Когда известно изменение силы тяги на колесах в зависимости от скорости движения автомобиля и суммарной силы сопротивления движению, можно определить максимальную скорость. На рис. 26 показано изменение силы тяги на колесах автомобиля я (верхняя кривая) и сумма сил сопротивления движению (нижняя кривая) в зависимости от скорости движения. На графике сила дана в ньютонах, чтобы выразить ее в килограммах, достаточно разделить на 9,8.
На начальном этапе сцепления сцепления генерируются трение и ударные трения. Чем больше площадь трения диска сцепления, тем больше сумма. Нагрев диска сцепления, благодаря трению, охлаждается воздухом. Этот тип называется «Сухая муфта», если диск сцепления охлаждается маслом, он называется «Мокрая муфта».
Однодисковое сцепление подразделяется на два типа: используется пружина диафрагмы, а другая - пружины. Этот тип сцепления используется в ручных трансмиссиях. Мокрая однодисковая муфта предназначена для прерывания потока силы гидравлической муфты или гидротрансформатора в сочетании с обычной трансмиссией, чтобы переместить транспортное средство из статического состояния или вручную изменить скорость от низкого до высокого или наоборот во время вождения.
Кривая изменения суммы сил сопротивления построена по точкам, соответствующим значениям величин, полученным при равномерном движении автомобиля с заданной скоростью. Так как движение равномерное, то, естественно, сюда не включена сила инерции. Поэтому в сумму сопротивления входят: сила сопротивления качению Р к, сопротивление подъема Р п и сила сопротивления воздушной среды Р в.
Связь и расцепление этого типа сцепления обычно осуществляется с помощью электрического механизма управления. Разница между гидравлической муфтой и гидротрансформатором заключается в том, что предыдущий передается только на тот же момент, что и двигатель, в то время как гидротрансформатор не только работает как гидравлическая муфта, но также развивается кручение намного больше, чем у двигателя.
Площадь трения одной дисковой муфты может быть увеличена за счет увеличения размера диска сцепления. С несколькими дисковыми муфтами площадь трения может быть увеличена, увеличивая количество фрикционных пластин без увеличения размера диска. Как следствие, мокрая мультидисковая муфта используется в автоматических коробках передач или ограниченных дифференциалах скольжения, которые обеспечивают только ограниченное пространство для установки сцепления.
Если бы в каждый отдельный момент сила тяги на колесах была равна суммарным значениям сил сопротивления для данной скорости, то автомобиль двигался бы равномерно. Однако, как видно из рисунка, значение силы тяги совпадает с суммарным значением сил сопротивления только в одной точке А, соответствующей определенному значению скорости автомобиля. Влево от этой точки сила тяги превышает значение сил сопротивления. Этот избыток сил, обозначенный Р′ п, позволяет преодолеть инерцию и сообщает автомобилю ускорение.
Гидравлическая муфта состоит в основном из пары колес с лопастями, которые разделены между насосом со стороны впуска и турбиной со стороны выхода. Минеральное масло используется для заполнения этих суставов. Когда двигатель вращается, насос применяет крутящий момент двигателя посредством потока масла к турбине, что заставляет турбину на выходной стороне вращаться.
Это вращение передается на трансмиссию. Масло, которое проходит через турбину, возвращается в насос. Если между турбиной и насосом расположено другое колесо с лопастями, созданная гидравлическая муфта называется «преобразователем крутящего момента». В соответствии с увеличением частоты вращения двигателя гидравлическое давление, подаваемое из насоса, становится больше, это увеличение давления заставляет турбину вращаться и, следовательно, перемещать транспортное средство. В то время как транспортное средство движется, нагрузка ниже, чем во время запуска, и скорость турбины приближается к скорости насоса, другими словами, отношение передачи вращения насоса к подходу турбины один.
Поэтому при полном открытии дроссельной заслонки автомобиль движется на скоростях, лежащих влево от точки А, т. е. с ускорением. Вправо от точки пересечения кривых сила тяги меньше сил сопротивления движению, и автомобиль начинает замедлять ход. Точка пересечения этих кривых А обозначает максимальную скорость движения автомобиля, которую можно достичь при заданных условиях и полном открытии дроссельной заслонки.
