ΙΣΧΥΣ-ΡΟΠΗ-ΩΣΗ! (Η τελειωτικη διασαφηνιση)

[black_hawk]

(Ολα τα παρακατω ειναι AΠΟ ΕΔΩ!, οποτε, αναλογως και τα αναλογουντα "ευσημα"! Ειναι αρκετα, αλλα πολυ διαφωτιστικα! )

Εισαγωγή

Το άρθρο αυτό σκοπεύει στο να διασαφηνίσει ένα σημαντικό θέμα, αυτό της ισχύος και της ροπής όσον αφορά τα αυτοκίνητα και τις μοτοσικλέτες. Είναι κάτι που το συναντάμε παντού. Στις δοκιμές των περιοδικών και σε διαφημίσεις ή ανακοινώσεις των κατασκευαστών για κάθε όχημα δίνεται η τιμή της μέγιστης ισχύος, της μέγιστης ροπής και φυσικά οι στροφές λειτουργίας όπου οι τιμές αυτές αποδίδονται.

Αν και θεωρούμε την γνώση του δεδομένη, στην πραγματικότητα μάλλον αγνοούμε πλήρως την ουσία του και το τι εκφράζει. Εδώ θα εξετάσουμε το θέμα από την αρχή και σφαιρικά ενώ στο τέλος του άρθρου παρατίθονται κάποια παραδείγματα με πραγματικά δεδομένα για καλύτερη κατανόηση του θέματος.

Υπάρχουν αρκετά στερεότυπα επάνω στο το τι ακριβώς αντιπροσωπεύει η ισχύς και η ροπή ενός αυτοκινήτου ή μοτοσικλέτας. Μερικά από αυτά λένε πως "η ισχύς μας δείχνει πόσο γρήγορο είναι ένα αυτοκίνητο και η ροπή πόσο δυνατό", "για δύναμη σε χαμηλές ταχύτητες χρειαζόμαστε μεγάλη ροπή σε χαμηλές στροφές", "ένα ντίζελ αυτοκίνητο είναι πιο δυνατό από ένα 'πολύστροφο' βενζινοκίνητο μεγαλύτερης ισχύος" κ.α.

Τα παραπάνω φυσικά είναι είτε υπέρ-απλουστεύσεις είτε εντελώς λανθασμένες απόψεις που όμως για κάποιον που έχει πλήρη άγνοια του αντικειμένου μπορούν να περιγράψουν αποσπασματικά την αίσθηση που δίνει κάποιο αυτοκίνητο, για τον λόγο αυτό άλλωστε έχουν επικρατήσει και καθιερωθεί τόσα χρόνια.

Για τον λόγο αυτό ξεκινάμε από τα βασικά:


Ενέργεια, ισχύς

Το ζητούμενο από ένα αυτοκίνητο (ή μοτοσικλέτα) είναι να μπορεί να μεταφέρει το φορτίο του (επιβάτες κλπ) και να μπορεί να επιταχύνει ή να διατηρεί την ταχύτητά του σε ανηφόρες ή όταν επικρατούν δυσμενείς εξωτερικές συνθήκες. Για το λόγο αυτό υπάρχει προφανώς ο κινητήρας ο οποίος παράγει ενέργεια η οποία θα καταλήξει εν τέλει στα λάστιχα και θα ωθήσει το όχημα. Στους εμβολοφόρους ΜΕΚ των αυτοκινήτων η παραγωγή ενέργειας εξαρτάται από πολλές παραμέτρους, αν θεωρήσουμε πως εδώ εξετάζουμε την λειτουργία των κινητήρων υπό πλήρες φορτίο και απλοποιώντας εξωγενείς παράγοντες (ποιότητα καυσίμου, θερμοκρασία περιβάλλοντος κλπ) τότε μπορούμε με καλή προσέγγιση να θεωρήσουμε πως ο κινητήρας παράγει ενέργεια σε συνάρτηση με τις στροφές περιστροφής του.
Δηλαδή για το μέγεθος της ισχύς (παραγωγή ενέργειας στη μονάδα του χρόνου) θεωρούμε πως ένας κινητήρας σε συγκεκριμένες στροφές παράγει πάντα την ίδια ισχύ (πχ στις 3500rpm αποδίδει 100ps).

