Как выбрать подходящие двигатели для колесного робота? Ответить точно на этот вопрос в начале конструирования робота непросто. Для этого нужно знать вес робота, а он еще не построен. Однако, технические характеристики и размеры двигателей значительно влияют на окончательные параметры мобильного робота. Для того, чтобы получить полную информацию, необходимо учесть вращающий момент, скорость и мощность. Для колесного робота также необходимо подобрать диаметр колес и определить правильное передаточное число зубчатой передачи для расчета скорости его движения.
Всем удачных поездок!
Умножьте крутящий момент и разделите его между колесами. Больше крутящего момента можно отправить на колеса первой шестерни, чем на пятой передаче, потому что первая передача имеет большее передаточное отношение, с помощью которого можно увеличить крутящий момент.
Ниже приведена гистограмма, показывающая величину крутящего момента, который производит двигатель. Знак на графике указывает величину крутящего момента, которая приведет к скольжению колеса. Автомобиль, который делает хороший старт, никогда не превышает этот крутящий момент, поэтому шины не проскальзывают: автомобиль, который делает плохой старт, превышает этот крутящий момент, поэтому шины скользят. Как только они начинают скользить, крутящий момент падает почти до нуль.
Крутящий момент
Крутящий момент двигателя - это сила, с которой он воздействует на вращаемую ось. Для того, чтобы робот мог двигаться, необходимо, чтобы эта сила превышала вес робота (выражаемый в Н/м ).
Некоторые употребляют вместо понятия крутящий момент , термин вращающий момент . По сути это одно и то же. И то и другое являются моментами, просто в технике крутящий момент — это нагрузка на колесе, а вращающий момент — нагрузка в технической науке под названием «Сопротивление материалов» .
Этот контент несовместим с этим устройством. Интересная вещь о крутящем моменте заключается в том, что в ситуациях с низкой тягой максимальное количество вращающего момента, которое может быть создано, определяется количеством тяги, а не двигателем. Даже если у вас есть двигатель в вашем автомобиле, если шины не будут прилипать к земле, просто невозможно использовать эту мощность.
Для этой статьи мы определяем тяговое усилие как максимальное усилие, которое может применяться к земле. Это факторы, влияющие на тягу. Вес на шине. Чем больше веса на шине, тем больше тяги. Вес может меняться при движении автомобиля. Например, когда автомобиль совершает поворот, вес переходит на внешние колеса. Когда он ускоряется, вес сдвигается на задние колеса.
Рассмотрим сильно упрощенную идеализированную модель колесного робота.
В нашем случае, вес робота равен 1кг , и мы хотим добиться максимальной скорости его движения 1м/с при радиусе колеса равном 20мм .
При движении по прямой на расстояние 1м , рассчитаем ускорение, необходимое для достижения скорости в 1м/с .
Коэффициент трения. Этот коэффициент связывает величину силы трения между двумя поверхностями с силой, удерживающей обе поверхности вместе. Коэффициент трения в основном зависит от типа шин на транспортном средстве и типа поверхности автомобиля. Это одна из причин, по которой можно поворачивать на таких высоких скоростях.
Коэффициент трения для той же шины в грязи будет почти нулевым. В отличие от этого, огромный, узкий, внедорожник не имел бы такого высокого коэффициента трения на сухой дорожке, но в грязи их коэффициент трения чрезвычайно высок. Колесо скольжения. Существует два вида контакта, которые шины могут выполнять с дорогой: статические и динамические.
где — расстояние, пройденное роботом, — его начальная скорость (стартуем с места, поэтому ),
где — скорость робота, -его ускорение.
Подставим значения, принятые в нашей модели, получим
м/с 2
Коэффициент трения для статического контакта выше, чем для динамического контакта, поэтому статический контакт обеспечивает лучшую тягу. динамический контакт.
- Статический контакт - Шина и дорога не скользят относительно друг друга.
- Шина скользит по дороге.
- Коэффициент трения для динамического контакта ниже, поэтому у вас меньше тяги.
В продольном направлении - продольная сила происходит от крутящего момента, приложенного к шине двигателем или тормозами. Требуется сила для изменения направления движения автомобиля - в конечном итоге шины и земля обеспечивают боковую силу.
- Он стремится либо ускорить, либо замедлить автомобиль.