Разница в характеристиках между гидравлической муфтой и гидротрансформатором обусловлена наличием статора. Соотношение крутящего момента гидравлической муфты всегда одно, а гидротрансформатор может быть в три раза больше, чем гидравлическая муфта, когда коэффициент передачи вращения низкий. Когда коэффициент передачи вращения достигает единицы, отношение торсионной передачи также равно. Торсионный преобразователь имеет более высокую торсионную передачу, когда скорость турбины низкая. Поэтому он широко используется в сочетании с автоматической коробкой передач.
Зная ориентировочно вес будущего автомобиля, его лобовую площадь и коэффициент сопротивления воздуха, состояние дорожного полотна и тип покрытия, а также максимально возможный угол подъема на тех дорогах, на которых в дальнейшем он будет эксплуатироваться, можно подсчитать суммарную величину всех сил сопротивления движению и построить кривую этих сил. Возникает вопрос, где же взять значение силы тяги Р т?
Гидравлическое соединение не умножает кручение, и оно используется с фрикционной муфтой для поглощения ударов, которые могут быть вызваны изменением скорости. Диск трения или муфты является основным компонентом той же муфты. Поверхность обеих сторон устройства покрыта специальным материалом, чтобы он сопротивлялся трению и износу и не подвергался воздействию тепла. Диск в его центральной части имеет канавку так, чтобы он соответствовал главной стрелке управления коробкой передач, поэтому он может вращаться с помощью стрелки управления, а также оставаться свободным для скольжения по стрелке.
Сила тяги на колесах зависит от величины крутящего момента, который подводится к ним через передачу от двигателя. Следовательно, значение крутящего момента на колесах зависит от величины его на валу двигателя и от передаточного отношения трансмиссии, т. е. передаточного числа той механической связи, посредством которой вал двигателя связан с ведущими колесами.
Диск приводится в действие прижимной пластиной, состоящей из диафрагмы или нескольких рельефов, которые прикреплены к маховику двигателя, диск соединен между пластиной прижимного устройства и поверхностью маховика двигателя. Поэтому двигатель подключается к трансмиссии, позволяя передавать кручение и мощность двигателя через маховик, диск сцепления и плоскогубцы.
Простая гидравлическая система используется для снятия давления пружин на прижимную пластину с помощью рычага разъединения, который соединен с стержнем рабочего цилиндра. Поршень другого цилиндра, то есть главный цилиндр, подключается к педали сцепления. Два цилиндра соединены трубкой малого диаметра, которая заполняет систему гидравлической жидкостью.
Обычно число оборотов вала двигателя бывает больше требуемого числа оборотов колеса, когда последние были бы соединены без передачи - напрямую. Поэтому для снижения оборотов между двигателем и осью ведущих колес используют коробку передач и главную передачу. Снижение оборотов колес по сравнению с оборотами двигателя приводит одновременно к увеличению крутящего момента на колесах. Помимо этого, величина силы тяги на колесах зависит от радиуса качения колеса и коэффициента полезного действия трансмиссии η:
При работе, нажатие педали сцепления вызывает давление в жидкости, которое передается с помощью трубки на рабочий цилиндр, чтобы вытолкнуть поршень последнего назад и привести в действие рычаг разъединения. Освобождение педали сцепления позволяет пружинам прижимной пластины снова работать, заставляя пластину и диск сцепления против маховика двигателя. Одновременно поршень рабочего цилиндра возвращается в нормальное положение и гидравлическая жидкость возвращается к главному цилиндру.
Однако на некоторых моделях механическая связь соединяет педаль и рычаг разъединения. Конструкция главного цилиндра проиллюстрирована на рисунке. В состав цилиндров входят поршень, поршневые чашки, возвратная пружина и другие компоненты. Материал, используемый для поршневых чашек, представляет собой антикоррозийную резину, чтобы избежать повреждения под действием тормозной жидкости.
где М кр - крутящий момент на валу двигателя, кгм;
i к - передаточное число включенной передачи в коробке передач;
i г.п. - передаточное число главной передачи;
r к - радиус качения колеса, м.
