Тема: О крутящем моменте вездехода, теория и практика

[лесник 83]

Попробую организовать новую тему, впервые это делаю, может что и не так. Хотелось бы почерпнуть хоть чуток теории, не очень мудрёных расчётов по крутящему моменту, его обозначение вроде Мкр. Для чего? Чтобы не гадать, выдержит или не выдержит узел трансмиссии, а подтвердить расчётом, общепонятным, без интегралов точно и проповедей.

[mutant323f]

чуть чуть теории и немного практики

[лесник 83]

Прошу в теме выкладывать свои мысли, подтверждённые наукой и практикой. Надеюсь, что подключатся к теме  светлые головы теоретиков и хорошие руки практиков! Себя к ним не отношу, просто безвыходность положения сподвигла при создании увеличенной копии  вездехода- переломки. Купил в 2014 году заднемоторную вариаторную переломку на камерах с ЦР, с кпп Оки в качестве РК на мостах ВАЗ. Потом были камерные ИДП-284, потом Кразовские колёса. И тормознулся, глядя на миниатюрные полуосевые шестерни и саттелиты редуктора классики, должен же быть предел их прочности? Думал, что они д. выйти из строя первыми.. Когда планировал создание увеличенной копии на колёсах 1400 с кпп 010 и мостах Волга 3110, опять стали терзать смутные сомнения. Павел Аsterix дал "толчок" советами, сделал. Езжу два года, пробег 2,5тыс. км набирается. Км брал из спутникового навигатора и только по лесу, сейчас по вело компьютеру, удивился, сколько км "наматывается вокруг гаража", так что учёт пробега не с потолка. И выезжая в одиночку в болото как-то остро колют мысли о надёжности трансмиссии, ведь СТО тут нет.
А сейчас товарищи, обдумывающие новые вездеходы, совета спрашивают, а я родом из страны Советов- делать хорошую мину при отсутствии мин. знаний и небольшого опыта, не хочется. Нет, была и 3-х колёска всё как полагается на тазиках, был и 4-х колёсник с диф поворотом, но это прошлый век в прямом смысле- 80-е: материалы не те, двс, и т.д.

Начать бы хотелось с простого. Что есть Мкр, чем создаётся, как высчитывается? Что есть Нм и кгсм или как правильно..тееоретики нужны.
Ну а дальше расчёты Мкр по конкретным схемам и  в противовес практические примеры: по чему ходит узел трансмиссии при критических значениях Мкр? Так примерно мне видится тема..

[евгеха]

..как то так, может пригодится
..это из темы по моей машинке https://pnevmohod.ru/forum/index.php?topic=9808.0#quickreply 

..на мой совести была подготовка коробки, приводов и узла перелома
..ну и рассчёт скорости тяговыз характеристик, в чём мне очень помогли участиники форума
"Lehodeev" и val_001
СПАСИБО за науку!!!!   

И  очень помогли в совершенствовании конструкции опытные Товарищи Михаил Соколов и Александр(лесник 83)
СПАСИБО!!!   
 

..из науки по расчёту, для себя вынес следующее

крутящий момент двигателя 25Нм или 2,5КГм
Измеряется на радиусе 1м, радиус колеса 0,65м,
следовательно чтобы рассчитать какой будт момент на этом радиусе находим разницу, коэффициент, 1 / 0,65 =1,58 *2,5 кг =3,846кг на радиусе колеса при прямом приводе с двигателя
Но тк. машинку я примерно посчитал поной массой 1100кг +20% потери на редукции, то двигать нада 1320кг
соответственно 1320/3,846 = 343 общее ПЧ трансмиссии для того чтобы машинка ехала как следует те. кг тяги соответствовал килограмму массы

..расчёт очень приблизительный, возможно я не всё понял правильно, но
судя по тому как едет наш агрегат, если и ошибся, то в лучшую сторону..

