Часть 1. Что важнее для разгона: мощность или крутящий момент?
В инетернете бесчисленное количество статей на эту тему, но, к сожалению, в большинстве своем это совершенно безграмотные перепечатки друг с друга, причем в процессе перепечатки исходный смысл, если он когда-то и был верный, искажеается до неузнаваемости.
Поэтому сам для себя решил разобраться в вопросе, а заодно написать статью — пусть будет.
Итак, для того чтобы выяснить, что важнее для разгона, мощность или крутящий момент, достаточно открыть школьный учебник физики и найти формулу работы, выраженной через изменение кинетической энергии.
Выглядит она вот так:
Кинетическая же энергия, в свою очередь, описывается следующей формулой, где m – это масса, а V – скорость:
Теперь вспомним, что мощность – это работа, произведенная за промежуток времени:
Теперь, исходя из того что разгоняемся мы с места, то есть начальная кинетическая энергия Ek равна нулю, поскольку начальная скорость равна нулю, выразим, от чего зависит время, за который мы достигнем скорости V:
Как видим, время, за которое мы достигнем заданной скорости V, зависит исключительно от соотношения массы к мощности: чем меньше масса автомобиля и чем больше его мощность – тем быстрее он достигнет заданной скорости. От крутящего момента время разгона никак не зависит.
А теперь давайте проверим теорию практикой, а то вдруг формулы врут. Правда, у меня практика также будет теоретической, но каждый из вас может перевести ее на 100% в практическое русло.
Итак, для проверки теоретической части нам потребуются два абсолютно одинаковых автомобиля, у одного из которого будет больше мощность, но меньше момент, а у другого – ровно наоборот. Если теоретические изложения верны, то быстрее разгоняться будет тот автомобиль, у которого больше мощность.
Хорошая новость заключается в том, что у каждого автовладельца есть такая пара автомобилей — взглянем на типичный график момента и мощности:
Как видим, в зоне низких оборотов двигатель имеет большой крутящий момент и малую мощность, а в зоне высоких – наоборот. Вот вам два идентичных автомобиля с разными двигателями.
То есть каждый из вас может произвести два эксперимента: используя ручное переключение передач, попробовать разогнаться до 100 км/ч в зоне максимального момента, а потом – зоне максимальной мощности и сравнить результаты. Предсказываю, что разгон будет быстрее в зоне максимальной мощности. И именно поэтому АКПП вашего авто настроена на разгон в зоне оборотов максимальной мощности, а не момента.
Почему же так происходит? Ведь из той же физики мы помним, чем больше сила – тем больше ускорение и вроде как логичным было бы разгоняться в зоне максимального момента, который обеспечил бы максимальную силу и, как следствие, максимальное ускорение.
Дело в том что тут есть нюанс, о котором многие не задумываются: тот момент, который указан на графике — это момент на валу двигателя, но ведь автомобиль отталкивается от асфальта не валом, а колесами, стало быть, нас должен интересовать момент именно на колесах. А он будет тем выше, чем выше мощность, выдаваемая двигателем. Чтобы понять, почему так происходит, взглянем на график:
Предположим, что автомобиль двигается с некоторой скоростью на какой-то передаче, педаль газа нажата не полностью, поэтому значения мощности и момента далеки от максимально возможных — позиция обозначена цифрой “1”. И теперь нам надо резко ускориться. У нас есть два возможных варианта, на графике обозначены буквами:
А) без изменения передачи нажать до упора педаль газа, в этом случае двигатель нам выдаст 320 Н*м момента и 100 л.с. мощности
В) одновременно с нажатием газа скинуть несколько передач вниз, обороты в этом случае вырастут и двигатель выдаст лишь 250 Н*м момента, но зато 180 л.с. мощности
Момент на колесах будет равным моменту двигателя, умноженному на передаточное число выбранной передачи:
Так как в начальный момент времени скорость автомобиля одинаковая для обоих вариантов, то и скорость вращения колес также одинаковая, следовательно передаточное число передачи в случае “В” будет в 2,5 раза выше чем в случае “А”: 5000/2000 = 2,5.
Составим отношение моментов на колесах для обоих вариантов:
Получается, что в варианте “В”, несмотря на меньший момент на валу двигателя, мы получаем почти двукратное превосходство в моменте на колесах. Таким образом, разгон в зоне оборотов максимальной мощности будет более эффективным, что и требовалось доказать.
