Mga Paksa:
- Pagpapakilala ng mga ratio ng gear
- Kapangyarihan sa mga gulong
- Tukuyin ang K-factor ayon sa geometric na serye
- Tukuyin ang K-factor ayon sa itinamang geometric na serye (serye ni Jante)
- Pagtukoy ng mga ratio ng gear (pagpapakilala)
- Kalkulahin ang 1st gear reduction
- Kalkulahin ang 5th gear reduction (ayon sa geometric series)
- Pagkalkula ng iba pang mga pagbawas (ayon sa geometric na serye)
- Kalkulahin ang mga pagbawas ayon sa itinamang geometric na serye (serye ni Jante)
- Kalkulahin ang bilis ng sasakyan sa bawat pagbabawas (geometric series)
- Kalkulahin ang bilis ng sasakyan sa bawat pagbabawas (naitama na geometric na serye)
Pagpapakilala ng mga ratio ng gear:
Ang ratio ng gear ay tinutukoy ng:
- Ang bilang ng mga ngipin ng mga gears (tulad ng gearbox)
- Ang diameter ng mga pulley (tulad ng mga bahagi na hinihimok ng multi-belt)
Ipinapakita ng figure na ang gear A ay may 20 ngipin at ang gear B ay may 40 ngipin. Ang ratio ay 40/20 = 2:1.
Nangangahulugan ito na ang gear A (driven) ay gumagawa ng dalawang rebolusyon kapag ang gear B ay gumagawa ng isang rebolusyon. Sa pagsasagawa, hindi ito ang kaso. Ang isang ratio ay palaging tinitiyak, na hindi kailanman eksaktong 2,00:1, dahil sa huling kaso ang parehong mga ngipin mesh sa bawat rebolusyon. Kung ang gear B ay may 39 na ngipin (1,95:1) o 41 na ngipin (2,05:1), ang mga gear ng A at B ay magsasama-sama pa ng isang ngipin sa bawat rebolusyon, na magreresulta sa 20 beses na mas kaunting pagkasira kaysa sa ratio na 2:1.
Ang mataas na transmission ratio (kung saan maliit ang driving gear at malaki ang driven gear) ay nagbibigay ng mataas na top speed at ang mababang transmission ratio ay nagbibigay ng higit na pulling power. Sa gearbox ng isang kotse (sa prinsipyo lahat ng mga sasakyang de-motor), isinasaalang-alang ng disenyo ang mga layunin kung saan gagamitin ang kotse. Ang isang kotse na pangunahing naglalayong maghatid ng mabigat na kargada ay mangangailangan ng higit na lakas ng paghila sa mababang mga gear kaysa sa isang sports car na kailangang maabot ang isang mataas na bilis. Ang transmission ratio ng pinakamataas na gear ay dapat gawin sa paraang ang pinakamataas na bilis ng engine ay maaaring makamit sa pinakamataas na lakas ng engine. Nakakahiya kung ang bilis ay malapit na sa limitasyon at mayroon pang sapat na lakas upang mapabilis pa. Bilang karagdagan sa pinakamataas na gear, ang pinakamababang gear ay dapat ding maingat na piliin; ang kotse ay dapat na makapagmaneho palayo sa unang gear sa isang 40% na slope sa pinakamasamang kondisyon nang walang anumang mga problema. Bilang karagdagan, ang mga ratios ng mga intermediate na gear, i.e. 2, 3 at 4 (maaaring 5 din kung ito ay may kinalaman sa isang 6-speed gearbox) ay dapat matukoy sa pagitan nila.
Kapangyarihan sa mga gulong
Sa graph (sa larawan), ang katangian ng makina ay ipinahiwatig ng mga asul na linya at ang katangian ng sasakyan ay ipinahiwatig ng pulang linya. Dito ay malinaw mong makikita na ang 1st gear ay naghahatid ng mataas na puwersa sa mga gulong (humigit-kumulang 7200N, kaya 7,2kN) at ang pinakamataas na gear (ika-5) ay naghahatid ng puwersa na maximum na 1500N sa mga gulong.
Habang tumataas ang bilis at pagbilis ng sasakyan, bumababa ang puwersang inihatid sa mga gulong. Ang pag-unlad ng mga asul na linya ay resulta ng mga ratio ng transmission at ang sloping na pulang linya ay resulta ng paglaban sa pagmamaneho (rolling at air resistance).
