Лекция 5. Мощность и момент

План лекции

5.1. Мощность и момент, подводимые к ведущим колесам автомобиля

5.2. Потери мощности в трансмиссии. КПД трансмиссии

5.1. Мощность и момент, подводимые к ведущим колесам автомобиля

В условиях эксплуатации автомобиль может двигаться на раз­личных режимах. К этим режимам относятся установившееся движение (равномерное), разгон (ускоренное), торможение (замед­ленное) и накат (по инерции). При этом в условиях города про­должительность движения составляет приблизительно 20 % для ус­тановившегося режима, 40 % — для разгона и 40 % — для тормо­жения и наката.

При всех режимах движения, кроме наката и торможения с отсоединенным двигателем, к ведущим колесам подводятся мощ­ность и крутящий момент. Для определения этих величин рассмот­рим схему, представленную на рис. 5.1. Здесь N_e — эффективная мощность двигателя; N_ТР — мощность, подводимая к трансмис­сии; N_кол — мощность, подводимая к ведущим колесам; J_м — мо­мент инерции маховика (под этой величиной условно понимают момент инерции всех вращающихся частей двигателя и трансмис­сии: маховика, деталей сцепления, коробки передач, карданной передачи, главной передачи и др.).

При разгоне автомобиля определенная доля мощности, пере­даваемой от двигателя к трансмиссии, затрачивается на раскру­чивание вращающихся частей двигателя и трансмиссии. Эти зат­раты мощности

(5.1)

где А — кинетическая энергия вращающихся частей.

Учтем, что выражение для кинетической энергии имеет вид

Рекомендуемые материалы

Тогда затраты мощности

(5.2)

Исходя из уравнений (5.1) и (5.2) мощность, подводимую к трансмиссии, можно представить в виде

(5.3)

Часть этой мощности теряется на преодоление различных со­противлений (трения) в трансмиссии.

Рис. 5.1. Схема для определения мощ­ности и крутящего момента, подво­димых от двигателя к ведущим ко­лесам автомобиля: Д - двигатель; М — маховик; Т — транс­миссия; К — ведущие колеса

Указанные потери мощности оцениваются коэффициентом полезного действия трансмис­сии η_тр.

С учетом потерь мощности в трансмиссии подводимая к веду­щим колесам мощность

(5.4)

Угловая скорость коленчатого вала двигателя

(5.5)

где ω_к — угловая скорость ведущих колес; и— передаточное число трансмиссии.

Передаточное число трансмиссии

где  и_К — передаточное число коробки передач; и_Д — передаточное число дополнительной коробки передач (раздаточная коробка, делитель, демультипликатор); ω_е — передаточное число главной передачи.

В результате подстановки ω_е из соотношения (5.5) в формулу (5.4) мощность, подводимая к ведущим колесам:

(5.6)

При постоянной угловой скорости коленчатого вала второй член в правой части выражения (5.6) равен нулю. В этом случае мощ­ность, подводимая к ведущим колесам, называется тяговой. Ее величина

(5.7)

С учетом соотношения (5.7) формула (5.6) преобразуется к виду

(5.8)

Для определения крутящего момента М_К, подводимого от дви­гателя к ведущим колесам, представим мощности N_K0Л  и N_Т в вы­ражении (5.8) в виде произведений соответствующих моментов на угловые скорости. В результате такого преобразования получим

(5.9)

Подставим в формулу (5.9) выражение (5.5) для угловой ско­рости коленчатого вала и, разделив обе части равенства на ω_к, получим

(5.10)

При установившемся движении автомобиля второй член в пра­вой части формулы (5.10) равен нулю. Момент, подводимый к ведущим колесам, в этом случае называется тяговым. Его величи­на

(5.11)

С учетом соотношения (5.11) момент, подводимый к ведущим колесам:

(5.12)

5.2. Потери мощности в трансмиссии. КПД трансмиссии

Мощность, подводимая от двигателя к ведущим колесам авто­мобиля, частично затрачивается в трансмиссии на преодоление трения (сухого или жидкостного).

Потери мощности на трение в трансмиссии (рис. 5.3)

 

ВеличинаN_трен включает в себя два вида потерь: механические и гидравлические.

Механические потери обусловлены трением в зубчатых зацеп­лениях, карданных шарнирах, подшипниках, манжетах (сальни­ках) и т. п. Величина этих потерь зависит главным образом от ка­чества обработки и смазки поверхностей трущихся деталей.

Гидравлические потери мощности связаны с перемешиванием и разбрызгиванием масла в механизмах трансмиссии (коробка передач, раздаточная коробка, ведущие мосты и др.). Величина потерь этого вида зависит от вязкости и уровня масла, залитого в механизмы трансмиссии, частоты вращения валов и шестерен.

Рис. 5.3. Графическая иллюстрация потерь мощности в трансмиссии

автомобиля: v₁ — одно из возможных значений скорости автомобиля

КПД трансмиссии равен произведению КПД механизмов, вхо­дящих в ее состав:

η_ТР= η_к η_кар η_д η_г

где η_к, η_кар, η_д, η_г — КПД соответственно коробки передач, кар­данной передачи, дополнительной коробки передач и главной передачи.

Ниже приведены значения КПД трансмиссии различных ти­пов автомобилей и ее отдельных механизмов:

Легковые автомобили......................................0,90...0,92

Грузовые автомобили и автобусы...................0,82...0,85

Автомобили повышенной

проходимости.................................................0,80... 0,85

Коробка передач:

прямая передача..............................................0,98...0,99

понижающая передача................................... 0,94...0,96

Карданная передача....................................... 0,97...0,98

Главная передача:

Вам также может быть полезна лекция "7.4 Художественная культура и искусство Византии".

одинарная........................................................0,96...0,97

двойная............................................................0,92...0,94

КПД трансмиссии не остается постоянным в течение всего срока эксплуатации автомобиля. В начале эксплуатации нового автомо­биля детали механизмов трансмиссии прирабатываются, и ее КПД в течение некоторого времени повышается. Далее на протяжении длительного периода он остается почти постоянным, а затем на­чинает снижаться вследствие изнашивания деталей, отклонения их размеров от номинальных и образования зазоров. После капи­тального ремонта автомобиля и последующей приработки дета­лей КПД трансмиссии вновь возрастает, но уже не достигает пре­жнего значения.

Для автомобилей, имеющих в трансмиссии гидравлические передачи (гидротрансформаторы, гидромуфты), КПД трансмис­сии равен произведению механического η_М и гидравлического η_ГИД КПД:

η_ТР= η_М η_ГИД

Гидравлический КПД существенно зависит от угловой скорос­ти валов и передаваемого момента.