Максимальную скорость автомобиль развивает на горизонтальном участке дороги с твердым покрытием, когда значение коэффициента сопротивления качения наименьшее, а сила сопротивления подъему отсутствует (угол а равен нулю). В этот момент машина обычно движется на прямой передаче, величина передаточного отношения в трансмиссии равна только передаточному числу главной передачи i г.п. Уравнение тягового баланса автомобиля в этом случае примет более простой вид
При нажатии на педаль сцепления толкатель посредством принудительного запуска инициирует работу главного цилиндра для перемещения поршня вперед. Жидкость, содержащаяся в цилиндре, поступает в резервный резервуар, перед тем, как поршень закрывает обратный канал во время приближения к пружине. Когда это происходит, гидравлическое давление увеличивается и передается в рабочий цилиндр через трубу. Когда педаль сцепления отпущена, она позволяет быстро возвращать педаль при действии возвратной пружины.
Эта пружина используется, поскольку жидкость, возвращаясь через трубку, встречается с некоторым сопротивлением, уменьшающим давление жидкости, что приводит к медленному ходу поршня. Гидравлическое давление, создаваемое в главном цилиндре, передается в камеру рабочего цилиндра с помощью гидравлического шланга и трубы. Это давление заставляет поршень двигаться вправо. Когда поршень перемещается, толкатель управляет рычагом дефлектора, чтобы отсоединить муфту.
Чтобы определить необходимый крутящий момент на валу двигателя для данных условий движения, нужно знать: вес автомобиля, максимальную скорость движения, радиус качения колеса, т. е размер шин, передаточное отношение главной передачи и коэффициент полезного действия трансмиссии.
Рабочий цилиндр снабжен системой продувки для удаления воздуха из гидравлической системы. Рабочий цилиндр подразделяется на два типа: регулируемый тип, который позволяет регулировать его между рычагом разъединения и нажимной планкой, чтобы предотвратить сцепление сцепления из-за износа на его поверхностях; и нерегулируемый тип, который автоматически настраивается.
Когда стороны сцепления изнашиваются, толкательный стержень меняет положение в таком направлении, чтобы вытолкнуть рычаг расцепления с помощью ресивера внутри рабочего цилиндра. Таким образом, подшипник и пружина диафрагмы находятся под легким давлением.
В "Технических требованиях к микролитражным автомобилям и мотоколяскам, изготовляемым в индивидуальном порядке" указано, что самостоятельно можно изготавливать микролитражные автомобили и трехколесные мотоколяски с рабочим объемом двигателя не более 900 см 3 . Таким образом, на основе анализа существующих конструкций можно предположить, что масса этих автомобилей с полной нагрузкой не будет более 800 кг (7850 ньютонов), а у мотоколясок с двигателем объемом в 300 см 3 - 400÷450 кг (3900÷4400 ньютонов). Для двухместных микролитражных автомобилей масса должна быть равна примерно 600 кг (5870 ньютонам). Для четырехместных автомобилей при расчетах следует принимать массу 650÷700 кг (6360÷6850 ньютонов). Следовательно, приступая к расчету, можно ориентировочно установить вес (массу) автомобиля.
Между подшипником и вилкой сцепления имеется зазор. Этот зажим известен как «игра» рычага разъединения. Чтобы поддерживать эту постоянную «играть», когда контактная поверхность муфты изношена, на толкателе рабочего цилиндра предусмотрена регулировочная гайка.
Поскольку контактная поверхность пружины диафрагмы и двигатель вращаются с одинаковой скоростью, подшипник с минимальным трением используется для толкания редуктора диафрагмы. На рисунке показано, как рычаг разъединения работает, когда конец вилки толкается рабочим цилиндром. Держатель воротника вставляется в скользящую гильзу крышки коробки передач, чтобы направлять подшипник отпуска.
Величина радиуса качения колеса зависит от размеров шин. Колеса и шины для самодельных автомобилей берутся от мотороллеров, мотоколясок, малолитражных автомобилей, выпускаемых промышленностью. Основные сведения по шинам, которые можно устанавливать на самодельные микролитражные автомобили, приведены в таблице 3.
В обозначении размеров шин первое число показывает величину профиля шины в дюймах, а второе - диаметр обода колеса также в дюймах. По этим размерам можно определить номинальный радиус колеса r′ к, находящегося в свободном состоянии,
В информационных целях рычаг освобождения также известен как вилка муфты или освобождение муфты. Автомобиль требует большого количества движущей силы, чтобы начать движение, ускорить, подняться по склонам или транспортировать тяжелые грузы, однако при быстром ходу на высокой скорости ему нужен быстрый поворот. колеса вместо большого усилия.