Tukuyin ang K-factor ayon sa geometric na serye:
Ang sumusunod na teksto ay nauugnay sa sawtooth diagram sa ibaba.
Kung bumilis ka sa maximum na bilis ng engine sa unang gear, dapat kang lumipat sa 2nd gear.
Pagkatapos ng paglilipat at pag-disengage, bababa ang takbo ng makina at magiging pareho pa rin ang takbo ng sasakyan. Kapag lumilipat mula 1st hanggang 2nd gear, ang bilis ng engine ay sumusunod sa pulang linya sa graph sa ibaba. Ang bilis ng makina ay bababa mula sa "n Pmax" hanggang sa "n Mmax".
Binabalangkas ng mga may kulay na linya ang K factor. Tinutukoy ng laki ng K-factor ang laki ng mga kulay na linya. Kung ang "n Mmax" at "n Pmax" ay malapit sa isa't isa, maliit ang K-factor. Kaya may mga mas maliit na puwang sa pagitan ng mga pagpapadala.
Ito ay gumagana sa parehong paraan sa iba pang mga gears. Kung bibilis ka sa "n Pmax" mula sa 2nd gear (hanggang sa V2), ang berdeng linya ay susundan sa "n Mmax" kapag lumilipat.
- n Pmax: Ang bilis ng makina kung saan nakakamit ang pinakamataas na lakas (hal. 6000 rpm) na may "n Pmax" bilang "bilis sa pinakamataas na lakas"
- n Mmax: Ang bilis ng engine kung saan nakamit ang maximum torque (hal. 4000 rpm) na may "n Mmax" bilang "speed at maximum torque"
Ang mga ratio sa pagitan ng mga bilis at mga gear ay nananatiling pareho. Ang lahat ng mga linyang may kulay (K1 hanggang K5) ay nananatiling pareho. Ang K-factor ay tinutukoy ng katangian ng makina. Ang K-factor ay nasa pagitan ng mga bilis ng makina ng pinakamataas na metalikang kuwintas at ng pinakamataas na lakas ng makina. Ang mga ratio ng gear ng gearbox ay samakatuwid ay kinakalkula batay sa katangian ng engine na ito. Ang K factor ay maaaring matukoy para sa geometric na serye tulad ng sumusunod:
K = n Pmax / n Mmax
K = 6000 / 4000
K=1,5
Tinutukoy ng K-factor na 1,5 ang mga pagbawas (transmissions) ng lahat ng gears. Ang lahat ng ito ay pinag-ugnay sa isa't isa. Ang geometric na serye ay hindi inilalapat sa mga pampasaherong sasakyan dahil sa malalaking gaps sa mas matataas na gear. Ang mga gearbox ng mga pampasaherong sasakyan ay idinisenyo ayon sa naitama na geometric na serye (serye ni Jante).
Tukuyin ang K-factor ayon sa itinamang geometric na serye (serye ni Jante):
Sa mga pampasaherong sasakyan, ang mga puwang sa pagitan ng mga mababang gear ay kadalasang malaki at nagiging mas maliit sa mas mataas na mga gear. Ang maliliit na puwang sa pagitan ng matataas na gear ay nagreresulta sa kaunting pagkawala ng acceleration. Ang mga ratios sa mas matataas na gear ay nagiging mas maliit at mas maliit, na nagpapahintulot sa maximum na paggamit ng engine power. Mapapansin mo rin ito; Ang bilis ng engine ay mas bumaba sa pagitan ng paglipat mula sa ika-1 hanggang ika-2 gear kaysa sa pagitan ng paglipat mula sa ika-3 hanggang ika-4 na gear. Ito ay makikita sa sawtooth diagram sa ibaba; ang pulang linya ay mas malaki kaysa sa dilaw na linya:
Ang arithmetic series ay tinatawag ding "Jante's series". Ito ay isang naitama na geometric na serye.
Ang K-factor ay naiiba sa pagitan ng lahat ng mga gears. Ito ay may malaking pakinabang kumpara sa nabanggit na geometric na serye na may nakapirming halaga ng K. Dahil ang mga ratio sa mas matataas na gear ay nagiging mas maliit, ang maximum na lakas ng engine ay ginagamit. Ang puwersa sa mga gulong ay mas malaki na ngayon kaysa sa geometric na serye.