Αν ρίξουμε μια ματιά σε ένα οποιοδήποτε διάγραμμα ισχύος όπως το παρακάτω θα δούμε πως κάθε κινητήρας έχει συγκεκριμένο φάσμα λειτουργίας και αν θέλουμε να έχουμε την μέγιστη δύναμη στους κινητήριους τροχούς (για να επιταχύνουμε ή για να υπερκεράσουμε κάποιο εμπόδιο, πχ ανηφόρα) τότε θα πρέπει να βρούμε ένα τρόπο ώστε να λειτουργούμε τον κινητήρα στις στροφές όπου αποδίδει το μέγιστο της ισχύος του.



Ο κινητήρας συνδέεται με τους τροχούς με τη βοήθεια του συστήματος μετάδοσης, οπότε η ταχύτητα περιστροφής του εξαρτάται άμεσα από την ταχύτητα που κινείται το όχημα. Το σύστημα μετάδοσης (κιβώτιο ταχυτήτων, διαφορικό και τροχοί) είναι αυτό που με τον κατάλληλο 'συγχρονισμό' της ταχύτητας περιστροφής του κινητήρα και της ταχύτητας κίνησης του αυτοκινήτου θα μας βοηθήσει να διατηρούμε τις στροφές λειτουργίας του κινητήρα στο σημείο όπου παράγει την επιθυμητή ισχύ για οποιαδήποτε ταχύτητα κίνησης.

Μέχρι τώρα αναφερθήκαμε στην ισχύ αλλά όχι στην ροπή, όπως θα δούμε και στην επόμενη παράγραφο η ροπή είναι ένα μέγεθος που μεταβάλλεται συνέχεια στα διάφορα στάδια μεταξύ κινητήρα και τροχού ενώ η ισχύς είναι το μέγεθος αυτό που παραμένει αναλλοίωτο (εξαιρουμένων φυσικά των απωλειών).



Ροή ισχύος

Ποια είναι λοιπόν η σχέση μεταξύ ροπής και ισχύος? Σε ένα μη περιστρεφόμενο σύστημα, αν για παράδειγμα έχουμε μια μάζα που μετακινείται ευθύγραμμα, η ισχύς με βάση τη Νευτώνεια μηχανική μας δίνεται από τον ρυθμό μεταβολής της ενέργειας. Αν θέλουμε να συμπεριλάβουμε το μέγεθος της ταχύτητας με απλές πράξεις προκύπτει πως η ισχύς δίνεται από το γινόμενο ταχύτητας επί την δύναμη.

Δηλαδή για να μετακινήσουμε ένα βαρύ κιβώτιο με μικρή ταχύτητα θα καταναλώσουμε ίδια ισχύ με το να μετακινήσουμε ένα ελαφρύ κιβώτιο με μεγάλη ταχύτητα. Στην περίπτωσή μας όπου το σύστημα είναι περιστρεφόμενο η ισχύς ισοδυναμεί με το γινόμενο της γωνιακής ταχύτητας (στροφές ανά λεπτό) επί την ροπή στρέψης, οπότε για δεδομένη ισχύ μπορούμε είτε να έχουμε μεγάλη ροπή και χαμηλή ταχύτητα περιστροφής είτε μικρή ροπή και υψηλή ταχύτητα περιστροφής.

Για την καλύτερη κατανόηση των μεγεθών της ισχύος, της ροπής και της ταχύτητας περιστροφής χρησιμοποιούμε τα παρακάτω διαγράμματα με το τετράγωνο ισχύος (περισσότερα στο κουτάκι δεξιά).


