Руководство по выбору лучших передаточных чисел для гоночных автомобилей

Руководство по выбору лучших передаточных чисел для гоночных автомобилей

 

 

Статья о выборе лучших передаточных чисел

Выбор лучших передаточных чисел
«Самир, как бы ты выбрал лучшие  передаточные числа  для своего гоночного автомобиля,  если бы у тебя была полная свобода? «

Обманчиво простой вопрос, заданный читателем. Эта статья поможет справиться с этой задачей, объяснит математические расчеты и предоставит вам готовый инструмент для расчета чисел для вашего автомобиля.

Наличие такой свободы выбора сможет быть смешанного благословения. У вас есть шанс улучшить производительность, сделав лучший выбор. Точно так же у вас есть шанс ошибиться с плохим.

Если есть выбор, то нужна уверенность в  том, что используете  самые лучшие передаточные числа из возможных . И не только для вашей гоночной машины на дрэг-стрипе (если это вас не интересует), но и для вашей гоночной машины на конкретной гоночной трассе.

Если вам понравилась эта статья, обязательно  подпишитесь на мою еженедельную рассылку  Ahead of the Curve  , чтобы не пропустить последние новости.

 

Знание того, как выглядит «лучшее»

Эта статья посвящена этому. К концу этого курса вы получите четкое представление, как определить (а затем выбрать) наилучшие передаточные числа для вашего гоночного автомобиля.

Знание того, что у вас лучшая передача, по сути, дает вам свободное время на круге или ненужную потерю времени на круге, если вы ошибетесь. Даже если все ваши коэффициенты фиксированы, стоит знать, как выглядит « лучшее », и этот метод и таблица дадут вам это.

 

Передаточное число гоночных автомобилей и оптимизатор переключения передач

Прежде чем начать, сможет быть интересно узнать, что подписчики нашей новостной рассылки могут получить электронную таблицу, разработанную для сопровождения этой статьи , со скидкой 25% . После прочтения статьи посмотрите подробное ВИДЕО-руководство (ниже), а затем зарегистрируйтесь ниже, чтобы получить собственную копию.

Хотя это всего лишь электронная таблица, вы увидите, что на самом деле она может выполнять довольно невероятную работу по оптимизации (с помощью функции «Поиск решения»), что, следовательно, делает процесс очень простым для вас.

 

Рассчитайте свои идеальные соотношения

Усовершенствованный калькулятор переключения передач гоночного автомобиля и оптимизации передаточного числа

Получить таблицу
Ваша цель:
Вам нужны передаточные числа коробки передач (включая главную передачу), которые гарантируют максимальную скорость на прямых, обеспечивая при этом максимально возможное ускорение при старте и выходе из каждого поворота.

Вы уже знаете , как определить наилучшее число оборотов при переключении передач для каждой передачи только для этих конкретных передаточных чисел.(нет? – прочтите серьезно, потому что эта статья основана на этой статье) И, поскольку вы уже переключаете передачи на максимально возможных оборотах, вы уже получаете максимально возможное ускорение. Но это

В реальных гоночных автомобилях (стимуляторах стихов) всегда существуют ограничения на выбор передаточных чисел. Они определяются либо серией, в которой вы участвуете, либо конструкцией коробки передач.

Эти ограничения, хотя и причиняют неудобства с точки зрения чистой производительности, тем не менее имеют положительный эффект, поскольку часто при выборе передаточного отношения становится на одну проблему меньше, о чем стоит беспокоиться!

 

Когда у вас есть свобода выбора лучших передаточных чисел, это может стать своего рода смешанным благом!

Если вы можете изменить передаточные числа (и/или передаточное число главной передачи), тогда для вашего гоночного автомобиля будут оптимальные настройки для каждой трассы. Тот, который вам теперь нужно найти! – как будто вы не используете оптимум, вы теряете производительность без необходимости.

Перевожу это в позитив. Если вы можете изменить передаточные числа, у вас есть возможность выполнить оптимальную настройку для достижения наилучшей производительности.

Но как выбрать эти оптимальные соотношения?