..ну а тут, вообще кладезь знаний !!  https://pnevmohod.ru/forum/index.php?topic=10180.0

[евгеха]

1320/3,846 = 343 общее ПЧ

..а чтобы узнать какое ПЧ мне неоходимо на ЦР. сделал что то вроде поверочного расчта
343/ 4 ГП моста
85,75 / 4 ГП КПП
21,4 разделил на 4 первой предачи
5,35  разделил на 3 вариатора
В результатет осталось не хватает ПЧ  1,78
Округлил до 1,8. а тк большая звёздочка Z33 у меня была в наличии, то 33/1,8 получил размер малой звёздочки Z18
приметно так
По нагрузка музлы можно посчитать опираясь на приходящиеся на них ПЧ и Мкр мотора

[val_001]

С теорией постепенно разберемся.
Давайте еще накидаем сюда справочные данные по крутящим моментам отдельных узлов и деталей.
Если на ДВС производители озвучивают максимальные крутящие моменты и даже порой предлагают графики зависимости мощности и крутящего момента от числа оборотов двигателя (которые называются ВСХ или внешняя скоростная характеристика), то с крутящими моментами на КПП или мосты просто беда. Добыть эти данные было крайне сложно. Но сейчас ситуация потихоньку исправляется.
Прежде всего, большая благодарность заводу Белкард, который добросовестно публикует массу параметров на свои изделия, как то карданные валы и передачи, крестовины и пр.
https://www.belcard-grodno.com
Неплохая подборка по крутящим моментам КПП размещена на ресурсе
https://otoba.ru/transmissii/vaz.html
Это заводские данные крутящих моментов. Часть из них я проверил как мог и убедился в достоверности информации.
Есть заводские данные по крутящим моментам на КПП Dymos T032 - 314 Нм и РК Dymos F041 - 1200 Нм. Эти изделия устанавливают на УАЗ Патриот и с недавнего времени стали вполне доступными по цене на авторазборах. И вообще вся трансмиссия УАЗ Патриот - очень перспективная для создания вездеходов.
Когда заводских данных нет, тогда приходится рассчитывать максимальные крутящие моменты тех или иных узлов и деталей по максимальным значениям топовых моделей двигателей, устанавливаемых на конктретные марки автомобилей, которые потом становятся донорами трансмиссий вездеходов.
Со временем убеждаешься, что расчет обычно получается достаточно точным и довольно близким к заводским данным.
Призываю всех по возможности делиться информацией о крутящих моментах тех или иных узлов, используемых в трансмиссиях вездеходов.

[val_001]

Хотелось бы почерпнуть хоть чуток теории, не очень мудрёных расчётов по крутящему моменту, его обозначение вроде Мкр. Для чего? Чтобы не гадать, выдержит или не выдержит узел трансмиссии,

Собственно, что такое крутящий момент, и зачем он нам нужен.
С одной стороны, вроде как достаточно знать про мощность двигателя, и уже можно на уровне практической интуиции представить, за какое время мы сможем переместиться из точки А в точку Б. Но это только первая часть проблемы.
Как произвести это перемещение? Надо создать силу, которая перемещала бы нас в нужном направлении. Эта сила создается в месте контакта колеса с почвой. То есть, колесо надо вращать с неким усилием, чтобы создать силу и работу по перемещению.
Кто создает это усилие? Двигатель создает это усилие, которое изначально довольно маленькое, но усиливается элементами трансмиссии до нужной нам величины.
Как это происходит? Поршень ДВС производит прямолинейное, точнее возвратно-поступательное движение под действие силы, создаваемой энергией сгорания топлива. Поршень соединен с коленвалом, при помощи которого происходит преобразование прямолинейного движения поршня во вращательное движение коленвала. Это и есть стадия создания крутящего момента.     
Как известно, крутящий момент измеряется в Нм (Ньютон, умноженный на метр) Ньютон - это сила. А при чем тут метр? Только для того, чтобы можно было сравнивать между собой разные источники силы. Это как с минимальной скоростью. Она вычисляется при числе оборотов двигателя 1000 об/мин и позволяет по измеренному или вычисленному значению сравнивать по этому параметру разные вездеходы.
Поэтому и Нм - это больше для сравнения. А в основе явления просто сила. Сила, которая создается на рычаге длиной в 1 метр.
То есть, коленвал в месте соединения с поршнем - это одно плечо рычага, а метр - это другое плеча рычага. Поршень давит на одно плечо рычага и по тому, какую силу он создал на другом конце рычага длиной 1 метр мы судим о способности поршня и двигателя в целом создавать некую нормированную силу. Это удобно. Длина рычага шейки коленвала может быть разной для разных двигателей. Но мы сравнивает их способности между собой путем сравнивая получаемой силы на нормированном конце рычага длиной в метр.
Еще проще пример с качелями. Если наша задача поднять груз весом 10 кг на нормированном от оси вращения качели расстоянии ровно в 1 метр, то мы считаем, что в это смысле способности человека, который давит на другой конец качели с силой 100 кг (точнее 100 кгс) на расстоянии 10 см от оси вращения точно такие же, как и способности человека, который давит на конец качели с силой 50 кг на расстоянии 20 см от оси вращения. В обоих случаях результат будет одинаковый.
Вот и с двигателями так же. Мы их сравниваем по способности создать силу на расстоянии 1 метр от оси вращения коленвала. Отсюда становится понятным, что если на расстоянии в 1 метр от оси вращения двигатель создает силу 100 Н, то на расстоянии 50 см от оси вращения он создаст силу 200 Н, а на расстоянии  2 метра - 50 Н. Но для удобства применения, мы пишем, что так называемый крутящий момент составляет 100 Нм.
Но теперь мы знаем, что это всего лишь банальный рычаг первого рода относительно оси вращения коленвала между серединой шейкой поршня коленвала и расстоянием 1 метр, где мы эту силу измеряем.
Отсюда становится понятным, что между мощностью двигателя и его крутящим моментом существует определенная связь, то есть более мощные двигатели развивают больше крутящий момент. Для определенного типа двигателей эта зависимость вполне линейная. То есть стоит ожидать, что двигатель мощностью 100 л.с. развивает приблизительно в два раза больший момент, чем двигатель мощностью 50 л.с.. Но у разного типа двигателей эта зависимость может оказаться разной. Обычно дизельный двигатель мощностью 100 л.с. развивает больше крутящий момент, чем бензиновый мощностью 100 л.с., и это не всегда хорошо, когда дело касается трансмиссии вездехода.     
Зачем тривиальный процесс создания силы на конце рычага первого рода назвали крутящим моментом? Это действительно вопрос. Наверно, для того, чтобы было понятно, что речь идет о вращении. А почему моментом? Наверно потому, что так красиво и совершенно непонятно. Многие уже забыли, что один из синонимов слова момент - это расстояние, отрезок. В нашем случае - это  нормированный отрезок длиной 1 метр, который является плечом рычага, на конце которого производится измерение силы, создаваемой двигателем.

