Определение крутящего момента на валу


Что такое крутящий момент двигателя автомобиля: определение, формула

Автоликбез29 сентября 2019

Среди всех важных параметров двигателя авто наиболее показательным является мощность. Автолюбители часто оперируют «лошадиными силами» и забывают про еще один важный параметр, характеризующий машину – крутящий момент двигателя. Хотя данный показатель считается менее значимым, он определяет, насколько резким будет старт и дальнейшее ускорение авто.

Понятие крутящего момента двигателя

КМ можно представить как показатель силы вращения коленвала. Перед тем, как в нем разобраться, начнем с мощности и количества оборотов, а также разберем, почему все эти параметры взаимосвязаны. Первая характеристика подразумевает работу, которая производится за временную единицу. Под работой подразумевается преобразование энергии сгорания топлива в кинетическую. Вторая характеристика говорит о количестве оборотов вала в минуту. Ну, а крутящий момент можно назвать производной от этих характеристик величиной.

Учитывая принятую систему измерения силы в ньютонах (Н), а длины в метрах (м), крутящий момент измеряется в «Нм», поскольку речь о силе, прикладываемой к поршню и длине плеча коленчатого вала. Чем больше эта величина, тем выше динамика авто, соответственно, тем быстрее оно развивает заявленное количество «лошадок».

От чего зависит величина крутящего момента двигателя?

  • радиус кривошипа коленвала;
  • давление, создаваемое в цилиндре;
  • поршневая площадь;
  • объем.

По большей части, величина будет зависеть от объема ДВС: с его увеличением будет расти сила, которая воздействует на поршень. Конечно, немаловажную роль играет и радиус кривошипа, но учитывая конструктивные особенности современных двигателей, варьирование этой величины возможно только в небольших пределах. Также стоит сказать о зависимости от давления: чем оно больше, тем больше прикладываемая сила.

Формула расчета крутящего момента

Сначала посмотрим на формулу расчета мощности:

Р(мощность, кВт) = М(крутящий момент, Нм) х n (число оборотов в минуту) / 9550.

Расчет КМ выглядит следующим образом:

М(крутящий момент, Нм) = Р(мощность, кВт) x 9550 / n (число оборотов в минуту).

Дабы рассчитать нужные величины и не запутаться, достаточно воспользоваться конвертером, который доступен на многих автолюбительских сайтах.

Как измеряется крутящий момент?

Для этого достаточно взглянуть на техническую документацию своего авто. Но реальные измерения также доступны: необходимо использовать специальные датчики. Они позволят провести статические и динамические измерения.

Измерение заключается в создании ситуации, где двигатель набирает максимальные обороты, затем тормозится: в процессе создается график, демонстрирующий максимальный момент мотора в момент нажатия на тормоз. Сначала показатель будет небольшим, затем будет наблюдаться рост, достижение пика и падение.

СТО должны оснащаться профессиональными тензометрами: все измерения обрабатывает специальное ПО, а результаты отображаются в виде графиков. Основная сложность в измерении КМ – достичь высокой точности показаний. Устаревшие контактные, светотехнические или индукционные тензометры не обеспечивали должной эффективности, поэтому в настоящий момент используются измерители в виде компактного передатчика, закрепляемого на вал: он передает данные на прибор-приемник, предоставляющий данные, не нуждающиеся в обработке.

Мощность или крутящий момент – что важнее?

Для решения этой дилеммы необходимо понять несколько фактов:

  • мощность имеет линейную зависимость от частоты оборотов коленвала: быстрее вращение – больше показатель;
  • мощность – производная КМ;
  • до определенного значения рост КМ зависим от числа оборотов: быстрее вращение – выше КМ. Но преодолев пиковое значение, он снижается.

Отсюда можно прийти к выводу, что крутящий момент – приоритетный параметр, характеризующий возможности мотора. В то же время, нельзя пренебрегать мощностью: это значит, что производители автомобилей должны настроить работу агрегата таким образом, чтобы соблюдался баланс этих величин.

Как можно увеличить крутящий момент двигателя?

  1. Смена коленчатого вала . К недостатка метода можно отнести тот факт, что это редкая для многих марок авто деталь: часто ее делают на заказ. Кроме того, это снизит долговечность двигателя.
  2. Расточка цилиндров. Более популярный метод, основанный на увеличении объема цилиндра. Метод доступен в большинстве автосервисных мастерских.
  3. Настройка карбюратора. Зачастую используется в дополнение к расточке.
  4. Увеличение турбонаддува. Доступно в моделях с турбированным двигателем. Тем не менее, снимая ограничения в блоке, который отвечает за управление компрессором – достаточно опасный способ, снижающий запас нагрузок в моторе. Тем, кто на него решается, также приходится прибегать к увеличению камеры сгорания, улучшению охлаждения, регулировке впускного клапана и смене распредвала, коленвала и поршней.
  5. Изменение газодинамики. Еще один метод, который по плечу только профессионалам. К тому же, убирая ограничения можно столкнуться не только с выросшей динамикой, а и с ухудшением сцепления.
  6. Использование масляного фильтра. Простой способ, снижающий засорение двигателя и продлевающий срок эксплуатации его запчастей.

Как видно, мотор – это сложный агрегат. Он уже рассчитан с использованием сложных инженерных формул и технологий, а значит, увеличение характеристики крутящего момента нежелательно. Если желание все же есть, стоит обратить внимание на два первых пункта. Можно, конечно, попытаться устранить заводские дефекты: убрать в камерах сгорания непродуваемые зоны и убрать в стыках заостренные углы, а также, неровности на клапанах. Но придется доверить эти операции специалистам своего дела.

Отдельно стоит сказать о так называемых усилителях КМ: их принцип основан на отборе мощности уменьшением оборотов, что не лучшим способом сказывается на долговечности конструкции. Подобные решения не увеличивают КМ, а позволяют его плавно менять на постоянных оборотах.

Какому двигателю отдать предпочтение?

