Безопасность движения. Лекция 2
Лекция 2. Трансмиссия и всё, что с ней связано
Трансмиссия автомобиля нужна для того, чтобы передать тяговое усилие (крутящий момент) от двигателя ведущим колесам. В нее входит сцепление, коробка передач и другие узлы.
Водитель в целях безопасности обязан представлять работу трансмиссии хотя бы в общих чертах. Это поможет избежать сложных ситуаций и поломок. Кроме того, в экзаменационных билетах есть вопросы, касающиеся трансмиссии. На безопасности и билетах мы и сконцентрируемся.
Этот вопрос можно также изучить двумя способами, как и предыдущий. Можно просто выучить наизусть, чтобы сдать экзамен. А можно понять суть.
Зубрить что-то непонятное мы не будем, так как это нерационально. Мы в вопрос вникнем, чтобы и на билет с лёгкостью ответить, и в жизни потом не попасть в ситуацию.
Итак, перед вами на картинке замечательный трактор ДТ-75. Он передвигается на гусеницах – по просёлку, по полю, лесу и любому бездорожью, а также вброд. Может пахать, цепляя на плуг целых четыре лемеха, может тащить прицеп до 6 тонн, в том числе по жуткому бездорожью. Максимальная скорость трактора в базовой комплектации 11,18 км/ч. Весит это чудо техники 7 тонн.
ВАЗ-2110, изображенный на этой же картинке, может перевозить до 5 пассажиров плюс 50 кг груза в багажнике, а также буксировать прицеп массой до 750 кг. Максимальная скорость - 185 км/ч.
Что же объединяет этого ломового коня и трепетную лань? Что в них общего? А мощность двигателя! И у ДТ-75, и у ВАЗ-2110 – 90 л.с. Одинаковая! Почему же тогда «десятка» не может пахать и вытаскивать застрявшие самосвалы, а трактор – может? И что будет, если им поменять моторы? Сможет ли трактор осилить четыре лемеха в плуге, а «десятка» разогнаться хотя бы до 150 км/ч? Сможет! По большому счету, в глобальном смысле, разницы нет: «десятка» с тракторным мотором разгонится до тех же 185 км/ч, а трактор с её мотором утащит 6-тонный прицеп.
Вы уже догадались, что тут всё дело, конечно, в трансмиссии. А если точнее – её передаточных числах. Что такое передаточное число трансмиссии? Если на пальцах – это то количество оборотов, которое должен сделать двигатель, чтобы провернуть колесо на один оборот.
Если двигатель «десятки» для того, чтобы провернуть колесо на один оборот, делает четыре оборота, то двигатель трактора – 64! В этом и есть причина всех «чудес» - мы получаем полное подобие классического рычага.
Что мы видим? Если вы в состоянии поднять гирю весом в 10 кг, то с помощью рычага вы сможете одолеть и все сто! Однако, подвинув длинную сторону рычага на метр, вы переместите гирю только на 10 сантиметров. А если вы проделали эту нехитрую операцию за секунду, то получается, что скорость подъема гири – 10 см в секунду, а скорость движения руки – 100 см в секунду. Вот мы и получили передаточное отношение трансмиссии – проигрывая в скорости, мы выигрываем в силе. И наоборот.
Вспомним, для того, чтобы провернуть колесо на один оборот, двигатель трактора делает 64 оборота, а «десятки» - всего четыре. В 16 раз разница. Максимальная скорость трактора – 11.2 км/ч. Просто умножим ее в эти 16 раз разницы в трансмиссиях. Получим 179 км/ч. Почти точно максималка «десятки»!
Но в автомобильной трансмиссии не одна передача, а несколько. Их можно представить как рычаг, у которого меняется точка опоры.
Посмотрите, на первой передаче (I) точка опоры находится в самом левом положении, и соотношение длин рычага максимальное.
То есть, перемещая руку на 5 см, мы поднимаем гирю только на один. На второй передаче соотношение уже не 4:1, а 3:1, на третьей - 2:1 и на четвертой – 1:1, то есть одинаковое, на 1 см двинули рукой – на 1 см подвинули гирю. Это и есть «передаточное отношение».