(Μ=ροπή, ω=γωνιακή ταχύτητα, Thrust=ώση, Rw=ακτίνα τροχού)

Στο παραπάνω σχήμα βλέπουμε πως το -σταθερό- ποσό ισχύος που παράγει ο κινητήρας (σε συγκεκριμένες στροφές) αντιπροσωπεύεται από το πλάτος του κάθε τετραγώνου. Σε κάθε στάδιο του συστήματος μετάδοσης μπορούμε να επιλέξουμε όποια 'στάθμη' του τετραγώνου μας βολεύει ώστε να έχουμε τον επιθυμητό συνδυασμό rpm και ροπής. Ο συνδυασμός αυτός στο τελικό στάδιο θα αντιστοιχήσει την ταχύτητα κίνησης του οχήματος με την ανάλογη γωνιακή ταχύτητα και η τελική ροπή πολλαπλασιαζόμενη με την ακτίνα του τροχού θα μας δώσει την δύναμη που ασκείται στο δρόμο (ώση).

Μια παρατήρηση εδώ, το σύστημα μετάδοσης είναι πολύ σημαντικό, ίσως εξίσου σημαντικό με τον κινητήρα, όπως βλέπουμε και στο παρακάτω σχήμα μπορούμε να φτάσουμε στο ίδιο αποτέλεσμα ώσης στον τροχό (σε συγκεκριμένη ταχύτητα) από δύο διαφορετικούς κινητήρες (Κ1 και Κ2 στο σχήμα) με εντελώς διαφορετικά χαρακτηριστικά λειτουργίας αν χρησιμοποιήσουμε διαφορετικούς λόγους μετάδοσης στο κιβώτιο ταχυτήτων:



Αν είχαμε μόνο μια σταθερή σχέση μετάδοσης (συγκεκριμένες στροφές ανά λεπτό λειτουργίας του κινητήρα να αντιστοιχούν σε συγκεκριμένη ταχύτητα κίνησης) τότε θα μπορούσαμε να εκμεταλλευτούμε το φάσμα της λειτουργίας του κινητήρα στο μέγιστο της απόδοσής του μόνο σε πολύ συγκεκριμένες ταχύτητες κίνησης.

Για το λόγο αυτό λοιπόν υπάρχει το κιβώτιο ταχυτήτων. Χρησιμοποιώντας το μπορούμε να ρυθμίζουμε τον συσχετισμό ταχύτητας κίνησης οχήματος και ταχύτητας περιστροφής κινητήρα ώστε να χρησιμοποιήσουμε το ωφέλιμο πεδίο λειτουργίας του σε ένα ευρύτερο φάσμα ταχυτήτων κίνησης του οχήματος:



Βλέπουμε εδώ πως με 3 ταχύτητες μπορούμε να λειτουργούμε τον κινητήρα στη μέγιστη ισχύ για 3 συγκεκριμένες ταχύτητες κίνησης, στις ενδιάμεσες ταχύτητες κίνησης ο κινητήρας δουλεύει αποδίδοντας μικρότερη της μέγιστης ισχύς, οπότε στο διάγραμμα θα ήταν σαν να είχαμε μικρότερο πλάτος τετραγώνου.

Καμπύλες ώσης

Για να δούμε λοιπόν στην πράξη πόση δύναμη φτάνει στο σημείο επαφής του ελαστικού με το δρόμο χρειαζόμαστε το διάγραμμα ώσης, για να το κατασκευάσουμε χρειαζόμαστε τα εξής:

- καμπύλη ισχύος
- λόγους μείωσης ταχυτήτων
- λόγο μείωσης ενδιάμεσου κιβωτίου*
- λόγο μείωσης διαφορικών
- διάμετρος τροχού

*transfer case, οι "αργες-γρήγορες" σχέσεις που έχουν πολλά τετρακίνητα μοντέλα

Με τα παραπάνω στοιχεία και με τη βοήθεια του τύπου που ακολουθεί προκύπτει το διάγραμμα ώσης,

ώση=(ισχύς/στροφές ανά λεπτό)*(λόγος μείωσης 1ης ταχύτητας)*(λόγος μείωσης transfer)*(λόγος μείωσης διαφορικού)*(2/διάμετρος τροχού) (ομοίως για 2α,3η κλπ)

Οι καμπύλες που προκύπτουν για κάθε ταχύτητα είναι:



..και το ενιαίο σχήμα για όλες τις σχέσεις αντίστοιχα:



Το παραπάνω διάγραμμα έχει στον οριζόντιο άξονα την ταχύτητα κίνησης και στον κατακόρυφο την διαθέσιμη ώση (δύναμη) στους κινητήριους τροχούς.