- По бокам - боковая сила создается, когда автомобиль вращается вокруг кривой.
Вращающий момент, который необходим для перемещения робота и получения им ускорения, необходимого для достижения максимальной скорости рассчитывается следующим образом:
При — момент инерции и — угловое ускорение, получим
Здесь м/с 2 — ускорение свободного падения (округлим его до 10), — радиус колеса, — масса всего робота
Как работает дифференциал
Пусть говорят, что вы нагнетаете педаль газа в середине хода - ваш двигатель посылает намного больше крутящего момента на колеса, создавая большое количество продольной силы. Если вы добавите продольное усилие и боковую силу, созданную на повороте, и сумма превысит доступную тягу, вы просто создали проскальзывание колеса.
Большинство людей даже не приближаются к превышению допустимой тяги на сухом асфальте или даже на плоском мокром асфальте. Четыре колеса и полноприводные системы наиболее полезны в ситуациях с низкой тягой, например, в снегу и на скользкие холмы. Преимущество полноприводного автомобиля легко понять: если вы управляете четырьмя колесами вместо двух, у вас есть потенциал удвоить количество продольной силы, которую шины применяют к земле.
Подставив значения, получим
мН·м
Для перевода величины, выраженной в Н·м в кг·см нужно учесть, что 1Н = 0.102 кг и 1м = 100 см. Поэтому 50 мН·м = 50 · 0.102: 1000 * 100 = 0.51 кг · см.
Полученный крутящий момент распределяется между двумя двигателями робота и его еще нужно поделить на передаточное число используемой зубчатой передачи (подробнее про зубчатые передачи можно почитать ).
Это может помочь в самых разных ситуациях. Большинство автомобилей с приводом на два колеса не могут двигаться, если на дороге выпадает больше нескольких сантиметров снега, потому что на снегу каждая шина имеет лишь небольшое количество тяги. Внедорожье - В условиях бездорожья довольно распространено, по крайней мере, для одного набора шин в условиях низкой тяги, например, при пересечении ручья или грязевой лужи. С четырьмя колесами привод, другой набор шин по-прежнему имеет тягу, поэтому они могут вытащить вас. Восхождение на скользкие холмы - эта задача требует большой тяги. Четырехколесный автомобиль может использовать тягу всех четырех шин, чтобы вытащить автомобиль в гору.
- В снегу - требуется много силы, чтобы подтолкнуть машину через снег.
- Количество доступных сил ограничено доступной тягой.
- Четырехколесный автомобиль может использовать Удорожание всех четырех шин.
Мощность
Для расчета максимальной мощности двигателей нам понадобится частота вращения, которая выражается в оборотах в минуту
(об/мин ) =
или в радианах в секунду
(рад/с ) =
через круговую частоту
Подставив радиус колеса, получим
рад/с
В частности, системы с четырьмя колесами не помогут вам остановиться на скользких поверхностях. Теперь давайте посмотрим на части, которые составляют систему с полным приводом. Джим Парк, редактор оборудования, редактор оборудования - также автор. Прикрепление колес к грузовому узлу - серьезный бизнес. Тем не менее, это не редкость, чтобы увидеть какого-нибудь крупного брейзера механика, на одну ногу на дно шины, китобойного пистолета с 1-дюймовым ударным оружием, ведущим колесные гайки домой.
Как и в случае любого технического, есть способ гарантировать, что работа выполнена правильно и безопасно. Вышеуказанная процедура не рекомендуется. Колесные гайки должны быть закручены до заданных значений, а шпилька, гайки и колесо должны быть в хорошем состоянии, иначе значения крутящего момента могут быть скомпрометированы, а оборудование повреждено.
об/мин .
Мощность двигателей пропорциональна крутящему моменту и частоте вращения:
Подставив сюда формулы для крутящего момента и частоты, получим:
Используя собственные значения, получим
Опять же, мы получили суммарную мощность для всех двигателей, в нашем случае двигателя два, поэтому необходимо разделить результат на два и, как и в случае с расчетом крутящего момента, если используются зубчатые передачи, разделить на передаточное число зубчатых передач.
