Dabar galima užpildyti pataisytų geometrinių serijų lentelę:
Apskaičiuokite transporto priemonės greitį per sumažinimą (geometrinė serija):
Transporto priemonės greitis gali būti nustatomas kiekvienam sumažinimui. Tai didžiausias greitis, kurį transporto priemonė gali pasiekti su šia pavara, kai didžiausias 6000 apsisukimų per minutę greitis. Skaičiavimas yra toks:
Vtransporto priemonės 1-asis sumažinimas = 2 x π x nRatas x Rdyn
(nRatas ką tik paskaičiuotas pirmai pavarai ir Rdyn jau buvo žinomas; tai yra 0,32 m. Tada galima įvesti formulę:
V transporto priemonės 1 sumažinimas = 2 x π x 10,12 x 0,32
Vtransporto priemonės 1-as sumažinimas = 20,35 m/sx 3,6 = 73,25 km / h
Kiti pagreičiai gali būti apskaičiuojami tiesiog pirmoje formulėje pakeitus Z = 2,60 į norimo pagreičio sumažinimą, o tada įvedant tai kaip nWheel antroje formulėje.
Kitos pavaros turi tokius rezultatus:
2 pavara: 95,2 km / h
3 pavara: 127 km / h
4 pavara: 164,2 km / h
5 pavara: 219 km / h (tai didžiausias automobilio greitis)
Šiuos greičius galima įrašyti į geometrinių eilučių lentelę.
Apskaičiuokite transporto priemonės greitį per sumažinimą (pataisyta geometrinė serija):
Skaičiavimas yra lygiai toks pat, todėl nebėra pažymėtas.
1 pavara: 73,2 km/val
2 pavara: 110,75 km/val
3 pavara: 153,61 km/val
4 pavara: 192,40 km/val
5 pavara: 219 km/val
Kaip dabar aiškiai matyti, didžiausi automobilio greičiai geometrinėms ir koreguotoms geometrinėms serijoms yra vienodi. Geometrinėje serijoje (pirmoje) tarpai tarp aukštesnių pavarų yra labai dideli, o koreguotoje geometrinėje serijoje tarpai tarp visų pavarų yra beveik vienodi. Pastarasis naudojamas šiandieninėse transporto priemonėse.