Ang K-factor ay iba na ngayon para sa bawat gear (lahat ng may kulay na linya ay may iba't ibang haba), kaya dapat na lahat ito ay matukoy sa pamamagitan ng pagkalkula. Ang mga ratio ng paghahatid ng mga gear ay maaaring matukoy gamit ang K-factor. Nang hindi nalalaman ang K-factor, ang pagbabawas ng pinakamababa o pinakamataas na gear ay maaaring matukoy, ngunit ang natitirang mga acceleration ay dapat pagkatapos ay kalkulahin gamit ang K-factor. Pagkatapos lamang ay maaaring iguhit ang sawtooth diagram.
Pagtukoy ng mga ratio ng gear (pagpapakilala):
Dapat isaalang-alang ng tagagawa ng gearbox ang ilang bagay. Ang mga pagpapadala sa gearbox ay dapat na tipunin nang may pag-iingat. Halimbawa, ang mga kadahilanan tulad ng mga bilis kung saan ang makina ay may pinakamaraming metalikang kuwintas at lakas, ang dynamic na radius ng gulong, ang pagbawas ng pagkakaiba at ang kahusayan ng buong drivetrain ay mahalaga. Ito ay nakalista sa ibaba:
Ang mga bilis kung saan ang makina ay may pinakamaraming metalikang kuwintas at lakas:
Ito ang mga bilis na "n Pmax" at "n Mmax" na ipinapakita sa geometric series na paglalarawan sa itaas.
Ang dynamic na radius ng gulong:
Ito ang distansya sa pagitan ng gitna ng hub at ibabaw ng kalsada. Kung mas maliit ang gulong, mas mataas ang bilis ng gulong sa parehong bilis ng sasakyan. Ang dynamic na radius ng gulong ay maaaring kalkulahin tulad ng sumusunod (kung alam na ito):
Ang laki ng gulong ay dapat malaman upang makalkula ito. Bilang halimbawa, kinukuha namin ang laki ng gulong 205/55R16. Nangangahulugan ito na ang gulong ay (205 x 0,55) = 112,75mm = 11,28cm ang taas. Dahil ito ay 16 pulgada, dapat itong i-convert sa sentimetro: 16 x 2,54(pulgada) = 40,64cm.
May kinalaman ito sa distansya sa pagitan ng ibabaw ng kalsada at ng hub, kaya ang kabuuang taas na 40,64 cm ay dapat hatiin ng 2: 40,64 / 2 = 20,32 cm.
Ang dynamic na radius ng gulong (Rdyn) ay ngayon: 11,28 + 20,32 = 31,60cm.
Ang pagbawas ng pagkakaiba:
Ang kaugalian ay palaging may nakapirming ratio ng paghahatid. Ang gearbox ay dapat na nakatuon dito. Ang mga komersyal na sasakyan ay maaaring magkaroon ng hanggang 5 pagkakaiba sa pagmamaneho.
Ang kahusayan ng kabuuang drivetrain:
Dahil sa pagkalugi sa friction, bukod sa iba pang mga bagay, palaging may tiyak na porsyento ng pagkawala. Depende din ito sa kapal ng langis (at ang temperatura). Karaniwan ang pagbabalik ay nasa paligid ng 85 hanggang 90%.
Ngayon ay tutukuyin natin ang mga ratios ng gear (mga pagbawas) ng isang gawa-gawang engine at gearbox.