Когда эта предварительная нагрузка превышает внешняя нагрузка, создаваемая при работе транспортного средства, или если предварительная нагрузка ослаблена, соединение будет ослаблено. Это может произойти несколькими способами. Шпильки должны быть чистыми и свободными от коррозии, а гайки должны поворачиваться на ступени. Любое сопротивление ручному повороту может свидетельствовать о растяжении шпильки и деформации нитей. Шпильки следует тщательно осмотреть и заменить поврежденные шпильки.
Двухсекционные фланцевые гайки диаметром 33 мм, используемые с колесами с пилотом, должны быть затянуты с крутящим моментом от 450 до 500 фут-фунтов. Другие конструкции орехов имеют разные требования к крутящему моменту. Проверьте рекомендации производителя для вашего оборудования.
Обратите внимание, что мы рассчитали механическую мощность вырабатываемую двигателями, а не электрическую мощность , которую они потребляют. Необходимо учитывать КПД двигателей, который будет отличаться в зависимости от модели двигателя. Выбирать нужно двигатели, естественно, с бóльшим КПД.
› Правильный Тюнинг. расчёты.Заморочившись решил посчитать влияние не подрессоренного веса + инерции колеса…
Наткнулся на очень познавательную статью по физике.
Читать всем кто хочет хоть что-то соображать.
Конечно, нельзя, основываясь на школьном курсе физики, обсчитать и описать все поведение автомобиля в меняющихся дорожных условиях. Но некоторые моменты могут быть рассчитаны довольно точно при минимальных упрощениях и допущениях. Просто большинство автолюбителей не задумывается над этим, а если и понимает описанные процессы на интуитивном уровне, то до расчетов у них как правило дело не доходит.
Не смазывайте лицо колеса, ступицы или тормозного барабана. Смажьте резьбу штифта и контактные поверхности между колпачковой гайкой и фланцем парой капель 30-масленного масла. Смазывание не требуется новым оборудованием. Расположите одну из опорных колодок ступицы в положении «двенадцать часов» и поднимите колесо на пилот. Рука затянуть или использовать гайковерт с низким крутящим моментом для уплотнения фланцевых гаек. Опустите напольное подъемно-транспортное средство с гнезда, а затем затяните требуемый крутящий момент, следуя правильной последовательности для вашего типа колеса с помощью ручного динамометрического ключа.
Эта статья - попытка простым языком описать некоторые моменты физики взаимодействия автомобиля с дорогой. А тех, кому на первый взгляд в начале изложении все показалось знакомым и примитивным, стоит все-таки просмотреть статью до конца: здесь есть некоторые неочевидные выводы или, по крайней мере, интересные цифры и ссылки.
Исходные положения и допущения
Определение крутящего момента и других общих автомобильных условий
Никогда не используйте торцевой ключ с высоким крутящим моментом для достижения конечного момента. Так что же означают эти термины? Изучение некоторых жаргонов может помочь вам в следующий раз, когда вы посетите своего механика или когда будете говорить о машинах с вашими почками, вы можете понять, что происходит, вместо того, чтобы просто улыбаться и кивать. Вот несколько распространенных терминов для автомобилей.
Крутящий момент представляет собой меру вращательной силы. Автомобиль с большим крутящим моментом обеспечит большую мощность колес при их повороте. Крутящий момент наиболее важен для грузовых автомобилей и грузовиков, которые используются для тяжелой перевозки или буксировки.
Приводимые ниже определения вполне сознательно немного упрощены - их нестрогость не повлияет на точность дальнейших рассуждений, но облегчит понимание процессов и закономерностей. Кроме того, будем считать, что в узлах трансмиссии нет трения - оно невелико по сравнению с действующими в них силами. Эти потери будут оценены отдельно.
Вы можете услышать этот термин при обсуждении транспортного средства, которое было опущено. При опускании позиции транспортного средства особенно важно, поскольку это повлияет на геометрию подвески и затруднит вождение автомобиля, если не невозможно, если сделано неправильно. Стойка также относится к грабли и развалам шин. Крайние углы развала значительно сокращают срок службы шин, потому что он носит внутреннюю часть шины быстрее, чем снаружи.
Бензин сильно под давлением и закачивается через топливный рельс непосредственно в камеру сгорания каждого цилиндра, а не впускной коллектор или порт цилиндра. Впрыскивая топливо под высоким давлением, размер капель газа уменьшается, что позволяет двигателю стать более эффективным и генерировать больше энергии.
