Я пытаюсь понять, почему у автомобилей есть трансмиссии — почему во время движения необходимо переключаться с передачи на передачу. Я слышал эмпирическое правило: «Чем выше ваша скорость, тем выше ваша передача, чем ниже ваша скорость, тем ниже ваша передача», и я хотел бы знать, почему это работает таким образом.
Садитесь на горный велосипед и переключайтесь между передачами. Те же причины применимы к переключению передач вашего автомобиля и велосипеда: вы не можете крутить педали быстрее, чем х, и вы не можете уйти, когда передачи слишком экстремальные.
Дело в том, что люди и двигатели работают лучше всего при определенной частоте вращения педалей или оборотах в минуту. Если двигатель вращается слишком медленно, он не может снизить достаточную мощность. Если он вращается слишком быстро, компоненты будут подвергаться слишком большой нагрузке, перегреваться и быстро ломаться. Автомобиль Формулы-1 может развивать скорость до 18000 об/мин, но после каждой гонки двигатель необходимо перебирать. Большой грузовик развивает скорость всего от 2000 до 3000 об/мин, и, хотя он довольно мощный, он не может двигаться очень быстро.
Обычные – неэлектрические – автомобили приводятся в движение двигателями внутреннего сгорания, эти двигатели должны работать (вращаться), чтобы развивать мощность и развивать максимальную мощность в относительно узком диапазоне оборотов – от 1500 до 2000 об/мин. Когда вы переключаете передачу, вы настраиваете обороты двигателя на скорость, с которой вы хотите двигаться по дороге. Это позволяет вам работать с двигателем на относительно фиксированной «хорошей» скорости, позволяя вам изменять скорость.
Важность технического обслуживания и ремонта заключается в том, что частая работа за пределами этого диапазона может привести к повреждению двигателя. Если вы запускаете двигатель слишком медленно, что называется «буксированием», давление в цилиндрах может стать достаточно высоким, чтобы нанести ущерб. Если вы запускаете двигатель слишком быстро, «разгоняя» его, вы сталкиваетесь с другим набором проблем. На высоких скоростях вы увидите больше накопления тепла, и начнут возникать проблемы, такие как «плавание клапана». Поскольку многие части двигателя вращаются и меняют направление, баланс таких частей, как поршни, шатуны и коленчатый вал, становится критично при увеличении оборотов двигателя. Коробка передач и переключение передач позволяют избежать этих проблем.
Шестерни необходимы для поддержания скорости вращения двигателя, когда он создает желаемую мощность в широком диапазоне скоростей движения. Как правило, чем быстрее вращается двигатель, тем больше топлива он потребляет и тем больше мощности развивает. Двигатели также способны вращаться только до максимальной скорости (красная линия).
Если транспортное средство было ограничено одним передаточным числом:
Шестерни рассчитаны на заданный ограниченный диапазон скоростей движения. Первая передача позволяет двигателю развивать большую мощность при очень низкой скорости. Как только достигается приемлемая скорость движения и двигатель достигает верхней части своего полезного диапазона, выбирается более высокая передача. Это позиционирует скорость двигателя ниже нижней границы диапазона для той же заданной скорости движения. Процесс повторяется до тех пор, пока транспортное средство не достигнет точки, в которой передача обеспечивает максимально возможную скорость транспортного средства, соответствующую максимально возможной мощности двигателя. Обычно устанавливается повышающая передача, которая обеспечивает более высокую комбинацию мощности и скорости для снижения расхода топлива.
Габриэль Монжон
аноним2