Про максимальную скорость автомобиля
15 Марта 2016 | Автор: Ник | Просмотров: 9777 |
| Одна из характеристик автомобиля — максимальная скорость. Для обычного водителя она не такая значимая, как расход топлива или время разгона машины до 100 км/ч, но тоже является важным показателем. Максимальная скорость можно назвать мерилом совершенства машины. |
От чего зависит максимальная скорость авто
- ─ двигатель;
- ─ колеса (диаметр колес, ширина шин, сцепление с дорогой, давление в шинах);
- ─ масса автомобиля; ;
- ─ настройка подвески (клиренс и т.д.), трансмиссии (передаточные числа);
- ─ и др.
Как увеличить максимальную скорость машины
Истории наших читателей
«Гребаный таз. «
Всем привет! Меня зовут Михаил, сейчас расскажу историю о том, как мне удалось обменять двенашку на камри 2010г. Все началось с того, что меня стали дико раздражать поломки двенашки, вроде ничего серьезного не ломалось, но по мелочи, блин, столько всего, что реально начинало бесить. Тут и зародилась идея о том, что пора менять машину на иномарку. Выбор пал на таёту камри десятых годов.
Да, морально то я созрел, а вот финансово никак не мог потянуть. Сразу скажу, что я против кредитов и брать машину, тем более не новую, в кредит это неразумно. Зарплата у меня 24к в месяц, так что насобирать 600-700 тысяч для меня практически нереально. Начал искать различные способы заработка в интернете. Вы не представляете сколько там развода, чего только не пробовал: и ставки на спорт, и сетевой маркетинг, и даже казино вулкан, в котором удачно проиграл около 10 тысяч(( Единственным направлением, в котором мне, казалось, можно заработать — это торговля валютой на бирже, это называют форексом. Но когда начал вникать, понял что это оочень сложно для меня. Продолжил копать дальше и наткнулся на бинарные опционы. Суть та же, что на форексе, но разобраться намного проще. Начал читать форумы, изучать трейдерские стратегии. Попробовал на демо счете, потом завел реальный счет. Если честно начать зарабатывать удалось не сразу, пока понял всю механику опционов, слил около 3000 рублей, но как оказалось это был драгоценный опыт. Сейчас зарабатываю 5-7 тыс. рублей в день. Машину удалось купить спустя пол года, но как по мне это неплохой результат, да и дело не в машине, у меня изменилась жизнь, с работы естественно уволился, появилось больше свободного времени на себя и семью. Будете смеяться, но работаю прямо на телефоне)) Если ты хочешь изменить свою жизнь как я, то вот что советую сделать прямо сейчас:
1. Зарегистрируйтесь на сайте
2. Потренируйтесь на Демо-счете (это бесплатно).
3. Как только что-то будет получаться на Демо-счете, пополняйте РЕАЛЬНЫЙ СЧЕТ и вперед, к НАСТОЯЩИМ ДЕНЬГАМ!
Также советую скачать приложение на телефон, с телефона работать намного удобнее. Скачать тут.
Кстати, в данном примере увеличение максимальной скорости на 7,1 км/ч было эквивалентно форсированию двигателя на 9кВт/12 л.с. Напомним, чтобы немного увеличить мощность автомобиля достаточно залить бензин с увеличенным октановым числом и улучшить подачу воздуха в цилиндры, например, установить фильтр нулевого сопротивления.
что влияет на ускорение автомобиля
В характеристиках авто один из важный показателей — за сколько машина разгоняется до 100 км в час. Это показывает ее резвость, что особенно важно для тех, кто любит на всех порах стартовать со светофора. Так от чего зависит разгон автомобиля?
Что влияет на разгон?
Очевидно, что на тот факт, насколько быстро разгоняется авто, будет влиять прежде всего мощность мотора. Две машины, равных по весу, будут долетать до сотни в зависимости от того, сколько лошадок у них под капотом. Даже новичку понятно, что автомобиль с мотором в 82 лошадиных силы разгонится гораздо медленнее, чем спорткар с 250 лошадьми.
Еще один показатель, влияющий на резвость авто, — вес. Именно поэтому спорткары и особенно гоночные болиды производители облегчают, как только могут — чтобы быстрее стартовали и резво летели.
Конечно, на скорость разгона влияют и другие немаловажные факторы — например, аэродинамика, которой может похвастаться кузов, или тип коробки передач, или шины. А вот какой мотор, дизельный или бензиновый, для разгона неважно. В этом плане главное — мощность и крутящий момент.