Хорошая новость в том, что существует  некоторая  теория и формулы, которые  сможете использовать . Вы можете взять параметры своего гоночного автомобиля (и эту теорию), чтобы затем определить наилучшие передаточные числа (и главную передачу) для любой трассы .

Следующие три теории в совокупности определяют пределы возможностей вашего гоночного автомобиля. Как только вы поймете эти ограничения, вы сможете выбрать оптимальные передаточные числа.

1. Тяговое усилие вашего гоночного двигателя

Основная теория, которую следует рассмотреть, — это концепция тяговой силы . Посмотрите на изображение ниже:

Тяговая сила выбирает лучшие передаточные числа
По оси Y есть Сила (N). По оси X указана скорость автомобиля (км/ч).

Кривая тяговой силы показывает силу, которую ваш гоночный автомобиль может приложить к колесам при увеличении скорости.

Очень важный момент: эта кривая  совершенно не зависит от ваших передач .

Речь идет о том, что если ваш гоночный автомобиль способен развивать максимальную мощность на всех скоростях, то именно столько (тяговой) силы ваш гоночный автомобиль сможет развить на дороге. Он представляет собой лучшее, что может произвести ваш гоночный автомобиль.

Таким образом, кривая тяговой силы определяет ваш предел возможностей вашего двигателя — она становится вашей целью.

Это связано с тем, что ваш двигатель не обеспечивает максимальную мощность на всех скоростях. Таким образом, передаточные числа призваны компенсировать это.

Таким образом, вы в итоге захотите выбрать передаточное число, которое позволит вам передать тяговое усилие как можно ближе к этой линии. Подробнее об этом через минуту…

2- Предел тяги
На более низких скоростях автомобиля вы можете видеть, что тяговые силы очень высоки. Если вы попытаетесь применить эти высокие силы на низких скоростях, вы создадите пробуксовку колес.

Пробуксовка колес происходит, когда силы, приложенные к пятну контакта, превышают сцепление шин.

Теоретическое название этого —  Предел тяги . Вы можете увидеть это как горизонтальную линию на изображении.

Стоит отметить, что в зависимости от вашего гоночного автомобиля (и того, как его рассчитываете), линия ограничения тяги сможет увеличиваться со скоростью автомобиля. Это происходит из-за переноса веса и, в аэроавтомобилях, прижимной силы, которая эффективно обеспечивает задним колесам большее сцепление с дорогой, чем когда они неподвижны. Я здесь упрощаю, но для полноты картины стоит об этом знать.

3- Силы сопротивления (или, главным образом, сопротивление)

Третья кривая на этом изображении — Силы Сопротивления . Это сочетание механических и аэродинамических сил.

Механические потери (во всяком случае, в реальном автомобиле) теоретически остаются постоянными во всем диапазоне скоростей. Хорошее приближение обычно оценивается примерно в 2–3% от веса вашего гоночного автомобиля. Предполагая, что не знаете точно механические потери.

Аэродинамическое сопротивление увеличивается с увеличением скорости автомобиля. Вот почему линия так сильно изгибается.

Аэродинамическое сопротивление становится основной силой сопротивления , особенно на высоких скоростях.

Для расчета сил сопротивления (Fd) вам понадобятся ваши гоночные автомобили:

скорость (в)
его «коэффициент лобового сопротивления» (вероятно, от 0,3 до 0,7) (Cd)
его лобовая область (А) и
плотность воздуха ( p )
Вот уравнение для вашей справки:

F_{D}\,=\,{\tfrac {1}{2}}\,\rho \,v^{2}\,C_{D}\,A

Используя эти данные, вы сможете рассчитать силы сопротивления и то, как они увеличиваются с увеличением скорости.

Совет: проработка лобовой части гоночного автомобиля
Небольшая проблема, с которой вы можете столкнуться, — это вычислить лобовую площадь вашего гоночного автомобиля — опять же, если вы этого не знаете.

Один из способов рассчитать лобовую площадь — взять ширину или высоту автомобиля, а затем умножить на масштабный коэффициент, чтобы получить что-то репрезентативное. Если вы не уверены, что люди могут подойти к этому по-разному. Возможно, вы захотите попробовать использовать эти квадраты в подходе к изображению (поставляется с шаблоном изображения).

