Потеря мощности в трансмиссии автомобиля

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. 3.3)

Величина N_тренвключает 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. 3.3. Графическая иллюстрация

потерь мощности в трансмиссии

v₁— одно из возможных значений скорости автомобиля

Как указывалось в подразд. 3.3, потери мощности в трансмис­сии оценивают с помощью КПД трансмиссии, который можно определить следующим образом:

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

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

понижающая передача. 0,94. 0,96

Карданная передача. 0,97. 0,98

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:

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

Радиусы колес автомобиля

У колес автомобиля (рис. 3.4) различают следующие радиусы: статический r_с,динамический r_д и радиус качения r_кач.

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 п_к — число полных оборотов колеса; S_K — путь, пройденный колесом за полное число оборотов.

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

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. r_с ≈ r_д ≈ r_кач.

При выполнении расчетов в дальней­шем будем использовать это приближен­ное значение. Соответствующую вели­чину назовем радиусом колеса и обо­значим r_к.

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

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

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

Источник

Потери мощности в трансмиссии

Есть несколько основных путей по улучшению динамических показателей вашего автомобиля.

1 увеличение мощности двигателя
2 уменьшение массы автомобиля
3 улучшение сцепных свойств автомобиля с дорожным покрытием
4 Улучшение аэродинамических свойств автомобиля
5 Уменьшение неизбежной потери мощности при прохождении через трансмиссию
6 Улучшение стартовых свойств за счет применения электроники
7 Уменьшение инертности системы

Потери мощности в трансмиссии возникают за счет сил трения возникающих при прохождении через механизмы в узлах трансмиссии.
Список потерь мощности в элементах трансмиссии.

1 сцепление: здесь потери возникают при переключении передач при этом часть мощности переходит в тепло. Чем больше сцепление «пробуксовывается» тем меньше мощности перейдет в полезную работу и разгон автомобиля будет менее эффективным. (Хотя для начала движения используется метод отпускания сцепления в «натяг» для лучшего старта с места на приличных оборотах без пробуксовки колес. Но это в основном характерно для автомобилей не имеющих приличного момента двигателя на низких оборотах и чтобы пройти зону малого момента и не сорвать колеса в букс, резким бросанием сцепления используют «букс сцепления») Чтобы уменьшить пробуксовку сцепления можно установить комплект более жесткого сцепления.

2 Коробка передач: обладает самыми большими потерями на трение, особенно что касается коробки автомат. Большие потери в коробке передач обусловлены большим количеством движущихся частей погруженных в трансмиссионное масло нередко приличной вязкости. Чтобы хоть немного уменьшить трение в КПП можно заменить используемое трансмиссионное масло на менее вязкое хотя это чревато. Понижение уровня масла до минимально допустимого так же поможет уменьшить потери на трение в КПП.

3 Полный привод: с одной стороны позволяет эффективно стартовать автомобилю с места (на обычном асфальте) без вредной пробуксовки с другой такой привод обладает самыми большими потерями мощности в узлах трансмиссии так как добавляется еще один привод и все что с ним связано, раздатка итд. здесь потери мощности в трансмиссии могут достигать 35 и более процентов.

4 Даже такой простой казалось бы элемент как крестовина тоже вносит свой вклад в общие потери от двигателя до колес хоть и очень маленькие и неощутимые на практике.

5 Дифференциал и главная передача.

В итоге потери мощности в трансмиссии разных автомобилей могут колебаться примерно в пределах 10-35% что очень много. Чтобы эти потери не стали еще больше: не лейте более густое трансмиссионное масло, не поднимайте уровень масла выше нормы (смазка зубчатых передач более чем достаточна если зубчатые колеса лишь немного погружены в масляную ванну, но в автомобилях делается запас на продолжительные уклоны и моменты инерции в поворотах, при разгонах и торможении), держите агрегаты, особенно автоматической трансмиссии и главных пар в полностью исправном состоянии.

Источник

Потери мощности в трансмиссии. КПД трансмиссии

Мощность и моменты, подводимые к ведущим колесам.

Режимы движения: 1) разгон, 2) равномерное движение, 3) торможение (экстренное), 4) накат (по инерции).

Мощности и моменты не подводятся к ведущим колесам при движении накатом, при экстренном торможении и при служебном торможении с отключенным двигателем.