Радиус колеса R для простоты везде и всегда будем считать равным внешнему радиусу покрышки, допуская, что деформация колеса в зоне контакта с дорогой невелика. При расчете размеров колеса удобно пользоваться шинным калькулятором. Для штатной резины Нивы (175/80R16) радиус колеса R=0,343 м.
Скорость автомобиля V, ускорение a. Еще нам потребуются угловая скорость вращения колес w=V/R и угловое ускорение e=a/R.
Увеличение от турбокомпрессора или нагнетателя сжимает заряд всасываемого воздуха до того, как он попадет в камеру сгорания двигателя. Мощность подается на дифференциал и отправляется на каждую из приводных осей, что позволяет получить некоторую разницу в выходной скорости между ведущими колесами. Неограниченный дифференциал скольжения обеспечивает мощность дифференциала и направляет эту мощность на колесо с наибольшей тягой. Иногда называют «одноколесной кожурой».
Это чаще встречается в автомобилях с задним приводом с более высокой мощностью. Недостатком является то, что в передней части автомобиля теряется тяга или сцепление, заставляя переднюю часть автомобиля продолжать движение вперед, даже если рулевое управление повернуто. Это чаще встречается в автомобилях с передним приводом.
Крутящий момент (момент силы) M равен произведению силы F на плечо. В формулах вращательного движения крутящий момент занимает то же место, что и сила при прямолинейном движении. Для нашего случая данного определения вполне достаточно, причем плечо будет равно радиусу колеса R:
Передаточное отношение i в механике определяется, как отношение угловых скоростей входного и выходного валов передачи. Применительно к автомобилю угловые скорости принято считать в оборотах в минуту n:
Крутящий момент может также возникать в автомобилях с передним приводом. Это происходит, когда мощность, посылаемая на передние колеса, преодолевает тягу шин и заставляет автомобиль скользить влево или вправо. Революции в минуту - это единица измерения частоты вращения вокруг фиксированной оси за одну минуту. В автомобильной терминологии, сколько раз в минуту круги коленчатого вала вращаются вокруг осевой линии коленчатого вала. На вашей приборной панели это вращение обозначается как частота вращения двигателя и указывает на то, насколько сильно работает двигатель.
i=nвх/nвых.
Здесь действует так называемое "золотое правило механики": во сколько раз мы проигрываем в скорости и пути, во столько же раз выигрываем в силе, и соотношение крутящих моментов на валах передачи обратно соотношению скоростей:
i=Mвых/Mвх.
При нескольких передачах общее передаточное отношение равно произведению передаточных отношений.
Сила трения возникает как реакция при попытке смещения одного тела относительно поверхности другого сдвигающей силой, приложенной параллельно этой поверхности. Рассмотрим процесс трения последовательно - по мере роста сдвигающей силы.
При небольших значениях сдвигающей силы движению тела препятствует сила трения (реакция поверхности). Она равна приложенной силе, но действует в противоположном направлении. В результате тело остается в покое. По мере роста сдвигающей силы будет расти и сила трения. И это будет продолжаться до тех пор, пока сдвигающая сила не превысит порог Fтр max, после которого тело начнет двигаться. Величину Fтр max определяют через коэффициент трения kт, равный отношению Fтр max к перпендикулярной поверхности прижимающей силе, точнее, равной ей по величине силе реакции N:
kт=Fтр max/N.
Обязательно нужно отметить, что при переходе к скольжению сила трения скачком уменьшается. Это знает каждый автомобилист: тормозной путь с заблокированными колесами больше, чем в случае, когда колеса тормозят, но вращаются со скоростью автомобиля "на пределе". Именно поэтому самый короткий тормозной путь обеспечивает система ABS, контролирующая вращение колес при торможении и не позволяющая им заблокироваться.
Нас будет интересовать только сила трения между колесом и поверхностью дороги. Коэффициент трения сильно зависит от состояния трущихся поверхностей. Для сухого асфальта коэффициент трения доходит до 0,8, а при наличии пленки воды он падает до 0,1…0,2, на обледеневшей поверхности - еще меньше.
