Конструкция > Трансмиссия
Скоростной диапазон вездехода
val_001:
Коль скоро нет специализированного раздела для новичков, то пишу в этом разделе.
После обработки дополнительного материала и обсуждения темы с заинтересованными лицами материал в виде отдельной статьи будет изложен на моем сайте
http://off-roader.ru
Все, что излагается в этой ветке от моего имени излагается сугубо как личное мнение, не несет рекламной информации и предназначено сугубо для тех, кто не обладает нужными знаниями. Ни одно мое слово не может быть истолковано как навязывание моего мнения. Информация предназначена для расширения кругозора и выработки критического мышления, причем в первую очередь в отношении моих постов.
Всю поступающую информацию проверяйте и перепроверяйте, не поддавайтесь модным течениям. Вы строите свои вездеходы для себя и для своих условий проживания.
По традиции оставляю за собой право не отвечать на неконструктивные вопросы.
val_001:
Порой вездеходу приходится выполнять возложенную на него функцию как в условиях самого тяжелого бездорожья, так и на дорогах общего пользования с твердым покрытием. Чем меньше минимальная скорость вездехода и больше максимальная скорость, тем более универсальным является вездеход. Для сравнения вездеходов с различными значениями минимальной и максимальной скоростей удобно пользоваться таким понятием, как скоростной диапазон вездехода.
Под скоростным диапазоном вездехода есть смысл понимать отношение максимальной скорости вездехода к минимальной. Если сделать сокращения от английского словосочетания speed rate то получится аббревиатура SR.
Так сложилось, что для вездеходов, собираемых своими руками для сравнения такого важного параметра, как минимальная скорость, стали за минимальную скорость вездехода принимать значение скорости вездехода при числе оборотов двигателя 1000 об/мин и максимальном передаточном числе трансмиссии вездехода.
Естественно, что вездеход в целом ряде случаев может уверенно двигаться и при значениях оборотов двигателя, соответствующих его холостому ходу (и даже ниже). Но коль скоро у разных двигателей значения холостого хода могут ощутимо отличаться, то удобным является сравнение минимальных скоростей при одинаковом значении оборотов двигателей.
Эмпирически сложилось мнение, что хорошим вездеходом для движения по тяжелому бездорожью считается тот вездеход, который имеет минимальную скорость 1 км/час. И чем меньше это значение, тем лучше. Таких вездеходов – считанные единицы, и достигается этот параметр очень непросто.
Итак, минимальная скорость – 1 км/час – это ориентир, от которого и есть смысл отталкиваться в оценке скоростных свойств хорошего вездехода.
Если вездеход при минимальной скорости 1 км/час имеет максимальную скорость 40 км/час, то его скоростной диапазон составляет
SR = Vmax / Vmin = 40 км/час / 1 км/час = 40.
Вездеход со скоростным диапазоном 40 – это хороший вездеход (при условии, что минимальная скорость составляет 1 км/час).
Если максимальная скорость вездехода 60 км/час, то при минимальной скорости 1 км/час его скоростной диапазон будет равен 60. Это уже отличный вездеход. Скоростной диапазон больше 60 имеют единичные вездеходы.
Легко ли получить такой скоростной диапазон?
Обратим внимание на то обстоятельство, что минимальная скорость определяется при числе оборотов двигателя 1000 об/мин (Nmin) при максимальном передаточном числе (ПЧ) трансмиссии, а максимальная - при максимальных паспортных оборотах двигателя (Nmax) и минимальном передаточном числе трансмиссии. Для ПЧ трансмиссии применимо сокращение TR (от английского словосочетания transmission ratio).
Вполне очевидно, что скоростной диапазон вездехода определяется только изменяемыми параметрами трансмиссии и изменением оборотов двигателя. На основании этого получаем, что скоростной диапазон вездехода высчитывается также из уравнения:
SR = (Nmax / Nmin) х (TRmax / TRmin).
Посмотрим на различных примерах, какие скоростные диапазоны у известных автомобилей и вездеходов.
Трансмиссия Нивы.
SRniva = (5600 / 1000) х (3,67 / 0,82) х (2,125 / 1,2) = 5,6 х 4,48 х 1,78 = 44,7
Здесь отдельными сомножителями учтено изменение передаточных чисел КПП и РК.
Для тех, кому хочется получить скоростной диапазон от 1 до 60 км/час значение 44,7 маловато, но в целом трансмиссия Нивы неплохо подходит для создания хорошего вездехода.