За секунды — до сотни
Обычные бюджетные автомобили разгоняются от 9 до 12 секунд до сотни. Это вполне неплохие показатели. За 4–5 секунд разгоняются только спорткары за сотни тысяч долларов.
Например, «Солярис» разбегается до сотни за 10.3 секунды, это в самой быстрой, а значит в самой дорогой комплектации. Но цена за такого «корейца» приближается к миллиону рублей.
Самые быстрые отечественные бюджетные авто идут с приставкой Спорт — «Лада Гранта», «Калина». Они разгоняются до 100 км\ч за 9.3 секунды. Но заплатить за такую народную машину придется больше 610 тысяч рублей. А есть еще «Калина NFR», мощная, спортивная, которая демонтирует примерно такую же резвость (9.2), но стоит уже 850 тысяч рублей. За эти деньги можно купить Фольцваген «Поло», который разгонится до сотни за 9 секунд.
«Ситроен C4» и «Шкода Октавия» могут показать на дороге резвость в 8 секунд до сотни. Но цены за этих скоростных «лошадок» перевалили за 1.1 млн рублей.
Почему автомобиль плохо разгоняется: 7 причин
alt=»iStock» />
Многие водители наверняка замечали, что автомобили теряют в динамике в жаркую погоду. Это связано с уменьшением плотности воздуха.
Если нулевой температуре в одном кубическом метре содержится 1,7 кг воздуха, то при +25 его содержание снижается до 1,2 кг на кубометр. Соответственно, в жару в цилиндры попадает меньшее количество кислорода, в результате температура горения снижается, а значит, падает и отдача силового агрегата.
Не секрет, что уровень накачки шин ощутимо влияет не только на расход топлива, но и на разгонную динамику.
В результате заправки некачественным топливом, случается, забивается сетка бензонасоса, топливный фильтр, образуется нагар на свечах.
Когда сцепление автомобиля исправно, крутящий момент без потерь передается от двигателя к трансмиссии. Однако если сцепление пробуксовывает, иначе говоря, включается не полностью, происходит резкая, а потому очень ощутимая, потеря динамики.
Свечи, отработавший свой ресурс, равно как высоковольтные провода с пробоями могут негативно повлиять на разгонную динамику.
Поэтому необходимо произвести проверку и по возможности заменить отработавшие детали. С этим не стоит медлить в том числе потому, что плохое состояние системы зажигания может спровоцировать, к примеру, пробой катушки зажигания, а ее замена вылетит в копеечку.
Масса и разгон. (Для тех кто хочет улучшить показатели авто)
Влияние массы на разгон.
Есть несколько основных путей по улучшению динамических показателей вашего автомобиля.
1 улучшение характеристик двигателя
2 уменьшение массы автомобиля
3 Улучшение трения колес, улучшение сцепных свойств автомобиля с дорожнымм покрытием
4 Сопротивление воздуха и скорость Улучшение аэродинамических свойств автомобиля
5 Потери мощности в трансмиссии Уменьшение неизбежной потери мощности при прохождении через трансмиссию
6 Улучшение стартовых свойств за счет применения электроники
7 Уменьшение инертности системы
В данной статье разберемся с уменьшением и перераспределением массы автомобиля для получения лучших показателей в разгоне до 100 и более.
1. При уменьшении массы на 10% время разгона до 100 уменьшиться тоже примерно на 10%
Например: у нас есть автомобиль с массой 1000 кг, двигателем 100 лс и разгоном до 100 равным 12 секунд, если нам удастся облегчить данный автомобиль до 900 кг то разгон до сотни уменьшиться до 10.8 секунд.
2. Такая линейная зависимость работает только в безвоздушном пространстве. А на деле автомобиль не улучшает своих разгонных характеристик после 130-250 (зависит от мощности двигателя) из за присутствия аэродинамического сопротивления воздуха, даже если мы очень сильно уменьшим массу нашего авто.
Пример 1: автомобиль масса 1000кг, 100лс, разгон до 100 за 12 сек разгон до 160 будет иметь 29 секунд Уменьшаем массу до 900кг, 100лс, разгон до 100 станет 10,8 и уменьшиться на 10% но разгон до 160 км/час будет 28 секунд и уменьшиться всего лиш на 3,5 % так как на скоростях от 130 до 160 двигателю приходиться отдавать половину своей мощности на преодоление сопротивления воздуха (50л.с) а разгоняет автомобиль не все 100лс а оставшиеся 50 сил.
