Výpočet převodového poměru – návod krok za krokem se vzorci a příklady
Dobrá znalost výpočtů převodového poměru vám umožní doladit výkonnostní charakteristiky vašich vozidel – konkrétně zrychlení a maximální rychlost. Převodové poměry určují zatížení motoru, které ovlivňuje zrychlení a maximální rychlost. Znalost správného způsobu změny převodových poměrů nebo jiných součástí vozidla na základě přesných výpočtů může znamenat rozdíl mezi výhrou a prohrou. Převodové poměry jsou navíc základem pro většinu ostatních výpočtů souvisejících s výkonem vozidla, takže je dobré vědět, jak tyto poměry určit.
Převodové poměry vám říkají, jak moc bude převodovka podřazovat. Spalovací motory mají příliš vysoké otáčky a točivý moment příliš nízký na to, aby byly účinné, pokud je motor připevněn přímo ke kolům. Se současnými koly auto téměř nikam nepojede, případně bude potřeba použít kola velikosti mince. Stejně jako kladkostroj umožňuje pouhým smrtelníkům zvednout tuny závaží jednou rukou, podřazení převodovky vašeho vozu znásobí točivý moment, aby se zvýšil malý točivý moment motoru, a to sníží otáčky klikového hřídele na zvládnutelnou hodnotu, takže se kola protáčejí přiměřeněji. rychlost.
HLAVNÍ POMĚR = (hnané ozubené kolo) / (spojka)
Jedná se o poměr ozubených kol na spojkovém zvonu (pastorku) a hnaného ozubeného kola (ostruha). To je prostě součást celkového řazení dolů, ale musíte znát tento poměr, abyste mohli provádět většinu ostatních výpočtů v tomto článku. Jako příklad použiji buggy Kyosho Inferno 7.5. Jeho hnané kolo má 46 zubů a ozubené kolo na spojkovém zvonu má 13 zubů. Chcete-li určit hlavní převodový poměr, vydělte počet zubů na hnaném kole počtem zubů na zvonovém kole spojky.
Příklad buggy Kyosho Inferno 7.5: 46 / 13 = 3,54.
Hlavní převodový poměr Kyosho Inferno 7.5 je: 3,54:1.
Pokud má váš vůz 2stupňovou převodovku, jako mnoho cestovních vozů se spalovacím motorem, postup je stejný, jen musíte vypočítat poměr pro každou kombinaci hnaného kola/pastorku na spojkovém zvonu.
PŘEVODOVÝ POMĚR (PŘEVODOVKA/PŘEVODOVKA) = (VELKÁ ŘEMENICE NEBO PŘEVODOVKA) / (MALÁ ŘEMENICE NEBO PŘEVODOVKA)
Stejně jako hlavní převodový poměr je převodovka nebo převodový poměr pouze částí celkového řazení dolů, ale pro provádění mnoha dalších výpočtů potřebujete znát tento poměr a hlavní převodový poměr. I když je převod ve vozidle s řemenovým pohonem konstruován jinak než ve vozidle s hřídelovým pohonem, můžete převodový poměr vašeho vozidla vypočítat stejným způsobem, a to tak, že spočítáte zuby na dvou řemenicích nebo ozubených kolech a poté vydělíte větší číslo menším číslem. , za předpokladu, že v převodu je pouze jeden redukční krok.
Příklad buggy Kyosho Inferno 7.5: Ozubený věnec diferenciálu má 43 zubů a pastorek má 13 zubů. Pro výpočet převodového poměru převodovky vydělte první číslo druhým: 43 / 13 = 3,31:1.
KOMPOZITNÍ PŘENOSOVÝ POMĚR = (VELKÁ KLADKA / MALÁ KLADKA) x (VELKÁ KLADKA / MALÁ KLADKA)
Složené poměry se vyskytují tam, kde je v převodovce více než jeden redukční krok. V předchozím příkladu pouze jeden převod pohání druhý převod – to je o jeden stupeň níže. V některých případech však mohou existovat dva nebo více redukčních kroků a převodový poměr se určuje jiným způsobem.
