Šiame straipsnyje bus nagrinėjamas pavaros smagratinis momentas GD², jo svarba ir nustatymo metodai, taip pat aptariami pavarų dėžių tipai bei jų efektyvumas. Supratimas apie smagratinį momentą yra kritiškai svarbus siekiant optimizuoti transporto priemonės veikimą, degalų efektyvumą ir ilgaamžiškumą.
Kas yra pavaros smagratinis momentas GD²?
Pavaros smagratinis momentas GD² - tai fizikinė dydis, nusakantis besisukančių pavaros dalių inerciją. Jis yra esminis parametras vertinant elektros variklių ir visų elektros pavarų su darbiniu mechanizmu dinamines savybes. Kuo didesnis smagratinis momentas, tuo daugiau kinetinės energijos sukaupia besisukanti pavara, ir atvirkščiai, tuo daugiau laiko reikia jai įsibėgėti ar sustoti.
Pavaros elektromechaninė laiko pastovioji - tai laikas, per kurį neapkrauta pavara įsibėgėtų nuo nulio iki idealios tuščiosios eigos greičio ω₀, jei variklio išvystomas momentas būtų pastovus ir lygus trumpojo jungimo momentui mk. Pavaros elektromechaninė pastovioji priklauso nuo variklio kritinio momento ir pavaros smagratinio momento, bet nepriklauso nuo apkrovimo momento. Kadangi kritinis momentas priklauso nuo inkaro varžos, tai ir tm, didinant inkaro varžą, didėja.
Pavaros smagratinio momento GD² nustatymo metodai
Elektros variklio ar visos elektros pavaros su darbiniu mechanizmu suminis GD² dažniausiai nustatomas įsibėgėjimo arba laisvo judesio būdais. Atskirų pavaros elementų GD² nustatyti galima naudoti krintančio svorio ar švytavimų būdus.
Įsibėgėjimo metodas
Šis metodas leidžia nustatyti smagratinį momentą analizuojant pavaros greičio pokyčius įsibėgėjimo metu. Varikliui dirbant, elektros energija sunaudojama naudingam darbui atlikti, sukimosi nuostoliams padengti, šiluminiams nuostoliams padengti inkaro grandinės varžose ir besisukančių pavaros dalių kinetinei energijai sukaupti.
Laisvo judesio metodas
Nustatant GD² šiuo būdu, atjungiamas variklio maitinimas ir leidžiama varikliui laisvai suktis nuo pradinio greičio atjungimo momentu n₀ iki visiško sustojimo arba iki bet kokio greičio n. Šio bandymo metu gaunama ir nubrėžiama kreivė n = f(t). Iš šios kreivės ir iš kreivės ps = f(n) gaunama priklausomybė ps = f(t) taip pat, kaip ir nustatant GD² įsibėgėjimo būdu.
Schema atskleista: Kur dingo pinigai „Baltarusijos opozicijai“?
Krintančio svorio metodas
Šis metodas dažnai naudojamas, kai pavara yra nedidelė ir galima tiesiogiai paveikti jos sukimąsi per išorinę jėgą, pavyzdžiui, krintantį svorį.
Praktinis nustatymas ir skaičiavimai
Siekiant nustatyti pavaros smagratinį momentą GD² įsibėgėjimo, laisvo judesio ir krintančio svorio metodais, reikia atlikti atitinkamus matavimus. Po to apskaičiuojamas pavaros inercijos momentas ir elektromechaninė laiko pastovioji kiekvienam momentui.
Įjungus stendo maitinimą ~380 V, tuo pat metu per lygintuvus stendas maitinamas 110 V įtampa. G-V sistemos variklio žadinimo srovė reguliuojama reostatu R3, o generatoriaus - autotransformatoriumi T1, jei įjungtas žadinimo kontaktorius. Perjungiklis SA1 nustato varžos R1 dydį. Perjungiklis SA2 komutuoja variklio inkaro grandinę; padėtyje varikliui paduodama generatoriaus įtampa, padėtyje vyksta variklio dinaminis stabdymas, čia variklio inkaras sujungiamas per varžą R. Variklio greitis matuojamas tachogeneratoriaus BR voltmetru PV. Variklio įsisukimo ir stabdymo laiką matuoja elektroninis sekundometras.
Nustatant priklausomybę ps = f(n), G-V sistemos variklio greitis reguliuojamas keičiant generatoriaus žadinimo srovę.
Pavarų dėžių tipai ir jų efektyvumas
Pavarų dėžė kiekviename automobilyje ar net transporto priemonėje atlieka vieną ir tą pačią funkciją - leidžia perjungti į aukštesnę, žemesnę arba atbulinę pavarą. Nepriklausomai nuo to, ar pavarų dėžė yra mechaninė ar automatinė, jos funkcija išlieka nepasikeitusi. Vis dėlto, mechaninės arba automatinės pavarų dėžės naudojimo principas nėra absoliučiai identiškas.