Пример2: При тех же параметрах имеем автомобиль с более мощным двигателем 250 лс напимер. Здесь порог условно линейного улучшения разгона за счет уменьшения массы продлиться дальше 160 км/час по той простой причине, что по достижению скорости 130 км/час у двигателя с полезной мощности 250 л.с также 50л.с пойдет на преодоление сопротивления воздуха, но у него еще останется 200 лошадей на продолжение разгона.
3. При интенсивном разгоне задняя ось автомобиля нагружается и часть массы с переди перераспределяется назад, что хорошо для заднеприводных автомобилей и плохо для переднеприводных, так как на заднеприводных улучшается сцепление с полотном дороги, а на переднеприводных уменьшается мешая безпробуксовочному старту. На полноприводных автомобилях перераспределение не особо сказывается ведь они используют всю массу автомобиля и стартуют практически без пробуксовки всеми колесами.
На мощных автомобилях вопрос излишней пробуксовки особенно важен, отсюда вытекает несколько полезных советов по уменьшеию массы автомобиля в соответствии с имеющимся приводом на передние, задние или все колеса.
На переднем приводе если вы хотите добиться хорошего разгона и не иметь проблем со стартом не следует сильно уменьшать массу передней части автомобиля и делать основной упор по облегчению на среднюю и заднюю часть авто. Также для лучшей загрузки передней оси, можно некоторые агрегаты (если это возможно) перенести как можно ближе к переднему бамперу. Некоторые переносят даже двигатель не говоря уже о аккумуляторе радиаторе, бочке омывателя итд. Также можно наклонить перед авто вниз, что перераспределит вес ближе к переду автомобиля.
На заднеприводном авто не следует облегчать заднюю часть, а сосредоточиться на облегчении средней и передней части автомобиля плюс можно перенести некоторые узлы с капота в багажник (аккумулятор, бачок омывателя итд что возможно) Если бак находиться посредине его также можно перенести в багажник (обычно устанавливают нештатный бак)
На полном приводе можно облегчать все и вся не опасаясь плохого зацепа.
Как облегчить автомобиль
Чтобы немного улучшить динамику обычного городского автомобиля достаточно:
4.1 не пользоваться полным баком, минус 20-80 кг в зависимости от объёма бака (вроде бы очевидно, но есть люди которые постоянно ездят с полным или почти полным баком, ухудшая разгон и увеличивае тем самым расход того же бензина который в баке)
4.2 Пустой бачок омывателя тоже может сэкономить 4-15 кг массы.
4.3 Запаска 12-25 кг
4.4 Кованные диски уменьшат не только общую но и неподрессоренную и иннерционную массу на 10-20 кг в сумме (если не использовать диски и резину большего чем положено размера)
4.5 Замена аккумулятора на более легкий например 70 амперный примерно на 7 кг весит больше чем 55 амперный.
Спортивный автомобиль из заводского
5.1 Вваривание каркаса позволяет увеличить жесткость кузова но не увеличивает массу, а может даже уменьшает так как vk.com/cars.best позволяет вырезать из кузова не участвующий более в жесткости метал и позволяет сделать очень легкие двери.
5.2 Установка стекол из поликарбоната вместо обычных позволяет уменьшить массу на 30-50 кг
5.3 Бампера из легких композиционных материалов, вместо штатных, плюс удаление всех сопутствующих элементов связанных с их родными креплениями и элементами безопасности позволяет уменьшить массу на 20-70 кг.
5.4 Замена капота и багажника на аналогичные но выполненные из композиционных материалов позволяют уменьшить массу на 5-15 кг и более.
5.5 Установка спортивного бака поможет сэкономить до 5-10 кг.
5.6 Ликвидация музыки уменьшает общую массу на 5-100 кг.
5.7 Ликвидация парприза и отопителя 12-30 кг.
5.8 Ликвидация сидений и замена на спортивные (масса спортивных начинается от 2.5 килограмм шт. Масса штатных доходит до 80кг штука) 45-180 кг.
5.9 Выбрасывание ковров и шумо и виброизоляции потолка и остальных деталей салона 20-100 кг.
5.10 Ликвидация кондиционера около 30 кг.
5.11 Очень сильный тюнинг глушителя от 20 до 40 кг.
5.12 облегчение двигателя 3-15 кг за счет удаления деталей связанных с экологией, вентиляцией картера, замена чугунных коллекторов итд.
5.13 Установка облегченного маховика 3-8 кг.
5.14 Облегчение подвески, обычно замена штатных деталей на тюнинговые, алюминевые рычаги итд 10-30 кг.