Движущей силой является тяговое усилие, которое передается на колеса двигателем. Эта сила действует в направлении линии, касательной к внешней периферии обода, как показано на рисунке. Если давление в двигателе поддерживается постоянным, это усилие изменяется в зависимости от размера шины.
где b - наибольшая ширина профиля накаченной шины в дюймах;
d - диаметр обода колеса в дюймах.
Под действием веса автомобиля и пассажиров шина деформируется, в результате чего расстояние от центра колеса до поверхности контакта протектора с дорогой изменяется. Новый радиус колеса будет меньше номинального. Он называется радиусом качения колеса и определяется непосредственным измерением или рассчитывается по формуле, в которую вводится коэффициент радиальной деформации шины
Предположим, вы пытаетесь остановить вращение бара при постоянном кручении. Если вы удерживаете тонкий конец бара, чтобы остановить поворот, вы должны приложить большое усилие. С другой стороны, если вы попытаетесь остановить вращение, держа толстую сторону бара, его можно легко остановить. Это означает, что крутящий момент становится меньше, если радиус увеличивается. В случае с автомобилем движущая сила шины уменьшается, если радиус шины увеличивается, так как двигатель генерирует постоянный крутящий момент.
Как объяснялось выше, -моторная сила определяется кручением и радиусом обода. Из этого уравнения видно, что движущая сила может быть увеличена, увеличивая кручение. Однако крутящий момент двигателя почти постоянный, независимо от скорости двигателя. Если требуется большой крутящий момент для удовлетворения требований к вождению, у вас должен быть очень большой двигатель в автомобиле; это нелогично. Это повторное закаливание можно решить, установив приспособление, которое может умножать крутящий момент по мере необходимости между двигателем и карданной стрелкой транспортного средства.
где r к - радиус качения колеса;
r′ к - номинальный радиус колеса;
λ - коэффициент деформации шины, принимаемый в пределах 0,94-0,96.
Во время движения автомобиля расстояние от оси его колес до поверхности дороги не всегда будет соответствовать статическому радиусу качения, но для наших расчетов изменение радиуса качения при движении можно не учитывать. Следовательно, выбрав размер шин, можно узнать и радиус качения колеса.
Такое крепление также должно быть способно изменить направление вращения так, чтобы транспортное средство могло также работать в обратном направлении. Это приложение называется передачей. Торсионное умножение осуществляется за счет уменьшения скорости вращения. Это может привести к изменению схемы передачи зубчатой передачи. Если требуется высокая скорость, его можно получить, жертвуя кручением.
Таким образом, трансмиссия увеличивает или уменьшает кручение двигателя, изменяя скорость карданного вала, так что транспортное средство может работать в любой ситуации вождения. Это будет очень сложно, однако, камень можно повысить с большей легкостью, применив «Принцип рычага». Этот же принцип применяется к работе зубчатых колес, как указано на чертеже.
Когда автомобиль движется на прямой передаче, передаточное число коробки передач равно 1. Передаточное число главной передачи можно определить, если известны числа оборотов двигателя и колеса, соответствующие заданной скорости. Отношение количества оборотов вала двигателя и колеса будет необходимым числом главной передачи.
Для определения числа оборотов колеса при заданной скорости ν в км/час следует вначале скорость движения из км/час перевести в м/мин
Затем разделить полученное значение скорости на длину окружности выбранного колеса, чтобы получить число оборотов колеса в минуту
После чего определить передаточное число главной передачи
Расчет передаточного числа главной передачи дан применительно к автомобилям, где коленчатый вал непосредственно соединен с ведущим валом коробки передач. При установке мотоциклетных двигателей следует иметь в виду, что у них в передаче коленчатый вал соединен с ведущим валом коробки передач через цепную передачу, передаточное число которой можно взять из справочных книг. Таким образом, чтобы получить передаточное число главной передачи, необходимо полученное расчетное число i′ г.п. разделить на передаточное число передней цепной передачи силового агрегата мотоцикла i п
По техническим условиям максимальная скорость самодельных автомобилей установлена 75 км/час, а мотоколясок - 50 км/час. Число же оборотов вала двигателя при максимальной мощности (значение приводится в технических характеристиках) не соответствует числу оборотов его при максимальной скорости движения и бывает примерно на 15-20% меньше последнего. Следовательно, при определении передаточного числа главной передачи необходимо число оборотов вала двигателя при максимальной мощности увеличить на 15-20%.