Mechaninės pavarų dėžės
Mechaninės pavarų dėžės priklauso nuo vairuotojo valdomo pavarų perjungimo, t. y., vairuotojas rankiniu būdu perjungia pavaras naudodamas sankabos pedalą ir pavarų svirtį. Paprastai jose yra 5-6 pavaros, o didesnės vadinamos greičio pavaromis. Šios pavaros yra aukštesnės kelių santykio transmisijos pavaros, skirtos efektyviam kreiseriniam greičiui didesniu greičiu, leidžiančios automobiliui važiuoti greičiau neapsunkinant variklio. Pavyzdžiui, „Volvo Trucks“ tolimųjų reisų gabenimui naudoja greičio pavaras, kas padidina degalų efektyvumą ir sumažina variklio susidėvėjimą.
Žemesnės pavaros yra būtinos norint užtikrinti didesnį sukimo momentą, pradėti pagreitinti ir manevruoti mažu greičiu. Greičio pavaros, kita vertus, naudojamos įvažiuojant į greitkelį ir važiuojant didesniu greičiu, siekiant optimalaus degalų naudojimo efektyvumo ir sklandaus važiavimo.
Mechaninės pavarų dėžės konfigūracija per daugelį metų praktiškai nepasikeitė. Šiuo metu pavaras perjungiame naudodami H raidės konfigūraciją, kur 1, 3 ir 5 pavaros yra viršuje, o 2, 4 ir 6 pavaros - apačioje. Perjungiant pavaras iš pirmosios į antrąją, tai yra lengva, ypač kai pirmoji pavara sinchronizuota. Tačiau perjungti antrąją pavarą į trečiąją ir atvirkščiai yra sunkiau, nes judesį reikia atlikti vienu sklandžiu judesiu: įstrižai dešinėn į viršų arba įstrižai kairėn žemyn. Svarbu viską daryti labai švelniai, nei stumti, nei traukti per jėgą.
Automatinės pavarų dėžės
Automatinės pavarų dėžės perjungia pavaras už jus. Šiuolaikinės automatinės transmisijos dažnai komplektuojamos su 6, 7 ar net 8 ar 10 greičio pavaromis, kad padidėtų degalų efektyvumas ir bendras našumas. Tai idealiai tinka sunkvežimių vairuotojams, kurie teikia pirmenybę sklandesniam, mažiau darbo reikalaujančiam vairavimo potyriui.
Vairuotojui tereikia įjungti reikiamą pavarą: P (parking), R (reverse) arba D (drive) ir toliau naudotis dviem pedalais ir vairu. Automatinės pavarų dėžės naudoja vertikalią pavarų svirties konfigūraciją, kai pavarų svirtis traukiama link savęs arba stumiama į pačią aukščiausią padėtį. Tačiau automobilių pramonėje galima išvysti ir kitokių, neįprastų sprendimų, pavyzdžiui, „Jaguar“ anksčiau naudojo „J“ formos pavarų perjungimo mechanizmą, o dabar turi apvalų ratuką. „Mercedes Benz“ automobiliuose automatinė pavarų dėžė valdoma svirtimi, esančia šalia vairo, kas leidžia logiškiau išnaudoti šalia porankio atsiradusią erdvę multimedijos valdymo konsolei.
Technologijų dėka inžinieriai gali nebenaudoti sudėtingų ir brangių sujungimo mechanizmų, nes pavarų dėžės darbą kontroliuoja sudėtingus algoritmus turintys kompiuteriai.
Nuolat kintamos transmisijos (CVT)
Nuolat kintamos transmisijos (CVT) užtikrina sklandų keitimą per begalinį skaičių perdavimo santykių. Tai reiškia, kad vairuojant nejaučiama jokių perjungimų, o važiavimas tampa sklandesnis ir efektyvesnis. Viena iš neabejotinų CVT privalumų yra didesnis degalų efektyvumas, nes variklis palaikomas optimaliame diapazone, sumažinant nereikalingas degalų sąnaudas.
Dvigubos sankabos transmisijos (DCT)
Dvigubos sankabos transmisijos (DCT) naudoja dvi atskiras sankabas: viena nelyginėms pavaroms, kita - lyginėms. Tai užtikrina greitesnį ir sklandesnį pavarų perjungimą neprarandant pagreičio. Sunkvežimiai su DCT pavarų dėžėmis ne tik greičiau juda, bet ir pasižymi geresniu degalų efektyvumu.
Pavarų perjungimo svarba ir poveikis
Pavarų perjungimo veiksmus būtina tobulai koordinuoti. Tai gerai žinoma tiesa, tačiau praktikoje ne visada jos laikomasi. Sankaba, pavarų perjungimo svertas, sankaba kartu su akceleratoriumi - štai ir viskas. Bet kad pasisektų tai padaryti, prireikia ir pusmečio, o kad taptų įgūdžiu - kur kas ilgesnio laiko.