Όπως είναι προφανές το διάγραμμα καμπύλων ώσης δεν είναι παρά το διάγραμμα της ισχύος ανηγμένο για κάθε σχέση του συστήματος μετάδοσης. Εδώ μπορούμε να εντοπίσουμε μια από τις συνηθέστερες παρεξηγήσεις:

Το να κρίνουμε πόσο δυνατό είναι ένα αυτοκίνητο με βάση την τιμή της μέγιστης ιπποδύναμης (ή ροπής) είναι σαν να πετάμε την καμπύλη από το διάγραμμα και να κρατάμε μόνο 5 (αν έχουμε 5τάχυτο κιβώτιο) σημεία. Και μάλιστα αν δεν συνυπολογίσουμε τα μεγέθη του συστήματος μετάδοσης δεν μπορούμε να έχουμε ούτε τα σημεία αυτά καθώς δεν θα γνωρίζουμε την θέση τους ούτε στον οριζόντιο ούτε στον κατακόρυφο άξονα. Αυτό που απομένει είναι ένα σημείο (αυτό της μέγιστης ισχύος) που στην πραγματικότητα από μόνο του δεν σημαίνει τίποτα.

Διαδρομή αναφοράς

Για να γίνουν τα παραπάνω πιο κατανοητά θα τα εφαρμόσουμε σε ένα παράδειγμα με αρκετές εφαρμογές ώστε να καλύψουμε τις περισσότερες περιπτώσεις. Για να δούμε λοιπόν πως μεταφράζεται το διάγραμμα ώσης στην πράξη θα το προβάλουμε σε μια διαδρομή αναφοράς.

Θεωρούμε την διαδρομή μιας μικρής πίστας, σχετικά κλειστής (για περισσότερα στο κουτάκι δίπλα) στην οποία ένας τυπικός γύρος μας δίνει το παρακάτω γράφημα με την ταχύτητα κίνησης του οχήματος σε κάθε σημείο:




Αν αντιστοιχίσουμε την ώση για την ταχύτητα σε κάθε σημείο της πίστας (από το διάγραμμα ώσης πιο πάνω) θα έχουμε το διάγραμμα ώσης / απόστασης για τη συγκεκριμένη πίστα (και τις συγκεκριμένες ταχύτητες κίνησης!).
Έτσι μπορούμε να δούμε σε κάθε σημείο την 'περίσσεια ώσης' που έχει το όχημά μας. Όσο περισσότερη τόσο μεγαλύτερη η ικανότητα του αυτοκινήτου να επιταχύνει ή να έλκει φορτίο.



(Συνεχιζεται..)

[black_hawk]

Εφαρμογή Α: μέγιστη ροπή

(η μεγαλύτερη μέγιστη ροπή (σε χαμηλές στροφές) δεν συνεπάγεται απαραίτητα μεγαλύτερη δύναμη)

Στο συγκεκριμένο παράδειγμα έχουμε 2 ίδια αυτοκίνητα με διαφορετικούς κινητήρες / συστήματα μετάδοσης και εντελώς διαφορετικά χαρακτηριστικά απόδοσης. Το ένα είναι turbodiesel και αποδίδει 109ps-4000rpm / 270Nm-1750rpm ενώ το άλλο είναι ατμοσφαιρικό βενζινοκίνητο και αποδίδει 158ps-6200rpm / 213Nm-3300rpm. Θα εξετάσουμε κατά πόσον η πολύ μεγαλύτερη μέγιστη ροπή του πρώτου μεταφράζεται σε μεγαλύτερη ώση στον τροχό και σε ποιες ταχύτητες.