Примерно так же, как рычаг, действует коробка передач – на низких передачах мотор может разгонять машину быстро, на высоких – медленно.
Выводы
1. Из этих нехитрых рассуждений мы делаем первый очень важный вывод – чем ниже передача, тем ближе машина по свойствам к трактору. И, значит, тем более плохую дорогу может преодолеть. Снег, песок, грязь – все, что требует большой силы на преодоление – надо проходить на пониженных передачах.
В ПДД это звучит так: Движение по глубокому снегу или по грунтовой дороге на заранее выбранной пониженной передаче, без резких поворотов рулевого колеса и остановки обеспечит Вам необходимый запас мощности, требуемой для преодоления возникающих на этом участке больших сил сопротивления.
Говоря простым языком: ниже передача – ближе к трактору.
2. Максимальное тяговое усилие ограничивается не возможностями двигателя и трансмиссии, а сцеплением колес с дорогой. Это усилие не должно превышать силу сцепления, иначе ведущие колеса будут буксовать (см. Лекцию 1).
3. Очень важный для понимания работы коробки передач пункт. На графике (назовём его «пила») отображен наиболее интенсивный из всех возможных разгон автомобиля.
На оси абсцисс отложена скорость автомобиля, на оси ординат – частота вращения двигателя, те самые его «обороты в минуту», которые показывает тахометр. Пилообразная ломаная линия из отрезков показывает зависимость скорости от оборотов на разных передачах (I – V). То есть разгон от 0 до 50 км/ч происходит на I передаче, далее водитель переключается на II передачу, уменьшает обороты с 5600 до 3500, и разгоняет автомобиль дальше, до 75 км/ч. И так далее.
Обратите внимание, что крутизна «зуба» на более высоких передачах и более пологая. Мы уже знаем, почему так происходит: потому что чем выше передача – тем меньше её передаточное отношение (отношение сторон рычага).
Это значит, что чем ниже передача – тем «живее» отклик автомобиля на работу педалью газа. А поскольку (см. пункт 2 выводов) тяговое усилие на колесах усилие не должно превышать силу сцепления, чтобы не было пробуксовки, на более низких передачах следует осторожнее управляться с «газом». А когда скользко, включать повышенные передачи раньше, не с 3000 об/мин, а, скажем, с 2000. Даже трогаться лучше со второй передачи.
Тонкие фиолетовые линии означают возможный диапазон движения на каждой передаче. Например, на II можно ехать с 10 до 75 км/ч, на III – с 25 до 100 км/ч. Ниже указанной скорости (начала фиолетовой линии) ехать на данной передаче не рекомендуется – динамика разгона будет отвратительной, а двигатель будет работать на слишком низких оборотах, что для него вредно.
А теперь обратите внимание на вертикальную красную линию. Она соответствует скорости 50 км/ч. Заметьте, что автомобиль может ехать на это скорости на любой передаче, от I до V. То есть, разогнавшись до первой передаче до 50 км/ч, вы можете сразу включить пятую. И автомобиль поедет, только разгоняться будет очень медленно – по фиолетовой линии, пока не достигнет 4200 оборотов. Это, конечно, значительно медленнее, чем разгон с последовательным «перебором» всех передач.
Но нас сейчас интересует не динамика разгона. Итак, автомобиль может ехать со скоростью 50 км/ч на любой передаче. На первой двигатель будет при этом вращаться с частотой 5600 об/мин (см. верхний желтый кружок на красной линии), на второй – 3500 об/мин (второй кружок), на третьей – 2500 об/мин, на четвертой – 1800 и на пятой – 1300 об/мин. Допустим, вы ехали на четвертой передаче и, не меняя положения педали «газа», переключились на первую. Что в этом случае будет происходить? Двигатель раскрутится до 5600 об/мин. Но дело в том, что он раскрутится не потому, что вы нажали на «газ» (мы педаль не трогали, или даже вовсе убрали с неё ногу) - двигатель раскрутят колеса. Машина-то продолжает ехать, и её колеса вращаются. Они-то и заставят двигатель разогнаться. То есть это будет не его собственная, «свободная» частота вращения, а вынужденная частота, заданная вращением колес. Что будет происходить дальше? Двигатель очень «не любит» вращаться с вынужденной частотой – для того, чтобы убедиться в этом, достаточно попытаться сдвинуть с места автомобиль, стоящий с включенной передачей, как говорят, «на скорости». Попробуйте. Даже несколько взрослых мужчин вряд ли смогут сдвинуть его с места. Ну а поскольку двигатель «не любит» вращаться с вынужденной частотой, он будет стремиться вращаться к «своей» частоте вращения, соответствующей степени нажатия на педаль «газа». Когда вы нажимаете на «газ», автомобиль разгоняется, потому что двигатель стремится работать с этой «собственной» частотой, и именно из-за этого он разгоняет автомобиль. А когда педаль «газа» отпущена, а двигатель вращается с большими оборотами, автомобиль так же активно, как разгонялся, будет замедляться. Такой режим называется «торможение двигателем». Им надо обязательно уметь пользоваться в целях более безопасного вождения (об этом чуть ниже). Конечно, не так варварски, как было описано. Но, скажем, перед долгим спуском с горы имеет смысл притормозить где-то до 80-90 км/ч, включить третью передачу и убрать ногу с «газа». Автомобиль будет ехать вниз, не разгоняясь. А простейшее торможение двигателем происходит тогда, когда вы просто отпускаете педаль «газа». Чем с более высокими оборотами вы двигались до этого момента, тем более интенсивным будет торможение двигателем.
Итак, запомним: автомобиль всегда стремится двигаться со скоростью, которая задается оборотами двигателя и выбранной передачей, независимо от того, едет он медленнее или быстрее, чем надо. Замедление с помощью двигателя и трансмиссии называется «торможение двигателем». Этот режим совершенно безвреден и для двигателя, и для трансмиссии. Более того: на современном впрысковом автомобиле при таком торможении бензин не расходуется – топливоподача отключается.
Таким образом, на длительных спусках в горах всегда лучше тормозить двигателем – вы сбережете и бензин, и разгрузите тормозную систему. Это крайне полезно и с точки зрения безопасности: ведь при длительном торможении тормозные механизмы сильно нагреваются, и их эффективность неуклонно падает, то есть тормоза работают всё хуже и хуже, так как материал тормозных колодок начинает плавиться. Но и это не самое страшное. Еще хуже, если закипит тормозной жидкость – тогда автомобиль окажется совсем без тормозов! Не навсегда, на какое-то время, пока система не остынет. Но это время вы будете катиться вниз с ускорением. Так что тормозите двигателем, тем более это совсем не трудно.
К сожалению, многие автоматические коробки такой режим не приемлют, и даже если у них есть режим «ручного» выбора передач, они все равно сами включают ту передачу, какую сочтут нужной. Что не всегда совпадает с выбором водителя. Тут ничего не поделаешь – придется то и дело «втыкать» нужную передачу и активнее пользоваться тормозами.
И не забывайте, что чем круче спуск, чем передача должна быть выбрана ниже. Чтобы торможение двигателем было сильнее. Чем ниже выбранная передача, тем к более низкой скорости стремится автомобиль, и тем, стало быть, он будет активнее сопротивляться разгону от качения под гору.
А вот выдержка из ПДД (вопросы есть в экзаменационных билетах):
- Более низкая передача на крутом спуске обеспечит Вам большую эффективность торможения двигателем, поэтому выбирать передачу следует исходя из условия: чем круче спуск, тем ниже передача.
- Опасность длительного торможения с выключенным сцеплением (передачей) на крутом спуске заключается в перегреве тормозных механизмов и уменьшении эффективности торможения.
Статья написана по материалам лекций Автошколы МГУ (Университетской автошколы)