Вооружившись этими тремя частями теории, вы теперь сможете использовать их для разработки интересных вещей о своем гоночном автомобиле. И, наконец, выберите лучшие передаточные числа для вашего гоночного автомобиля.

Отработка максимальной скорости гоночных автомобилей

Теперь вы можете сразу же определить максимальную скорость гоночного автомобиля (Vmax). Посмотрите на аннотированное изображение ниже.

Максимальная скорость Выбор лучших передаточных чисел

Точка пересечения сил сопротивления и сил тяги определяет теоретическую максимальную скорость вашего гоночного автомобиля (Vmax). Это совершенно не зависит от вашего выбора купить коробку передач калина .

Я нашел это довольно крутым, когда впервые разобрался с этим. Действительно ясно.

Практическое правило проверки расчетов максимальной скорости
Есть также очень простой метод, который сможете попробовать. В первую очередь для перекрестной проверки ваших расчетов максимальной скорости, которые дают вам разумные цифры.

Попробуйте следующее (довольно грубое) уравнение, чтобы убедиться, что находитесь в правильном направлении:

Максимальная скорость (миль/ч) = 20 кубических корней из лошадиных сил.
Например, предположим, что мощность вашего гоночного автомобиля составляет 142 л.с. (@ 6200 об/мин). Максимальная скорость будет:

Кубический корень из 140 л.с. = 5,19 --> Максимальная скорость = 20 раз 5,19 = 104 миль в час
Этот расчет работает достаточно хорошо для гоночного автомобиля обычной формы. Я считаю, что это может быть весьма полезно, особенно если вы пытаетесь проверить правильность расчета площади лобовой части.

Расчет оптимальных передаточных чисел

Подводя итог, можно сказать, что для оптимизации передаточных чисел вам нужно, чтобы они были следующими:

Как можно ближе к линии тяговой силы,
Разумно управляется на пределе тяги и,
Позволяет вам достичь Vmax на высшей передаче.

Поэтому все, что вам надо сделать, — это рассчитать эти кривые тяговой силы для вашего гоночного автомобиля на каждой передаче (крутящий момент x радиус колеса), а затем настроить передаточные числа так, чтобы получить идеальные настройки.
А как насчет конкретного трека?

Отслеживание конкретных передаточных чисел

Следуйте этим правилам, и это даст вам отличную подготовку для дрэг-рейсинга, но не обязательно будет оптимизировано для вашей конкретной гоночной трассы.

Например, у вас может быть трасса, на которой прямые никогда не будут достаточно длинными, чтобы вы могли достичь Vmax. Здесь следует учитывать 3 вещи:

1- Длина прямых

Что сможете сделать в этой ситуации, так это вместо того, чтобы оптимизировать передаточные числа для достижения теоретического Vmax автомобиля, вы можете немного их сократить, чтобы вместо этого стремиться достичь пиковой мощности на высшей передаче при Vmax  для трассы  .

2- Минимальная угловая скорость

Точно так же может случиться так, что на трассе в основном присутствуют быстрые повороты и очень мало медленных.

Когда вы наберете скорость и проедете круги, более оптимальным передаточным числом может стать набор с немного более длинными нижними передачами, который позволит вам оставаться ближе к пределу тяговой силы на этих более высоких скоростях, чаще, чем более «стандартная» передача. набор коэффициентов.

3 – Позиционное время переключения передач
Наконец, еще одна вещь, которую следует учитывать, — это время переключения передач.

Вы знаете, на каких оборотах переключаться между каждой передачей, но это нехорошо, если вам нужно переключить передачу в середине поворота или переключиться на повышенную передачу, когда вы входите в зону торможения.

Поэтому вы можете построить профиль скорости пути, который вы пытаетесь оптимизировать, на диаграмме тяговой силы.

Профиль скорости вы можете получить в реальном гоночном автомобиле из регистратора данных или попытаться заставить своего водителя запомнить значения скорости (или оборотов в минуту), которые появляются в конце каждой прямой.