Число оборотов коленчатого вала в минуту при максимальной мощности двигателей самодельных автомобилей бывает в пределах 4800-5000 (если они взяты от мотоциклов) и около 4000 (если двигатель мотоколяски или микролитражного автомобиля). Конечно, эти значения ориентировочные и даны для выполнения предварительных расчетов.
Коэффициент полезного действия η, учитывающий потери мощности и крутящего момента в трансмиссии автомобиля, при тяговых расчетах берется по аналогии с уже существующими моделями. Для легковых автомобилей к. п. д. можно принимать равным 0,9.
Установив значения коэффициента качения ƒ, исходя из возможных дорожных условий, максимальной скорости, лобовой площади и коэффициента сопротивления воздуха, можно рассчитать необходимую тяговую силу для равномерного движения автомобиля на горизонтальном участке дороги
Значение силы по этому уравнению получается в единицах кгс. Для перевода в ньютоны (единицы силы в системе СИ) полученное значение необходимо умножить на 9,8.
Затем по формуле:
определить величину необходимого крутящего момента на валу двигателя для скорости, которую автомобиль развивает при числе оборотов двигателя, соответствующих максимальной мощности.
В приложении 2 в конце книги приведена таблица, в которой даны основные характеристики выпускаемых двигателей, устанавливаемых на мотоциклах, мотороллерах, мотоколясках и микроавтомобилях. По полученному значению крутящего момента двигателя при оборотах, соответствующих максимальной мощности, можно подобрать необходимый силовой агрегат для проектируемого автомобиля.
Конечно, весь рассмотренный выше расчет приближенный, но все же по нему можно произвести первоначальный подбор двигателя.
В конструкторских бюро двигатель для автомобиля выбирают с учетом различных факторов. Так, с увеличением или уменьшением числа оборотов коленчатого вала мощность его, а также крутящий момент изменяются. Кроме того, мощность карбюраторных двигателей зависит от величины открытия дроссельной заслонки.
Изменение мощности и крутящего момента в зависимости от числа оборотов коленчатого вала двигателя при полностью открытой дроссельной заслонке изображается графически на основе проведенных испытаний двигателя а иногда расчетным путем. Называется оно внешней характеристикой двигателя.
На рис. 27 показаны внешние характеристики двух мотоциклетных двигателей - М-53 и Иж-Ю. Как видно из этих характеристик, максимальные значения мощности и крутящего момента получаются при различных числах оборотов коленчатого вала. Причем с изменением их мощность двигателя значительно изменяется, тогда как крутящий момент изменяется более плавно. В дальнейшем, при определении динамических качеств создаваемого автомобиля, мы вновь вернемся к внешней характеристике двигателя.
В графике (рис. 27) показана взаимосвязь крутящего момента и мощности на валу в зависимости от количества оборотов двигателя. Она позволяет нам при известном числе оборотов перейти от значений крутящего момента, получаемых при расчете, к мощности.
Теперь рассмотрим, как можно подобрать двигатель?
Вы, например, решили построить четырехместный микроавтомобиль с кузовом из стеклопластика, рассчитанный на перевозку двоих взрослых и двух детей. Поскольку он будет в основном эксплуатироваться на дорогах с асфальтобетонным и асфальтовым покрытием, при расчете коэффициент сопротивления качению можно принять равным 0,02.
Такой автомобиль по своим размерам ближе подходит к легковым микролитражкам и, следовательно, лобовую площадь, не зная еще ее размеров, примем по аналогии с существующими моделями равной 1,4 м 2 , а коэффициент сопротивления воздуха - 0,03.
Максимальную скорость автомобиля выбираем на основании технических условий - до 75 км/час.
Анализируя существующие конструкции, приходим к выводу, что сухой вес автомобиля должен быть около 500 кг, вес взрослых пассажиров в среднем составит 75×2=150 кг, а двух детей - 37,5×2=75 кг. Итого: вес пассажиров равен 225 кг. Добавим еще 25 кг на снаряжение автомобиля. Тогда полный вес автомобиля окажется равным 750 кгс. Это и будет расчетный вес.