В настоящий момент к привычным ДВС на дизельном топливе или бензине добавились еще и электродвигатели. Во всех этих конструкциях крутящий момент двигателя может кардинально отличаться.

Бензиновый двигатель

Действие основано на впрыске и формировании воздушно-топливной смеси с последующим возгоранием от искры свечей зажигания. Процесс происходит при температуре в 500 градусов, а коэффициент сжатия находится в районе 10 единиц.

Дизельный двигатель

Здесь коэффициент сжатия достигает уже 25 единиц, а температура составляет 900 градусов. При таких условиях смесь воспламеняется без необходимости в использовании свечей.

Электродвигатель

Пожалуй, самый простой и прогрессивный вариант, который лучше вообще исключить из списка. Дело в том, что трехфазный асинхронный двигатель работает по другому принципу, кардинально отличающемуся от традиционных ДВС. Здесь пикового КМ в 600 Нм можно достичь на любой скорости. Если же говорить о «лошадях», у Теслы их количество составит 416.

Но пока электрокары не получили повсеместного распространения. И если этот вариант по каким-либо причинам недоступен, рассмотрим особенности бензиновых и дизельных агрегатов. При одинаковых объемах первый способен давать высокую скорость, второй – быстрый разгон.

В заключение

Как уже отмечалось, КМ требует внимания непосредственно при выборе авто. Зная ключевые особенности двигателей, теперь не составит труда определиться с выбором. Что до увеличения значений крутящего момента в имеющейся машине, не стоит забывать о балансе, заложенном производителем, и уж тем более нежелательно прибегать к кардинальным мерам. Увеличение динамики можно рекомендовать только в силовых агрегатах, причем КМ должен располагаться в диапазоне, где он может достигать пиковых значений. Как бы там ни было, планомерное распространение электрокаров вскоре может избавить от мук выбора. А пока, лучше быть осведомленным в технических деталях машины, как минимум, это позволит не теряться среди вопросов коллег-автолюбителей.

особенности расчета крутящего момента мотор-редуктора

Определение крутящего момента редуктора: особенности расчета крутящего момента мотор-редуктора

ООО ПТЦ Привод

Производство редукторов, мотор-редукторов NMRV, электродвигателей
г. Пенза, ул. Бийская 1Г
440034
Россия
Телефон: 8 (800) 2000-220
https://reductor58.ru
https://reductor58.ru/images/logo.jpg
https://reductor58.ru/images/logo.jpg
$

$

Привод ООО

Производство редукторов, мотор-редукторов NMRV, электродвигателей

440034, Россия

organization

8 (800) 2000-220 +7 (8412) 233-133 +7 (8412) 233-134

Мы работаем понедельник-пятница с 08:00 до 17:00

[email protected]

8 Расчет крутящих моментов на валах

8.1 Расчет крутящего момента на валу электродвигателя

Для определения крутящего момента на валу электродвигателя привода главного движения используется номинальная мощность и номинальная частота вращения:

где – мощность электродвигателя, кВт:

–номинальная частота вращения электродвигателя, мин-1:

.

.

8.2 Расчет крутящего момента на валах привода

Крутящий момент на валах привода рассчитывается по формуле:

где – мощность электродвигателя, кВт:

–КПД участка привода от электродвигателя до соответствующего вала;

–расчетная частота вращения соответствующего вала, принимается по графику частот, мин-1.

8.3 Расчет крутящего момента на первом валу привода

Крутящий момент на первом валу привода рассчитывается по формуле:

где – мощность электродвигателя, кВт:

–КПД участка привода от электродвигателя до 1-го вала;

–расчетная частота вращения на 1-ом валу, принимаем по графику частот, мин-1: = 2850 мин-1.

КПД участка привода до первого вала рассчитывается по формуле:

где – КПД зубчатой муфты;

–КПД пары подшипников;

8.4 Расчет крутящего момента на втором валу привода

Крутящий момент на втором валу привода рассчитывается по формуле:

где – мощность электродвигателя, кВт:

–КПД участка привода от электродвигателя до 2-го вала;

–расчетная частота вращения на 1-ом валу, принимаем по графику частот, мин-1: = 630 мин-1.

КПД участка привода до второго вала рассчитывается по формуле:

где – КПД зубчатой муфты;

–КПД пары подшипников;

- КПД зацепления зубчатых колес; .

8.5 Расчет крутящего момента на третьем валу привода

Крутящий момент на третьем валу привода рассчитывается по формуле:

где – мощность электродвигателя, кВт:

–КПД участка привода от электродвигателя до 3-го вала;

–расчетная частота вращения на 1-ом валу, принимаем по графику частот, мин-1: = 160 мин-1.

КПД участка привода до третьего вала рассчитывается по формуле:

где – КПД зубчатой муфты;

–КПД пары подшипников;

- КПД зацепления зубчатых колес; .

8.6 Расчет крутящего момента на четвертом валу привода

Крутящий момент на четвертом валу привода рассчитывается по формуле:

где – мощность электродвигателя, кВт:

–КПД участка привода от электродвигателя до 4-го вала;

–расчетная частота вращения на 4-ом валу, определяется по формуле:

где – минимальная частота вращения четвертого вала, мин-1:

мин-1;

–максимальная частота вращения четвертого вала, мин-1:

мин-1.

КПД участка привода до четвертого вала рассчитывается по формуле:

где – КПД зубчатой муфты;

–КПД пары подшипников;

–КПД зацепления зубчатых колес; .

8.7 Расчет крутящего момента на шпинделе

Крутящий момент на шпинделе рассчитывается по формуле:

где – мощность электродвигателя, кВт:

–КПД участка привода от электродвигателя до шпинделя;

–расчетная частота вращения шпинделя, определяется по формуле:

где – минимальная частота вращения четвертого вала, мин-1:

мин-1;

–диапазон регулирования частот вращения шпинделя:

КПД участка привода до шпинделя рассчитывается по формуле:

где – КПД зубчатой муфты;

–КПД пары подшипников;

–КПД зацепления зубчатых колес; .