Στο παρακάτω διάγραμμα βλέπουμε συγκριτικά τα δυο διαγράμματα ώσης, παρατηρούμε πως το turbodiesel (κόκκινη περιοχή) έχει προβάδισμα στις ταχύτητες έως 25χαω και από εκεί και μετά υστερεί από λίγο έως πάρα πολύ.

Εκ πρώτης όψεως θα λέγαμε πως επιβεβαιώνεται το γεγονός πως μεγαλύτερη ροπή (σε χαμηλές στροφές) μας δίνει και μεγάλη ώση, έστω και για ένα πολύ μικρό φάσμα ταχυτήτων (0-25χαω), παρατηρώντας όμως προσεκτικότερα το διάγραμμα θα δούμε πως ο πραγματικός λόγος δεν είναι άλλος παρά ο πολύ μεγάλος λόγος μείωσης στο σύστημα μετάδοσης του turbodiesel. Στην καθομιλουμένη δηλαδή θα λέγαμε πως έχει πολύ πιο κοντές σχέσεις και μάλιστα πιο πυκνά διατεταγμένες (δηλαδή η 2α είναι πιο κοντά στην 3η απ'ότι οι αντίστοιχες του βενζινοκίνητου).

Ποιος είναι όμως ο λόγος που 2 ίδια κατά τα άλλα αυτοκίνητα έχουν τόσο διαφορετική κατανομή στις σχέσεις μετάδοσης? Η απάντηση είναι πως απλώς ο κατασκευαστής έχει ταιριάξει τα μεγέθη του συστήματος μετάδοσης στα χαρακτηριστικά του κάθε κινητήρα. Έτσι το turbodiesel με το πολύ μικρό εύρος απόδοσης σε σχέση με τον βενζινοκινητήρα αλλά και με την αδυναμία του από πλευράς ισχύος αναγκάζεται να έχει αρκετά κοντές σχέσεις ώστε να καλύψει τις αδυναμίες αυτές.

Στην πράξη ανάγοντας τα διαγράμματα ώσης στον γύρο της πίστας (με ταχύτητα στο 70% της ταχύτητας αναφοράς) βλέπουμε πως το ισχυρότερο βενζινοκίνητο (μπλε περιοχή) υπερισχύει παντού μιας και κινούμαστε στην περιοχή άνω των 25χαω όπου έχει πλεονέκτημα.



Αν χαμηλώσουμε πολύ την ταχύτητα κίνησης στον γύρο (40% ταχύτητας αναφοράς) ώστε να κινηθούμε σε πολύ μικρές ταχύτητες βλέπουμε πως σε κάποια σημεία το turbodiesel έχει προβάδισμα σε κάποιες περιοχές όπου η ταχύτητα πέφτει πάρα πολύ αν και πάλι συνολικά είναι αρκετά υποδεέστερο



Στο σημείο αυτό θα εξετάσουμε μια άλλη εκδοχή, αν θεωρήσουμε πως το βενζινοκίνητο μοντέλο είχε λίγο κοντύτερη τελική σχέση μετάδοσης (πολύ εύκολη μετατροπή για το συγκεκριμένο μοντέλο) άρα και αντίστοιχα 'κοντες' με το turbodiesel σχέσεις θα προκύψει το παρακάτω διάγραμμα ώσης.




Βλέπουμε πλέον πως το βενζινοκίνητο μοντέλο με την λίγο κοντύτερη τελική σχέση μετάδοσης είναι δυνατότερο σε όλο το φάσμα ταχυτήτων με μικρή ή μεγάλη διαφορά. Επίσης βλέπουμε πως επειδή δεν αλλάξαμε τις σχέσεις μετάδοσης αλλά την τελική σχέση του διαφορικού οι καμπύλες απλώς μετακινήθηκαν προς τα αριστερά και οι ταχύτητες εξακολουθούν να είναι αραιά διατεταγμένες.

Η αναγωγή στη διαδρομή αναφοράς (πάλι με το 40% της ταχύτητας αναφοράς) επιβεβαιώνει την υπεροχή σε δύναμη του βενζινοκίνητου ατμοσφαιρικού μοντέλου (μπλε περιοχή) και στις πολύ χαμηλές ταχύτητες.