Losi Triple-XNT má složené volnoběžné kolo – dva převody v jednom – toto nastavení vytváří další krok dolů v převodovém poměru. Kompozitní převodové poměry jsou u silničních aut zcela běžné. Například Kyosho V-One-RR má u pohonu předních kol dva redukční stupně. Postranní řemenice mají 19 a 25 zubů, zatímco přední hnací řemenice mají 18 a 32 zubů. Výpočet složeného převodového poměru jednoduše vyžaduje výpočet každého redukčního kroku zvlášť a následné vynásobení převodových poměrů. Na příkladu Kyosho vypadá výpočet takto:
25 / 19 = 1,3157985 (první krok dolů),
32 / 18 = 1,7777777 (druhý krok snížení),
1,3157985 x 1,7777777 = 2,34:1 (zaokrouhlený převodový poměr).
Typicky jsou převodové poměry v soutěžních vozech stejné u pohonu předních a zadních kol, ale někdy je mírný rozdíl v poměru mezi pohonem předních a zadních kol. Mugen MBX-4XR a většina vozů 1/8 má nízký převod předních kol. V některých případech se to provádí za účelem poskytnutí nadměrného pohonu vpředu, aby se „pomohlo“ autu „protáhnout“ se zatáčkami. V ostatních případech jde pouze o kompenzaci menších předních kol.
PŘEVODOVÝ POMĚR = DIFERENCIÁL / RYCHLÝ PŘEVOD
Převodové poměry se vypočítávají v podstatě stejným způsobem jako u vozidel s řemenovým nebo hřídelovým pohonem. Třístupňová převodovka, jako je ta v RC3GT, jednoduše vyžaduje, abyste znali počet zubů na hnací hřídeli a počet zubů na diferenciálu. Na volnoběžku zatím zapomeňte. Jeho velikost nemá vliv na převodový poměr. Jednoduše přenáší sílu z hnacího kola na diferenciál a mění směr otáčení, ale nehraje žádnou roli při snižování převodu.
Ozubené kolo hnacího hřídele – 20 zubů.
Diferenciál má 52 zubů.
Převodový poměr je:
52/20 = 2,60:1
CELKOVÝ POMĚR = HLAVNÍ POMĚR x PŘENOSOVÝ POMĚR
Jedná se o snadný výpočet, kdy vynásobíte hlavní převodový poměr převodovým poměrem převodovky. Hlavní převodový poměr Inferna MP7.5 je 3,5385:1 a převodový poměr je 3,3077:1. Chcete-li vypočítat celkový převodový poměr, jednoduše vynásobte obě hodnoty.
Příklad:
3,5385 x 3,3077 = 11,70 (zaokrouhleno).
Celkový převodový poměr Inferna MP7.5 je 11,70:1.
ROLLOUT = PRŮMĚR KOLA x 3,14 / PŘEVODOVÝ POMĚR
Velikost vytočení kola nám říká, jak daleko se auto ujede za jednu otáčku motoru. Znalost převodových poměrů je důležitým a nezbytným prvkem v následných výpočtech, ale pouze rollout bere v úvahu velikost vašich kol a váš převodový poměr. Proč je to tak důležité? Změna průměru kola mění zatížení motoru, což může způsobit ztrátu zrychlení nebo může zvýšit maximální rychlost – podobně jako změna převodového stupně na spojkovém zvonu. Tyto změny můžete chtít, ale možná je nechcete. Míra odvalování přesně určuje výsledek převodového poměru a změny průměru kola. Vyšší hodnota rolloutu znamená větší zatížení motoru, což má za následek pomalejší akceleraci a vyšší maximální rychlost. Naopak nižší hodnoty zavádění vedou k rychlejší akceleraci a nižší maximální rychlosti.
Potřebujete znát obvod kola, vypočítejte ho vynásobením vnějšího průměru kola číslem pi = 3,14. Změřte kolo pomocí posuvného měřítka nebo pravítka. Potřebujete změřit pouze jedno kolo, pokud nejsou přední a zadní kola různé velikosti, což je běžné u mnoha silničních vozů se spalovacím motorem. V tomto případě je potřeba změřit přední a zadní kola. Poté vypočítejte zavedení pomocí tohoto vzorce:
(Průměr kola) x 3,14 / (Převodový poměr) = Rollout.
Jakmile spočítáte zavedení, zde je příklad, kde by to mohlo být užitečné:
Upgradovali jste na větší kola, ale chcete zachovat stejný výkon. Před provedením jakýchkoli změn byste měli vypočítat vyjetí, abyste získali referenční bod, a poté znovu použít čísla s novým průměrem kola zahrnutým v rovnici. S vědomím, že chcete zachovat stejný výkon s novými koly, chcete určit změnu poměru potřebnou k udržení tohoto výkonu.