9 Проектный расчет передач

9.1 Расчет цилиндрической прямозубой постоянной передачиz1–z2

9.1.1 Исходные данные

1. Расчетный крутящий момент на первом валу привода, H·м:

Т1 = 13 Н·м;

2. Число зубьев шестерни: z1 = 18;

3. Число зубьев колеса: z2 = 83;

4. Передаточное число передачи: u1 = 4,76.

9.1.2 Выбор материала и термической обработки зубчатых колес

В качестве материала для зубчатых колес передачи выбираем сталь 40Х, которая отвечает необходимым техническим и эксплуатационным требованиям. В качестве термической обработки выбираем объемную закалку, позволяющую получить твердость зубьев 40..50HRCэ.

9.1.3 Проектный расчет постоянной прямозубой зубчатой передачи на контактную выносливость

Диаметр начальной окружности шестерни рассчитывается по формуле:

где вспомогательный коэффициент: для прямозубых передач

- расчётный крутящий момент на первом валу, Н·м: Т1=13 Н·м;

коэффициент нагрузки для шестерни, равный 1,3..1,5: принимаем

- передаточное число:

отношение рабочей ширины венца передачи к начальному диаметру шестерни:

допускаемое контактное напряжение, МПа.

Допускаемое контактное напряжение для прямозубых передач рассчитывается по формуле:

где базовый предел контактной выносливости поверхностей зубьев, соответствующий базовому числу циклов перемены напряжений, МПа;

МПа;

SH – коэффициент безопасности: SH = 1,1.

Коэффициент отношения рабочей ширины венца передачи к начальному диаметру шестерни может приниматься в пределах

или определяется по формуле:

отношение рабочей ширины венца передачи к модулю: принимаем

число зубьев шестерни: z1 = 18.

что находится в допустимых пределах .

Таким образом, диаметр начальной окружности шестерни равен:

Модуль постоянной прямозубой передачи определяется из условия расчета на контактную выносливость зубьев по рассчитанному значению диаметра начальной окружности шестерни по формуле:

где диаметр начальной окружности шестерни, мм:dw1 = 38,75 мм;

число зубьев шестерни: z1 = 18.

что такое, формула и в чем измеряется

На чтение 9 мин. Просмотров 924

Мощность двигателя – важнейший его показатель. Как в плане эксплуатации, так и в плане начисления налогов на авто. Крутящий момент нередко путают с мощностью или упускают его из виду в процессе оценки ходовых качеств авто. Многие упрощают автомобиль, считая, что большое количество лошадиных сил – главное преимущество любого мотора. Однако, вращающий момент – более важный показатель. Особенно, если автомобиль не предполагается использовать в качестве спортивного.

Что такое крутящий момент

Крутящим моментом называют единицу силы, которая необходима для поворота коленчатого вала ДВС. Эта не «лошадиная сила», которой должна обозначаться мощность.

ДВС вырабатывает кинетическую энергию, вращая таким образом коленвал. Показатель мощности двигателя (сила давления) зависит от скорости сгорания топлива. Крутящий момент – результат от действия силы на рычаг. Эта сила в физике считается в ньютонах. Длина плеча коленвала считается в метрах. Поэтому обозначение крутящего момента – ньютон-метр.

Технически, крутящий момент – это усилие, которое должно осуществляться двигателем для разгона и движения машины. При этом сила, оказывающая действие на поршень, пропорциональна объему двигателя.

Маховик – одна из важнейших деталей, которая должна через редуктор передавать вращательный момент от мотора к коробке передач, от стартера на коленвал, от коленвала на нажимной диск. Собственно, крутящий момент – итог давления на шатун.

Формула расчета крутящего момента

Показатель КМ рассчитывается так: мощность (в л. с.) равно крутящий момент (в Нм) умножить на обороты в минуту и разделить на 5,252. При меньших чем 5,252 значениях крутящий момент будет выше мощности, при больших – ниже.

В пересчете на принятую в России систему (кгм – килограмм на метр) – 1кг = 10Н, 1 см = 0,01м. Таким образом 1 кг х см = 0,1 Н х м. Посчитать вращательный момент в разных системах измерений ньютоны/килограммы и т.д. поможет конвертер – в практически неизменном виде он доступен на множестве сайтов, с его помощью можно определять данные по практически любому мотору.

График:

На графике изображена зависимость крутящего момента двигателя от его оборотов

От чего зависит крутящий момент

На КМ будут влиять:

  • Объем двигателя.
  • Давление в цилиндрах.
  • Площадь поршней.
  • Радиус кривошипа коленвала.

Основная механика образования КМ заключается в том, что чем больше двигатель по объему, тем сильней он будет нагружать поршень. То есть – будет выше значение КМ. Аналогична взаимосвязь с радиусом кривошипа коленвала, но это вторично: в современных двигателях этот радиус сильно изменить нельзя.

Давление в камере сгорания – не менее важный фактор. От него напрямую зависит сила, давящая на поршень.

Для снижения потерь крутящего момента при тряске машины во время резкого газа можно использовать компенсатор. Это специальный (собранный вручную) демпфер, компенсация которого позволит сохранить вращающий момент и повысить срок эксплуатации деталей.

На что влияет крутящий момент

Главная цель КМ – набор мощности. Часто мощные моторы обладают низким показателем КМ, поэтому не способны разогнать машину достаточно быстро. Особенно это касается бензиновых двигателей.

ВАЖНО! При выборе авто стоит рассчитать оптимальное соотношение вращательного момента с количеством оборотов, на которых чаще всего мотор будет работать. Если держать вращательный момент на соответствующем уровне, это позволит оптимально реализовать потенциал двигателя.

Высокий КМ также может влиять на управляемость машины, поэтому при резком увеличении скорости не лишним будет использование системы TSC. Она позволяет точнее направлять авто при резком разгоне.