Pavarų dėžės sukūrimo tikslas buvo padidinti ratų varomąją jėgą, kad būtų galima lengviau įveikti sunkius kelio ruožus. To paties automobilio variklio galia, esant vienodiems apsisukimams, yra pastovus dydis, o jo ratų varomoji jėga - kintamas dydis.
Degalų efektyvumas ir variklio ilgaamžiškumas
Greičio pavaros ne tik užtikrina greitą važiavimą, bet ir yra protingos. Išlaikant mažesnius variklio sūkius greitkelyje, greičio pavaros gali žymiai pagerinti degalų naudojimo efektyvumą. Mažesni sūkiai ne tik taupo degalus, bet ir suteikia varikliui ilgesnį tarnavimo laiką, nes sumažėja susidėvėjimas. Tai ypač svarbu sunkiasvoriams sunkvežimiams, kurie nuolat dirba didelėmis apkrovomis.
Analitiniai tyrimai parodė, kad sunkvežimiai su pažangiomis greičio pavaromis gali žymiai padidinti savo didžiausio greičio galimybes. Sudėtingas šokis tarp greičio pavarų ir sunkvežimio konstrukcijos kintamųjų diktuoja didžiausią pasiekiamą greitį.
Vairuotojo įgūdžiai ir pavarų perjungimas
Jei pavaras perjungiate netinkamu metu (per vėlai arba per anksti), padidėja variklio apkrova ir degalų sąnaudos. Tachometras rodo variklio sūkių dažnį per minutę. Daugumoje standartinių benzinu varomų automobilių idealus perjungimas vyksta tarp 2500 ir 3000 aps./min. Šiame diapazone variklis dirba efektyviai, neperkraudamas variklio.
Kiekvienas pavarų perjungimas daro įtaką variklio darbo intensyvumui. Apskritai, kuo aukštesnę pavarą galite išlaikyti važiuodami stabiliu greičiu, tuo geresnės degalų sąnaudos. Viena iš dažniausių vairuotojų klaidų yra per ankstyvas pavarų perjungimas, tarkime, esant 1500 aps./min., siekiant išlaikyti mažą variklio sūkių dažnį. Nors tai gali atrodyti ekonomiškai, iš tikrųjų tai gali pakenkti degalų ekonomijai.
Važiuojant pradedama pirmąja pavara, įsukus variklį maždaug iki 2/3 maksimalaus apsisukimų skaičiaus. Sankabą atleidžiama pamažu, bet neperlaikant, kad jos nesudegintumėte. Pajudėjimo sklandumas priklauso ne tik nuo vairuotojo meno, bet ir nuo automobilio bei sankabos.
Važiuojant bet kuria pavara, variklis teoriškai turi vienodą apsisukimų diapazoną. Tai geriausiai įrodo automobilio pavarų perjungimo diagrama. Pavyzdžiui, variklis turi keturias pavaras, jo apsisukimų viršutinė riba yra 6000 per minutę. Visi pavarų perjungimai čia atliekami 3000-6000 apsisukimų intervale.
Aukštesnės pavaros įjungimas
Keičiant pavarą, svarbu mokėti įsibėgėti automobiliu kiekvieną kartą prieš įjungiant aukštesnę pavarą. Lygumos kelyje leistina automobiliui įsibėgėti iki greičio, maždaug 10% mažesnio už maksimalų pasiekiamą važiuojant šia pavara. Turint 10% rezervą varikliui apsaugoti, galima perjungti pavarą neatleidžiant akceleratoriaus. Šis būdas, nors ir reikalauja įgūdžių, yra plačiai naudojamas sportinėse varžybose.
Greitas nelenktyninis pavarų perjungimas
Greitas nelenktyninis pavarų perjungimas gali atrodyti taip: važiuojant pirmąja pavara nuspaudus akceleratorių, atleidžiant akceleratorių nuspaudžiama sankaba. Spaudžiant sankabos pedalą ir traukiant pavarų perjungimo svertą, tam tikru momentu pirmoji pavara tarsi iššoka. Vos tik pavarų perjungimo sverto pasipriešinimas sumažėja, svertas perstumiamas į antrosios pavaros įjungimo padėtį ir kartu baigiama spausti sankaba. Antrajai pavarai dar neįsijungus, bet jau visai bebaigiant įsijungti, iki galo nuspaudžiamas akceleratorius ir staigiai atleidžiama sankaba.