Ang mga sumusunod na pagtutukoy ay kilala:
- Masa ng sasakyan: 1500kg
- Fall acceleration (G): 9,81m/s2
- Uri ng gearbox: Manual na may 5 gears at reverse
- Dynamic na radius ng gulong: 0,32m (= 31,60cm mula sa nakaraang kalkulasyon)
- Pagbawas ng pagkakaiba: 3,8:1
- Episyente ng drivetrain: 90%
- Pinakamataas na bilis ng sasakyan: 220km/h (220 / 3,6 = 61,1m/s)
- Pinakamataas na slope: 20%
- Rolling resistance coefficient (μ): 0,020
- n Pmax: 100kW sa 6500 rpm
- n Mmax: 180Nm sa 4500 rpm
Una dapat itong matukoy kung gaano karaming metalikang kuwintas ang maaaring ipadala ng mga gulong sa ibabaw ng kalsada. Depende ito sa kondisyon ng sasakyan, dahil nagmamaneho ba ito sa isang aspalto na kalsada na may mababang koepisyent ng rolling resistance? Maaari itong kalkulahin kasama ang rolling resistance at ang dynamic na radius ng gulong. Ang formula para sa rolling resistance ay ang mga sumusunod:
Frol = μ xmxgx cos α (para sa paliwanag, tingnan ang pahina mga resistensya sa pagmamaneho)
Frol = 0,020 x 1500 x 9,81 x cos 18 = 279,9 N
Dahil may slope, dapat ding kalkulahin ang F slope:
F slope = mxgx sin α
F slope = 1500 x 9,81 x sin 18 = 4547,2 N
Ang paglaban ng hangin ay maaaring mapabayaan, kaya ang kabuuang pagtutol sa pagmamaneho ay ang mga sumusunod:
Frij = Frol + Fslope
Frij = 279,9 + 4547,2 = 4827,1N
Upang kalkulahin ang maximum na torque na maaaring ipadala ng mga gulong sa ibabaw ng kalsada, ang Frij ay dapat na i-multiply sa dynamic na radius ng gulong
Mwiel = Frij x Rdyn
M gulong = 4827,1 x 0,32
Mwheel = 1544,7Nm
K factor:
Ngayon ay kalkulahin natin ang K-factor:
K = n Pmax / n Mmax
K = 6000 / 4500
K=1,33
Kalkulahin ang 1st gear reduction:
Ang formula para sa pagkalkula ng unang gear ay ang mga sumusunod:
Kalkulahin ang 5th gear reduction (ayon sa geometric series):
Ang pagbabawas ng 5th gear ay maaari ding matukoy sa katulad na paraan. Ang 5th gear ay dapat na matukoy batay sa maximum na bilis ng engine, dahil ito ay nakakainis kung ang engine ay mayroon pa ring sapat na lakas upang mapabilis pa habang ang maximum na bilis ng engine (at samakatuwid ay ang pinakamataas na bilis ng kotse) ay naabot. Mahalaga rin ang bilis ng gulong (nWheel) sa pinakamataas na bilis ng sasakyan. Dapat itong kalkulahin muna:
Ngayon na ang bilis ng gulong ay kilala sa pinakamataas na bilis ng sasakyan na 220 km/h (61,1 metro bawat segundo), ang pagbabawas ng 5th gear ay maaaring kalkulahin.
Pagkalkula ng iba pang mga pagbawas (ayon sa geometric na serye):
Ayon sa mga kalkulasyon, ang pagbawas ng 5th gear ay 0,87 at ang K-factor = 1,33.
Gamit ang data na ito (ayon sa geometric na serye) ang mga pagbawas ng ika-2, ika-3 at ika-4 na gear ay maaaring kalkulahin.
i5 = (nakalkula na dati)
i4 = K x i5
i3 = K x i4
i2 = K x i3
i1 = K x i2
Ang pagbabawas i1 ay kilala na dito, kaya kung ang natitira ay kinakalkula nang tama, ang parehong numero (ibig sabihin, 2,51) ay dapat magresulta. Ang isang maliit na paglihis ay normal, dahil maraming roundings ang ginawa sa pansamantala. Ngayon ang hanay ng lahat ng mga pagbawas ay maaaring punan. Ang mga kalkulasyon ay dapat gawin mula sa itaas hanggang sa ibaba. Ang sagot ng i5 ay ginagamit para sa i4, at ng i4 para sa i3 atbp.
i5 = 0,87
i4 = 1,33 x 0,87 = 1,16
i3 = 1,33 x 1,16 = 1,50
i2 = 1,33 x 1,50 = 2,00
i1 = 1,33 x 2,00 = 2,60
Ang talahanayan ng geometric na serye ay maaari na ngayong kumpletuhin.
