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)

N _трен = N _е – N _т.

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

автомобиля:

v ₁— 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:

η_тр = 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_тр = η_м η_гид.

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

(n _к = 0) r _кач →∞.

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.

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

r _к = 0,5 d +λ_ш В _ш, (3.14)

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.