5.15 Замена рулевого колеса и ручки переключения передач не более 1 кг.
Крутящий момент двигателя и мощность, на что влияют эти показатели?
В данной статье мы рассмотрим влияние мощности и крутящего момента двигателя на динамику автомобиля, а так же принцип расчета крутящего момента.
Итак, что представляет собой мощность двигателя и на что она влияет? Для большинства автолюбителей не секрет, что чем выше мощность автомобиля (принято измерять в лошадиных силах), тем большую максимальную скорость может развивать автомобиль. Но следует помнить, что мощность развиваемая двигателем автомобиля — величина непостоянная и имеет прямую зависимость от оборотов двигателя. Если понятным языком, то при обычной езде при оборотах двигателя до 3х-4х тысяч оборотов используются далеко не все лошадиные силы имеющиеся под капотом. Т.к. пик максимальной мощности (указанной в паспорте автомобиля), на большинстве бензиновых двигателей достигается при 5500-6500 оборотов/минуту а у дизельных двигателей и вовсе при 3000-4000 об/мин. И почему то так сложилось, что в авто мире стало принятым брать за основную величину характеризующую динамические показатели автомобиля именно лошадиные силы.
И если с мощностью более менее понятно, то когда разговор заходит за крутящий момент двигателя, начинается полная неразбериха.
Давайте представим простую дорожную ситуацию, когда на небольших оборотах двигателя (2000-2500об/мин) требуется резко ускориться, например для обгона. Вот здесь как раз и вступает в силу крутящий момент и если он невелик, то при нажатии на педаль газа мы… ждем, пока автомобиль не наберет нужные обороты для динамичного ускорения. В случае же с большим показателем крутящего момента (на большинстве дизельных двигателей) динамичное ускорение при нажатии на педаль происходит незамедлительно.
Сам же крутящий момент двигателя представляет собой приложение силы на плечо рычага. Производимая сила измеряется в ньютонах, а рычаг в метрах. Отсюда и значение характеризующее крутящий момент – НюьтонМетры (Нм). Величина крутящего момента в 1Нм – означает, что сила в один Ньютон, приложена к рычагу имеющему плечо в 1 метр. В ДВС в роли рычага выступает кривошипно-шатунный механизм. Соответственно, чем более сильное толкающее воздействие оказывает на поршень воспламеняющая смесь в цилиндре, тем выше крутящий момент. В этом то как раз и кроется загадка более высокого крутящего момента дизельных двигателей в сравнении с бензиновыми. Т.к. бензиновые двигатели имеют степень сжатия в цилиндре – 9-12 Атмосфер, а дизельные 16-20 Атмосфер. Кстати моторы оснащенные нагнетателем (турбиной) обладают в первую очередь значительно более высоким крутящим моментом, т.к. турбина позволяет за счет нагнетания значительно большего количества смеси в цилиндр увеличить силу воздействия воспламеняющейся смеси на поршень.
Итак мы выяснили, что момент рождается за счет толкающей силы воздействующей на поршень, который в свою очередь передавая силу через шатун на коленвал и преобразует эту силу в крутящий момент. Суть этого процесса такова, что чем выше крутящий момент двигателя, тем быстрее двигатель набирает обороты под нагрузкой. Исходя из этого несложно понять, что именно от крутящего момента зависит динамика разгона.
Крутящий момент так же как и мощность имеет максимальные значения при конкретных оборотах двигателя. Но в данном случае более важным является не столько сама величина крутящего момента, сколько показатель оборотов, при которых момент достигается. Отсюда и разделение предпочтений автовладельцев между типами двигателей (бензиновый или дизельный).
Важно помнить, что бОльший объем двигателя так же способствует бОльшему крутящему моменту и соответственно более уверенной динамике ускорения.
Генри Форд говорил: «лошадиные силы продают автомобиль, а крутящий момент выигрывает гонки».