Чтобы автомобиль двигался на горизонтальном участке дороги с коэффициентом сопротивления качению 0,02 и скоростью 75 км/час, на его колесах должна развиваться тяговая сила, равная
Теперь можно перейти к определению крутящего момента двигателя или его мощности. Но для этого необходимо знать радиус качения колеса и передаточное число главной передачи. Конечно, проще всего использовать колеса от мотороллера, так мы и сделаем и примем радиус качения колеса для расчета 0,22.
Так как на автомобиле, вероятно, придется использовать двигатель от мотороллера или мотоцикла, то за расчетное число оборотов двигателя примем максимальную мощность 4800 об/мин. Чтобы получить число оборотов при максимальной скорости, увеличим его на 15-20%. Затем определим число оборотов ведущего колеса при расчетной скорости в 75 км/час, и далее передаточное число главной передачи
Приняв коэффициент полезного действия трансмиссии 0,9, подсчитаем, какой крутящий момент двигателя необходим для того, чтобы обеспечить на колесах рассчитанную выше тяговую силу
По таблице в приложении 2 найдем более близкую величину по значению крутящего момента. Для нашего приближенного расчета подойдет двигатель от мотороллера Т-250, который при максимальной скорости развивает на валу крутящий момент, равный 1,57 кгм. Двигатель снабжен устройством принудительного охлаждения, и нам не нужно рассчитывать и проектировать вентилятор, направляющий кожух. Следует только в передачу вращения от двигателя к ведущим колесам включить устройство заднего хода.
На детских микроавтомобилях, полный вес которых не более 200 кг, достаточно установить двигатели от мопедов Ш-50, Д-4 и Д-5.
На одноместные или двухместные микроавтомобили, полный вес которых превышает 400 кг, можно поставить двигатели мотороллеров и легких мотоциклов ВП-150 ВП-175, М-1, К-125, М-103 и К-58. А двигатели типа Т-200, ТГ-200, К-175 и К-175А от мотоколяски СЗЛ подойдут к автомобилям, вес которых составляет 400-800 кг.
Для четырехместных автомобилей с легким кузовом, имеющих вес с полной нагрузкой примерно 600-700 кг, подойдут двигатели мотороллера Т-250 и мотоцикла М-101.
На автомобилях, полный вес которых равен 700-850 кг, можно установить двигатели от мотороллера 1-250, мотоколяски СЗА, мотоциклов Иж-56, "Ява-250". А двигатели тяжелых мотоциклов, таких как К-750, М-72M, М-62, М-52, "Ява-350", а также малолитражных автомобилей рекомендуем устанавливать на более мощных автомобилях (четырехместных), вес которых составляет свыше 900 кг.
Мы перестали спорить в курилках на технические темы. А жаль. Какой нормальный мужик откажется побазарить о том, как распределяется по колесам крутящий момент мотора? Или хотя бы постоять рядом, храня молчанье в важном споре. Не сериалы же нам обсуждать!
Про мощности и скорости спорить неинтересно, а вот момент - дело другое! Разброд мнений здесь гарантирован. По секрету скажем, что даже «доценты с кандидатами» сгоряча давали противоположные ответы на простые, казалось бы, вопросы. В итоге истину удалось постичь только после длительной дискуссии с представителями заводов ГАЗ и УАЗ и нескольких профильных вузов, а также в результате консультаций с зарубежными коллегами.
Предлагаем всем желающим попытаться найти правильные ответы в предложенных нами ситуациях. А предварительно перечислим условия, которые следует учитывать при выборе правильного варианта.
Во всех ситуациях условно считаем, что трение и прочие потери отсутствуют как класс. Нагрузки на колеса - одинаковые. Продольная и поперечная развесовки - равномерные. Условия сцепления шин с покрытием - одинаковые, если иное не оговорено. Все дифференциалы - симметричного типа. Момент, передаваемый двигателем на конкретный дифференциал, условно принимаем за 100%.* Для разминки - первый вопрос. В нем скрыта маленькая «нехорошесть»: если ответ на него останется непонятен, то ко второму вопросу переходить бессмысленно.
