6. 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.)

N_трен=N_e-N_T

Величина NTрен 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.

П отери мощности в трансмиссии оценивают с помощью КПД трансмиссии, который можно определить следующим образом:

Рис. Графическая иллюстрация потерь мощности в трансмиссии автомобиля:

i>i— одно из возможных значений скорости автомобиля

η_TP=N_т/N_e =(N_e-N_трен)/N_e

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

η_TP=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:

• 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_TP=η_М η_гид

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

7. Радиусы автомобильного колеса

У колес автомобиля (рис. 3.4) различают следующие радиусы: статический rс, динамический rд и радиус качения rкач.

Статическим радиусом называется расстояние от оси неподвижного колеса до поверхности дороги. Он зависит от нагрузки, приходящейся на колесо, и давления воздуха в шине. Статический радиус уменьшается при возрастании нагрузки и снижении давления воздуха в шине, и наоборот.

Динамическим радиусом называется расстояние от оси катящегося колеса до поверхности дороги. Он зависит от нагрузки, давления воздуха в шине, скорости движения и момента, передаваемого через колесо. Динамический радиус возрастает при увеличении скорости движения и уменьшении передаваемого момента, и наоборот.

Радиусом качения называется отношение линейной скорости оси колеса к его угловой скорости:

Радиус качения, зависящий от нагрузки, давления воздуха в шине, передаваемого момента, пробуксовывания и проскальзывания колеса, определяется экспериментально или вычисляется по формуле

(3.13)

где пк — число полных оборотов колеса; SK — путь, пройденный колесом за полное число оборотов.

Из выражения (3.13) следует, что при полном буксовании колеса (SK = 0) радиус качения rкач = 0, а при полном скольжении

(nк = 0) rкач →∞.

Как показали исследования, на дорогах с твердым покрытием и хорошим сцеплением радиус качения, статический и динамический радиусы отличаются друг от друга незначительно. Поэтому можно считать, что они практически равны, т.е. rс ≈ rд ≈ rкач.

П ри выполнении расчетов в дальнейшем будем использовать это приближенное значение. Соответствующую величину назовем радиусом колеса и обозначим rк.

Рис. 3.4. Радиусы колеса

Для различных типов шин радиус колеса может быть определен по ГОСТ, в котором регламентированы статические радиусы для ряда значений нагруз-

ки и давления воздуха в шинах. Кроме того, радиус колеса, м, можно рассчитать по номинальным размерам шины, используя выражение

rк = 0,5d +λшВш, (3.14)

где d — диаметр обода колеса, м; Вш — ширина профиля шины, м; λш= 0,8...0,9 — коэффициент смятия шины.

Формула (3.14) обеспечивает наиболее точные результаты для самого распространенного типа шин — тороидальных.