Ускорение, разгон, инерция. Автомобиль набирает скорость
Красный свет светофора сменился желтым, затем зеленым. С напряженным ревом срываются с места машины, затем звук двигателей на мгновение стихает — это водители отпустили педаль подачи топлива и переключают передачи, снова разгон, снова момент затишья и опять разгон. Только метров через 100 после перекрестка поток машин как бы успокаивается и плавно катит до следующего светофора. Лишь один старый автомобиль «Москвич» прошел перекресток ровно и бесшумно. На рисунке видно, как он обогнал все автомобили и вырвался далеко вперед. Этот автомобиль подъехал к перекрестку как раз в тот момент, когда зажегся зеленый сигнал светофора, водителю не пришлось тормозить и останавливать машину, не пришлось после этого снова брать разгон. Как же получается, что один автомобиль (да еще маломощный «Москвич» старого выпуска) легко, без напряжения движется со скоростью около 50 км/час, в то время как другие с явным напряжением постепенно набирают скорость и достигают скорости 50 км/час далеко после перекрестка, когда «Москвич» уже приближается к следующему светофору? Очевидно, что для равномерного движения требуется значительно меньше усилий и расхода мощности, чем при разгоне или, как говорят, при ускоренном движении.
Рис. Сравнительно слабый автомобиль может обогнать более мощные, если он подходит к перекрестку в момент включения зеленого света и не затрачивает усилий на трогание с места и разгон.
Но прежде чем изучать разгон автомобиля, нужно вспомнить некоторые понятия.
Ускорение автомобиля
Если автомобиль проходит в каждую секунду одинаковое число метров, движение называется равномерным или установившимся. Если пройденный автомобилем путь в каждую секунду (скорость) изменяется, движение называется:
Приращение скорости в единицу времени называют ускорением, уменьшение скорости в единицу времени — отрицательным ускорением, или замедлением.
Ускорение измеряют приростом или убыванием скорости (в метрах в секунду) за 1 сек. Если за секунду скорость увеличивается на 3 м/сек, ускорение равно 3 м/сек в секунду или 3 м/сек/сек или 3 м/сек2.
Ускорение обозначают буквой j.
Ускорение, равное 9,81 м/сек2 (или округленно, 10 м/сек2), соответствует ускорению, которое, как известно из опыта, имеет свободно падающее тело (без учета сопротивления воздуха), и называется ускорением силы тяжести. Его обозначают буквой g.
Разгон автомобиля
Разгон автомобиля обычно изображают графически. На горизонтальной оси графика откладывают путь, а на вертикальной — скорость и наносят точки, соответствующие каждому пройденному отрезку пути. Вместо скорости на вертикальной шкале можно откладывать время разгона, как это показано на графике разгона отечественных автомобилей.
График разгона представляет собой кривую с постепенно убывающим углом наклона. Уступы кривой соответствуют моментам переключения передач, когда ускорение на какой-то момент падает, однако их часто не показывают.
Инерция
Автомобиль не может с места развить сразу большую скорость, потому что ему приходится преодолевать не только силы сопротивления движению, но и инерцию.
Инерция — это свойство тела сохранять состояние покоя или состояние равномерного движения. Из механики известно, что неподвижное тело может быть приведено в движение (или скорость движущегося тела изменена) только под действием внешней силы. Преодолевая действие инерции, внешняя сила изменяет скорость тела, иначе говоря, придает ему ускорение. Величина ускорения пропорциональна величине силы. Чем больше масса тела, тем большей должна быть сила для придания этому телу нужного ускорения. Масса — это величина, пропорциональная количеству вещества в теле; масса т равна весу тела G, деленному на ускорение силы тяжести g (9,81 м/сек2):
Масса автомобиля сопротивляется разгону с силой Pj, эту силу называют силой инерции. Чтобы разгон мог произойти, на ведущих колесах нужно создать дополнительно силу тяги, равную силе инерции. Значит, сила, необходимая для преодоления инерции тела и для придания телу определенного ускорения j, оказывается пропорциональной массе тела и ускорению. Эта сила равна:
Для ускоренного движения автомобиля требуется дополнительная затрата мощности:
Nj = Pj*Va / 75 = Gj*Va / 270*9,81 = Gj*Va / 2650, л.с.
Для точности расчетов в уравнения (31) и (32) следует включить множитель б («дельта») — коэффициент вращающихся масс, учитывающий влияние вращающихся масс автомобиля (особенно маховика двигателя и колес) на разгон. Тогда:
Рис. Графики времени разгона отечественных автомобилей.
Влияние вращающихся масс заключается в том, что, кроме преодоления инерции массы автомобиля, необходимо «раскрутить» маховик, колеса и другие вращающиеся части машины, затратив на это часть мощности двигателя. Величину коэффициента б можно считать приблизительно равной:
где ik — передаточное число в коробке передач.
Теперь, взяв для примера автомобиль с полным весом 2000 кг, нетрудно сравнить силы, необходимые для поддержания движения этого автомобиля по асфальту со скоростью 50 км/час (пока без учета сопротивления воздуха) и для трогания его с места с ускорением около 2,5 м/сек2, обычным для современных легковых автомобилей.
