Потеря мощности трансмиссии - обычная тема для разговоров в мире тюнинга, потому что каждый раз, когда вы привязываете свой автомобиль к динамо-машине, мощность измеряется на колесе, а не на коленчатом валу или маховике, как опубликованные показатели чистой мощности SAE, используемые автомобильной промышленностью. Пристегните ремни ваших 300 л.с. на STI, увеличьте обороты на третьей передаче дино стенда, и вы можете быть очень разочарованы, увидев, что на колесах измеряется чуть более 250-255 лошадиных сил. Куда делись эти 60 с лишним лошадиных сил? Они были израсходованы различными способами, прежде чем смог достичь ведущих колес, основным источником чего является то, что в целом называется трансмиссионными потерями.
В данной статье, написанной для журнала Mototrend американцем Дэвидом Праттом мы рассмотрим все самые часто задаваемые вопросы насчет потерь мощности.
Для справки. Sti Spec-c выдает 315 моторных сил, на стенде замеряется как 265-275.
Что интересно в этом примере, так это то, что когда вы посчитаете, вы увидите, что процент потери намного выше, чем 15-процентное "правило", которое вы найдете в любом количестве онлайн-потоков по этой теме. По какой-то причине потеря трансмиссии кажется одной из самых малоизученных тем, обсуждаемых в Интернете, поэтому, несмотря на мою любовь к Интернету и безграничную порнографию, которую он предоставляет мне, когда дело доходит до такой технической темы, как эта, трудно найти хорошую информацию.
STI на стенде замера мощности
Одной из первых вещей, которые я узнал, прочитав эти статьи, было полное игнорирование "правила" потери мощности трансмиссии в 15 процентов (или любого другого процентного значения), которое так часто встречается во время онлайн-обсуждений номинальной и чистой мощности. Дело в том, что каждый автомобиль испытывает различные уровни потерь трансмиссии, определяемые конструкцией его компонентов трансмиссии и кпп. Проще говоря, количество лошадиных сил, потерянных из-за сил инерции, сопротивления, силы ветра, накачки и трения, различно для каждого двигателя, трансмиссии и конструкции трансмиссии.
Таким образом, общая мощность, потерянная между воспламенением в моторе (КПД) и движением вперед, специфична для каждого транспортного средства, и поэтому ни одно правило, процент или фиксированное число не может применяться ко всем транспортным средствам. Даже на самом поверхностном уровне это достаточно легко понять, потому что полноприводный Subaru, очевидно, имеет гораздо больше компонентов трансмиссии для вращения (передний, средний и задний дифференциалы, а также кардан из двух частей и привода) и более мощную трансмиссию для поддержания всего крутящего момента с турбонаддувом, так что естественно, он будет страдать от больших потерь трансмиссии, чем Honda Fit с ее гораздо меньшей и менее надежной трансмиссией, меньшими и более легкими карданными валами (точнее без карданного вала вообще) и одинарным дифференциалом.
Дифференциал, который сжирает мощность
Динамические потери трансмиссии, с другой стороны, включают потери на вращательную инерцию от углового ускорения, возникающие в трансмиссии при разгоне. На самом деле, во время ускорения возникают потери из-за инерции вращения вращающихся внутренних механизмов трансмиссии и дифференциала, а также компонентов трансмиссии, таких как карданные валы и карданные валы, а также из-за повышенной нагрузки и трения, возникающих между шестернями в трансмиссии и дифференциалах. С увеличением трения увеличивается нагрев (подробнее об этом позже)
Важно понимать разницу между установившимися и динамическими потерями, потому что чистая мощность SAE, о которой сообщает автомобильная промышленность, измеряется в установившемся режиме. Это означает, что номинальная мощность вашего автомобиля не учитывает динамические потери, возникающие при ускорении. Однако, когда вы привязываете свой автомобиль к динамометрическому шасси для измерения мощности двигателя, тест проводится при широко открытой дроссельной заслонке, а мощность измеряется скоростью, с которой разгоняются ролики динамометра. Это означает, что потери трансмиссии из-за инерции вращения и увеличения трения, лобового сопротивления и парусности приводят к снижению максимальной мощности на колесах.
