Основна наука за системите за погон на тркалата на возилата
Погонскиот склоп на возилото е низа компоненти одговорни за пренесување на енергијата од моторот или електричниот мотор до тркалата. Без овој систем, енергијата генерирана од изворот на енергија не би се претворила во движење на возилото. Разбирањето на основите на системите за погон е важно не само за студентите по автомобилизам, туку и за корисниците на возила, помагајќи им да разберат како тие функционираат, како да ги одржуваат и зошто различните возила имаат различни карактеристики - на пример, поекономични во однос на горивото, помоќни или постабилни на лизгави патишта.
1. Основен концепт : Од енергија до движење
Кај конвенционалните возила, хемиската енергија во горивото се претвора во механичка енергија преку процесот на согорување во моторот. Кај електричните возила, електричната енергија од батеријата се претвора од електричниот мотор во механичка енергија во форма на ротација. Оваа ротација потоа мора да се регулира, зголемувајќи го или намалувајќи го нејзиниот вртежен момент, а потоа да се пренесе на тркалата. Тука влегува во игра погонскиот склоп.
Во физиката, примарните фактори кои се вклучени се вртежниот момент и моќноста. Вртежниот момент е „силата на вртење“ што ги тера тркалата да се вртат, додека моќноста е брзината на работа произведена од моторот. Возилата што можат лесно да се искачуваат по ридови обично имаат висок вртежен момент при ниски вртежи, додека возилата што можат брзо да забрзаат бараат доволна моќност за да одржуваат големи брзини.
2. Главни компоненти на погонскиот систем
Иако деталите се разликуваат кај различни типови возила (мануелен, автоматски, електричен), погонскиот склоп генерално се состои од:
1. Извор на енергија: мотор со внатрешно согорување (ICE) или електричен мотор.
2. Спојка или конвертор на вртежен момент: поврзува и регулира распределба на моќноста од моторот до менувачот.
3. Менувач (менувач): го менува односот на ротација и вртежниот момент преку односот на менувачот.
4. Погонско вратило/пропелерско вратило: ја пренесува ротацијата на оската (генерално на заден погон/4x4).
5. Диференцијал (последен погон/оска): ја распределува моќноста на левите и десните тркала и овозможува различни ротации при свртување.
6. Оска (полувратило): пренесува ротација од диференцијалот на тркалата.
7. Тркала и гуми: претворајте го вртежниот момент во сила на влечење кон површината на патот.
Секоја компонента има специфична улога за да се обезбеди ефикасно, непречено и безбедно снабдување со енергија.
3. Улога на менувачот: Регулирање на вртежниот момент и брзината
Моторот има ефективен работен опсег на вртежи. Ако вртежите се прениски, моторот може да застане; ако се превисоки, потрошувачката се зголемува и ризикот од оштетување се зголемува. Задачата на менувачот е да го одржува моторот во идеалниот опсег на вртежи, а сепак да го испорачува вртежниот момент потребен за тркалата.
– Ниска брзина (висок сооднос): висок вртежен момент, мала брзина. Погодно за стартување, искачување и носење товар.
– Висок степен на пренос (низок сооднос): помал вртежен момент, поголема брзина. Погодно за стабилно возење по рамни патишта.
Кај автоматскиот менувач , менувањето на брзините се случува без интервенција на возачот (се потпира на хидраулични системи и електронски контроли). Кај електричните возила, многу модели не користат повеќестепен менувач како конвенционалните автомобили бидејќи електричниот мотор има поширок опсег на ефективен вртежен момент, иако сè уште има намалување (намалување на брзината) за да се усогласи ротацијата на моторот со тркалата.
4. Конвертор на спојката и вртежниот момент: Израмнување на испораката на моќност
Кај автомобилите со рачен менувач, спојката му овозможува на моторот да продолжи да работи дури и кога возилото е запрено. Кога педалата на спојката е притисната, моторот и менувачот се исклучуваат. Кога се отпушта бавно, моќноста се пренесува постепено, обезбедувајќи непречено движење.
Кај конвенционалните автоматски автомобили, спојката се заменува со конвертор на вртежен момент, хидродинамички уред исполнет со течност кој овозможува помазен пренос на моќност. Конверторот на вртежен момент може исто така да го „удвои“ вртежниот момент под одредени услови, помагајќи кога возилото ќе почне да се движи од застој.
5. Диференцијал: Зошто левите и десните тркала мора да се вртат различно?
Кога автомобилот се врти, надворешното тркало патува поголемо растојание од внатрешното тркало. Ова значи дека надворешното тркало мора да ротира побрзо. Ако обете тркала се принудени да ротираат со иста брзина, гумите ќе се лизгаат, управувањето ќе се чувствува тешко, а компонентите на погонскиот склоп ќе се истрошат побрзо. Диференцијалот го решава овој проблем со тоа што им овозможува на левите и десните тркала да ротираат со различна брзина.