Момент инерции J материальной точки массой m, вращающейся по окружности радиусом r, равен:
Ниже нас будет интересовать только момент инерции колеса Jк. Точно рассчитать момент инерции такого сложного по форме тела затруднительно. На основании приближенного расчета, приведенного в Приложении, будем считать, что момент инерции колеса, складывающийся из моментов инерции покрышки (п) и диска (д), определяется формулой:
Jк=Jп+Jд=0,85mп.R2+0,78mд.Rд2.
Второй закон Ньютона определяет зависимость между приложенной к телу силой F, массой тела m и ускорением a:
Для вращательного движения этот закон имеет вид:
Принцип суперпозиции позволяет отдельно рассматривать и рассчитывать составляющие сложного движения. Применительно к настоящей статье будем рассматривать отдельно поступательное движение автомобиля (включая колеса) и вращательное движение колес. Допущением здесь будет то, что мы будем применять принцип суперпозиции в том числе и при ускоренном движении автомобиля.
Расчет скорости и крутящего момента
Передаточные отношения трансмиссии iт для ВАЗ-21213/214 с пятиступенчатой коробкой передач, двухступенчатой раздаткой и редукторами 3,9 (точнее, 43/11) сведены в таблицу:
Передача
в раздатке
Передача в КПП
нормальная
17,216
9,851
6,380
4,691
3,847
16,559
пониженная
30,629
17,526
11,350
8,346
6,844
Чтобы узнать крутящий момент на одном (каждом!) колесе Mк, нужно взять крутящий момент двигателя Mдв, умножить его на значение iт из таблицы и разделить на количество ведущих колес (для Нивы - на четыре).
Скорость автомобиля V [км/час] по оборотам двигателя nдв [об/мин] и радиусу колеса R [м] можно рассчитать по формуле:
V=0,377nдвR/iт.
Коэффициент 0,377 учитывает все остальные параметры, включая размерность. Подчеркну, что допущение об отсутствии деформации колеса на точность расчета скорости не влияет: здесь все определяет длина окружности колеса, которая рассчитывается по радиусу как 2pR.
Почему машина едет
Парадоксально, но факт: машину "толкает" дорога. Покажем, почему это так.
Двигатель создает крутящий момент Mдв. После преобразования трансмиссией этот момент передается на каждое ведущее колесо машины в виде Mк и заставляет колесо вращаться, т. е. создает сдвигающую силу Fкт=Mк/R в точке контакта колеса с дорогой, причем эта сила через колесо приложена к дороге. Поверхность дороги препятствует вращению колеса силой трения Fрт той же величины, но приложенной к колесу и направленной противоположно. Чтобы показать, что силы действуют на разные объекты, точки приложения сил на рисунке условно немного разнесены по вертикали:
Эта сила реакции трения Fрт, умноженная на число ведущих колес, и движет машину. Применительно к Ниве разгоняющим усилием будет величина 4Fрт. Определим эту величину.
Максимальный крутящий момент Mдв=127 Н.м двигатель ВАЗ-21213 развивает при 3200-3400 об/мин (это паспортные данные двигателя 1,7). Значит, на первой передаче в КПП при пониженной в раздатке суммарный крутящий момент на колесах будет равен:
4Mк=Mдв.iт=127.30,629= 3890 Н.м.
При колесах штатного размера тяговое усилие всех четырех колес составит:
4Fрт=Mдв.iт/R=3890/0,343=11335 Н=1155 кГ.
Больше тонны!
При нормальной передаче в раздатке сила станет в 1,78 раза меньше и будет уменьшаться дальше при повышении передач в КПП. При тех же оборотах двигателя на пятой передаче тяговое усилие составит всего 152 кГ.
В узлах трансмиссии неизбежно существует трение. Согласно "Деталям машин" Д. Н. Решетова КПД закрытой среднескоростной цилиндрической одноступенчатой зубчатой передачи составляет около 98%, конической - около 97%. В коробке передач мы имеет две ступени (от первичного вала к промежуточному и от промежуточного к вторичному). Аналогично - две ступени в раздатке. Все эти передачи - цилиндрические. А в мостах - гипоидные передачи, близкие к коническим. Поэтому КПД трансмиссии будет приблизительно равен:
КПДт=0,984.0,97=0,89.
К этому добавятся еще потери на трение в карданах, ШРУСах и подшипниках. Поэтому из-за трения в узлах трансмиссии реальные значения усилий будут примерно на 10-15% меньше рассчитанных.