Широко распространенный 8-клапанный двигатель ВАЗ выдает вращательный момент 120 (при 2500-2700 оборотах). Ручная коробка или АКПП стоит на машине – не принципиально. При использовании КПП немаловажен опыт водителя, на автоматической коробке плавный старт обеспечивает преобразователь.

Как увеличить крутящий момент

Увеличение рабочего объема. Чтобы повышать КМ используются разные методы: замена установленного коленвала на вал с увеличенным эксцентриситетом (редко встречающаяся запчасть, которую трудно находить) или расточка цилиндров под больший диаметр поршней. Оба способа имеют свои плюсы и минусы. Первый требует много времени на подбор деталей и снижает долговечность двигателя. Второй, увеличение диаметра цилиндров с помощью расточки, более популярен. Это может сделать практически любой автосервис. Там же можно настроить карбюратор для повышения КМ.

Изменение величины наддува. Турбированные двигатели позволяют достичь более высокого показателя КМ благодаря особенностям конструкции – возможности отключить ограничения в блоке управления компрессором, который отвечает за наддув. Манипуляции с блоком позволят повысить объем давления выше максимума, указанного производителем при сборке автомобиля. Способ можно назвать опасным, поскольку у каждого двигателя есть лимитированный запас нагрузок. Кроме того, часто требуются дополнительные усовершенствования: увеличение камеры сгорания, приведение охлаждения в соответствие повышенной мощности. Иногда требуется отрегулировать впускной клапан, иногда – сменить распредвал. Может потребоваться замена чугунного коленвала на стальной, замена поршней.

Изменение газодинамики. Редко используемый вариант, поскольку двигатель – сложная конструкция, созданием которого занимаются профессионалы. Теоретически можно придумать, как убрать ограничения, заложенные конструкторами для увеличения срока эксплуатации двигателя и его деталей. Но на практике, если убрать ограничитель, результат не гарантирован, поскольку поменяются все характеристики: например, динамика вырастет, но шина не будет цепляться за дорогу. Чтобы усовершенствовать двигатель такие образом надо быть не просто автомобильным конструктором, но и математиком, физиком и т.д.

ВАЖНО! Простой способ повысить КМ – использовать масляный фильтр. Он снизит засорение двигателя и продлит срок эксплуатации всех деталей.

Определение крутящего момента на валу

Для измерения крутящего момента на валу автомобильного двигателя применяется множество методик. Это может быть показатель подачи топлива, температуры выхлопных газов и т.д. Такие методы не гарантируют высокой точности.

Распространенный метод повышенной точности – применение тензометрического моста. На вал крепятся тензометры, электрически соединенные по мостовой схеме. Сигнал передается на считывающее устройство.

Измеритель крутящего момента

Главная сложность в измерителе крутящего момента, использующего тензометры, является точность передачи данных. Применявшиеся ранее контактные, индукционные и светотехнические устройства не гарантировали необходимой эффективности. Сейчас данные передаются по цифровым радиоканалам. Измеритель представляет собой компактный радиопередатчик, который крепится на вал и передает данные на приемник.

Сейчас такие устройства доступны по стоимости и просты в эксплуатации. Применяются в основном в СТО.

Датчик крутящего момента

Аналогичные устройства, измеряющие КМ, в автомобиле могут быть установлены не только на коленвал, но и на рулевое колесо. Он ставится на модели машин с электроусилителем руля и позволяет отслеживать работу системы управление автомобилей. При выходе датчика из строя, усилитель, как правило, отключается.

Максимальный крутящий момент

Максимальным называется крутящий момент, представляющий пик, после которого момент не растет, несмотря на количество оборотов. На малых оборотах в цилиндре скапливается большой объем остаточных газов, в результате чего показатель КМ значительно ниже пикового. На средних оборотах в цилиндры поступает больше воздуха, процент газов снижается, крутящий момент продолжает расти.

При высоких оборотах растут потери эффективности: от трения поршней, инерционных потерь в ГРМ, разогрева масла и т.д. будет зависеть работа мотора. Поэтому рост качества работы двигателя прекращается или само качество начинает снижаться. Максимальный крутящий момент достигнут и начинает снижаться.

В электродвигателях максимальный вращательный момент называется «критический».

Таблица марок автомобилей с указанием крутящего момента:

Модели автомобиля ВАЗ Крутящий момент (Нм, разные марки двигателей)
2107 93 – 176
2108 79-186
2109 78-118
2110 104-196
2112 104-162
2114 115-145
2121 (Нива) 116-129
2115 103-132
2106 92-116
2101 85-92
2105 85-186
Двигатели ЗМЗ
406 181,5-230
409 230
Других популярные в России марки автомобилей
Ауди А6 500-750
БМВ 5 290-760
Бугатти Вейрон 1250-1500
Дэу Нексия 123-150
КАМАЗ ~650-2000+
Киа Рио 132-151
Лада Калина 127-148
Мазда 6 165-420
Мицубиси Лансер 143-343
УАЗ Патриот 217-235
Рено Логан 112-152
Рено Дастер 156-240
Тойота Королла 128-173
Хендай Акцент 106-235
Хендай Солярис 132-151
Шевроле Каптив 220-400
Шевроле Круз 118-200

Какому двигателю отдать предпочтение

Сегодня множество моделей производители оснащают разными типами моторов: бензиновым или дизельным. Эти модели идентичны только по цене и другим характеристикам.

Из-за разных типов мотора одна и та же модель может отличаться по показателям мощности мотора и крутящему моменту, при этом разница может быть значительной.

Бензиновый двигатель

Бензиновый двигатель формирует воздушно-топливную смесь, заполняющую цилиндр. Температура внутри него поднимается до примерно 500 градусов. У таких моторов номинальный коэффициент сжатия составляет порядка 9-10, реже 11 единиц. Поэтому, когда происходит впрыск необходимо использование свечей зажигания.

Дизельный двигатель

В цилиндрах работающего на дизеле движка коэффициент сжатия смеси может достигать показателя в 25 единиц, температура – 900 градусов. Поэтому смесь зажигается без использования свечи.

