Передаточные числа.

Улучшение динамических характеристик автомобиля в
большой степени зависит от удачного подбора передаточных чисел в
коробке передач. Стандартный ряд передаточных чисел в
пятиступенчатой КПП подобран исходя из компромисса между
разгонной динамикой и экономичностью. Целью нашего тюнинга
является увеличение разгонной динамики автомобиля, пусть даже в
ущерб экономичности.
В связи с этим рассмотрим свойства различных комбинаций
деталей трансмиссии.
При расчетах элементов трансмиссии применяется величина,
называемая кинематической скоростью автомобиля. Она указывает
скорость, с которой будет двигаться машина при определенных
оборотах коленчатого вала двигателя, передаточных числах коробки
передач, редуктора ведущего моста и радиусе качения колес. Радиус
качения — это расстояние от оси колеса (центра ступицы) до
дороги. Он меньше радиуса автомобильной шины, так как под
тяжестью автомобиля покрышка сминается.
Определим кинематическую скорость автомобиля при оборотах
двигателя 5600 об/мин, соответствующих максимальной мощности
двигателя. Предположим, что колеса автомобиля имеют стандартную
резину БЛ-85 175/70 R13, имеющую радиус качения 0,255 метра, и за
один оборот смещают автомобиль на 1,6 метра.
Передаточное число главной передачи дифференциала — 3,7. Общее
передаточное число трансмиссии на пятой передаче, имеющей
передаточное число 0,784, равно 3,7х0,784=2,9. То есть колесо
автомобиля сделает 10 оборотов, если коленчатый вал двигателя
сделает 29 оборотов. При частоте вращения коленвала 5600 об/мин
за час двигатель сделает 5600х60= 336000 оборотов.
Колеса автомобиля за это время совершат 336 000 : 2,9 = 115862
оборота, а за каждый оборот колеса автомобиль пройдет 1,6 метра.
Таким образом, кинематическая скорость автомобиля со
стандартными шинами БЛ-85, с главной передачей, имеющей
передаточное число 3,7, на пятой передаче при частоте 5600 об/мин
составит 115 862 х 1,6 = 185 379,2 м/ч, а проще — 185 км/ч.
Но в том-то и дело, что это скорость кинематическая, то есть
та, которая могла бы быть, если бы двигатель смог развить 5600
об/мин на пятой передаче. Реально же мощности мотора для этого
недостаточно. На четвертой передаче, при тех же оборотах
двигателя, шинах, коробке передач и редукторе, кинематическая
скорость составит 155 км/ч. Эта скорость указана в паспорте
автомобиля как максимальная.
Так мы выяснили, что пятая передача в стандартном исполнении
служит не для достижения максимальной скорости, а для экономии
топлива. Если посмотреть технические характеристики автомобилей
рассматриваемого семейства, то мы не найдем различий в
максимальной скорости в зависимости от того, четыре или пять
скоростей имеет коробка передач. Это лишний раз подтверждает то,
что пятая передача служит для экономии топлива. Кроме того, при
движении автомобиля на пятой передаче со скоростью, близкой к
максимальной, мотор гораздо меньше досаждает своим шумом сидящим
в салоне людям.
Согласно паспортным данным автомобиля максимальный крутящий
момент развивается двигателем при 3600 об/мин коленчатого вала.
Работая на таких оборотах, двигатель придает максимальное
ускорение автомобилю.
На практике наиболее интенсивный разгон достигается
переключением на более высокую передачу при достижении двигателем
примерно 5000-5200 об/мин. В момент включения более высокой
передачи обороты двигателя со стандартной трансмиссией упадут до
2700-2900 об/мин.
При нижнем и верхнем значении частоты вращения коленвала
крутящий момент, развиваемый двигателем, значительно меньше
максимального. Чем больше отличаются обороты двигателя от
оборотов, соответствующих максимальному крутящему моменту (в
нашем случае — от 3600 об/мин), тем ниже крутящий момент
двигателя, тем с меньшим ускорением разгоняется автомобиль.
Улучшить его динамику можно путем сужения диапазона частот,
которые развиваются двигателем при движении на одной передаче.
Достичь этого можно, сблизив передаточные отношения соседних
передач. Такой ряд передаточных чисел трансмиссии называют
сближенным рядом. На каждой передаче в этом случае двигатель
работает более короткое время или в более узком диапазоне
оборотов. Но где их взять, эти передачи, ведь их всего пять?
Существует несколько способов, как сделать ряд передаточных
чисел трансмиссии более коротким. Во-первых, при максимальном
ускорении используются только четыре передачи, пятая нужна для
экономии топлива. Но ее тоже можно использовать для ускорения.
Для этого придется отказаться от нее как от экономичной передачи.