Вспомним о силе трения и коэффициенте трения между колесом и поверхностью дороги. Если Fкт=Mк/R меньше максимальной силы трения Fрт max, машина будет нормально разгоняться силой 4Fрт. Если же Mк/R>Fрт max, то избыток крутящего момента пойдет просто на раскручивание ведущих колес - они начнут буксовать.
О силах, противодействующих разгону автомобиля на горизонтальной дороге, можно почитать статьи, скопированные с сайта autotheory.by.ru : "Момент сопротивления качению" и "Аэродинамическое сопротивление автомобиля".
Особое внимание обратим на последний фактор - сопротивление воздуха растет пропорционально квадрату скорости и после 100 км/час на горизонтальном участке дороги оно превышает все иные противодействующие движению силы, взятые вместе. В результате именно сопротивление воздуха определяет максимальную скорость автомобиля.
Разгон и торможение
По второму закону Ньютона суммарная сила Fрт всех ведущих колес разгоняет автомашину массой mа с ускорением a. Но часть крутящего момента расходуется на раскручивание колес. Рассмотрим этот вопрос подробнее.
По принципу суперпозиции движение колеса можно рассматривать как сумму двух движений: прямолинейное вместе со всей машиной со скоростью V и вращение вокруг оси:
Если колесо не проскальзывает относительно поверхности (нет заноса), мгновенная скорость в зоне контакта (самой нижней точке колеса) должна быть равна нулю - там прямолинейная скорость движения машины (и оси колеса) V компенсируется такой же по величине, но противоположно направленной скоростью вращения назад. А в самой верхней точке скорость вращения колеса складывается с прямолинейной скоростью и оказывается равной 2V. При таком вращении угловая скорость колеса равна w=V/R.
При равномерном движении ускорение автомобиля a и угловое ускорение колеса e равны нулю. Весь момент 4Mк идет на создание тягового усилия 4Fрт=4Mк/R и преодоление сопротивления движению автомобиля. Но на этапе разгона, когда ускорение a>0, помимо разгона автомобиля массой mа нужно еще обеспечить колесам с моментом инерции Jк угловое ускорение e=a/R>0 . Поэтому Fрт 4Mк=4Fрт.R+4Jк.e=mа.a.R+4Jк.a/R. Здесь большая часть момента (первое слагаемое) разгоняет автомобиль силой 4Fрт, а второе слагаемое - раскручивает колеса. Если разделить второй член суммы на первый, мы получим долю момента, приходящуюся на раскручивание колес: (4Jк.a/R)/(mа.a.R)= 4Jк/(mа.R2). Масса штатного колесного диска 16" mд=9,3 кг, масса штатной покрышки ВлИ-10 с камерой mп=12 кг. Тогда: Jк=0,78mдRд2+0.85mпR2=0,78.9,3.0,2032+0,85.12.0,3432=0,30+1,20=1,50 кг.м2. Массу Нивы с одним водителем примем равной mа=1300 кг. Тогда: 4Jк/(mа.R2)=4.1,50/(1300.0,3432)=0,039=3,9%. Итак, доля крутящего момента, расходуемая на раскрутку колес штатного размера, равна 3,9%. В дальнейшем эта цифра нам пригодится. Строго говоря, раскрутить нужно не только колеса, но и все вращающиеся элементы трансмиссии. Но доля колес в общем моменте инерции вращающихся деталей на один-два порядка больше, чем у любой другой вращающейся детали трансмиссии. Поэтому их вращением будем пренебрегать. Процессы при торможении аналогичны разгону, только колеса затормаживаются тормозными колодками, которые создают момент, противодействующий вращению колес. Этот момент тоже делится на две неравные части. На снижение скорости движения автомобиля расходуется та часть момента, за счет которой колеса тормозятся о поверхность дороги. Но часть тормозного момента пойдет на снижение скорости вращения колес. И чем больше момент инерции колес, тем меньшая часть момента пойдет на снижение скорости собственно автомобиля. Колесо стало больше Пусть на Ниву вместо колес штатного размера поставили колесо бОльшего диаметра, например, Я-569 (235/75R15). Как