Электродвигатель

Автомобильный трехфазный асинхронный электродвигатель работает по совершенно другим законам, поэтому его мощность и КМ отличаются от традиционных кардинально. Электромотор состоит из ротора и статора, кратность которых позволяет выдавать пиковый КМ (600 Нм) на любой скорости. При этом мощность электродвигателя, например, у Теслы, составляет 416 л. с.

Чтобы ответить на вопрос – дизельный, бензиновый или электродвигатель лучше, надо сначала исключить третий вариант, поскольку электродвигатели пока не так распространены, как первые два типа.

ВАЖНО! Что касается выбора между бензиновым и дизельным двигателями, они в первую очередь отличаются мощностью и крутящим моментом. На практике это означает, что при одинаковом объеме двигателя дизельный быстрее разгоняется, а бензиновый позволяет давать более высокую скорость.


Кроме того, благодаря большему крутящему момент автомобиль, использующийся как грузовой, обладает большей грузоподъемностью за счет двигателя. Особенно если двигатель дизель-генераторный.

Улучшение разгона авто за счет изменения момента вращения

Чем выше показатель крутящего момента – тем быстрее двигатель набирает мощность. Таким образом, вырастет скорость движения. На практике это означает, что, например, во время разгона крутящий момент позволит быстрее обогнать едущий впереди автомобиль.

Чтобы улучшить разгон автомобиля за счет изменения момента вращения, достаточно повысить показатели последнего. Как это сделать – описано выше.

Зависимость мощности от крутящего момента

Крутящий момент, как говорилось выше, это показатель того, с какой скоростью двигатель может набирать обороты. По сути, мощность мотора – прямая производная от КМ на коленвале. Чем больше оборотов – тем выше показатель мощности.

Зависимость мощности от вращательного момента выражается формулой: Р = М*n (Р – мощность, М – крутящий момент, n – количество оборотов коленвала/мин).

§3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВРАЩАЮЩИХ МОМЕНТОВ НА ВАЛАХ

§3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВРАЩАЮЩИХ МОМЕНТОВ НА ВАЛАХ

Случай 1 (см. рис. 1.1). Момент на приводном валу (Н · м)

 

 

 

 

 

где Ft — окружная сила, Н, на барабане или тяговых звездочках; D6 и D3B — диаметр барабана, м, делительный диаметр тяговых звездочек, м. Момент на тихоходном валу редуктора (Н · м)

 

 

где ип и ηπ — передаточное число и КПД цепной или ременной передачи, расположенной после редуктора; ηοπ — КПД опор приводного вала. При отсутствии такой передачи в схеме привода

 

 

где ηΜ— КПД муфты, соединяющей вал редуктора и приводной вал. Момент на промежуточном валу редуктора (Н · м)

 

 

 

где η— КПД зубчатой передачи тихоходной ступени. Момент на быстроходном валу редуктора (Н · м)

 

 

 

гДе Лз.б — КПД зубчатой передачи быстроходной ступени. Для одноступенчатой передачи

 

 

Случай 2 (см. рис. 1.2). Момент Гвых приведен в задании. Момент на тихоходной ступени Ттъых.


Моменты на промежуточном и быстроходном валах определяют по формулам (1.17), (1.18), (1.19).

Случай 3 (см. рис. 1.2). Мощность электродвигателя Рэ (кВт) приведена в задании. Частота вращения вала электро­двигателя пэ (об/мин) определена в § 1. Момент на валу электродвигателя (Н · м)

 

 

 

Момент на быстроходном валу передачи (Н · м)

 

 

 

 

где ип и ηπ—передаточное число и КПД ременной (цепной) передачи, расположенной между электродвигателем и редук­тором (коробкой передач).

Если в схеме привода отсутствует такая передача, момент на быстроходном валу

                 

 

 

 

где ηΜ— КПД муфты, соединяющей валы электродвигателя и редуктора (коробки передач).

Момент на промежуточном валу передачи (Н · м)

 

 

 

где иБ и η— передаточное число и КПД быстроходной ступени.

Момент на тихоходном валу передачи (Н · м)

 

 

где η— КПД тихоходной ступени передачи.


ГЛАВА 2 РАСЧЕТЫ ПЕРЕДАЧ

Расчеты при курсовом проектировании должны выпол­няться с использованием вычислительной техники. Эффектив­но выполнение расчетов на программируемых микрокальку­ляторах «Электроника» МК-52; МК-72; МК-61 и других типов. Для этих калькуляторов можно составить программы расчета и хранить их в памяти калькулятора.

Примеры определения требуемых моментов для различных систем

Приведеные примеры расчета применимы не только к шаговым, но и к другим типам двигателей. При учете скорости нужно учитывать, что для шаговых двигателей указывается частота - шаги/сек.

Ниже приведены ссылки на примеры определения требуемого момента для различных типов механизмов.

Особенности работы ШД предъявляют весьма жесткие требования к согласованию параметров выбираемого двигателя с заданной нагрузкой. Это особенно актуально в разомкнутых системах дискретного привода, когда пропуск двигателем хотя бы одного управляющего импульса приводит к ошибке преобразования электрического сигнала управления в угол, который система исправить не в состоянии. Проверку на нагрев шаговых двигателей обычно не производят, так как они рассчитаны на длительный режим прохождения импульсов тока по обмоткам управления.

При выборе шагового двигателя, прежде всего, следует ориентироваться на потребляемую приводом (двигатель + блок управления) из сети мощность, величину напряжения питания, требуемый крутящий момент на выходном валу, скорость вращения вала и момент инерции нагрузки. Для одного и того же привода, при разных величинах напряжения питания, потребляемая мощность привода P=U*I (напряжение*ток) различается. Например, привод D5779 при напряжении питания 50В потребляет из сети 150Вт, при напряжении питания 30В – 90Вт. КПД шаговых приводов в диапазоне частот 1 - 5КГц, как и КПД синхронных двигателей с постоянными магнитами составляет 80-90%.

