Влияние трансмиссии на динамику автомобиля и его тягово-скоростную характеристику



Коэффициент полезного действия трансмиссии играет важную роль в определении потери мощности в механизмах при передаче от двигателя к ведущим колесам автомобиля и является основной характеристикой эффективности её работы в целом. Цель работы — рассмотреть основные использующиеся трансмиссии и определить, где будет коэффициент полезного действия больше, а также рассмотреть зависимость тягово-скоростных характеристик от К. П. Д. трансмиссии автомобиля.

К. П. Д трансмиссии оценивает величину непроизводительных потерь энергии. Он зависит главным образом от потерь на трение и гидравлического сопротивления в картерах агрегатов трансмиссии, особенно при низких температурах. В результате снижения уменьшается и, как следствие, уменьшается утах и максимально преодолеваемое сопротивление дороги.

Совершенная конструкция предопределяет высокие значения Она достигается благодаря прогрессивной технологии изготовления деталей, применению карданных шарниров с высоким К. П. Д. Увеличение числа агрегатов трансмиссии на полноприводных автомобилях, применение самоблокирующихся дифференциалов повышенного трения вызывают снижение .

Повышение К. П. Д. трансмиссии ведет к улучшению эксплуатационных средств автомобиля в целом. Влияние трансмиссии на динамику автомобиля характеризуется её коэффициентом полезного действия (К. П. Д.) и передаточными числами. К. П. Д. трансмиссии, оценивающий потерю мощности при передаче её от двигателя к ведущим колёсам, определяется соотношением:

мощность на ведущих колесах автомобиля;

мощность двигателя;

мощность, потерянная в трансмиссии.

Мощности и или , а следовательно и К. П. Д. трансмиссии находят экспериментально — при стендовых или дорожных испытаниях. Мощность зависит от конструкции:

1. Механическая

2. Гидродинамическая

3. Гидрообъемная

4. Электрическая

5. Автоматическая

А также передаваемого крутящего момента и скорости вращения валов, от вязкости и количества масла в агрегатах трансмиссии.

Экспериментальные исследования показывают, что наиболее высокий К. П. Д. имеет механическая трансмиссия, в которой мощность затрачивается только на преодоления трения между зубьями шестерен, в подшипниках и сальниках, а также на преодоление гидравлических сопротивлений, обусловленных вращением деталей в масле или подачей масла к трущимся поверхностям.

При рабочих равных условиях К. П. Д. всей трансмиссии и отдельных её агрегатов повышается с увеличением передаваемого крутящего момента, так как гидравлические потери относительно снижаются, а при наличии преднатяга подшипников уменьшается и механические потери.

Гидравлические сопротивления существенно растут с увеличением скорости вращения, а также с повышением уровня и вязкости масла, зависящей от его качества и температуры. Поэтому, если с увеличением крутящего момента скорость автомобиля повышается, то К. П. Д. трансмиссии изменяется незначительно.

На рис. 1 показано изменение К. П. Д. коробки передач на прямой передаче в зависимости от крутящего момента при разных скоростях вращения первичного вала и температурах масла, характерное и для других агрегатов трансмиссии.

Рис. 1. Изменение К. П. Д. коробки передач в зависимости от величины передаваемого крутящего момента при разных числах оборотов первичного вала и температурах масла

Сплошной линией указано 1500 об/мин,

Штрихованной линией 2500 об/мин.

К. П. Д. коробки передач в случае включения низких ступеней несколько меньше, чем на прямой передаче, ввиду увеличения механических потерь. Однако это почти не отражается на К. П. Д. всей трансмиссии автомобиля, так как одновременно увеличивается К. П. Д. главной передачи и других агрегатов вследствие уменьшения числа оборотов их валов и роста крутящего момента. Поэтому в обычных условиях движения автомобиля К. П. Д. механической трансмиссии, даже в диапазоне изменения скорости, крутящего момента и передач, остаётся практически постоянным.

При нормальных температурах, вязкости и уровне масла в агрегатах механической трансмиссии её К. П. Д. достигает 0,8–0.95, причём меньшие значения относятся к автомобилям с двойной или четверной главной передачей и к многоприводным автомобилям. Однако при низкой температуре масла К. П. Д. значительно меньше указанных величин вследствие более высокой вязкости.

Наибольшее влияние К. П. Д. трансмиссии оказывает на тягово-скоростные свойства.

Если увеличить его для легкового автомобиля, то это приведет к увеличению максимальной скорости движения примерно на 1,4–1,6 %. Время и путь разгона до 100 км/ч при этом уменьшится на 3,3–3,7 % соответственно. При этом зависимость изменений максимальной скорости движения, времени и пути разгона да 100 км/ч носят линейный характер.

При разгоне автомобиля до максимальной скорости движения такая зависимость от К. П. Д. имеет нелинейный характер. Это обусловлено ростом максимальной скорости движения при увеличении К. П. Д. трансмиссии. Несмотря на максимальный рост скорости, увеличение К. П. Д. трансмиссии до 0,97 приводит к уменьшению времени разгона на 0,4 %. Путь разгона при этом увеличивается на 1,3 %.

В результате проведённых исследований К. П. Д. гидромеханических трансмиссий меньше, чем у механических, вследствие больших потерь мощности в гидротрансформаторе или гидростатических устройствах. В электромеханической трансмиссии, преобразующей энергию двигателя сначала в электрическую, а затем обратно в механическую, К. П. Д. также ниже, чем у механической трансмиссии. Однако можно отметить положительный эффект от использования модификаторов трения в товарных трансмиссионных маслах и эксплуатационные средства в целом.

Литература:

1. Янте А. Механика движения автомобиля.
2. Энциклопедия по машиностроению XXL — Москва 2018.
3. И. С. Сазонов, В. А. Ким, Ки Йонг Чой. Теория автомобиля. — Могилев 2017.