Для преодоления сопротивления инерции на высшей передаче (ik = 1) потребуется сила:
Такой силы на высшей передаче автомобиль не может развить, нужно включить первую передачу (с передаточным числом ik = 3).
Pj = 2000*2,5*1,5 / 9,81 = 760, кг
что для современных легковых автомобилей вполне возможно.
Итак, сила, необходимая для трогания с места, оказывается в 25 раз больше силы, необходимой для поддержания движения с постоянной скоростью 50 км/час.
Чтобы обеспечить быстрый разгон автомобиля, требуется устанавливать двигатель большой мощности. При движении с постоянной скоростью (кроме максимальной) двигатель работает не в полную мощность.
Из сказанного выше понятно, почему при трогании с места нужно включать низшую передачу. Попутно отметим, что на грузовых автомобилях обычно следует начинать разгон на второй передаче. Дело в том, что на первой передаче (ik примерно равно 7.) очень велико влияние вращающихся масс и тяговой силы не хватит, чтобы сообщить автомобилю большое ускорение; разгон получится очень медленным.
На сухой дороге при коэффициенте сцепления ф, равном около 0,7, трогание с места на низшей передаче не вызывает никаких затруднений, так как сила сцепления все еще превышает тяговую силу. Но на скользкой дороге может часто оказаться, что тяговая сила на низшей передаче больше силы сцепления (особенно при ненагруженном автомобиле), и колеса начинают буксовать. Из этого положения есть два выхода:
При разгоне особенно сказывается разгрузка передних колес и дополнительная нагрузка задних. Можно наблюдать, как в момент трогания с места автомобиль заметно, а иногда и очень резко «приседает» на задние колеса. Это перераспределение нагрузки происходит и при равномерном движении автомобиля. Оно объясняется противодействием вращающему моменту. Зубья ведущей шестерни главной передачи давят на зубья ведомой (коронной) и как бы прижимают заднюю ось к земле; при этом возникает реакция, отталкивающая ведущую шестерню вверх; происходит небольшое поворачивание всего заднего моста в направлении, обратном направлению вращения колес. Закрепленные на картере моста рессоры своими концами приподнимают переднюю часть рамы или кузова и опускают заднюю. Между прочим отметим, что именно вследствие разгрузки передних колес их легче повернуть во время движения автомобиля с включенной передачей, чем во время движения накатом, а тем более чем на стоянке. Это знает каждый водитель. Однако вернемся к дополнительно нагруженным задним колесам.
Дополнительная, прибавочная нагрузка на задние колеса Zd от передаваемого момента тем больше, чем больше момент Мк, подведенный к колесу и чем короче колесная база автомобиля L (в м):
Естественно, что эта нагрузка особенно велика при движении на низших передачах, так как подводимый к колесам момент увеличен. Так, на автомобиле ГАЗ-51 дополнительная нагрузка на первой передаче равна:
Во время трогания с места и разгона на автомобиль действует сила инерции Pj, приложенная в центре тяжести автомобиля и направленная назад, т. е. в сторону, обратную ускорению. Так как сила Pj приложена на высоте hg от плоскости дороги, она будет стремиться как бы опрокинуть автомобиль вокруг задних колес. При этом нагрузка на задние колеса увеличится, а на передние — уменьшится на величину:
Рис. При передаче усилий от двигателя нагрузка на задние колеса увеличивается, а на передние — уменьшается.
Таким образом, при трогании с места на задние колеса и шины приходится нагрузка от веса автомобиля, от передаваемого увеличенного вращающего момента и от силы инерции. Эта нагрузка действует на подшипники заднего моста и главным образом на шины задних колес. Чтобы сберечь их, нужно троганье с места осуществлять как можно более плавно. Следует напомнить, что на подъеме задние колеса еще более нагружены. На крутом подъеме при трогании с места, да еще при высоком расположении центра тяжести автомобиля, может создаться такая разгрузка передних колес и перегрузка задних, которая приведет к повреждению шин и даже к опрокидыванию автомобиля назад.
Рис. Кроме нагрузки от тягового усилия, при разгоне на задние колеса действует дополнительная сила от инерции массы автомобиля.