Мощность на выходном валу привода P=M*ω (крутящий момент*угловая скорость). Очевидно, что мощность на выходном валу не может превышать потребляемую из сети мощность.

Закон сохранения энергии для системы, состоящей из двигателя и нагрузки на валу, повернувшейся на один полушаг, выглядит следующим образом:

Mдвигателя*φ=0,5*J*ω2 + Mнагрузки*φ + Ммагн*φ +Мтрения

где φ - угол поворота

J – приведенный к валу момент инерции системы

ω – угловая скорость

Mнагрузки – момент нагрузки

Ммагн – момент сопротивления, создаваемый постоянными магнитами двигателя, примерно 5% от величины Mдвигателя

Мтрения – момент трения в системе

Отсюда максимальная скорость, с которой может сделать первый шаг шаговый двигатель в системе с приведенным к валу моментом инерции J и нагруженный моментом Mнагрузки :

ω =(2*φ*(Mдвигателя – Mнагрузки – Ммагн – Мтрения)/J)1/2

На практике необходимо также учитывать электрические переходные процессы в фазах двигателей, которые зависят как от напряжения питания и индуктивности фаз двигателей, так и от способа управления двигателем. Самыми динамичными являются двигатели с минимальной индуктивностью. Обычно стартовые частоты лежат в диапазоне 800-1000Гц (2-2,5 об/сек в полушаговом режиме). Исходя из этого для шагового двигателя, работающего в полушаговом режиме, величина ускорения не должна превышать 4рад/сек2.

Когда требуемый момент, определен, выбор шагового двигателя зависит от предпочтительных габаритов, присоединительных размеров, цены двигателя и блока управления для него.

Если блок управления уже есть (или выбран), необходимо, чтобы ток фазы шагового двигателя не превышал возможности блока управления. Также нужно иметь ввиду число выводов, которые можно подключить к имеющемуся блоку управления.

Что такое крутящий момент вала? определение и значение

В двигателе постоянного тока полный электромагнитный крутящий момент (T), развиваемый в якоре, отсутствует на валу. Причина в том, что его часть теряется на преодоление механических и механических (трение и сопротивление воздуха) потерь. Следовательно, крутящий момент на валу (T sh ) несколько меньше крутящего момента, развиваемого в якоре.

Таким образом, в случае двигателей постоянного тока фактический крутящий момент, доступный на валу для выполнения полезной механической работы, известен как крутящий момент на валу. Называется так потому, что находится на валу мотора. Обозначается символом T sh .

Мощность двигателя определяется уравнением, показанным ниже, где T sh - крутящий момент на валу в об / с, а N - частота вращения двигателя в об / мин. Крутящий момент на валу выражается как:


где

Разница между крутящим моментом якоря и крутящим моментом вала (T a - T sh ) известна как потерянный крутящий момент и возникает из-за образования крутящего момента.

Тормозная мощность (л.с.)

В случае двигателя механическая мощность на валу известна как мощность в лошадиных силах тормоза. Если T sh - это крутящий момент вала в Ньютон-метре, а N - скорость в об / мин, то

Выходная мощность тормоза определяется уравнением (1), приведенным выше.

.

Выполненная работа и переданная мощность

Выполненная работа

Выполненная работа равна сила, умноженная на расстояние, перемещенное на силу , и может быть выражена как

W = F s (1)

где

W = выполненная работа (Дж, Нм)

F = сила (Н)

s = расстояние, перемещаемое силой (с)

Для углового перемещения

работа done может быть выражено как

W = F θ r

= T θ (2)

, где

W = работа (Джоули)

θ = угол (радианы)

r = радиус (м)

T = крутящий момент или момент (Нм)

Передаваемая мощность

Мощность - это соотношение между выполненная работа и затраченное время могут быть выражены как

P = W / dt

= T θ / dt

= T ω

= 2 π n T

= 2 π (n об / мин /60) T

= 0.105 n об / мин T (3)

где

P = мощность (Вт)

dt = затраченное время (с)

ω = θ / dt = 2 π n = угловая скорость (рад / с)

n = скорость (об / с)

n об / мин = скорость (об / мин, об / мин)

Примечание! - машина должна вращаться, чтобы производить энергию! Машина без вращения может передавать крутящий момент, как электродвигатель, но поскольку расстояние не перемещается силой, мощность не производится.Как только машина начинает вращаться, вырабатывается мощность.

Пример - требуемый крутящий момент для производства мощности

Машина вращается со скоростью 3000 об / мин (об / мин) и потребляет 5 кВт . Крутящий момент на валу можно рассчитать, изменив (3) на

T = P / 2 π n

= (5 кВт) (1000 Вт / кВт) / 2 π (3000 об / мин) / (60 сек / мин)

= 15,9 Нм

.

У вас недостаточно прав для чтения этого закона в это время

У вас недостаточно прав для чтения этого закона в это время Логотип Public.Resource.Org На логотипе изображен черно-белый рисунок улыбающегося тюленя с усами. Вокруг печати красная круглая полоса с белым шрифтом, в верхней половине которого написано «Печать одобрения», а в нижней половине - «Public.Resource.Org». На внешней стороне красной круглой марки находится круг. серебряная круглая полоса с зубчатыми краями, напоминающая печать из серебряной фольги.

Public.Resource.Org

Хилдсбург, Калифорния, 95448
Соединенные Штаты Америки

Этот документ в настоящее время недоступен для вас!

Уважаемый гражданин:

В настоящее время вам временно отказано в доступе к этому документу.

Public Resource ведет судебный процесс за ваше право читать и говорить о законах. Для получения дополнительной информации см. Досье по рассматриваемому судебному делу:

Американское общество испытаний и материалов (ASTM), Национальная ассоциация противопожарной защиты (NFPA), и Американское общество инженеров по отоплению, охлаждению и кондиционированию воздуха (ASHRAE) v.Public.Resource.Org (общедоступный ресурс), DCD 1: 13-cv-01215, Объединенный окружной суд округа Колумбия [1]

Ваш доступ к этому документу, который является законом Соединенных Штатов Америки, был временно отключен, пока мы боремся за ваше право читать и говорить о законах, по которым мы решаем управлять собой как демократическим обществом.