Pagkalkula ng mga pagbawas ayon sa itinamang geometric na serye (serye ni Jante):
Mas maaga sa pahina ang pagkakaiba sa pagitan ng geometric na serye at ang "naitama" na geometric na serye ay ipinaliwanag. Ang itinamang geometric na serye, na tinatawag ding "Jante series", ay may kalamangan na ang K-factor sa mas mataas na mga pagbawas ay mas magkakalapit. Ang K factor para sa geometric na serye ay pare-pareho (ito ay n P max na hinati ng n M max, at naging 1,33). Nagbigay din ito ng pare-parehong halaga sa graph.
Gamit ang itinamang geometric na serye, mayroong isang linya sa graph na nagpapahiwatig na ang halaga ng K ay hindi pare-pareho. Bumababa ang K-factor sa bawat acceleration.
Ang itinamang geometric na serye ay may pare-parehong halaga. Ipinapahiwatig namin ito ng isang m. Ang halaga ng m = 1,1.
Ang pangkalahatang formula ng K value ng itinamang geometric na serye ay ang mga sumusunod:
Paliwanag ng formula:
z-1 = ang bilang ng mga gears na minus isa
i1 = unang pagbabawas ng gear
m sa ikaanim na kapangyarihan = pare-pareho sa ika-6
iz = ang kabuuang bilang ng mga gears
Napunan, binibigyan nito ang ikaapat na ugat ng 2,6 / (1,1^6 x 0,87)
(Ilagay ang square root sa calculator gaya ng sumusunod: ipasok muna ang 4, pagkatapos ay SHIFT na sinusundan ng radical sign na may x sa itaas nito. Pagkatapos ay isulat ang multiplication sa ilalim ng dividing line sa pagitan ng mga bracket).
Ang sagot ay: 1,14
Ang halaga ng K ng itinamang seryeng geometriko ay 1,14. Kakalkulahin pa namin ito:
i5 = (dating kinakalkula)
i4 = K x i5
i3 = K2 xmx i5
i2 = K3 x m3 x i5
i1 = K4 x m6 x i5
i5 ay kilala; ito ay 0,87. Ang halaga ng K ay 1,14 at ang m ay 1,1. Gamit ang data na ito maaari naming punan ang talahanayan:
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
Ang talahanayan ng itinamang geometric na serye ay maaari na ngayong kumpletuhin:
Kalkulahin ang bilis ng sasakyan sa bawat pagbabawas (geometric series):
Maaaring matukoy ang bilis ng sasakyan para sa bawat pagbawas. Ito ang pinakamataas na bilis na maaaring makamit ng sasakyan sa gear na ito sa pinakamataas na bilis na 6000 revolutions kada minuto. Ang pagkalkula ay ang mga sumusunod:
Unang pagbabawas ng sasakyan = 1 x π x nWheel x Rdyn
(Kakakalkula pa lang ng nWheel para sa unang gear at kilala na ang Rdyn; ito ay 0,32m. Maaring ilagay ang formula:
Unang pagbabawas ng sasakyan = 1 x π x 2 x 10,12
Unang pagbabawas ng sasakyan = 1 m/sx 20,35 = 73,25 km / h
Ang iba pang mga acceleration ay maaaring kalkulahin sa pamamagitan lamang ng pagbabago ng Z = 2,60 sa unang formula sa pagbabawas ng nais na acceleration, at pagkatapos ay ilagay ito bilang nWheel sa pangalawang formula.
Ang iba pang mga gears ay may sumusunod na kinalabasan:
2nd gear: 95,2 km / h
3nd gear: 127 km / h
4nd gear: 164,2 km / h
5nd gear: 219 km / h (ito ang pinakamataas na bilis ng sasakyan)
Ang mga bilis na ito ay maaaring ilagay sa talahanayan ng geometric na serye.
Kalkulahin ang bilis ng sasakyan sa bawat pagbabawas (naitama na geometric na serye):
Ang pagkalkula ay eksaktong pareho at samakatuwid ay hindi na nabanggit.
Unang gear: 1 km/h
Unang gear: 2 km/h
Unang gear: 3 km/h
Unang gear: 4 km/h
Unang gear: 5 km/h
Tulad ng makikita na ngayon, ang pinakamataas na bilis ng kotse ay pareho para sa geometric at naitama na geometric na serye. Sa geometric series (ang una) ang gaps sa pagitan ng mas mataas na gears ay napakalaki at sa corrected geometric series ang gaps sa pagitan ng lahat ng gears ay halos pareho. Ang huli ay ginagamit sa mga sasakyan ngayon.
