przekladnia_skrzynia_biegow.pdf

PRZEKŁADNIA - SKRZYNIA BIEGÓW

Przyczepność a moment obrotowy silnika

Wiele miejsca poświęcamy zagadnieniom związanym z przyczepnością koła do nawierzchni.

Jak z pewnością wielu kierowców doświadczyło w swojej praktyce, istnieją samochody, w

których ruszając z miejsca można doprowadzić właśnie do “zerwania” przyczepności nie

tylko podczas ruszania na biegu pierwszym ale nawet drugim.

Dość rzadko pojawiają się konstrukcje samochodów, które umożliwiają osiągnięcie tego

efektu na biegach wyższych, tzn. np. trzecim lub czwartym.

Wynika stąd oczywisty wniosek:

Wytwarzany przez silnik moment obrotowy jest zbyt mały, aby umożliwiać “efektywne” roz-

pędzanie pojazdu - silnikowi trzeba więc “pomóc”.

Stąd, w układzie napędowym od wielu już dziesięcioleci występuje dodatkowa przekładnia,

zespół - nazywany skrzynią biegów, umożliwiający zwiększenie siły napędowej występującej

na kołach, a także, co jest bardzo ważne i niestety dość często pomijane w rozważaniach,

“dopasowanie” para- metrów pracy silnika do warunków obciążenia zewnętrznego.

Zastosowanie skrzyni biegów w samochodach wydaje się być dzisiaj oczywiste, jednak

ujmując ten problem z perspektywy historycznego rozwoju samochodu, nie zawsze było tak

oczywiste, jak nam się to może wydawać.

Pomimo popularnie używanego określenia “skrzynia biegów”, zatrzymamy się przy nazwie

nieco bardziej technicznej - przekładnia.

Przekładnia - trochę teorii

Przekładnia składa się z dwóch kół: większego - napędzającego ( czynnego ) i mniejszego -

napędza nego ( biernego ); jest to sposób przekazywania napędu, który umownie

oznaczymy jako 1.

Należy mieć na uwadze to, że tak przedstawia się sytuacja w np. rowerze. Nic nie stoi jednak

na przeszkodzie temu, aby przekładnię “odwrócić”, kiedy to napędzane byłoby koło mniejsze,

a napęd “odbierany” był przez koło większe; ten sposób oznaczymy 2.

Przełożenie przekładni

Koło napędowe obraca się z prędkością obrotową n 1 [obr/min] i wytwarza moment obrotowy

T 1 ( np. pochodzący od siły mięśni osoby jadącej tym rowerem, koło napędzane obraca się

natomiast z prędkością obrotową n 2 [obr/min], a na jego osi powstaje moment obrotowy T 2 .

Zgodnie z intuicją techniczną jesteśmy w stanie stwierdzić, że momenty T 1 i T 2 nie są sobie

równe, podobnie jak nie są sobie równe prędkości n 1 i n 2 .

Już w tym stwierdzeniu dokonuje się odpowiedz na postawione wyżej pytanie: przekładnia,

niezależnie od rodzaju i budowy dokonuje “przełożenia” - zmiany zarówno prędkości

obrotowej elementów “odbierających” napęd jak i momentu obrotowego przekazywanego na

ich osie.

Sposób obliczenia zmiany, nazywanej przełożeniem i oznaczanej umownie literą “ i ” , jest

prosty.

Przełożenie określane jest w technice samochodowej również umownie jako stosunek

prędkości obrotowej części czynnej do prędkości obrotowej części biernej:

i n

czynna

, n n

czynna

bierna

Oznacza to więc, że liczba obrotów części biernej będzie, zależnie od wartości przełożenia,

większa lub mniejsza od prędkości obrotowej części czynnej.

Tak więc, dla i większych od 1, część bierna będzie wykonywała mniej obrotów od części

czynnej, dla i mniejszych od 1 część bierna będzie wykonywała więcej obrotów od części

czynnej.

Przy założeniu przykładowej wartości przełożenia 4, a właściwie ( 4 : 1 ), że część czynna

wykona 4 obroty w tym samym czasie, w którym część bierna wykona jeden obrót.

Podobnie, zakładając przełożenie i = 0,5, obliczymy, że część czynna wykona 1 obrót w tym

samym czasie, w którym część bierna wykona dwa obroty.

Inaczej przedstawić można będzie zmianę ( przełożenie ) momentu obrotowego

przekazywanego na oś części biernej:

i T

bierna

, T iT

bierna czynna

czynna

co będzie oznaczać, że część bierna, dla przełożeń większych od 1 będzie napędzana

większym momentem obrotowym, a przy przełożeniu mniejszym od 1 mniejszym momentem

obrotowym ( w stosunku do części czynnej ).

Posługując się tymi samymi wartościami przełożeń, otrzymamy kolejno: dla przełożenia i = 4

, część bierna będzie napędzana momentem cztery razy większym od momentu

napędzającego część czynną i dla przełożenia i = 0,5 część czynna będzie napędzana

momentem dwa razy mniejszym od momentu części czynnej.