Сделать это можно, если использовать покрышки с меньшим радиусом
качения, например широко распространенные Я-402 185/65 R13. Еще
большие результаты по сжатию ряда передаточных чисел всей
трансмиссии дает установка главной пары (ГП) редуктора с
передаточным числом 3,9, либо 4,1, либо 4,3, в отличие от
стандартно устанавливаемой ГП с отношением 3,7. Где взять такие
пары? ГП с передаточным отношением 4,3 устанавливалась заводом
ранее, наряду с ГП-4,1, на автомобили, имеющие двигатель
ВАЗ-21081 с рабочим объемом 1,1 литра, а с передаточным числом
4,1 и 3,9 — на автомобили с двигателем 1,3 литра. Главная пара с
передаточным числом 3,9 может быть и сейчас установлена на
автомобиль с 1,5-литровым мотором.
Чтобы понять, что дает замена ГП-3,7 на ГП-4,3, сделаем
небольшие расчеты. Передаточное число пятой передачи в
стандартной КПП равно 0,784. Если перемножить передаточные числа
главной пары и коробки передач, получим 2,9008 — это и есть
передаточное число на пятой передаче трансмиссии в целом.
Передаточное число четвертой передачи — 0,941, а передаточное
число всей трансмиссии 0,941х3,7 = 3,4817. Заменив стандартную
главную пару на ту, у которой передаточное число 4,3, получим
общее передаточное число на пятой передаче 0,784х4,3=3,3712.
Таким образом, передаточное число на пятой передаче станет почти
таким же, как было на четвертой при ГП-3,7.
Применение более низкопрофильных покрышек, например Я-402,
дополнительно понизит общее передаточное число трансмиссии. Мы
"сожмем" ряд передаточных чисел. Динамика автомобиля от этого
улучшится, но возможности пользоваться экономичной передачей не
будет. Кроме того, при движении на высоких скоростях придется
мириться с ревом двигателя, работающего на близких к максимальным
оборотах. А вообще ряд передаточных чисел трансмиссии подбирается
под конкретную мощность двигателя, конкретную трассу и
индивидуальные предпочтения гонщика. "Мирный" водитель избавлен
от всех этих заморочек, а "спортсмен" сознательно придумывает
себе дополнительные проблемы.
Перечисленные выше меры не исчерпывают всех возможностей
изменения передаточных чисел трансмиссии. Нами были рассмотрены
лишь возможности тюнинга на основе серийных деталей. Арсенал
гонщиков, использующих производимые для спортивных автомобилей
элементы трансмиссии, намного шире.
Но установка их значительно удорожит тюнинг.
Автогонщики применяют коробки передач с измененным набором
шестерен. Из таблицы видно, что КПП могут быть пяти- или
шестиступенчатыми.
На какие скорости можно рассчитывать, установив каждую из
приведенных коробок передач на автомобиль? Чтобы наглядно
представить их возможности, рассмотрим диаграммы зависимости
кинематической скорости автомобиля от передаточного числа коробки
передач. Значения скорости даны из расчета частоты вращения
коленчатого вала двигателя 5600 об/мин. Приведены диаграммы для
двух значений передаточного числа главной пары — 3,7 и 4,3 .
Еще раз особо следует подчеркнуть, что кинематическая скорость
— это не максимальная скорость автомобиля! Если при включенной
первой или второй, третьей и, скорее всего, четвертой передаче
двигатель способен раскрутиться до 5600 оборотов в минуту, то при
включении пятой передачи на стандартной коробке передач мощности
двигателя недостаточно для того, чтобы вращаться с такой
частотой. По этой причине максимальная скорость в основном
определяется мощностью двигателя. Подбором передаточных чисел
элементов трансмиссии можно улучшить либо разгонную динамику
автомобиля, либо экономичность.
Есть способ преобразовать стандартную пятиступенчатую коробку
передач в шестиступенчатую. Для этого надо к стандартной коробке
передач приобрести комплект шестой передачи. Стоит такой комплект
350 у.е. В его состав входит: крышка, дополнение к механизму
переключения, шестерня шестой передачи и первичный вал коробки
передач. Но, по мнению наших консультантов, покупка такого
комплекта неоправданна, так как надежность переделанной таким
образом коробки невысока.
Таковы возможности тюнинга трансмиссии. Следует еще раз
подчеркнуть, что целесообразность реконструкции очевидна только
для автомобилей, которые будут работать в спортивном режиме.
Автомобилистам, у которых цель поездки состоит в том, чтобы
переместиться из одного места в другое, а не обогнать или удрать
от кого-то, лучше не изменять трансмиссию.
Передаточные числа коробок передач спортивных переднеприводных
автомобилей ВАЗ.
Передача Коробки передач
21083 (станд.) 21083-06 21083-16 21083-26
1-я 3, 636 2, 923 2, 923 3, 417
2-я 1, 95 1, 810 2, 053 2, 533
3-я 1, 357 1, 276 1, 553 2, 059
4-я 0, 941 1, 063 1, 310 1, 737
5-я 0, 784 0, 941 1, 129 1, 478
6-я — — — 1, 269
Статья написана при содействии специалистов фирмы
"Автоклассмастер".