Мощность и момент, подводимые к ведущим колесам

Поскольку внешние силы, движущие автомобиль, возникают в результате взаимодействия между ведущими колесами и дорогой, необходимо знать величину мощности, подводимой от двигателя к колесам.

Представим систему «двигатель — трансмиссия» в виде схемы (рис. 3), у которой входная мощность N_e соответствует мощности на конце коленчатого вала двигателя, выходная мощность подводится через полуоси к колесам, маховик М. с моментом инерции.

Рис. 3. Схема системы «двигатель-трансмиссия».

/ соответствует всем вращающимся массам двигателя и трансмиссии (маховик, детали сцепления, вращающиеся детали коробки передач и др.). После маховика М. мощность передается к колесам через трансмиссию, где часть ее теряется на трение в зубчатых передачах, подшипниках и сальниках, а также в результате гидравлических потерь, связанных с перебалтыванием масла в картерах шестеренчатых механизмов.

Мощность, передаваемая от двигателя к трансмиссии, при разгоне частично расходуется на увеличение кинетической энергии маховика. Используя теорему живых сил, можно записать:

где А = /_м(о_е /2 — кинетическая энергия (живая сила) системы «двигательтрансмиссия»; 2.N — сумма мощностей, подведенных к системе, причем мощность N, увеличивающая кинетическую энергию системы, считается положительной, а мощности N и N — отрицательными.

dA.

Подставим значение — в равенство (2), найдем: dt

Для характеристики потерь на трение в трансмиссии удобнее вместо абсолютного значения мощности 7V^ пользоваться коэффициентом полезного действия трансмиссии г|_тр. Коэффициент полезного действия трансмиссии связан с мощностями N_KOl и N_Tp зависимостью

Определив из этой зависимости У,_р и подставив в равенство (4) после преобразований, получим:

Удобнее выражать частоту вращения co_t, коленчатого вала через частоту вращения со_к колес, которые связаны зависимостью:

где /_тр — передаточное число трансмиссии, равное произведению передаточных чисел всех ее механизмов / = /' JJ.

Здесь /_кп — передаточное число коробки передач; /_д — передаточное число дополнительной коробки (раздаточной коробки, демультипликатора) у тех автомобилей, на которых эти коробки устанавливаются; /_г — передаточное число главной передачи.

Подставляя значение ю_е в уравнение (5), получим:

aside class="viderzhka__img" itemscope itemtype="http://schema.org/ImageObject">

При постоянном числе оборотов коленчатого вала второй член равенства (6) равен нулю, тогда Мощность, подводимую к ведущим колесам при постоянной частоте вращения коленчатого вала (установившееся движение автомобиля), называют тяговой мощностью и обозначают N_r Пользуясь равенством (3), можно найти и величину момента, подводимого от двигателя к ведущим колесам.

Заменяя мощности произведением момента на соответствующую частоту вращения, получим.

Подставляя со_А/'_т вместо со_е и сокращая на со_к, получим:

Момент, подводимый к ведущим колесам при установившемся движении автомобиля А/ = Min, называют тяговым мо-

кол е тр ‘тр'.

менгом автомобили и обозначают м_г

Учитывая это равенство (7), можно записать так:

КПД трансмиссии характеризует потери мощности в механизмах трансмиссии, расходуемой на трение в зубьях шестерен, подшипниках и сальниках, а также на перемешивание масла в картерах различных механизмов. КПД трансмиссии равен произведению коэффициентов полезного действия ее механизмов:

где _{Пк п} — КПД коробки передач; г| - КПД карданной передачи; т) — КПД дополнительной коробки (у автомобилей, имеющих дополнительную коробку); х_к — КПД главной передачи.

КПД отдельных механизмов и трансмиссии в целом в процессе движения автомобиля нс остаются постоянными.

Основное влияние на КПД оказывают величина передаваемой через трансмиссию мощности, скорость движения автомобиля, характеристики масел, применяемых в механизмах, и техническое состояние этих механизмов.

Поскольку у всех механизмов трансмиссии имеют место потери, не зависящие от передаваемой мощности (гидравлические потери, потери на трение в сальниках и др.), то с уменьшением передаваемой мощности КПД, как правило, уменьшается. На холостом ходу КПД не может характеризовать потери мощности в трансмиссии. Поэтому в тех случаях, когда рассматривается движение автомобиля на холостом ходу (например, накатом), учитываются потери, не зависящие от передаваемой мощности. Будем для этого случая теряемую мощность обозначать N_{jp х х}.

Зависимость КПД от скорости связана с потерями мощности в сальниках и с гидравлическими потерями. С увеличением скорости движения КПД уменьшается.

Вязкость масла должна быть достаточной для обеспечения прочной масляной пленки между зубьями шестерен. При чрезмерной вязкости масла увеличиваются гидравлические потери.

При уменьшении вязкости масла (например, в результате перегрева механизма) могут возрастать потери на трение между зубьями шестерен, а при увеличении — гидравлические потери.

Любые нарушения правильного зацепления шестерен приводят к уменьшению КПД.

При работе двигателя на внешней характеристике основное значение имеют потери, зависящие от передаваемой мощности. В этом случае для технически исправных механизмов можно считать: КПД коробок передач в зависимости от числа и типа шестерен, а также включенной передачи изменяется в пределах х]_к = 0,96… 0,98.

КПД карданной передачи г|_кар = 0,995″, где я — число карданных шарниров.

КПД главной передачи г|_г = 0,92…0,97.

КПД трансмиссии в целом г| = 0,8…0,92.

Меньшие значения КПД относятся к многоосным многоприводным автомобилям, большие — к легковым автомобилям.