Автомобиль двигается с ускорением, и скорость движения его увеличивается, пока тяговая сила больше силы сопротивления движению. С увеличением скорости сопротивление движению возрастает; когда установится равенство тяговой силы и сопротивления, автомобиль приобретает равномерное движение, скорость которого зависит от величины нажима на педаль подачи топлива. Если водитель до отказа нажимает на педаль подачи топлива, эта скорость равномерного движения является одновременно и наибольшей скоростью автомобиля.
Работа по преодолению сил сопротивления качению и воздуха не создает запаса энергии — энергия расходуется на борьбу с этими силами. Работа по преодолению сил инерции при разгоне автомобиля переходит в энергию движения. Эту энергию называют кинетической энергией. Создающийся при этом запас энергии можно использовать, если после некоторого разгона отсоединить ведущие колеса от двигателя, установить рычаг переключения коробки передач в нейтральное положение, т. е. дать возможность автомобилю двигаться по инерции, накатом. Движение накатом происходит до тех пор, пока запас энергии не израсходуется на преодоление сил сопротивления движению. Уместно напомнить, что на одном и том же отрезке пути расход энергии на разгон гораздо больше расхода на преодоление сил сопротивления движению. Поэтому за счет накопленной энергии путь наката может быть в несколько раз больше пути разгона. Так, путь наката со скорости 50 км/час равен для автомобиля «Победа» около 450 м, для автомобиля ГАЗ-51 — около 720 м, в то время как путь разгона до этой скорости равен соответственно 150—200 м и 250—300 м Если водитель не стремится ехать на автомобиле с очень большой скоростью, он может значительную часть пути вести автомобиль «накатом» и экономить таким образом энергию и, тем самым, топливо.
Какие факторы влияют на максимальную скорость автомобиля
Человек, который почти не разбирается в автомобилестроении, при выборе транспортного средства опирается не на самые важные параметры. Например, многие полагают, что самым главным фактором является максимальная скорость. Подобная логика была у детишек еще несколько десятилетий назад, когда они заглядывали в салоны транспортных средств и пытались разглядеть показатель спидометра. По их мнению, самой крутой машиной была та, у которой это значение было больше. Сегодня цифры на спидометре наносятся с запасом. Рассмотрим, какие факторы оказывают влияние на реальную скорость автомобиля.
Погода. Испытатели всегда проводят измерение предельной скорости в 2 направлениях. Это необходимо для того, чтобы исключить возможность воздействия ветра. Даже в случае полного отсутствия ветра, разница в скорости в разных направлениях может достигать и 10 км/ч. Плотность воздуха зависит от атмосферного давления, а значит и от сопротивления движению. При низком давлении показатели тоже не самые лучшие, так как цилиндры наполняются хуже, а мощность мотора снижается. В дождь повышается плотность среды, что отрицательно сказывается на возможностях транспортного средства.
Аэродинамика. Если на кузове автомобиля есть антенны, боковые зеркала, брызговики, это способствует появлению дополнительного сопротивления движению. Уровень максимальной скорости в таких условиях снижается на 6%. Очистители стекла сокращают скорость на 1%, а открытые окна и наличие багажника на крыше — на 10%. Аналогичное явление вызывает и грязь с проселочных дорог, которая налипает на кузов.
Колеса и покрышки. Если спустить давление в шинах, это повысит сопротивление качению и снизит скорость автомобиля. Точно такое же действие возникает в случае, если сбился угол положения колес. Это часто происходит во время эксплуатации транспортного средства, поэтому нужно постоянно контролировать параметр.
Коробка передач. Если хотя бы одна часть трансмиссии находится в неисправном состоянии, на колеса будет передаваться не вся мощность мотора. Снижение скорости может возникать из-за проскальзывания фрикционов или ремня у вариаторов. Кроме того, подобные явления создаются при блокировке гидравлического трансформатора АКПП.
Двигатель. В данном случае речь идет не о серьезной поломке, а о мелких дефектах. Как правило, скорость зависит от качества применяемого топлива. Но может быть и другой случай — если вместо АИ-95 используется АИ-92. Мотор в таких условиях может тормозить.
Дорога. На показатель скорости может оказывать влияние наличие уклонов на дорожном полотне. Кроме того, свою долю в этом деле оставляет неровное дорожное покрытие.
Высокая нагрузка. Чем больше вес автомобиля, тем меньше будет установлена максимальная скорость. Дело в том, что под высокой нагрузкой возрастает сопротивление резины, что и приводит к медленному движению.
Итог. Максимальная скорость автомобиля зависит от многих факторов. Не всегда автомобили с одним и тем же показателем одинаково преодолевают определенные участки дорог.