передаточное число

На одном из форумов BMW финальная точка в длинном споре на вечно животрепещущую тему, что главнее для автомобиля момент или мощность, была поставлена приведением в пример трактора ДТ-75, который, обладая фантастическим моментом, никак не может претендовать на лидерство в гонках. Однако в жизни все не так просто. Для начала пример с трактором опровергается некорректностью сравнения крутящего момента на валу двигателя и его же, но непосредственно на колесе или, в случае гусеницы, ведущей звездочки. Проходя через трансмиссию момент многократно усиливается и имеет весьма малую зависимость от момента самого двигателя. Собственно двигатель СМД-14, который ставили на 75-сильный ДТ-75, имеет очень скромные характеристики и по мощности и по моменту, а поразительные тяговые результаты самого трактора достигаются понижающими передачами. Вообще, говоря о моменте, применительно к автомобилю, интереснее всего начинать с третьего закона Ньютона, по которому для каждой силы всегда есть равная ей сила приложенная в противоположном направлении и равная по значению. Что бы там внутри автомобиля не крутилось, все равно все кончится силой трения резины о поверхность дороги и больше этой силы трения, по фундаментальным законам физики, из автомобиля выжать невозможно. Чтобы бы там маркетологи и гаражные гуру не заявляли и каких бы космологических теорий не строили на автомобильных форумах. Максимальная сила трения резиновой покрышки на сухом асфальте около 2000 Ньютонов, при радиусе колеса примерно 30см, она будет превышена крутящим моментом в 700Н/м. Таким образом, для моноприводного автомобиля, с двумя ведущими колесами, крутящий момент подводимый к осям не имеет смысла делать больше 1500Н/м. Передаточное число главной передачи обычно больше трех, но возьмем его по минимуму, тогда крутящий момент на выходе из коробки передач имеет смысл, если он не больше 1500:3500Н/м. Эти 500Н/м чудесным образом совпадают с крутящим моментом двигателей топовых моделей автомобилей и означают то, что такой автомобиль может сорвать ведущие колеса в пробуксовку даже на прямой передаче. Для машин попроще, для определения максимального крутящего момента двигателя, имеющего практический смысл, добавим передаточное число низшей, первой передачи, приняв его за, грубо, 4. 500Н/м : 4125Н/м Именно вокруг этого числа и крутятся характеристики большинства бюджетных автомобилей претендующих на какую-то способность ехать быстро, а точнее, полностью выбрать ресурс данный силой трения на, хотя бы первой передаче и при этом не срываться в пробуксовку на половине хода педали газа. Забыв теперь все эти интересные вычисления, можно сформулировать теоретическое заключение: крутящий момент характеризует способность полностью компенсировать силу трения покрышек о поверхность дороги, и практическое: чем больше крутящий момент, тем на более высокой передаче можно полностью использовать силу сцепление колес с дорогой. Что касается мощности, то из ее определения - количество работы, которую можно совершить за одну секунду, прямо следуют именно скоростные характеристики - чем больше мощности, тем больше будет "израсходовано сил" за одно и тоже время, тем автомобиль за тоже время проедет дальше с тем же ускорением или ему понадобиться меньше времени, чтобы пройти тоже самое расстояние. В школьной физике приводится пример Архимеда, который брался перевернуть землю с помощью длинного рычага, который давал ему сколь угодно большую силу, но которому для этого бы требовалось бесконечное количество времени из-за крайне малой мощностью. Такая прямая связь между формулой мощности и скоростными характеристиками в течении долгого времени приводила к тому, что моментные характеристики двигателя интересовали только специалистов и определяли передаточные числа, которые могли использовать конструктора. Выносить моменты двигателя на рекламные постеры начали уже относительно недавно, может быть лет 15 назад. И примерно тогда же, по мере заполнения российского рынка праворукими еще малолитражками, начали рождаться гаражные легенды про "мощность для продаж, момент для скорости". Большой момент двигателя лишь дает свободу в выборе передач, позволяет использовать высшие, там где водителю менее моментного двигателя приходится терять время на переключение вниз, но не более того. Однако нельзя утверждать и обратное, то что, только мощность имеет значение для скорости, а момент может быть сколько угодно малым. Хотя бы потому, что это для ДВС невозможно в принципе. Обе характеристики прямо связаны: чтобы получить больше мощности, нужно сжечь больше топлива за такт, значит будет сильнее давление на поршень, значит больше будет сила с которой шатун повернет коленвал и больше образуется крутящий момент. Почти единственная более-менее имеющая значение лазейка, которая позволяет немного варьировать эти две характеристики относительно друг друга, это форма коленвала: Чем больше расстояние от оси коленвала до вынесенных в сторону осей шатунов, тем большая сила прилагается к коленвалу, тем сильнее будут в конечном счете отталкиваться колеса от поверхности, придавая большее ускорение. Но тем сильнее оказываются поперечные силы, тем больше вибрации, больше разрушающие усилия, больше нагрузка на боковые стенки цилиндров С другой стороны - двигатели с небольшим выносом шеек коленчатого вала с точки зрения водителя выглядят, как "жужжит и не едет". Очень характерное свойство атмосферных малолитражек, которым, с целью их продаж, почему-то их малый объем и способность с него "снимать мощность" записывается в достоинства. Хотя в реальной жизни, это значит только, то что, для получения той же отдачи, что и от нормального, сбалансированного, двигателя, их приходится сильнее крутить. Но это уже другая тема.

передаточное число

Мощность или крутящий момент?