Чтобы подать заявку на получение лицензии на чтение этого закона, ознакомьтесь с Сводом федеральных нормативных актов или применимыми законами и постановлениями штата. на имя и адрес продавца.Для получения дополнительной информации о постановлениях правительства и ваших правах гражданина в соответствии с нормами закона , пожалуйста, прочтите мое свидетельство перед Конгрессом Соединенных Штатов. Вы можете найти более подробную информацию о нашей деятельности на Public Resource в нашем реестре деятельности за 2015 год. [2] [3]

Спасибо за интерес к чтению закона. Информированные граждане - это фундаментальное требование для работы нашей демократии. Благодарим вас за усилия и приносим извинения за возможные неудобства.

С уважением,

Карл Маламуд
Public.Resource.Org
7 ноября 2015 г.

Банкноты

[1] http://www.archive.org/download/gov.uscourts.dcd.161410/gov.uscourts.dcd.161410.docket.html

[2] https://public.resource.org/edicts/

[3] https://public.resource.org/pro.docket.2015.html

.

Нечеткое определение целевого времени переключения передач и управление крутящим моментом фазы переключения для коробки передач с сухим двойным сцеплением

На основе независимо разработанной пятиступенчатой ​​коробки передач с сухим двойным сцеплением (DDCT), в документе предлагается стратегия управления с согласованием крутящего момента между двигателем и двумя сцеплениями. который получает частоту вращения двигателя и передаваемый крутящий момент сцеплению в процессе переключения, адекватно отражая намерение водителя и улучшая качество переключения. Модель динамики переключения с пятью степенями свободы (DOF) DDCT с одним промежуточным валом сначала устанавливается в соответствии с его физическими характеристиками.Затем представлены количественные цели управления процессом переключения. Нечеткое решение о времени переключения и стратегия управления координацией крутящего момента на основе модели предлагаются и также проверяются путем моделирования при различных намерениях вождения в процессах переключения на повышенную / понижающую передачу с помощью модели DCT, установленной в MATLAB / Simulink. Результаты моделирования подтверждают, что алгоритм управления переключением, предложенный в этой статье, может не только соответствовать требованиям к качеству переключения, но и адаптироваться к различным намерениям переключения, имея высокую надежность.

1. Введение

Для улучшения качества переключения автоматических коробок передач обычно принимаются следующие меры: своевременное и эффективное вмешательство двигателя, а именно сигнал запроса уменьшения крутящего момента, подается блоком управления трансмиссией в электронный блок управления двигателем в процесс переключения на повышенную или пониженную передачу для прекращения впрыска топлива или задержки реакции на угол опережения зажигания, таким образом получая уменьшенный крутящий момент, передаваемый гидравлическим преобразователем крутящего момента; переключатель рабочего состояния гидротрансформатора, то есть гидротрансформатора, переходит из состояния «блокировка» в состояние «разблокировка» для реализации гидравлической передачи в процессе переключения; регулировка давления включения, что означает активную регулировку давления в магистральной масляной магистрали в различных условиях в соответствии с изменением нагрузки двигателя для обеспечения ощущения переключения; согласование рабочей последовательности мокрого сцепления планетарной трансмиссии и тормоза, что позволяет избежать перекрытия переключения передач и прерывания мощности; принятие исполнительного механизма переключения, оборудованного электромагнитным клапаном и буферным клапаном.По сравнению с АКПП, торсионный демпфер в ведомом диске сцепления сухой трансмиссии с двойным сцеплением не может полностью поглотить удар при переключении без помощи гидротрансформатора, что ухудшает ощущение переключения. Между тем, процесс переключения полностью зависит от переключения рабочего состояния сдвоенных сцеплений и активного управления крутящим моментом двигателя. Как только возникает несоответствующая координация крутящего момента между двойным сцеплением и двигателем, могут возникнуть прерывание мощности, цикл мощности и большие колебания крутящего момента выходного вала трансмиссии, которые не только напрямую влияют на комфорт переключения, но также вызывают удары и вибрацию системы трансмиссии, что снижает долговечность компонентов привода.Следовательно, управление процессом переключения передач становится сложным и ключевым моментом управления DDCT.

Guo et al. [1] установили модель динамики сдвига с двумя степенями свободы и изучили нечеткое управление процессом сдвига DCT. Учитывая инерцию, демпфирование и жесткость компонентов трансмиссии, Zhang et al. установили модель динамики сдвига с пятью степенями свободы [2, 3]. Goetz et al. [4, 5] и Qin et al. [6] разделил процесс переключения на фазу крутящего момента, которая используется для переключателя крутящего момента двойного сцепления, и фазу инерции, которая используется для реализации синхронизации скорости двигателя и целевой скорости сцепления.Кроме того, управляя открытием дроссельной заслонки и углом опережения зажигания, скорость двигателя активно контролировалась для ускорения и облегчения синхронизации. Niu et al. [7] разделил процесс переключения на пять фаз, а именно: фаза работы с низкой передачей, фаза с низким крутящим моментом, инерционная фаза, фаза с высоким крутящим моментом и фаза с высокой передачей. Модели этих фаз были созданы с помощью программного обеспечения EASY5, а также было изучено моделирование процесса переключения DCT. Однако исследования представляют собой только качественный анализ, и степень зацепления двойного сцепления, изменяющаяся во времени двойного сцепления, не дается количественно.Wu и Zhan [8] и Zhao et al. [9, 10] получили оптимальные кривые включения двойного сцепления, используя линейно-квадратичную теорию оптимального управления и робастного управления, которая обеспечивает теоретическую основу для инженерного применения координированного управления двойным сцеплением. Однако разработка и решение квадратичного оптимального управления и робастного управления трудно применять в режиме онлайн в процессе сложного переключения DCT.