Сепак, стандардните диференцијали имаат недостаток: кога едно тркало губи влечна сила (на пример, во кал или лизгави патишта), моќноста има тенденција да тече кон тркалото кое најлесно се врти (оној што се лизга). За да се справат со ова, некои возила користат диференцијал со ограничено лизгање (LSD) или електронски систем за контрола на влечната сила кој спречува лизгање на тркалото со сопирање.
6. Тип на погон: FWD, RWD, AWD и 4WD
Конфигурацијата на погонскиот систем влијае на карактерот на возилото:
a. Погон на предни тркала (FWD)
Моќта се пренесува на предните тркала. Предности:
– Полесни и поефикасни (помалку компоненти).
– Просторот во кабината е попростран бидејќи не е потребно издолжено вратило на пропелерот.
– Генерално е постабилно за возачи почетници на лизгави патишта.
Недостатоци:
– Предните тркала имаат двојна функција: возење и управување, па затоа се повеќе склони кон недоволно вртење.
– При голема моќност може да се случи вртежен момент на управување (влечење на воланот).
б. RWD (Погон на задните тркала)
Моќта се распределува на задните тркала. Предности:
– Поделба на задачи: управување со предните тркала, туркање со задните тркала.
– Подобро управување и потенцијал за забрзување автомобили со високи перформанси.
Недостатоци:
– Повеќе компоненти (вратило на пропелер, заден диференцијал).
– На лизгави патишта, задните тркала полесно губат влечна сила ако не им помага системот за контрола на стабилноста.
в. AWD (Погон на сите тркала)
Сите тркала можат да примаат моќност, обично со автоматски систем кој го распределува вртежниот момент според условите. Погодно за:
– Подобра тракција на влажни патишта, песок или снег.
– Стабилност при забрзување.
Главниот недостаток е што тежината и потрошувачката на гориво имаат тенденција да се зголемуваат.
г. 4WD (Погон на сите четири тркала)
Типично дизајнирани за употреба надвор од патот, тие имаат преносна кутија и режими 2H/4H/4L. Режимот 4L нуди многу низок преносен однос за висок вртежен момент при искачување по екстремни ридови или преминување по груб терен. Овој систем е робустен, но обично потежок и бара повеќе одржување.
7. Тракција: Средбата на гумите, површината на патот и вртежниот момент
На крајот на краиштата, тркалата не го „туркаат“ патот директно - туку триењето помеѓу гумата и површината ја врши работата. Ако вртежниот момент е преголем во споредба со прилепувањето на гумата, гумата ќе се заврти и возилото нема ефикасно да се движи напред. Затоа модерни возила употреба:
– ABS за да се спречи блокирање на тркалата при сопирање.
– TCS (Систем за контрола на тракцијата) за да се спречи лизгање на погонските тркала за време на забрзувањето.
– ESC (Електронска контрола на стабилноста) за одржување на стабилноста кога автомобилот почнува да губи насока.
Ова значи дека системот за погон на тркалата не може да се одвои од системот за сопирање и електронската контрола.
8. Основно одржување за долготрајност на погонскиот систем
Некои чекори за одржување кои се директно поврзани со погонскиот склоп:
– Редовно менувајте го маслото за менувачот според препораките на производителот.
– Проверете го маслото за оската/диференцијалот (особено за погон на задните тркала/за сите четири тркала).
– Уверете се дека заштитната гума на CV зглобот (вообичаена кај предните погони) не е скината за да не истекува маст и да не навлегува нечистотија внатре.
– Избегнувајте навики што злоупотребуваат компоненти: повторени ненадејни стартувања, предолго оставање на спојката „полу-вклучена“ или принудување на автомобилот да се искачи нагоре во погрешна брзина.
– Одржувајте го притисокот и состојбата на гумите, бидејќи гумите влијаат на влечната сила и оптоварувањето на погонскиот склоп.
Затворање
Основната наука за погонските системи на возилата испитува како се обработува и насочува моќноста од моторот или електричниот мотор во движење на тркалата. Таа вклучува критични компоненти како што се спојката или конверторот на вртежниот момент, менувачот, погонското вратило, диференцијалот и гумите како последна точка што генерира влечна сила. Различните конфигурации на погонскиот склоп - преден погон, заден погон, погон на сите тркала и погон на сите четири тркала - создаваат различни карактеристики на возилото во однос на ефикасноста, стабилноста, способноста за вртење во кривини и перформансите на тежок терен. Со разбирање на овие принципи, можеме посоодветно да ги користиме возилата, да ја одржиме долговечноста на компонентите и да разбереме зошто одржувањето на погонскиот склоп е клучен дел од безбедноста и удобноста при возењето.