Системы полного привода, подобные этому R35 Nissan GT-R, обеспечивают потрясающую тягу, но страдают от более высоких потерь трансмиссии, чем системы FWD или RWD.
Потери в дифференциале, как правило, значительно больше, особенно в случае автомобилей с полным приводом и динамическим полным приводом, где траектория крутящего момента поворачивается на 90 градусов, когда он попадает в задний дифференциал и выходит из него на колеса. В случае гипоидных редукторов (где профиль зубьев как изогнут, так и наклонен), которые обычно используются в дифференциалах с прямым приводом, потери в диапазоне от 6 до 10 процентов являются нормой, в то время как потери от карданного вала (валов) и приводов колес , как правило, составляют около 0,5до 1 процента от общей потери, в зависимости от того, насколько хорошо они сбалансированы. В случае автомобилей с полным приводом путь крутящего момента - более прямой к передним колесам, а использование эффективных винтовых передач конечной передачи означает, что потери трансмиссии могут быть на целых 50 процентов ниже, чем у автомобилей с полным приводом.
В любом компоненте трансмиссии с зацепленными зубчатыми передачами, тепло, выделяемое в результате контактного трения между шестернями, вносит значительный вклад в потери трансмиссии. Это верно во время стационарной езды, но гораздо более серьезная проблема возникает, когда дроссель прижат к полу, а результирующая сила тяги и угловое ускорение накапливаются в этих компонентах трансмиссии. Тепло, выделяемое этим динамическим трением, поглощается трансмиссией и дифференциальной жидкостью, а также излучается в атмосферу через корпус (корпуса) трансмиссии и дифференциала, а в некоторых случаях через теплообменник или масляный радиатор. Это поглощенное и излучаемое тепло буквально преобразует крутящий момент двигателя в тепловую энергию, потому что технически вы не можете "потерять" мощность, а можете только преобразовать ее в другие вещи (некоторые из наших любимых - драг и бернаут).
На этой простой иллюстрации показаны (желтым контуром) некоторые из основных источников потери мощности трансмиссии.
Также стоит отметить, что чем мощнее ваш двигатель, тем большую силу тяги и угловое ускорение он способен оказывать на трансмиссию, создавая при этом еще большее трение и нагрев. Но поскольку как установившееся, так и динамическое трение различаются в зависимости от частоты вращения двигателя, нагрузки на двигатель и эффективности двигателя и конструкции трансмиссии (насколько хорошо они ограничивают трение и связанное с ним тепловое преобразование крутящего момента в тепло), невозможно применить к нему универсальный процент потерь. Также невозможно применить к вашему автомобилю фиксированный показатель потерь трансмиссии (скажем, 60 л.с. из моего примера с повышением оборотов STI в начале статьи), потому что по мере модификации двигателя и увеличения его мощности его способность генерировать силу тяги и угловое ускорение также увеличивается (хотя и не линейно)).
Статья основана на материалах интернет журнала mototrend, автор оригинальной статьи - Дэвид Пратт
В данной статье, написанной для журнала Mototrend американцем Дэвидом Праттом мы рассмотрим все самые часто задаваемые вопросы насчет потерь мощности.
Для справки. Sti Spec-c выдает 315 моторных сил, на стенде замеряется как 265-275.
Что интересно в этом примере, так это то, что когда вы посчитаете, вы увидите, что процент потери намного выше, чем 15-процентное "правило", которое вы найдете в любом количестве онлайн-потоков по этой теме. По какой-то причине потеря трансмиссии кажется одной из самых малоизученных тем, обсуждаемых в Интернете, поэтому, несмотря на мою любовь к Интернету и безграничную порнографию, которую он предоставляет мне, когда дело доходит до такой технической темы, как эта, трудно найти хорошую информацию.