Na příkladu Inferno MP7.5 vypočítejte zavedení v případě stávajícího hardwaru:
(průměr 10,16 cm x 3,14) / 11,7 (celkový převodový poměr) = rollout 2,727
To nám říká, že na každou otáčku motoru se vůz posune o 2,727 centimetru. Pokud použijete kola o průměru 11,68 cm místo kol o průměru 10,16 cm, jaký převodový poměr by byl nutný, aby vůz fungoval tak dobře jako s koly o průměru 10,16 cm?
Krok 1. Nejprve vypočítejte obvod 4,6palcových kol.
11,68 x 3,14 = 36,67.
Krok 2: Do rovnice vložte obvod kruhu. V tuto chvíli nevíme, jaký by měl být celkový převodový poměr, takže jej prozatím nahradíme „X“.
36,67 / X = 2,727 (původní vydání)
Krok 3: Vynásobením obou stran rovnice X přesuňte X na pravou stranu rovnice. Nyní máme:
36,67 = 2,727 x X
Krok 4. Vydělte obvod číslem 2,727:
36,67 / 2,727 = 13,45 (zaokrouhleno)
To nám říká, že celkový převodový poměr potřebný k udržení výkonu u kol s větším průměrem je 13,45:1. Prozkoumejte dostupné hnací a hnané převody a určete, která kombinace poskytne celkový převodový poměr co nejblíže 13,45:1. V tomto případě by byla nejbližší kombinace 12zubého ozubeného kola a 48zubého čelního kola (pro určení velikosti převodu použijte výpočty převodového poměru výše).
PRŮMĚRNÁ RYCHLOST NA VZDÁLENOST = (VZDÁLENOST / SEKUND) x 3600 / 1000
Rychlost se měří ujetou vzdáleností za určitý čas, jednoduchými výpočty můžeme vypočítat rychlost auta, když víme, jak dlouho trvá ujetí určité vzdálenosti. Rychlost si můžete spočítat jen tak pro zábavu, ale je to také důležité číslo v pozdějších částech. Potřebujete stopky a přesné měření ujeté vzdálenosti autem.
Vzorec pro výpočet rychlosti na vzdálenost je: (vzdálenost / sekundy) x 3600 / 1000 = V km/h.
Příklad: Cestovní vůz Mugen MTX-2 urazí vzdálenost 60 metrů za 2,29 sekundy od výchozího bodu. Vydělte 60 2,29, poté vynásobte 3600 (počet sekund za hodinu) a vydělte 1000 (počet metrů v kilometru).
(60 / 2,29) x 3600 / 1000 = 94,32 km/h.
Chcete-li určit maximální rychlost svého vozu, jak je popsáno v tomto příkladu, musíte ji měřit na poměrně dlouhou vzdálenost. Když auto jede na relativně krátkou vzdálenost, hranice chyb je mnohem větší, protože je obtížné přesně změřit dobu, kterou auto potřebuje k překonání 100metrového úseku rychlostí 10 km/h. Například auto při rychlosti 100 km/h ujede 10metrový úsek za méně než 0,4 sekundy, takže je velmi obtížné získat přesný čas. I na 100metrovém úseku povede chyba 0,1 sekundy (při rychlosti 100 km/h) k chybě 3 km/h.
ODHADOVANÉ OTÁČKY MOTORU = RYCHLOST (km/h) x CELKOVÝ PŘEVODOVÝ POMĚR x 530,616 / PRŮMĚR KOLA (cm)
Otáčky motoru (ot./min) = Rychlost (km/h) * 1000 (metry na kilometr) / 60 (minuty za hodinu) * (celkový převodový poměr) / (obvod kola (průměr v cm *3,141)) * 100 ( centimetry metr).
Řekněme, že jste určili rychlost své buginy na 60 km/h. Kolik otáček za minutu motor udělá? Musíte vynásobit 60 km/h celkovým převodovým poměrem, vynásobit 530,616 a vydělit průměrem kola v centimetrech:
60 x 11,7 x 530,616 / 10,16 = 36662 ot./min.