это сделать (проставки под шаровые, резка арок и проч.) - не является предметом настоящей статьи. Нас интересует, как изменится динамика машины, и под этим мы будем понимать изменение ускорения при разгоне машины. Радиус Я-569 0,369 м, т. е. дорожный просвет (клиренс) увеличится на 369-343=26 мм (примерно на дюйм). Посчитаем, чем придется заплатить за это повышение проходимости. Радиус колеса увеличился относительно штатного размера колеса на 7,6%. Это означает, что при прежнем крутящем моменте на колесе Mк из-за увеличения радиуса R силы Fкт=Fрт=Mк/R будут меньше на 7.6%, т. е. динамика машины будет хуже. Общая масса автомобиля возросла на величину: 4[(14+20)-(9,3+12)]=50,8 кг. Из-за этого масса автомобиля стала равной mа=1300+50,8=1350,8 кг, т. е. больше на 50,8/1300=3,9%. Из-за этого при прежней силе Fрт ускорение a=Fрт/mа уменьшится на те же 3,9%. А теперь определим влияние момента инерции этих колес. Масса бескамерной покрышки Я-569 20 кг. Масса штампованного диска 15" от УАЗа около 14 кг (данные Nivandy). Считаем: Jк=0,78mдRд2+0,85mпR2=0,78.14.0,192+0,85.20.0,3692=0,39+2,31=2,70 кг.м2 4Jк/mа.R2=4.2,70/1350,8.0,3692=0,059=5,9%. Вспомним, что при штатных колесах на их раскрутку тратилось 3,9% крутящего момента. Из-за необходимости раскрутить более массивные колеса на разгон автомобиля пойдет часть момента еще на 2,0% меньшая. Посчитаем общее ухудшение динамики при установке колес большого диаметра: 1,076.1,039.1,020=1,140. Итого из-за установки колес Я-569 на дисках от УАЗа динамика ухудшается на 14,0%. В формуле, связывающей крутящий момент, радиус колеса и силу, мы пока изменили только один член - радиус. Чтобы сохранить динамику прежней, нужно увеличить крутящий момент на колесах. Это означает, что нужно либо поставить двигатель с бОльшим крутящим моментом (дорого, да и выбор мал), либо переделать трансмиссию так, чтобы при том же моменте двигателя момент на колесах стал больше, т. е. изменить ее передаточное отношение. КПП для Нивы выпускается только с одним набором передаточных отношений, раздатка - тоже. Остается одновременная замена редукторов переднего и заднего моста, и этот выбор не так уж и мал. Производятся серийно и есть в обычных магазинах запчастей передние и задние редукторы с передаточными отношениями 3,9, 4,1 и 4,3 . Ранее выпускались редукторы 2102 (передаточное отношение 4,44). Существуют тюнинговые главные пары редукторов с передаточными отношениями 5,25 и др. Штатно в 21213/214 ставятся редукторы с передаточным отношением 3,9 (точнее, 43/11=3,91). Если поменять их на редукторы 4,1, момент на колесах вырастет на 4,9%, а если на 4,3 - то на 10%. Но даже в последнем случае при резине Я-569 динамика все-таки будет хуже, чем на резине штатного размера. Немного улучшить положение могут легкосплавные диски с меньшей массой. Но выигрыш не так велик, как хотелось бы. Для иллюстрации по той же методике пересчитаем изменение динамики (относительно штатных колес) для Я-569 на легкосплавных дисках "Эллада" с массой 5,2 кг. Радиус покрышки тот же, что и в предыдущем расчете, поэтому Fкт=Fрт=Mк/R будут меньше на 7.6%, чем при штатных колесах. Общая масса машины (опять относительно штатных колес) увеличилась на: 4[(5,2+20)-(9,3+12)]=15,6 кг; mа= 1312,6 кг. Из-за этого при прежней силе Fрт ускорение a уменьшится на 15,6/1300=1,2%. Момент инерции колеса: Jк=0,78mдRд2+0,85mпR2=0,78.5,2.0,192+0,85.20.0,3692=0,15+2,31=2,46 кг.м2. Доля крутящего момента, расходуемого на раскрутку колес: 4Jк/mа.R2=4.2,46/1315,6.0,3692=0,055=5,5%. Относительно 3,9% для штатных колес проигрыш 1,6%. Общее ухудшение динамики: 1,076.1,012.1,016=1,106. Следовательно, при Я-569 на легкосплавных дисках динамика ухудшится на 10,6%. Цена вопроса: 100 ₽