Atsargumas perjungiant pavaras
Treniruodamiesi perjunginėti pavaras nenukėlę kojos nuo akceleratoriaus, visada turite būti labai atsargūs. Sankabos išmynimo momentu kyla didžiulis pavojus „persukti“ variklį, jį visiškai sugadinti. Pavyzdžiui, įsibėgėjant trečiąja pavara iki pusės maksimalaus greičio (45 km/h, kai maksimalus yra 90 km/h) ir neatleidžiant akceleratoriaus, stengiamasi greitai nuspausti ir atleisti sankabos pedalą, tuo pačiu metu įjungiant aukštesnę, ketvirtąją, pavarą. 45 km/h greitis trečiąja pavara atitinka maždaug pusę variklio apsisukimų. Antroji pusė šiuo atveju sudaro garantiją, kuri pradedančiajam turi užtikrinti, kad jis savo manevru nesugadins variklio.
Variklio galia ir sukimo momentas
Sukimo momentas ir variklio galia priklauso nuo alkūninio veleno apsisukimų per minutę skaičiaus. Šie duomenys paprastai esti labai tikslūs. Variklio forsavimu vadinamas jo galios ir sukimo momento padidinimas, o tai daugiausiai priklauso nuo variklio alkūninio veleno apsisukimų skaičiaus padidinimo. Savo ruožtu tada ima didesniu greičiu judėti stūmokliai, vožtuvai ir kt.
Dirbančio didžiausiais apsisukimais variklio galia visuomet būna šiek tiek mažesnė už maksimalią. Didžiausia jo galia yra tada, kai apsisukimų skaičius yra kokiais 6-7% mažesnis už leistinąjį. Bet koks viršijimas verčia variklio alkūninį veleną suktis per dideliais apsisukimais, kas sunkiau verčia dirbti vožtuvus ir jų spyruokles, kur kas greičiau susidėvi skirstymo velenėlis ir visi variklio elementai. Tai grynas nuostolis, nes dirbdamas per dideliais apsisukimais variklis ne tik genda, bet atitinkamai praranda galios.
Nuo to meto, kai buvo sukonstruotas pirmasis vidaus degimo variklis, padaryta didžiulė pažanga. Iš to paties darbinio tūrio (arba variklio litražo) mūsų dienomis išgaunama keliolika kartų didesnė galia. Tačiau kuo labiau norima „išsunkti“ variklį, kad kuo didesnę galią duotų vienas litras cilindrų tūrio, tuo geresnės ir, žinoma, brangesnės turi būti medžiagos, iš kurių gaminamas variklis. Padaugėja karbiuratorių, vožtuvų, pasidaro sudėtingesnė uždegimo sistema ir kiti įrengimai. O kur dar konstrukcijos pakeitimai, kurie gerokai pabrangina labai našių variklių gamybą.
Variklio elastingumas yra tuo didesnis, kuo nuožulnesnis sukimo momento grafikas. Tačiau tai sunku suderinti su galia. Varikliai, kurių galia, skaičiuojant vienam litrui darbinio tūrio, yra didelė, nebūtinai labai elastingi, ir jiems reikia daugiapakopės pavarų dėžės. Pavyzdžiui, japoniški lenktyniniai motociklai turi 8 pavaras. Didelę galią ir atitinkamai didelį sukimo momentą toks variklis turi labai siaurame apsisukimų skaičiaus diapazone, todėl tenka perjunginėti pavaras.
Svarbiausia - saugus ir efektyvus vairavimas
Bendrasis patarimas: tiek per maži, tiek ir per dideli variklio apsisukimai, palyginti su gamyklos instrukcijoje nurodytais, yra žalingi. Svarbu visada laikytis gamintojo rekomendacijų ir stengtis važiuoti efektyviausiu variklio sūkių diapazonu.
Pajudant iš vietos slidžiu keliu, svarbiausia yra neleisti ratams per daug slysti. Pradedama važiuoti mažesniais variklio apsisukimais ir labai švelniai atleidžiama sankaba. Labai slidžios dangos kelyje visa tai reikia atlikti dar švelniau. Jokiu būdu negalima, atitinkamai nepaspaudus droselio valdymo pedalo, staiga atleisti sankabą ant slidžios dangos.
Jeigu įsibėgėjote antrąja pavara iki 60 km/h ir norite įjungti trečiąją pavarą, nepamirškite, jog tai privalote padaryti labai švelniai. Perjunkite pavaras taip, kaip mokė kursuose: visiškai atleiskite akceleratorių ir numinkite iki galo sankabos pedalą. Variklis pavarų perjungimo momentu dirba tuščiąja eiga. Jei dabar įjungtume trečiąją pavarą ir staigiai atleistume sankabą, neišvengiamai užblokuotume varančiuosius ratus. Kad šis sujungimas neturėtų neigiamų pasekmių, ratų sukimosi greitis turi atitikti variklio apsisukimų skaičių, padalytą iš perdavimo santykio, būdingo tai pavarai.
tags: #pavaros #smagratinis #momentas