Całkowite przełożenie układu napędowego

Dość często w dokumentacji technicznej pojazdu pojawia się określenie “przełożenie

całkowite układu napędowego”

Wyjaśnienia tego pojęcia należy szukać w podstawach mechaniki, które określają

przełożenie całkowite szeregu przekładni ( i c - przełożenie całkowite ) jako iloczyn przełożeń

( i 1 , i 2 , i 3 ... ) każdej z przekładni.

Zapisując to w postaci zależności matematycznej otrzymamy:

i c = i 1 · i 2 · i 3 · ....

Zapis ten oznacza, że zastosowanie szeregu przekładni jest równoznaczne z

zastosowaniem jednej przekładni o przełożeniu wynikającym z przemnożenia kolejnych

wartości przełożeń przekładni “cząstkowych”.

Zapis ten ma znaczenie pierwszorzędne w technice, a w technice samochodowej w

szczególności, oznacza bowiem, że możliwe jest stosowanie szeregu przekładni o względnie

małych przełożeniach, zamiast jednej przekładni o przełożeniu odpowiednio dużym.

Odnosząc te rozważania do wartości liczbowych, możemy założyć realizację przełożenia i =

15 na kilka sposobów; i c = 3 · 5, i c = 5 · 3, czy wreszcie przez zastosowanie przekładni o

“przypadkowych” wartościach przełożenia i c = 4,629 · 3,240.

Pewnego wyjaśnienia może wymagać określenie “szereg przekładni” - otóż szereg

przekładni to przekładnie połączone ze sobą w ten sposób, że wał “wyjściowy” jednej

przekładni jest jednocześnie wałem wyjściowym drugiej przekładni.

Należy przy tym zauważyć, że również dla takiego rozwiązania konstrukcyjnego, obowiązują

wszystkie zależności tak, jak dla pojedynczej przekładni.

Przykładowo: przełożenie i 1 = 3,5 oraz i 2 = 3,5, ( obie przekładnie są redukujące ) całkowite

przełożenie takiej przekładni będzie więc i c = 12,25.

Zastosowanie takiego szeregu dwóch przekładni pozwoli więc na zwiększenie wyjściowego

momentu obrotowego ponad 12 razy, zmianie ulegnie także prędkość obrotowa - zmniejszy

się ona również ponad 12 razy.

Podobne zależności zachodzą dla układu napędowego pojazdu przedstawionego na rys. 6.

“Przepływanie” strumienia mocy przez kolejne zespoły układu napędowego powoduje

odpowiednio zwiększanie momentu obrotowego i zmniejszanie prędkości obrotowej.

Możliwe jest zastosowanie jeszcze przekładni dodatkowych: reduktorów, zwolnic,

multiplikatorów, które np. dla dwóch pierwszych wymienionych zespołów powodować będą

dodatkowe zmniejszenie prędkości obrotowej i dodatkowy wzrost momentu obrotowego.

Rozwiązania takie stosuje się szczególnie dla pojazdów poruszających się w trudnym

terenie, kiedy wymagana jest duża wartość siły napędowej i odpowiednio niewielkie wartości

prędkości obrotowej kół.

Wartości przełożeń biegów?

Dość często używanym stwierdzeniem jest np. ten samochód ma dobrze dobraną skrzynię

biegów, albo: ten samochód ma właściwie dobrane przełożenia, lub ta skrzynia biegów

pozwala optymalnie wykorzystać możliwości silnika. Podobnych sformułowań może być

więcej, często mówimy np. o sportowych albo ekonomicznych przełożeniach skrzyni biegów.

Co jednak oznaczają te wszystkie sformułowania dotyczące dobierania przełożeń ?

Oznaczają w istocie to samo: obliczenie wartości kolejnych przełożeń tak, aby

współpracujący z daną przekładnią (skrzynią biegów) silnik pracował w zakresie

optymalnych parametrów oraz pozwalał na osiąganie przez pojazd założonych parametrów

trakcyjnych: prędkości, przyspieszenia, zużycia paliwa.

Moc

Silnik oferuje nam pewną maksymalną wartość momentu obrotowego i ze względu na

określone warunki przy- czepności jesteśmy w stanie określić maksymalną możliwą wartość

momentu napędowego ( siły napędowej ) przenoszonej przez koła.

Maksymalna siła napędowa, możliwa do uzyskania w warunkach dobrej przyczepności,

wielokrotnie przewyższa siłę napędową, jaką może wytworzyć sam silnik ( bez przekładni ).

Warunki te zmieniają się jednak, gdy siła przyczepności zmniejsza się ( nawierzchnia mokra,

pokryta śniegiem lub lodem ). Do tego, aby doprowadzić do “zerwania” przyczepności

potrzebny jest wtedy znacznie mniejszy moment napędowy. Niekiedy zdarza się, że

przyczepność koła do nawierzchni jest tak mała ( lód ), że próba ruszania z miejsca nawet

przy najbardziej delikatnym operowaniem pedałem gazu powoduje utratę przyczepności;

sytuacja taka może powstać zarówno podczas ruszania na biegu pierwszym, drugim, jaki i

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: