Masterworks skrev:
Casy skrev:
Alexx skrev:
Hästkrafter avgör fortfarande INTE ett drag i en bil, det är vridmomentet som skjuter iväg bilen.
Så en bil med tex. 50hk och 1000nm accar snabbt menar du? Intressant teori
Varför skulle den inte det?
För att effekten är det som gör att bilen förflyttar sig snabbt, inte vridet. Vridmoment är det som gör att bilen kan accelerera bättre vid ett visst varvtal på en viss växel. Vill man ha max acceleration så ska man ha hästkrafter och varv.
Accelerationen ges av Newtons andra lag som säger att massan gånger accelationen är lika med summan av krafterna som påverkar ett föremål (i vårt fall en bil). Summan av krafter är här drivkrafter minus förluster.
Drivkraften är hjulmoment delat med hjulradien. Vid höga hastigheter domineras förlusterna av luftmotstånd vilket gör att störst acceleration fås vid låga farter. Om vi fritt kan välja utväxling mellan motor och drivhjul (= låg utväxling), har mycket låg hastighet och driver på alla hjulen, så är
största accelerationen under ett kort ögonblick (tills vi når max motoreffekt) endast begränsad av friktionen mellan däcket och vägen.
Har vi nu en växellåda med variabel utväxling så att vi hela tiden kan vi hela tiden tar ut maximal effekt får vi också högst möjliga hjulmoment vid varje given hastighet (effekt/rotationshastighet = moment), dvs störst acceleration vid motorns effekttop.
Om vi istället förutsätter att bilen har
fasta växlar (vilket ju är det vanligaste) fås max acceleration vid max motormoment efterssom vi då inte kan öka varvtalet på motorn ytterligare och samtidigt hålla hjulhastigheten konstant (för att få ut mer hjulmoment).
Acceleration är hastighetsförändring per tidsenhet, och drivs av en kraft som är massan gånger accelerationen (enligt Newton: F = a ·m). Sorterna för kraft är Newton, för acceleration m/s2 och massa mäts i kg. Effekt är kraften i en viss punkt gånger hastigheten i kraftens riktning. (P = F·v).
Momentet är relaterat till en rotationspunk t och är lika med radien i rotationscirkeln multiplicerat med den mot radien (R) vinkelräta vridande kraften M = F·R och sorten är newtonmeter (Nm).
Om rotationsfrekvensen är f (varv/s) blir den under 1 sekund tillryggalagda vägen 2p·R·f (m). Hastigheten blir då
i m/s lika med v = 2p·R·f. Alltså blir
effekten P = F·2p·R·f = M·2p·f.
Vid konstant moment stiger effekten linjärt med rotationshastigheten.
En bilmotors moment är ganska konstant på körbara motorvarv upp till ett maxvarv, där det snabbt faller. Risk för motorskador inträffar vid övervarv.
Drivhjulsvarvtalet är variabelt utväxlingsbart mot motorvarvtalet via växellådan. Momentet vid drivhjulen ändrar sig i proportion till utväxlingsförhållandet. Effekten genom växellådan blir däremot oförändrad.
Om utväxlingsförhållandet är n, blir drivhjulsmomentet Md = n·Mm, där Mm är motormomentet. Drivhjulskraften Fd = Md/R, där R är drivhjulradien. Alltså: Fd = n·Mm/R.
Allmänt gäller att driveffekten är Pd = Fd·v. Detta ger att Fd = Pd/v och att Fd = Pm/v då motoreffekten Pm är approximativt lika med Pd.
Slutsats: Då Fd = Pm/v och Fd önskas maximal under hela accelerationsförloppet, måste motoreffekten Pm hållas konstant genom att motorn arbetar på ständigt samma maximala varvtal med ständig fullgas. Den ideala växellådan har ett variabelt utväxlingsförhållande som tillåter motorn att gå på maxeffektvarvtal oberoende av drivhjulsvarvtalet under hela accelerationsförloppet.
Detta kan endast approximativt realiseras med växellådor som växlar i många steg.
Acceleration får man av tillgänglig dragkraft vid en viss hastighet. Dragkraft multiplicerat med hastighet blir effekt. På en given växel har man bäst acceleration vid motorns vridmomentmaximum. Men för det mesta får man högre effekt tillgänglig och därmed högre dragkraft och acceleration om man då växlar ner.
Bilens accelerationskraft är störst när momentet på drivhjulen är högst. Växellådan mellan motorn och drivhjulen ändrar moment och varvtal medan den överförda effekten är samma på båda sidorna av den om vi bortser från
förlusterna. Testar man accelerationen på en viss växel kommer den att vara störst när motorn når sitt maximala vridmoment om vi bortser från att rull- och luftmotstånd motverkar hjulens drivkraft allt mer vid högre hastigheter. Väljer man utväxling fritt kommer accelerationen att vara störst när motorn arbetar vid sin maximala effekt. Vill man göra en snabb omkörning ska man alltså välja den växel som gör att motorn arbetar så nära sin maximala effekt som möjligt.