[МВП]

А почему моментом? Наверно потому, что так красиво и совершенно непонятно.

Момент ежесекундное действие , не просто упертая куда то сила . Момент может быть как вращающий так и изгибающий . Если на балку воздействует сила и она просто стоит , то изгибающая сила , если что то куда то движется скрючиваясь то изгибающий момент . Момент может двигаться и долю секунды потому так и называется .И если мне склероз не изменяет то есть момент среза и сдвига , они тоже действие .

[Олег 24]

И если мне склероз не изменяет то есть момент среза и сдвига , они тоже действие .

Если мне не изменяет память то - вплоть до угла перехода от одного сечения на другой. 

[МВП]

угла перехода от одного сечения на другой.

Ну видимо и миг могли назвать , потому что переходное состояние штука мутная и точность есть в любом месте и постоянно меняется чуть палец сдвинь  .

[Евгений Владимирович]

Мне почему-то всегда представлялось что если сравнивать два двигателя с одинаковым обьёмом,но с разным ходом поршня,крутящий момент у длинноходного будет больше.Т.е.рычаг (шатун) длиннее,следовательно усилие будет передаваться больше.

[МВП]

Мне почему-то всегда представлялось что если сравнивать два двигателя с одинаковым обьёмом,но с разным ходом поршня,крутящий момент у длинноходного будет больше.Т.е.рычаг (шатун) длиннее,следовательно усилие будет передаваться больше.

Там больше от оборотов зависит . А длинноходный по ряду причин до  15 тыс не раскрутишь .

[лесник 83]

Давайте еще накидаем сюда справочные данные по крутящим моментам отдельных узлов и деталей.

А вот давайте, накидаем. Прошёлся по ссылкам на кпп и с удивлением обнаружил, что кпп 010 имеет Мкр=140нм-самый большой из простых переднеприводных. А я её хаял, когда выписывал в инете Полые валики её слабее цельных от кпп 09 и других- читал до этого? Если инфа точна.
Нет ссылок по Мкр полуосей автопрома- Волга, Ваз, Газель., записал конечно цифры, что были в теме  до этого, но примерно-неуверенно названные. Мне бы и хватило, если они близко к делу. Вообще из деталей моста авто полуось-самый слабый элемент, а не ГП, п/осевые шестерни, сателлиты и др.? Я их не ломал., желания нет делать этого и дальше. Видел лишь ГП моста аж круглые!, но это от неправильной регулировки( что тоже не просчитаешь формулами!)
В простых вездиках есть ещё и вариаторы их величины Мкр уж очень бы узнать..а так же и ЦР, которые многие не любят. Но не всё сразу, но "своём" я буду помнить

Собственно, что такое крутящий момент, и зачем он нам нужен.