TEORETICKÁ NEJLEPŠÍ RYCHLOST (km/h) = OTÁČKY MOTORU / CELKOVÝ PŘEVODOVÝ POMĚR x PRŮMĚR KOLA (cm) / 530,616
Rychlost (km/h) = (otáčky motoru/celkový převodový poměr) * (obvod kola (průměr v cm *3,141)/100 (centimetry v metrech)) * 60 (minuty v hodině) / 1000 (metry v kilometru) .
Pokud nechcete jít ven a ušpinit se při jízdě z bodu A do bodu B, můžete si teoretickou maximální rychlost vyhodnotit v pohodlí domova. Pro výpočet teoretické maximální rychlosti pro jakékoli vozidlo potřebujete vědět:
Spočítejme si teoretickou maximální rychlost pro 1/8 Kyosho 7.5. Předpokládejme, že používáme motor Novarossi SBK s celkovým převodovým poměrem 11.70:1 s použitím otáček motoru z předchozího příkladu (36662) a průměru kola 10,16 centimetru.
36662 / 11,7 x 10,16 / 530,616 = 60 km/h (zaokrouhleno).
PŘEVODOVÝ POMĚR PRO CÍLOVOU RYCHLOST = OTÁČKY MOTORU x PRŮMĚR KOLA (cm) / CÍLOVÁ RYCHLOST / 530,616
Chcete, aby vaše bugina jela rychlostí 75 km/h, ale nevíte, jaký převodový poměr je potřeba? Se známými proměnnými jednoduše použijte rovnici:
36662 x 10,16 / 75 / 530,616 = celkový převodový poměr 9,36:1.
PRŮMĚR KOLA PRO CÍLOVOU RYCHLOST = CÍLOVÁ RYCHLOST (km/h) x CELKOVÝ PŘEVODOVÝ POMĚR x 530,616 / OT./min.
Pokud znáte otáčky motoru, převodový poměr a cílovou rychlost, můžete vypočítat požadovaný průměr kola. Vynásobte cílovou rychlost celkovým převodovým poměrem, poté vynásobte 530,616 a vydělte otáčkami motoru.
75 x 9,36 x 530,616 / 36662 = 10,16 cm.
BOČNÍ ZRYCHLENÍ (G – jednotka gravitace 9,81 m/s^2) = 4,023 x RÁDIUS / ČAS^2
Pokud jedete rychlostí 9.9 m/s v kruhu o poloměru 10 metrů, budete mít příčné zrychlení 1,0 G (rovnice G = V^2/(g*r), g = 9,81 m/ s2).
Přemýšleli jste někdy, jaké je zrychlení vašeho auta z hlediska gravitace? Pokud jste automobilový nadšenec a čtete automobilové časopisy, pravděpodobně jste viděli hodnocení smykových testů pro různá vozidla vyšší třídy. Tato hodnocení vám řeknou maximální sílu generovanou během zatáčky, než se kola začnou smykat.
Postup výpočtu:
RYCHLOST^2 / RADIUS / g = (2 x PI x RADIUS / ČAS)^2 / RADIUS / g = (2 x pi)^2 x RADIUS / ČAS^2 / g = 39.463 x RADIUS / ČAS^2 / 9,81, 4,023 = 2 x RADIUS / ČAS^XNUMX.
Poloměr kruhu je vzdálenost od jeho středu k vnějšímu okraji a čas udává, jak dlouho trvá autu, než jednou zcela objede obvod kruhu maximální rychlostí. Standardní poloměr zkušební plochy bočního skluzu pro vozy v plném měřítku je 150 stop (45,72 m), pro vozy v měřítku 1/10 použijeme poloměr 15 stop (4,57 m) nebo průměr 30 stop (9,14 m).
Nakreslete na povrch vozovky poloměr 15 stop. Mugen MTX-2, který je řízen co nejrychleji, aby zůstal na kruhu, dokončí kolo za 3,5 sekundy. Kolik G vydrží na tomto zkušebním lůžku s bočním prokluzem?
Vložíme čísla:
4,023 x 4,57 / 12,25 = 1.50 g.
Pro srovnání, Porsche Twin Turbo (považované za jeden z nejlepších zatáček na světě) zvládá 0,99G na testovací dráze s bočním skluzem.
Příčné zrychlení v gravitačních jednotkách si můžete sami vypočítat tak, že na povrch vozovky nakreslíte křídou kružnici o určitém průměru. Pomocí digitálních stopek změřte a zjistěte svou nejvyšší rychlost kola, poté zapojte čísla do rovnice, abyste získali výkon na testovací podlaze s bočním skluzem.