Трансмиссия автомобиля или вездехода на базе двигателя с КПП ВАЗ-21083.
SRvaz = (5600 / 1000) х (3,636 / 0,784) = 5,6 х 4,64 = 26
Значение скоростного диапазона получилось плохое. К этому привело отсутствие раздаточной коробки.
Трансмиссия вездехода на базе популярного двигателя Kubota V1505 и КПП семейства ВАЗ-2108:
http://www.kubotaengine.com/assets/documents/15_v1505t_30.pdf
SRkubota = (3000 / 1000) х (3,636 / 0,784) = 3,0 х 4,64 = 14
Совсем плохое значение. К чему приводит? К тому, что если производитель вездехода на основе такой силовой установки заявляет, что у него максимальная скорость 45 км/час, то минимальная скорость у вездехода будет около 3 км/час. Это означает склонность к повреждению верхнего слоя болота и зарыванию, особенно, если у колеса развитый протектор. Откровенно плохое значение скоростного диапазона вездехода приходится компенсировать большим диаметром колеса и агрессивным протектором.
Три простых примера убедительно показывают нам, что при конструировании вездехода лучше отдавать предпочтение решениям с большим изменением передаточного числа трансмиссии, особенно если планируется использование низкооборотных дизельных двигателей или двигателей с конструктивно низкими максимальными оборотами, например популярными двигателями Lifan.
Двигатели ВАЗ дают коэффициент изменения числа оборотов при определении скоростного диапазона 5,6, двигатели ИЖ – тоже 5,6, двигатели Lifan – 3,6, двигатели Kubota V1505 – 3,0. Разница между коэффициентами двигателей ВАЗ и Kubota почти в два раза. То есть, при проектировании трансмиссии для получения одинакового скоростного диапазона в схему трансмиссии с двигателем Kubota необходимо по сравнению со схемой трансмиссии с двигателем ВАЗ добавить раздаточную коробку.
Выводы: при создании трансмиссии вездехода для получения большого скоростного диапазона вездехода лучше использовать двигатели с большим изменениям числа оборотов. Схема трансмиссии должна включать как минимум КПП с числом передач 5 и раздаточную коробку. С учетом избыточной массы и избыточного крутящего момента дизельные двигатели лучше применять там, где при эксплуатации вездехода могут возникнуть проблемы с доступностью бензина, а также, если требования к квалификации водителя должны быть занижены.
val_001:
Вариатор или МКПП?
Вариатор стали широко использовать, когда практически не осталось альтернативы двигателю Lifan при создании легких вездеходов. Вариатор, безусловно, удобен тем, что у него довольно широкий диапазон изменения передаточного числа (ПЧ).
Однако у вариатора есть и целый ряд недостатков. Один из недостатков уже неоднократно обсуждали. Суть его в том, что вариатор срабатывает при числе оборотов двигателя около 2200 об/мин, что в сочетании с максимальным ПЧ в момент срабатывания приводит к появлению в трансмиссии сразу практически максимального крутящего момента от двигателя, что перегружает трансмиссию и провоцирует вездеход к самозакапыванию на слабонесущих почвах.
Посмотрим, что дает вариатор с точки зрения скоростного диапазона вездехода.
По разным оценкам вариатор типа Сафари может иметь минимальное значение ПЧ от 0,9 до 1,0 и максимальное значение ПЧ от 3,6 до 4,0. Выберем максимально выгодные значения ПЧ вариатора типа Сафари, а именно диапазон изменения ПЧ вариатора от 0,9 до 4,0. Двигатель Lifan имеет максимальное значение числа оборотов 3600 об/мин. Вариатор срабатывает при 2200 об /мин. Следовательно, на выходе вариатора обороты при использовании двигателя Lifan будут изменяться в диапазоне от 2200 / 4 = 550 до 3600 / 0,9 = 4000 оборотов в минуту.
Диапазон изменения оборотов на выходе вариатора составит 4000 об/мин / 550 об/мин = 7,3.
Диапазон изменения оборотов двигателя Lifan составляет 3,6, а диапазон изменения числа оборотов на выходе вариатора составляет 7,3. То есть выигрыш от использования вариатора не так уж и велик с точки зрения изменения числа оборотов.
Если в качестве альтернативного варианта рассмотреть двигатель мотоцикла ИЖ, то его скоростной диапазон составит 5,6. Это лучше, чем 3,6 у двигателя Lifan на 56 процентов, но хуже, чем у вариатора с двигателем Lifan на 30 процентов.