При остановке они подводятся к ведущим колесам:

1. двигатель, 2. Маховик условно вращающих масс, включает в себя все детали и трансмиссии, 3. Трансмиссия, 4. Колеса, Ne – мощность на конце коленвала, Ne’ – мощность, подводимая к трансмиссии, Nкол – мощность, подводимая к ведущим колесам, Уm – момент инерции, соответствующий всем вращающимся массам двигателя и трансмиссии, Mj – маховик, представляющий собой условную вращающуюся массу, заменяющую все вращающиеся детали двигателя.

В момент инерции Уm = Σ моментов инерции, указанных вращ.деталей, привод.в коленвале.

Мощность, подводимая к колесам при постоянной угловой скорости коленвала (устанавливающая движение автомобиля =0) называется тяговой мощностью и обозначают Nт=Ne.

При разгоне подвижного состава часть мощности, подводимой от двигателя к трансмиссии, затрачивается на раскручивание вращающихся частей двигателя и трансмиссии. Эти затраты мощности равны , где — кинетическая энергия вращающихся частей.

С учетом кинетической энергии затраты мощности

Мощность, подводимая к трансмиссии

Nтр=Ne —

Часть мощности, подведенной к трансмиссии, теряется на преодоление различных сопротивлений (трения) в трансмиссии. Потери мощности в трансмиссии оцениваются кпд трансмиссии . С учётом потерь мощности в трансмиссии подводимая к ведущим колесам мощность

Угловая скорость коленвала двигателя , из 2 предыдущих формул можно вывести мощность, подводимая к ведущим колесам

тяговая мощность

тяговый момент

момент, подводимый к ведущим колесам

Потери мощности в трансмиссии. КПД трансмиссии.

В трансмиссии подвижного состава имеются механические и гидравлические потери мощности: механические – потери на трение в зубчатых зацеплениях, подшипниках и манжетах. Величина этих потерь зависит главным образом от качества обработки трущихся деталей; гидравлические – потери, связанные с перемешиванием масла в механизмах трансмиссии. Величина их зависит от вязкости масла, скорости вращения валов и шестерен, а также уровня масла. Потери мощности в трансмиссии на преодоление различных сопротивлений оцениваются кпд.

потеря мощности на трении

КПД трансмиссии

Для подвижного состава кпд трансмиссии = 0,8…0,92. Меньшее значение соответствует грузовым, большее – легковым.

потеря мощности в трансмиссии автомобиля.

Источник

Потери энергии в трансмиссии

В формулах, приведенных выше, значения потерь энергии при её передаче от двигателя к ведущим колесам, обусловленные работой трения в деталях и разбрызгиванием масла, оцениваются коэффициентом полезного действия трансмиссии (η_т). Рассматривают потери в трансмиссии, разбивая их на две группы.

К первой группе относят потери на трение в зацеплении шестерен, в подшипниках, в сальниках; ко второй группе относят гидравлические потери, вызванные разбрызгиванием масла при вращении валов и шестерен. Потери энергии первой группы зависят в основном от числа пар и конструкции шестерен, находящихся в зацеплении в данный момент. КПДэтой группы подсчитывают по формуле:

Потери энергии второй группы оцениваются КПДхолостого хода, который равен:

Значение коэффициента ζ зависит от частоты вращения шестерен и валов, количества и вязкости трансмиссионного масла.

Таким образом, при заданной или известной кинематической схеме трансмиссии автомобиля механический КПДтрансмиссии вычисляют по формуле:

где ζ – коэффициент, учитывающий потери энергии в трансмиссии на холостом ходу; его величина выбирается в пределах 0,03…0,05;

m и n– число пар цилиндрических и конических шестерен, находящихся в зацеплении одновременно.

Для машин колесной формулы 4×4 по приведенной выше формуле вычисляют отдельно КПДветвей трансмиссии, соединяющих двигатель с переднимиη_т1и заднимиη_т2ведущими колесами. Затем рассчитывают полное значение механическогоКПДтрансмиссии по выражению:

где к_N1– коэффициент передачи мощности на привод передних колес.

Распределение мощности по ведущим мостам зависит от распределения веса автомобиля по осям, схемы трансмиссии, условий эксплуатации.

Для практических расчетов средние значения КПДмогут быть приняты по данным табл. 2.4.

Средние значения механического КПД трансмиссии автомобилей:

Источник