Βλέπουμε λοιπόν πως ένα αυτοκίνητο με μεγαλύτερη μέγιστη ροπή και αποδιδόμενη σε χαμηλότερες στροφές δεν είναι απαραίτητα και πιο δυνατό στην πράξη. Ειδικότερα για τα ντίζελ ο λόγος που είναι αρκετά δημοφιλή στα επιβατικά, αλλά και ο κανόνας στα επαγγελματικά, δεν είναι η μεγαλύτερη δύναμη τους (για δεδομένη τεχνολογική στάθμη ο βενζινοκινητήρας είναι πολύ ισχυρότερος) αλλά η μικρή κατανάλωση.

Το πλεονέκτημα αυτό οφείλεται στην μεγάλη σχέση συμπίεσης με την οποία λειτουργεί ο κινητήρας ντίζελ η οποία συνεπάγεται μεγάλο βαθμό θερμοδυναμικής απόδοσης άρα και μικρή κατανάλωση. Βέβαια περισσότερες λεπτομέρειες ξεφεύγουν από τον σκοπό του άρθρου αυτού.

Εφαρμογή Β: μέγιστη ισχύς

(η μεγαλύτερη μέγιστη ισχύς δεν συνεπάγεται απαραίτητα μεγαλύτερη δύναμη)

Εδώ θα εξετάσουμε ένα πολύ ενδιαφέρον πείραμα που έκανε το αγγλικό περιοδικό μοτοσικλέτας ΒΙΚΕ (5/2005). Ρύθμισαν τον κινητήρα ενός Yamaha R6 έτσι ώστε να αποδίδει μεγαλύτερη ισχύ στις χαμηλές και μεσαίες στροφές ακόμα και αν τελικά απέδιδε μικρότερη μέγιστη ισχύ. Η μετατροπή είναι σχετικά απλή μηχανικά. Οι αναβάτες που οδήγησαν τη μοτοσικλέτα αυτή σε άμεση σύγκριση με μια εντελώς νορμάλ είπαν κατά πλειοψηφία πως τους φάνηκε δυνατότερη.

Με βάση την δυναμομέτρηση που δημοσιεύεται στο περιοδικό και με δεδομένο πως το σύστημα μετάδοσης είναι ακριβώς ίδιο προκύπτει το παρακάτω συγκριτικό διάγραμμα:



Βλέπουμε πως το αλλαγμένο R6 (μπλε περιοχή) έχει σημαντικό προβάδισμα στις χαμηλές ταχύτητες όπου αποδίδει μεγαλύτερη ώση από το εργοστασιακό. Το τελευταίο έχει μικρό αλλά συνεχές προβάδισμα στις μεσαίες και μεγάλες ταχύτητες.

Όπως βλέπουμε και στο διάγραμμα της πίστας με την χαμηλή για μοτοσικλέτα ταχύτητα του 70% της ταχύτητας αναφοράς η επαναρυθμισμένη μοτοσικλέτα υπερισχύει αισθητά. Προφανώς οι αναβάτες του περιοδικού που προτίμησαν την 'νεα' μοτοσικλέτα κινήθηκαν σε παρόμοιες ταχύτητες, που άλλωστε είναι και πιο αντιπροσωπευτικές της καθημερινής οδήγησης.



Μια άλλη περίπτωση που αξίζει να εξετάσουμε είναι το διάγραμμα για μεγαλύτερη ταχύτητα αναφοράς, το ακόλουθο γράφημα είναι υπολογισμένο για ταχύτητες 200% επί της ταχύτητας αναφοράς (η μοτοσικλέτα είναι πολύ πιο γρήγορη άλλωστε).



Βλέπουμε πως το έστω και μικρό προβάδισμα στις καμπύλες ώσης του προηγούμενου γραφήματος μεταφράζεται σε σημαντικό προβάδισμα εδώ και το νορμάλ μοντέλο έχει μικρή αλλά υπαρκτή υπεροχή σε όλη σχεδόν τη πίστα.