Интересно, момент двс всё ломает..Я думаю, что есть частный случай, когда колесо становится двигателем по-неволе и тоже может натворить дел: при спусках, буксировке, по крайней мере оборванные сцепления я видел. Но это не так актуально, как первое.
А 9,8Нм= 1кгм?

[didulya]

9,8Нм= 1кгм?

1кгс=1кг*9.8 м/с^2=9.8 кг*м/с^2=9.8 Н

[val_001]

Мне почему-то всегда представлялось что если сравнивать два двигателя с одинаковым обьёмом,но с разным ходом поршня,крутящий момент у длинноходного будет больше.Т.е.рычаг (шатун) длиннее,следовательно усилие будет передаваться больше.

Если два двигателя имеют равный объем, то у более длинноходного двигателя неизбежно площадь головки поршня меньше. Значит и давление, развиваемое на такой поршень в процессе сгорания тоже меньше. В результате и сила, перемещающая поршень тоже меньше. В итоге при большем рычаге и меньшей силе перемещения поршня результат в виде развиваемого мотором усилия будет точно такой же, что и мотором с более коротким ходом, но с большей площадью головки поршня. То есть, крутящий момент при одинаковом объеме двигателей получается одинаковым несмотря на определенные конструктивные различия. В конечном счете крутящий момент получается пропорциональным мощности мотора.  Но еще раз подчеркну, эта пропорция для разных типов двигателя может быть разной.

[val_001]

Интересно, момент двс всё ломает..Я думаю, что есть частный случай, когда колесо становится двигателем по-неволе и тоже может натворить дел: при спусках, буксировке, по крайней мере оборванные сцепления я видел. Но это не так актуально, как первое.
А 9,8Нм= 1кгм?

Правильней писать 9,8 Н = 1 кгс. То есть, есть понятие - килограмм-сила. Такое понятие введено специально, чтобы было понятным отличие силы от килограмма, которым измеряется масса. Килограмм-сила это просто удобное для восприятия мера, которая численно равна килограмму. Намного правильней было бы сопоставлять кгс с весом, поскольку и то , и то - сила. Но в какой-то момент физика запуталась и для массы и веса ввела одинаковое обозначение меры веса и меры массы - кг. Это неправильно, но исправить уже невозможно.
Поэтому правильней всего крутящий момент записывать в Нм и только на крайний случай в кгсм.

Нет, не только момент ДВС все ломает. Момент ДВС создает полезное усилие для движения ТС. Но вполне могут сложиться обстоятельства, когда что-то застряло, что-то заклинило, что-то куда-то уперлось. И тогда вступают в силу гораздо более грозные силы - силы инерции и некоторые другие силы, связанные с реакцией почвы на движитель вездехода и пр. Постепенно все это разберем.

По крутящим моментам все приходится собирать порой буквально по крупинкам. Ниже пример:

[Евгений Владимирович]

Если два двигателя имеют равный объем, то у более длинноходного двигателя неизбежно площадь головки поршня меньше. Значит и давление, развиваемое на такой поршень в процессе сгорания тоже меньше. В результате и сила, перемещающая поршень тоже меньше. В итоге при большем рычаге и меньшей силе перемещения поршня результат в виде развиваемого мотором усилия будет точно такой же, что и мотором с более коротким ходом, но с большей площадью головки поршня. То есть, крутящий момент при одинаковом объеме двигателей получается одинаковым несмотря на определенные конструктивные различия. В конечном счете крутящий момент получается пропорциональным мощности мотора.  Но еще раз подчеркну, эта пропорция для разных типов двигателя может быть разной.

Если это так,то почему двигатели,имеющие одинаковый обьём,имеют разный крутящий момент? Может учитывается время приложения силы,действующей на поршень?Наверно не зря длинноходные двигатели работали на низкооктановом бензине,а современные,короткоходные-на высокооктановом.
                     