SAE: Установка Стандарта
Несколько лет назад мне нужно было узнать о потерях трансмиссии, когда я возглавлял комитет по своду правил для местной гоночной серии, который хотел использовать динамо-тесты для измерения мощности двигателя, а затем преобразовать результаты в чистую мощность. После бесплодного поиска в Google и просеивания бесконечных потоков, загрязненных полуправдой и дезинформацией, я обратился к тому же источнику, который разработал текущий стандарт мощности производителя, SAE International (ранее известный как Общество автомобильных инженеров). На его веб-сайте вы можете получить доступ к кратким сводкам технических документов, опубликованных некоторыми из ведущих мировых автомобильных инженеров.STI на стенде замера мощности
Одной из первых вещей, которые я узнал, прочитав эти статьи, было полное игнорирование "правила" потери мощности трансмиссии в 15 процентов (или любого другого процентного значения), которое так часто встречается во время онлайн-обсуждений номинальной и чистой мощности. Дело в том, что каждый автомобиль испытывает различные уровни потерь трансмиссии, определяемые конструкцией его компонентов трансмиссии и кпп. Проще говоря, количество лошадиных сил, потерянных из-за сил инерции, сопротивления, силы ветра, накачки и трения, различно для каждого двигателя, трансмиссии и конструкции трансмиссии.
Таким образом, общая мощность, потерянная между воспламенением в моторе (КПД) и движением вперед, специфична для каждого транспортного средства, и поэтому ни одно правило, процент или фиксированное число не может применяться ко всем транспортным средствам. Даже на самом поверхностном уровне это достаточно легко понять, потому что полноприводный Subaru, очевидно, имеет гораздо больше компонентов трансмиссии для вращения (передний, средний и задний дифференциалы, а также кардан из двух частей и привода) и более мощную трансмиссию для поддержания всего крутящего момента с турбонаддувом, так что естественно, он будет страдать от больших потерь трансмиссии, чем Honda Fit с ее гораздо меньшей и менее надежной трансмиссией, меньшими и более легкими карданными валами (точнее без карданного вала вообще) и одинарным дифференциалом.
Типы Потерь Мощности
Анализируя различные типы потерь, возникающих в трансмиссии автомобиля, потери в установившемся режиме возникают, когда автомобиль движется с постоянной или равномерной скоростью, когда среднее угловое ускорение равно нулю, поскольку для ускорения вращательной массы трансмиссии не требуется дополнительного крутящего момента. В трансмиссии потери мощности в установившемся режиме происходят из-за следующих компонентов: гидротрансформатора трансмиссии (в случае автоматических коробок передач), масляного насоса трансмиссии, сопротивления сцепления, сопротивления одностороннего сцепления, сопротивления уплотнений и подшипников, обмотки и трения шестерни и потери конечной передачи.Дифференциал, который сжирает мощность
Динамические потери трансмиссии, с другой стороны, включают потери на вращательную инерцию от углового ускорения, возникающие в трансмиссии при разгоне. На самом деле, во время ускорения возникают потери из-за инерции вращения вращающихся внутренних механизмов трансмиссии и дифференциала, а также компонентов трансмиссии, таких как карданные валы и карданные валы, а также из-за повышенной нагрузки и трения, возникающих между шестернями в трансмиссии и дифференциалах. С увеличением трения увеличивается нагрев (подробнее об этом позже)
Важно понимать разницу между установившимися и динамическими потерями, потому что чистая мощность SAE, о которой сообщает автомобильная промышленность, измеряется в установившемся режиме. Это означает, что номинальная мощность вашего автомобиля не учитывает динамические потери, возникающие при ускорении. Однако, когда вы привязываете свой автомобиль к динамометрическому шасси для измерения мощности двигателя, тест проводится при широко открытой дроссельной заслонке, а мощность измеряется скоростью, с которой разгоняются ролики динамометра. Это означает, что потери трансмиссии из-за инерции вращения и увеличения трения, лобового сопротивления и парусности приводят к снижению максимальной мощности на колесах.
Что Лишает нас Лошадиных Сил
В самой трансмиссии основными источниками потерь являются дифференциал и главная передача, а дополнительные потери происходят внутри коробки передач, а в случае автомобилей с полным приводом - от раздаточной коробки. В трансмиссии от 30 до 40 процентов потерь мощности приходится на насос, а сцепление вносит еще 20-25 процентов. Остальная часть потерь в трансмиссии происходит из-за сопротивления уплотнения, зацепления, подшипников, втулок и гидродинамического сопротивления (сопротивление передач, вызванное трансмиссионным маслом). Однако при динамо-тестировании на передаче с прямым приводом (1: 1) мощность передается непосредственно через главный вал коробки передач, поэтому единственными источниками потерь являются гидродинамика шестерней кпп, трение и сопротивление, что приводит к общим потерям на колесах всего от 1,5 до 2 процентов, согласно опубликованным данным SAE.Системы полного привода, подобные этому R35 Nissan GT-R, обеспечивают потрясающую тягу, но страдают от более высоких потерь трансмиссии, чем системы FWD или RWD.
