Определение кпд трансмиссии автомобиля

Определение КПД трансмиссии

Мощность от двигателя к колесам передается агрегатами трансмиссии, при этом часть мощности затрачивается на преодоление сил трения в зацепления зубчатых колес КПП и главной передачи, в карданных шарнирах, подшипниках и сальниковых уплотнениях. Часть мощности затрачивается на преодоление гидравлических потерь, связанных с разбрызгиванием и преодолением сопротивления смазочных материалов. Следовательно, тяговая мощность N_T, подводимая к ведущим колесам при равномерном движении автомобиля, меньше эффективной мощности двигателя Ne на значение мощности N_TP, теряемой в трансмиссии.

(22)

Потери энергии в трансмиссии часто определяют по моменту M_TP, приведенному к ведущим колесам.

(23)

где: w_К – угловая скорость ведущих колес, рад/сек.

Как было сказано выше, величины N_TP и M_TP учитывают гидравлические потери и потери, вызванные трением.

Гидравлические потери можно определить по эмпирической формуле:

(24)

где: V– скорость автомобиля, м/с;

G_a– вес автомобиля, выраженный в Ньютонах;

r– динамический радиус колеса, м.

Проводим аналогичные расчеты для других значений и полученные данные сводим в таблицу 7.

Таблица 7 – Значение момента на преодоление гидравлических потерь в

n,об/мин	UI	UII	UIII	UIV	UV	Uз.х.
0,919269	0,919188	0,91911	0,919016	0,918939	0,919269
0,919174	0,919011	0,918856	0,918667	0,918514	0,919174
0,919078	0,918834	0,918601	0,918319	0,918089	0,919079
0,918983	0,918657	0,918347	0,91797	0,917664	0,918984
0,918887	0,91848	0,918092	0,917621	0,917239	0,918888
0,918791	0,918303	0,917838	0,917273	0,916814	0,918793
0,918696	0,918126	0,917583	0,916924	0,916389	0,918698
0,9186	0,917949	0,917329	0,916576	0,915963	0,918603
0,918505	0,917772	0,917074	0,916227	0,915538	0,918507
0,918409	0,917595	0,91682	0,915878	0,915113	0,918412
0,918314	0,917418	0,916565	0,91553	0,914688	0,918317
0,918218	0,917241	0,916311	0,915181	0,914263	0,918222
0,918123	0,917064	0,916056	0,914832	0,913838	0,918126

Потери энергии на трение в зубчатых зацеплениях и карданных шарнирах пропорциональны моменту, передаваемому трансмиссией. Эти потери не зависят от частоты вращения деталей.

Момент, затраченный на преодоление сил трения, определяем по формуле:

(25)

где: U_TP– передаточное число трансмиссии на выбранной передаче.

(26)

где: k, l– число соответственно цилиндрических и конических зубчатых колес, участвующих в передаче крутящего момента на выбранной передаче;

m– число карданных шарниров, передающих нагрузку.

Поскольку, число цилиндрических и конических зубчатых колес, участвующих в передаче крутящего момента одинаково, соответственно:

Таким образом, момент сопротивления трансмиссии, приведенный к ведущим колесам:

(27)

Для определения максимальной скорости на различных передачах необходимо определить число цилиндрических (k), конических или червячных (l) зубчатых пар, через которые на данной передаче последовательно передается крутящий момент, а также число карданных шарниров (m).

Проводим аналогичные расчеты для других значений и полученные данные сводим в таблицу 8.

Таблица 8 – Значение момента на преодоление общих потерь в трансмиссии

n,об/мин	UI	UII	UIII	UIV	UV	Uз.х.
8,953366	9,166556	9,369409	9,615841	9,816138	8,952683
9,203357	9,629736	10,03544	10,5283	10,9289	9,201991
9,453347	10,09292	10,70147	11,44077	12,04166	9,451298
9,703337	10,5561	11,36751	12,35323	13,15442	9,700605
n,об/мин	UI	UII	UIII	UIV	UV	Uз.х.
9,953327	11,01928	12,03354	13,2657	14,26718	9,949912
10,20332	11,48246	12,69957	14,17816	15,37994	10,19922
10,45331	11,94564	13,3656	15,09063	16,49271	10,44853
10,7033	12,40882	14,03164	16,00309	17,60547	10,69783
10,95329	12,87199	14,69767	16,91556	18,71823	10,94714
11,20328	13,33517	15,3637	17,82802	19,83099	11,19645
11,45327	13,79835	16,02973	18,74048	20,94375	11,44576
11,70326	14,26153	16,69576	19,65295	22,05651	11,69506
11,95325	14,72471	17,3618	20,56541	23,16927	11,94437

В зависимости от режима движения автомобиля используют различные способы оценки потерь. Так, если трансмиссия передает энергию от двигателя к ведущим колесам (активный режим), то потерю мощности в трансмиссии оценивают по прямому КПД, представляющему собой отношение тяговой мощности к эффективной, или отношение соответствующих значений моментов.

(28)

Если в полученную формулу подставить значение момента сопротивления трансмиссии M_TP получаем:

(29)

При торможении автомобиля двигателем трансмиссия передает энергию от ведущих колес к двигателю, то потери энергии оценивают по мощности N_TP и M_TP трения в двигателе, на основании которых рассчитывают обратный КПД трансмиссии:

(30)

где: N_Т.Д. и M_Т.Д. – мощность и момент, развиваемые при торможении двигателем.

Приблизительные значения прямого (при работе двигателя с полной нагрузкой) и обратного (при принудительном холостом ходе) КПД трансмиссии приведены в таблице 9.

Таблица 9 – Приблизительные значения КПД трансмиссии

Автомобили	h_ТР	h_ОБР
Спортивный	0,9…0,95	0,8…0,85
Легковой	0,9…0,92	0,8…0,82
Грузовой и автобус	0,82…0,85	0,75…0,78
Повышенной проходимости	0,8…0,85	0,73…0,76

Таблица 10 – Значение КПД трансмиссии на каждой передаче

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Источник статьи: http://vikidalka.ru/2-61735.html

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

проходимости. 0,80. 0,85

прямая передача. 0,98. 0,99

понижающая передача. 0,94. 0,96

Карданная передача. 0,97. 0,98

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:

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.

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

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 статьи: http://infopedia.su/11x632a.html