Собираем всё это вместе

Собрав всё это вместе, вы получите что-то вроде этого:

Выбор наилучшего передаточного числа. График тяги с шестернями и профилем скорости гусеницы.
Таблица немного перегружена, но она такая же, как и раньше, но теперь к ней добавлена ​​вся новая информация, помогающая выбрать лучшие передаточные числа.

Доверие к дороге на каждой передаче

Новые изогнутые линии, начинающиеся почти с нуля, обозначают фактическую силу тяги, создаваемую вашим гоночным двигателем. По одной строке для каждой передачи.

Обратите внимание, насколько близко (или нет) они оказываются к теоретическому максимуму.

Небольшие зазоры, которые видите, — это то, что вам надо свести к минимуму, чтобы получить оптимальное передаточное число . См. ниже:

Выбор наилучшего передаточного числа – минимизация отклонения от кривой тяги
Причина в том, что каждый раз, когда вы НЕ находитесь на пределе кривой тягового усилия, вы теряете потенциал двигателя вашего гоночного автомобиля .

Размер небольших зазоров будет разным для каждого выбранного вами передаточного числа.

Следовательно, вам нужно определить площадь этих небольших зазоров для каждого выбранного вами набора передаточных чисел. Затем вы сравниваете результаты – чем меньше площадь потерь, тем лучше и оптимальнее подбор передаточного числа.

Обработать территорию сложно. Если сможете сделать это в электронной таблице, вы можете использовать уравнения линии тренда и интегрировать их, чтобы получить площади под кривой. Затем вы отнимаете теоретическую максимальную площадь из площади, которую предлагает ваше передаточное число.

Сделайте это для каждой передачи, затем сложите их, и вы получите общие потери силы от вашего заданного передаточного числа.

После того, как есть такая настройка, всё, что вам надо сделать, это продолжать пробовать различные комбинации передаточных чисел и главных передач, пока не найдете ту, которая имеет наименьшие потери.

Отслеживание конкретной оптимизации

Вы также можете увидеть на этом графике, что я добавил Track Vmin и Track Vmax . Я также добавил 8 маленьких горизонтальных линий (внизу), которые обозначают минимальную и максимальную скорость для каждой прямой.

Выбирайте оптимальные передаточные числа в зависимости от профиля гусеницы
Надеюсь, вы также сможете увидеть, где оптимальные скорости переключения передач пересекают линии профиля скорости пути? Это показывает, на какой передаче вы будете работать в какой точке прямой.

Таким образом, идея состоит, чтобы убедиться, что вы правильно переключаете передачи на прямых, не в начале или не в конце.

С помощью этой настройки вы теперь можете просто изменить передаточные числа и посмотреть, как это влияет как на оптимальную настройку (с точки зрения потерь), так и на то, что лучше всего подходит для трассы.

Заключительная мысль о выборе лучшего передаточного числа

Подводя итог, можно сказать, что выбор лучших передаточных чисел — это некоторая теория, немного математики, а также некоторые практические настройки, которые помогут вам получить разумный набор передаточных чисел или передаточного числа главной передачи для любой конкретной трассы и любого конкретного автомобиля.

Вы видели, что можно использовать математику и формулы для оптимизации передаточных чисел  , но такой простой вопрос быстро становится довольно сложным – и вы, несомненно, это обнаружите!

Напоминаю, что подписчики наших информационных бюллетеней получают мою таблицу по этому вопросу со скидкой 25%. Если хотите сделать следующий шаг в выборе лучших передаточных чисел для своего гоночного автомобиля, я настоятельно рекомендую вам выпить кофе и посмотреть видео-пошаговое руководство по работе с электронной таблицей. Он очень хорошо воспроизводится на скорости 1,5x, и я добавил субтитры на случай, если во время просмотра возникнут проблемы со звуком. Вы увидите, как я использую функцию «Поиск решения» в сочетании с некоторыми автоматическими функциями линий тренда, чтобы автоматизировать процесс выбора передачи. Цель состоит в том, чтобы, надеюсь, сэкономить вам много усилий.🙂

Если таблица не для вас, то все в порядке. Надеюсь, здесь достаточно указаний, чтобы все это решить.