Κάτι ανάλογο συμβαίνει και με τις αγωνιστικές μοτοσικλέτες. Η μεγαλύτερη ισχύς τους συνήθως είναι εις βάρος της καμπύλης ισχύος και έχουν προβάδισμα σε συγκεκριμένες περιοχές στροφών λειτουργίας αλλά με την κατάλληλη επιλογή σχέσεων μετάδοσης είναι πιο γρήγορες σε πίστα σε αγωνιστικούς ρυθμούς.

Όπως αναφέρθηκε και στην αρχή του άρθρου πολύ σημαντικό ρόλο, ίσως εξίσου σημαντικό με τον κινητήρα, έχουν οι τροχοί και το σύστημα μετάδοσης (διαφορικό, κιβώτιο ταχυτήτων). Στα επόμενα παραδείγματα θα δούμε ενδεικτικά κάποιες χαρακτηριστικές περιπτώσεις.

Μεταβολή τελικού λόγου μετάδοσης

Μπορούμε να μεταβάλουμε τον τελικό λόγο μετάδοσης είτε αλλάζοντας τροχούς με διαφορετική διάμετρο, είτε αλλάζοντας διαφορικό (αυτοκίνητα) είτε αλλάζοντας το τελικό γρανάζι μετάδοσης (μοτοσικλέτες).
Οι αλλαγές αυτές έχουν ποιοτικά το ίδιο αποτέλεσμα, ας εξετάσουμε την πιο απλή από αυτές. Μπορούμε να 'μακρύνουμε' συνολικά την σχέση μετάδοσης και να εκτείνουμε το διάγραμμα καμπύλων ώσης προς τα δεξιά τοποθετώντας τροχούς μεγαλύτερης διαμέτρου:



Βλέπουμε πως θυσιάσαμε εν μέρη το ύψος της αποδιδόμενης ώσης στις χαμηλές ταχύτητες αλλά πλέον έχουμε διαθέσιμη ώση σε μεγαλύτερες ταχύτητες κίνησης. Βελτιστοποιήθηκε δηλαδή η απόδοση του αυτοκινήτου για κίνηση σε μεγαλύτερες συνολικά ταχύτητες.


Μεταβολή 'πυκνότητας' των σχέσεων του κιβωτίου ταχυτήτων

Μπορούμε να μεταβάλουμε την μορφή των καμπυλών ώσης αλλάζοντας τις σχέσεις του κιβωτίου ταχυτήτων. Δεν υπάρχει κάποια συνταγή που να ορίζει τις πυκνά διατεταγμένες σχέσεις σαν καλύτερες ή χειρότερες σε σχέση με τις πιο αραιές. Ο σκοπός άλλωστε του συστήματος μετάδοσης είναι όπως είπαμε πιο πάνω να προσαρμόζει τα χαρακτηριστικά απόδοσης του κινητήρα στο φάσμα των ταχυτήτων που το όχημα θα κληθεί να κινηθεί. Ενδεικτικά λοιπόν το παρακάτω συγκριτικό διάγραμμα μεταξύ ενός νορμάλ κιβωτίου και ενός με πιο πυκνά διατεταγμένες σχέσεις (close ratio):



Αυτό που μπορούμε να παρατηρήσουμε είναι πως οι πιο πυκνά διατεταγμένες σχέσεις μετάδοσης εξομαλύνουν τα 'σκαλοπάτια' στην αποδιδόμενη ώση και επίσης μας δίνουν τη δυνατότητα να 'εστιάσουμε΄ την αποδιδόμενη ώση στο φάσμα ταχυτήτων που μας ενδιαφέρει.

Στους αγώνες τα κιβώτια ταχυτήτων έχουνε εύκολα αφαιρούμενα γρανάζια ώστε σε κάθε πίστα να τοποθετούνται αυτά που θα δώσουν την καλύτερη δυνατόν απόδοση.