Условные обозначения.
ВОПРОС № 1
Автомобиль сел на брюхо и беспомощно крутит ведущими колесами в воздухе. Чему при этом приблизительно равен момент на маховике двигателя?
Б - зависит от оборотов
В - заявленной паспортной величине
Г - зависит от включенной передачи
Правильный ответ : А
Тем, кому непонятен ответ, поясняем: момента без сопротивления не бывает! Представьте себе электрическую розетку, рядом с которой стоит неподключенный утюг. Напряжение в розетке есть, но отдаваемый ток - нулевой. Так и здесь: двигатель не совершает никакой полезной работы, колеса не встречают сопротивления, а потому и момент отсутствует.
* Если это понятно, то даем задание более сложное - уже с участием дифференциала. Тем, кто подзабыл, что это такое, рекомендуем заглянуть в подсказку ниже.
C чем его едят
Автомобиль ВАЗ‑2107 едет по кругу на четвертой передаче. Как приблизительно распределены моменты на его задних колесах?
А - поровну
Б - обратно пропорционально частоте вращения каждого из колес
В - в зависимости от силы сцепления с дорогой и от нагрузок
Г - прямо пропорционально частоте вращения каждого из колес
Правильный ответ : А
Моменты распределены поровну: по-другому симметричный дифференциал просто не умеет себя вести. Напоминаем, что трение и прочие потери мы условились не учитывать
*Если и это понятно, то усложняем вопросы.
ВОПРОС № 3
У ВАЗ‑2107 при включенной передаче одно ведущее колесо вывешено в воздухе. Как приблизительно распределены моменты на задних колесах, если принять момент, поступающий от двигателя, за 100%?
А - 100% на вращающемся колесе и 0% на неподвижном
Б - на обоих колесах момент равен нулю
В - в зависимости от сцепления неподвижного колеса с дорогой
Г - пропорционально оборотам двигателя
Правильный ответ: Б
Почему нулю, если колесо крутится? Дело в том, что полезной работы двигатель не совершает. Висящее колесо не испытывает сопротивления, а потому и момент на нем нулевой. На неподвижном колесе, само собой, момент также равен нулю.
*Теперь переходим к полноприводным автомобилям : здесь к межколесным дифференциалам добавлен межосевой.
ВОПРОС № 4
Chevrolet Niva едет по кругу на четвертой передаче. Включена блокировка межосевого дифференциала. Каково приблизительное соотношение моментов на всех колесах, если принять момент, поступающий от двигателя, за 100%?
А - по 25% на каждом
Б - по 50% на каждом
В - пропорционально оборотам двигателя
Г - на колесах каждой оси моменты делятся поровну, а распределение по осям - в зависимости от нагрузок и сил сцепления
Правильный ответ : Г
Межколесные дифференциалы на каждой из осей делят моменты поровну, как и в предыдущих примерах. Если бы межосевой дифференциал оставался свободным, каждому колесу досталось бы по 25% крутящего момента. Но водитель его заблокировал, а потому распределение между осями стало зависеть от конкретной дорожной ситуации. В пределе (колеса одной из осей стоят на сухом асфальте, а колеса другой - на гладком льду) практически весь момент реализуется на асфальте.
*А теперь предположим, что мы немножко застряли.
ВОПРОС № 5
У вседорожника Chevrolet Niva при включенной передаче одно ведущее колесо вывешено в воздухе. Водитель заблокировал межосевой дифференциал. Как приблизительно распределены моменты на всех четырех колесах?
А - на вывешенном колесе 0%, на втором колесе той же оси 0%; на другой оси моменты на каждом из колес равны половине момента, поступающего на ее дифференциал от двигателя
Б - на вывешенном колесе 0%, на остальных - по 33,3% момента, поступающего от двигателя
В - на всех колесах по 25% момента, поступающего от двигателя
Г - в зависимости от нагрузок и сил сцепления
Правильный ответ : А
Висящее в воздухе колесо не работает - следовательно, момент на нем нулевой. То же относится к другому колесу на этой оси: незаблокированный межколесный дифференциал обеспечил равенство. А вот другая ось работает в штатном режиме. И ненулевые моменты на ее колесах при свободном межколесном дифференциале равны между собой.
*Теперь попробуем заблокировать межколесный дифференциал!