                  
                  
                     
                     
                     
                        

[mutant323f]

По крутящим моментам все приходится собирать порой буквально по крупинкам.

Иж-Техно испытывали на стенде полуоси всякие , и заводские и усиленные, наши данные не устраивают?
Стенд конечно не сертифицирован, но нам и так сойдет.
Испытываем на нем свою продукцию и сравниваем с заводскими валами.

[Юрий.]

Начать бы хотелось с простого. Что есть Мкр, чем создаётся, как высчитывается? Что есть Нм и кгсм или как правильно..тееоретики нужны.
Ну а дальше расчёты Мкр по конкретным схемам и  в противовес практические примеры: по чему ходит узел трансмиссии при критических значениях Мкр?

Мой опыт таков: трешка на краз камерах реальный размер 1300мм, эксплуатация недолгая, один сезон(весна лето осень), загрузка кг 200-300, по не очень тяжелым местам, ибо тяжелые она преодолеть не могла, по разбитым дорогам где уаз не проедет ибо колеи, но трактор легко.
Ттх: двс иж планета-цепной привод на угловой редуктор п.ч. 0,9-кпп москвич-мост москвич. Кпп москича не рвалась, но один раз порвал шестерню задней передачи, колеса примерзли, я пытался тронуться и сразу оборвал.
Далее, та же трансмиссия, практически вырезанная с трешки и приваренная в раму 4х4, шины те же камеры 1300 только бандаж буран гусеница.
Кпп москича порвалась в первой поездке, на сухом грунте в небольшой подъем. Далее одна или две прогулочных поездки по лесу, практически сухой ногой и следущая поездка начало зимы, и снова порвал кпп в подъем, груз при этом 2 человека и удочки.
Пришло понимание что то то не так, и на форуме подсказали посчитать Мкр, оказалось перегруз кпп москвича в 4.5 раза, а казалось бы всего лишь двс мотоцикла, как он может порвать кпп автомобиля с 70 сильным двс.
Далее переделка, двс ока с кпп-раздатка нива-мосты москвич, ободрыши ви-3 реальный размер 1200мм, эксплуатация 7 лет, по всем грунтам, колеи и болото, и снег до 40-50см, груз обычно кг 250-300 иногда меньше, иногда больше, но редко. Рвется только мост, точнее полуосевые шестерни, были поломки полуосей, но вроде не Мкр причина, сопутствующие обстоятельства не те. Скорей всего не рвутся потому что быстрей рвется полуосевая шестерня.
Подсчет Мкр показывает перегруз раздатки не более 2 раз, но моста более 4 или 5 раз.
Причем все поломки шестерней на второй и первой пониженной, когда двс на более высоких передачах не может тронуться с места, обстоятельства всех случаев не вспомню, но точно скажу первая пониженная рвет у меня шестерню, в засадных местах когда я влип, а так если едет, то не рвется, т.е. когда сила двс преобразуется в движение колес.

С тех пор я все агрегаты считаю по расчетному Мкр двс умноженному на п.ч. всех агрегатов до него, если 2 раза перегруз, можно ставить, если больше 3 то риск порвать 50/50, если более 4, то схема не годится. Есть конечно и такой момент как диаметр колес, их протектор, т.е. способность сорваться в букс, ну и вес аппарата, это тоже надо учитывать, но усреденная схема такая. Мкр множится на все п.ч., при это смотрим что приходит в стоке на этот агрегат на том авто где он стоял.

[МВП]

Если это так,то почему двигатели,имеющие одинаковый обьём,имеют разный крутящий момент?

Момент у них почти одинаковый . У короткоходного  график момента более пологий но есть возможность без разрушения кривошипно шатунной группы от сил инерции , вдвое поднять обороты . У длинноходного график более круче в верх начинает ползти с низких оборотов . Октан не причем , просто повышение кпд за счет увеличения степени сжатия без последующего детонирования смеси .

При строительстве Тольяттинской ГЭС работали Кразы , МАЗы, ЯАЗы и Татры .  На татры писали много рекламаций что не тянет и для работы в карьере в холмистой местности не годиться . Завод прислал представителя (бабу !) Ну все , кирдык , дипломат будет уговаривать . Нет . Она села за руль в карьере , нагрузила полторы нормы и по серпантину карьера , только пыль клубилась . Потом провела с водителями и механиками инструктаж чтоб никаких дырдыр а только вжжж . И татры греться и сыпаться сразу перестали .