Потери в дифференциале, как правило, значительно больше, особенно в случае автомобилей с полным приводом и динамическим полным приводом, где траектория крутящего момента поворачивается на 90 градусов, когда он попадает в задний дифференциал и выходит из него на колеса. В случае гипоидных редукторов (где профиль зубьев как изогнут, так и наклонен), которые обычно используются в дифференциалах с прямым приводом, потери в диапазоне от 6 до 10 процентов являются нормой, в то время как потери от карданного вала (валов) и приводов колес , как правило, составляют около 0,5до 1 процента от общей потери, в зависимости от того, насколько хорошо они сбалансированы. В случае автомобилей с полным приводом путь крутящего момента - более прямой к передним колесам, а использование эффективных винтовых передач конечной передачи означает, что потери трансмиссии могут быть на целых 50 процентов ниже, чем у автомобилей с полным приводом.
В любом компоненте трансмиссии с зацепленными зубчатыми передачами, тепло, выделяемое в результате контактного трения между шестернями, вносит значительный вклад в потери трансмиссии. Это верно во время стационарной езды, но гораздо более серьезная проблема возникает, когда дроссель прижат к полу, а результирующая сила тяги и угловое ускорение накапливаются в этих компонентах трансмиссии. Тепло, выделяемое этим динамическим трением, поглощается трансмиссией и дифференциальной жидкостью, а также излучается в атмосферу через корпус (корпуса) трансмиссии и дифференциала, а в некоторых случаях через теплообменник или масляный радиатор. Это поглощенное и излучаемое тепло буквально преобразует крутящий момент двигателя в тепловую энергию, потому что технически вы не можете "потерять" мощность, а можете только преобразовать ее в другие вещи (некоторые из наших любимых - драг и бернаут).
На этой простой иллюстрации показаны (желтым контуром) некоторые из основных источников потери мощности трансмиссии.
Также стоит отметить, что чем мощнее ваш двигатель, тем большую силу тяги и угловое ускорение он способен оказывать на трансмиссию, создавая при этом еще большее трение и нагрев. Но поскольку как установившееся, так и динамическое трение различаются в зависимости от частоты вращения двигателя, нагрузки на двигатель и эффективности двигателя и конструкции трансмиссии (насколько хорошо они ограничивают трение и связанное с ним тепловое преобразование крутящего момента в тепло), невозможно применить к нему универсальный процент потерь. Также невозможно применить к вашему автомобилю фиксированный показатель потерь трансмиссии (скажем, 60 л.с. из моего примера с повышением оборотов STI в начале статьи), потому что по мере модификации двигателя и увеличения его мощности его способность генерировать силу тяги и угловое ускорение также увеличивается (хотя и не линейно)).
Ни Одно Правило Не Является Универсальным
В конце концов, нет простого способа оценить потери трансмиссии, которые испытывает ваш автомобиль на дороге или даже на динамо-машине. Тесты на снижение скорости иногда используются на динамо стенде для попытки измерить потери на трение, но поскольку этот тест не является динамическим (то есть они выполняются не при ускорении, а при движении до остановки с включенной передачей прямого привода, но выжатым сцеплением, так что двигатель и трансмиссия не связаны) на самом деле он учитывает только потери трансмиссии в устойчивом режиме, а также сопротивление качению. Поэтому вместо того, чтобы пытаться преобразовать мощность вашего автомобиля, измеренную с помощью динамометра, в чистую мощность SAE, используя процентное или фиксированное значение мощности, вам гораздо лучше принять тот факт, что эти два типа измерений мощности нелегко сопоставить, и отказаться от любых попыток сделать это.Статья основана на материалах интернет журнала mototrend, автор оригинальной статьи - Дэвид Пратт