Таким образом, на основе независимо разработанной пятиступенчатой ​​DDCT созданы модели динамики переключения с пятью степенями свободы DDCT с одним промежуточным валом.В соответствии с требованиями к качеству переключения предложены количественные цели управления процессом переключения. На основе анализа характеристик крутящего момента и скорости двигателя и двойного сцепления в процессе переключения, нечеткое решение по времени и стратегия управления координацией крутящего момента на основе модели производятся для решения проблемы управления согласованием крутящего момента двойного сцепления и двигателя.

2. Пятискоростные уравнения динамики сухого DCT
2.1. Пятиступенчатая сухая DCT динамическая модель

Пятиступенчатая сухая DCT, описанная в статье, представляет собой сложную систему, которая состоит из двойного сухого сцепления и его привода, четырех синхронизаторов и их приводов, одного промежуточного вала и механизма зубчатой ​​передачи. .Чтобы изучить динамические характеристики одиночного сцепления в процессе запуска и разработать соответствующую стратегию координирующего управления, перед моделированием необходимо сделать следующие предположения: (1) момент инерции обоих колес и поступательная масса транспортного средства преобразуются в выходной вал трансмиссии. . Выходной вал двигателя, входной вал, промежуточный вал и выходной вал трансмиссии рассматриваются как твердое тело с распределенными параметрами, сосредоточенной инерцией и демпфированием трения; (2) пренебрегать динамикой привода сцепления и синхронизаторами, а также тепловыделением. замирание сцепления; (3) пренебречь упругостью между подшипником и его блоком, а также упругостью и зазором в зацеплении шестерен.Установленная пятиступенчатая модель динамики сухой DCT после упрощения показана на рисунке 1. Соответствующие параметры и переменные определены в обозначениях.


2.2. Уравнения динамики переключения для пятиступенчатого сухого DCT

По сути, процесс переключения DCT заключается в переключении рабочего состояния двойного сцепления; то есть ранее включенное сцепление выключается, а ранее выключенное сцепление включается одновременно. Среди них рабочий процесс выключенного и включенного сцепления можно разделить на три фазы (на примере включения сцепления), как показано в таблице 1.


Три фазы в процессе переключения Основная функция

Фаза передачи нулевого крутящего момента Быстрое устранение незанятого расстояния
Фаза трения скольжения Координация крутящего момента и скорости
Фаза полного включения сцепления Стабильная работа

Фаза передачи нулевого крутящего момента .Свободное расстояние между ведущим диском и ведомым диском быстро устраняется.

Фаза трения скольжения . Ведущий диск сцепления и ведомый диск начинают сцепляться и передавать крутящий момент, и крутящий момент постепенно увеличивается до синхронизации скорости ведущего диска и ведомого диска.

Фаза полного включения сцепления . На некоторых передачах трансмиссия работает стабильно.

Из-за небольшого влияния скорости включения и выключения сцепления в фазе передачи нулевого крутящего момента и фазе полного включения сцепления на качество переключения, внимание сосредоточено только на управлении координацией крутящего момента в фазе трения скольжения в бумаге.

Для дальнейшего анализа фазы трения скольжения эту фазу обычно делят на фазу крутящего момента и начальную фазу [6]. Фаза крутящего момента используется для переключателя крутящего момента двойного сцепления, а фаза инерции используется для реализации синхронизации скорости двигателя и целевой скорости сцепления.

2.2.1. Модель динамики переключения DCT в фазе трения скольжения

Если взять в качестве примера переключение с 1-й на 2-ю передачу, в фазе трения скольжения DCT существует перекрытие крутящего момента между двумя сцеплениями для передачи крутящего момента двигателя на ведущие колеса, а именно: постепенно уменьшается и увеличивается при выключении сцепления 1 и при постепенном включении сцепления 2.Следует отметить, что силовой цикл может происходить в фазе переключения DCT, поэтому направление крутящего момента муфты определяется знаком ошибки муфты ведущего и скорости ведомого диска. Наконец, модель динамики сдвига DCT в фазе трения скольжения может быть получена путем ее динамического анализа: где где - символическая функция, а ее выражение

Предположим, что

Таким образом, модель с пятью степенями свободы, показанная в (1), может быть упрощена до следующей модели с двумя степенями свободы:

.

% PDF-1.4 % 1280 0 объект > endobj xref 1280 45 0000000016 00000 н. 0000002733 00000 н. 0000002884 00000 н. 0000003450 00000 н. 0000003847 00000 н. 0000004246 00000 н. 0000004475 00000 н. 0000005011 00000 н. 0000005124 00000 п. 0000005475 00000 н. 0000005864 00000 н. 0000006198 00000 п. 0000006530 00000 н. 0000006875 00000 н. 0000007247 00000 н. 0000007755 00000 н. 0000008306 00000 н. 0000009260 00000 п. 0000009979 00000 н. 0000010537 00000 п. 0000011219 00000 п. 0000011309 00000 п. 0000011837 00000 п. 0000012467 00000 п. 0000012555 00000 п. 0000013274 00000 п. 0000013967 00000 п. 0000014082 00000 п. 0000015010 00000 п. 0000015744 00000 п. 0000016491 00000 п. 0000017225 00000 п. 0000018015 00000 п. 0000018767 00000 п. 0000020525 00000 п. 0000021482 00000 п. 0000023002 00000 п. 0000027903 00000 н. 0000033827 00000 н. 0000037840 00000 п. 0000045588 00000 п. 0000047496 00000 п. 0000173544 00000 н. 0000002527 00000 н. 0000001225 00000 н. трейлер ] / Назад 2719351 / XRefStm 2527 >> startxref 0 %% EOF 1324 0 объект > поток h ޜ TmL [U ~ RJ [Z9mǀufRKuBaC03Ȝ- + i C, dt | mL 3), q * G% 1n0 & 7sy '

.

Смотрите также