ВОПРОС № 6
Полноприводный вседорожник едет по кругу на четвертой передаче. Включена блокировка заднего дифференциала. Межосевой дифференциал не заблокирован. Каково приблизительное соотношение моментов на колесах?
А - на каждом по 25% момента, поступающего к межосевому дифференциалу от двигателя
Б - на каждом по 50% момента, поступающего от двигателя
В - зависит от оборотов мотора
Г - на передних колесах по 25%. Остальные 50% распределяются между задними колесами пропорционально нагрузке на них и силам сцепления.
Правильный ответ : Г
Благодаря работающему межосевому дифференциалу задний мост получает столько же ньютон-метров, сколько и передний. Но реальное соотношение моментов на его колесах уже зависит от конкретной дорожной ситуации, поскольку блокированный межколесный дифференциал ничего не выравнивает. Если одно из колес зависнет в воздухе, то всё достанется второму колесу, а если сцепление одинаковое, то и дележ будет равным. Поэтому соотношение моментов определяется нагрузками и силами сцепления. ;
*Попытаемся застрять еще раз.
ВОПРОС № 7
У полноприводного вседорожника при включенной передаче одно заднее колесо вывешено в воздухе. Включена блокировка заднего дифференциала. Межосевой дифференциал не заблокирован. Каково примерное соотношение моментов на колесах, если условно принять момент, поступающий от двигателя, за 100%?
А - 100% на колесе, касающемся земли, 0% на вывешенном и по 25% на передних колесах
Г - 50% на колесе, касающемся земли, 0% на вывешенном и по 25% на передних колесах
Правильный ответ : Г
Межосевой дифференциал поделил моменты между осями поровну. Висящее колесо не испытывает сопротивления, а потому его момент равен нулю. За него отдувается другое колесо на этой оси, толкающее машину, - и весь передающийся назад крутящий момент (50% общего) достается именно второму колесу.
*Напоследок напомним основные принципы, которые помогут разобраться в моментах, осях и дифференциалах.
- Там, где нет сопротивления, момент всегда равен нулю.
- Заблокированный межколесный дифференциал фактически превращает ось автомобиля в аналог колесной пары железнодорожного вагона. Но даже при этом момент на вывешенном колесе равен нулю.
- На вывешенном колесе момент равен нулю независимо от того, блокирован дифференциал или нет.
- Симметричный дифференциал всегда выравнивает моменты: межосевой - на осях, межколесный - на колесах.
Всем удачи на дорогах - без зависших колес и нулевых моментов!
Как работает дифференциал
Дифференциал состоит из корпуса (1), шестерен-сателлитов (2) и полуосевых шестерен (3). Корпус обычно совмещен с ведомой шестерней главной передачи (4). Шестерни-сателлиты играют роль планетарного механизма и соединяют полуосевые шестерни с корпусом дифференциала. Полуосевые (солнечные) шестерни соединены с ведущими колесами через полуоси.
Ведомая шестерня главной передачи вращает корпус с сателлитами, который в свою очередь вращает шестерни полуосей. Когда автомобиль движется идеально прямо, сателлиты неподвижны относительно своих осей. Но как только движение становится неравномерным (например, при повороте), сателлиты начинают собственные фуэте, ускоряя одну полуось и замедляя другую.
Если сцепление колес с покрытием разное, то крутящий момент, реализуемый на скользком покрытии, ограничен коэффициентом сцепления шины с дорогой. Чем меньше сопротивление, тем ниже момент на этом колесе. Но таким же становится момент и на другом колесе той же оси. А вот если заблокировать дифференциал, то дележка моментов между колесами происходит в соответствии с силами их сопротивлений (или сцеплений) с дорогой.
В так называемых дифференциалах повышенного трения сателлиты изначально лишены возможности вращаться свободно. Это сделано как раз для того, чтобы при вывешивании или проскальзывании одного колеса машина беспомощно не застревала. Если с обычным дифференциалом в таких случаях моменты на колесах падают до нуля, то его «коллега» с повышенным трением оставляет им запас, равный заложенному в него моменту трения! Получается эдакий облегченный вариант полной блокировки, помогающий выбраться из неприятных ситуаций, если это позволяет сила трения на колесе с лучшим сцеплением.
Похожие статьи