Однако у двигателя ИЖ есть полноценное сцепление, которое позволяет изменять крутящий момент на колесе достаточно плавно, что очень важно при движении вездехода на слабонесущих болотных покровах.
У двигателя ИЖ Планета-5 первая передача имеет передаточное число 3,88. В сумме с изменением числа оборотов самого двигателя мы получим коэффициент изменения числа оборотов на выходе КПП ИЖ 5,6 х 3,88 = 21,7, что намного больше, чем на выходе вариатора.
В сочетании с МКПП автомобиля двигатель ИЖ позволяет получить скоростной диапазон в районе 80, что очень интересно.
Выводы: использование вариатора с двигателем Lifan удобно для расширения узкого диапазона оборотов двигателя, но опасно появлением максимального крутящего момента на колесах вездехода в момент срабатывания вариатора. В ряде случаев применение вариатора позволяет отказаться от раздаточной коробки.
Однако вариатор с двигателем Lifan проигрывают в проходимости и скоростном диапазоне мотоциклетным двигателям ИЖ.
С учет непредсказуемого изменения передаточного числа на выходе вариатора, приводящего к пробуксовке колеса (или гусенице) при потере сцепления колеса с почвой, более предпочтительным может оказаться использование вместе с двигателем центробежного или традиционного узла сцепления. Но это может привести к более частому переключению передач. Тут каждый выбирает по своим предпочтениям и практике использования вариатора.
dvbaxmetiev:
Очень познавательно. Я несколько лет назад построил трайк полноприводный, на вариаторе, покатался, людям нравится, но что то не хватает. И скорость не очень и тяга не особо, снял варик, поставил сцепление и кпп. Сразу произошло чудо. Скорость выросла на треть, тяга увеличилась просто неимоверно. С тех пор на варик смотрю как бы так помягче , как на неполноценную бюджетную альтернативу кпп
В прошлом году мотобуксировщик делал на сцеплении и кпп, а этой зимой решил поэкономить и построил на варике. После коробочной ,на варике по ощущениям в сравнении с кпп это ущербнейшее изделие. К новому сезону меняю варик на кпп со сцеплением.
Вобщем тема вариатора у меня исчерпана и закрыта как тупиковый этап.
Решил посчитать почему это так, если в начале поста эмоции и впечатления, то ниже математикадопустим у нас одинаковый мотор, далее пустое место, далее звезды на гусе и ее ведущая одинаковы.
А в пустое место мы по очереди ставим варик или кпп
Момент срабатывания сафари и сцепы примерно одинаковы. В районе 2200
Итак поехали. Изменение передаточного сафари 1\3. Максимальный крутящий момент на 2450 об. Минимальный на максимальных оборотах мотора
Изменение передаточного кпп от марки в среднем 3,8-4,2. Возмем минимальное 3.8. Макс крутящий момент на 1 пер, минимальный на 4.
Лифан 15 лс. Крутящий момент согласно таблице на 2500 об -25н/м. На 3800 -22н/м. По паспортным данным
Итак присоединяем варик и кпп
Варик 25н/м*3=75
Кпп 25н/м*3.8=95
Т.е более 20% крутящий момент при кпп выше чем при варике на минимальной скорости
Далее вваливаем газ и разгоняем на максимальные обороты. Кпп передаточное не меняе. Мы на 1 передаче едем
Варик на макс оборотах передаточное меняет на минимальное =1
Варик 22н/м*1 = 22 н/м
Кпп 22н/м*3.8=95 н/м
95\22= 4,3. Тоесть на кпп наша собака имеет крутящий момент более чем в 4 раза.
Т.е для того, чтобы одна и та же машина шла варик - кпп на равных, на варике мотор нужен в 4 раза мощнее.
Далее скорость. Те же вводные. Передаточное кпп 3,8 варик 3 это разница точно считать не стану процентов 25.
На практике все это так. У меня собака на короткой гусе 500 ширина с мотором 15 лс шла 40 с небольшим км/ч, с кпп под 60.
Михайлович:
--- Цитата: val_001 от Марта 29, 2019, 02:35:34 am ---Выводы: при создании трансмиссии вездехода для получения большого скоростного диапазона вездехода лучше использовать двигатели с большим изменениям числа оборотов. Схема трансмиссии должна включать как минимум КПП с числом передач 5 и раздаточную коробку.
--- Конец цитаты ---
Теория конечно хороша Валерий , конструктивный подход ко всему выше изложенному имеется ?
Навигация
Перейти к полной версии