Συμπεράσματα

Το άρθρο αυτό σκοπό είχε να διασαφηνίσει τις έννοιες της ισχύος και της ροπής και να δώσει μια γενική εικόνα του πως αξιολογείται και πως εξηγείται η απόδοση ενός αυτοκινήτου ή μιας μοτοσικλέτας, Το συμπέρασμα είναι πως το πόσο δυνατό είναι ένα αυτοκίνητο δεν μπορεί να περιγραφεί μόνο από 2 μέγιστες τιμές (ισχύος και ροπής) ή ακόμα χειρότερα από τη μέγιστη τιμή της ροπής. Τα νούμερα αυτά είναι ενδεικτικά και για παρόμοιους κινητήρες μπορούν να μας δώσουν πρόχειρα κάποια εικόνα αλλά για να αξιολογήσουμε πλήρως κάποιο όχημα χρειαζόμαστε τουλάχιστον τις καμπύλες ώσης.


Παρατηρήσεις

Για το παραπάνω άρθρο έχουν γίνει αρκετές παραδοχές που παρ'όλα αυτά δεν επηρεάζουν την ποιότητα των συμπερασμάτων. Οι παραδοχές και οι παρατηρήσεις είναι οι εξής:

-Θεωρήσαμε πως η απόδοση ενός κινητήρα είναι συνάρτηση των στροφών λειτουργίας του και μόνο, στην πραγματικότητα υπάρχουν και άλλοι παράγοντες που επηρεάζουν την ισχύ του (φορτίο, γωνία πεταλούδας / γκαζιού, θερμοκρασία κλπ) και στην πραγματικότητα ανάλογα τις συνθήκες ένας κινητήρας παρουσιάζει διαφορετική ισχύ σε συγκεκριμένες στροφές ανά λεπτό ανάλογα τις συνθήκες.

-Η διαδρομή αναφοράς όπως προαναφέρθηκε έχει καθαρά και μόνο βοηθητικό ρόλο στην σύγκριση και στην κατανόηση των καμπυλών ώσης στην πράξη. Αν θέλαμε να την ανάγουμε σε ρεαλιστικό μέγεθος θα χρησιμοποιούσαμε μια επαναληπτική διαδικασία όπου το πλεόνασμα ώσης αλλάζει την ταχύτητα κίνησης και θα έπρεπε να συμπεριλάβουμε και τη δυναμική του οχήματος (πρόσφυση, οδική συμπεριφορά). Κάτι τέτοιο είναι εφικτό σε μεγάλο βαθμό και οι εξομοιώσεις τέτοιου είδους χρησιμοποιούνται στην αυτοκινητοβιομηχανία και στους αγώνες αλλά ξεφεύγει από τα πλαίσια αυτού του άρθρου. Αξίζει να σημειωθεί εδώ πως ένας λόγος που τέτοιες εξομοιώσεις χρησιμοποιούνται στους αγώνες είναι η επιλογή των κατάλληλων σχέσεων μετάδοσης και διαφορικού (ή "γραναζώματος") σε αγωνιστικά αυτοκίνητα και μοτοσικλέτες που δίνουν αυτή την επιλογή.

-Αρκετά σημαντικές είναι και δυο άλλες παράμετροι που για λόγους απλότητας εδώ παραλήφθηκαν, η απόκριση του κινητήρα και η ταχύτητα με την οποία μπορεί να ανεβάσει (ή να κατεβάσει) τις στροφές λειτουργίας του και η ταχύτητα των αλλαγών στο κιβώτιο ταχυτήτων. Προφανώς οι παράγοντες αυτοί έχουν τη σημασία τους αλλά κρίθηκαν σαν λεπτομερείς σε μια εισαγωγική ανάλυση σαν αυτή.

Αυτααααα!!..

(Συγχαρητηρια στο "φιλο", που εκανε τον κοπο να τα μοιραστει ολ'αυτα, μαζι μας! :sm5: )

[ΛΕΟΝΤΟΚΑΡΔΟΣ]

Σαφές και εμπεριστατωμένο ...

Ευχαριστούμε Θανάση για το post ...




.

[adventure]

Πολύ καλό σε ευχαριστούμε Θανάση .

[afias]