Vääntömomentti

[gnz]

Kiitos spämmille erittäin tyhjentävästä vastauksesta.

Arkistoidaan, niin ei tarvitse tätäkään keskustelua käydä enää koskaan, toivottavasti.

 

[bigbear]

Nyt mullekin asia vihdoin aukeni

Hiukan OT: Audissahan on tuo multitronic(eli portaaton vaihteisto) joissakin malleissa niin olisi mukava nähdä esim vartti mailin ajat normivaihteistolla ja sitten tuolla multironicilla tai jokin vastaava vertailu. Näkisi vain kuinka hyvin homma käytännössä toimii kun moottorin kierrosluku on jatkuvasti huipputehon kohdalla.

 

[Mikkis]

Onko automaailmassa vakiintunut käytäntö se, että välitykset kerrotaan noin hassusti väärin päin? Eli suuremmalla vaihteella onkin pienempi välityssuhde? Minun järkeni mukaan auton välityssuhde on yleensä selvästi alle 1.

 

[Spam]

Onko automaailmassa vakiintunut käytäntö se, että välitykset kerrotaan noin hassusti väärin päin? Eli suuremmalla vaihteella onkin pienempi välityssuhde? Minun järkeni mukaan auton välityssuhde on yleensä selvästi alle 1.

Lähes kaikessa koneensuunnittelussa yms. välityssuhde määritellään seuraavasti esimerkiksi hammaspyöräparille i = w1/w2 = n2/n1 = d2/d1 (välityssuhde = ensiökulmanopeus / toisiokulmanopeus = toisiopuolen pyörän hammasluku / ensiöpuolen pyörän hammasluku = toisiopuolen pyörän jakohalkaisija / ensiöpuolen pyörän jakohalkaisija). Tuota kulmanopeuksilla (tai pyörimisnopeuksilla) määriteltyä voi ainakin heti soveltaa sellaisiinkin välityksiin, joissa ei ole hampaita (esim. hihnavälitys).

 

[DFiaA]

Iskun pituus, pitkäiskuisissa koneissa on vääntöä enempi.

Juu, pitkäiskuisella saadaan parempi vääntömomentti, eli vastaavalla kierrosluvulla irtoaa enempi tehoa kuin lyhytiskuisesta. Lyhytiskuinen luonnollisesti kykenee kiertämään kovempaa mikä auttaa haettaessa huipputehoja korkeilla kierroksilla.

 

[Off-Topic]

Miks? Ei asia mun mielestä noin ole. Eikä etenkään yksiselitteisesti.

 

[bigbear]

Palataan aiheeseen.

Kun poljen pyörällä saan aikaiseksi 160Nm väännön kun seison koko painollani toisella polkimella. Jos valitsen todella pitkät välitykset saattaa mennä pitkä tovi ennen kuin pyörä edes kunnolla liikahtaa. Jos taas laitan lyhyen välityksen niin melkein tipahdan kammen mukana alas. Väännön ollessa täysin sama. Eli tuon teorian mukaan teholla eli tässä tapauksessa kierrosluvulla saadaan kiihtyvyys aikaan.

Juu oli väsynyttä juttua..

 

[Spam]

Palataan aiheeseen.

Kun poljen pyörällä saan aikaiseksi 160Nm väännön kun seison koko painollani toisella polkimella. Jos valitsen todella pitkät välitykset saattaa mennä pitkä tovi ennen kuin pyörä edes kunnolla liikahtaa. Jos taas laitan lyhyen välityksen niin melkein tipahdan kammen mukana alas. Väännön ollessa täysin sama. Eli tuon teorian mukaan teholla eli tässä tapauksessa kierrosluvulla saadaan kiihtyvyys aikaan.

Juu oli väsynyttä juttua..

Kato siinä se välityssuhde justiinsa muuttuu, kuten itse sanoit valitseesi pitkän välityksen. Jos on 160Nm siinä kammen akselilla, niin renkaalla on noissa tapauksissa jotain ihan muuta. Siis välityssuhteella 1 (kampi pyörähtää kerran -> rengas pyörähtää kerran) renkaalla on 160Nm. Jos sulla on välityssuhde 1/10 (kampi kerran -> rengas kymmenen kertaa), niin renkaalla on vain 16Nm:n vääntömomentti. Kuten on tullut jo aiemmin todettua useaan kertaan, niin suurempi teho nimenomaan mahdollistaa suuremman vääntömomentin, ja sitä kautta suuremman voiman, vetävälle pyörälle. Näin voidaan käyttää pienenpää välityssuhdetta tai vaikkapa samaa välityssuhdetta, mutta pidemmän aikaa, jolloin vetävällä pyörällä on sama suurempi vääntömomentti pidemmän aikaa.

 

[KHN]

Ajotilapiirros on se perustyökalu, josta selvitellään autojen kiihtyvyyksiä ja sopivia vaihteiston välityssuhteita yms. Asiasta on jauhettu sen verran paljon, että lyhyestä virsi kaunis. Opiskelkaa oheisten linkkien teoria kunnolla, niin ei tarvitse väitellä huonoilla lähtötiedoilla.

http://koti.mbnet.fi/pedroh/koulu/ajotilapiirros.pdf
http://koti.mbnet.fi/pedroh/koulu/kuva.gif
http://www.tekniikka.oamk.fi/~tparta/sovellusohjelmat/2003/lopputyo_esim.htm

 

[Feynman]

Tämä menee jo hieman teoreettiseksi, mutta aihe on monesti mietityttänyt: Kuinka on mahdollista, että teho on suurempi vaikka vääntömomentti on pienempi korkeilla kierroksilla? Itse olen päättynyt sellaiseen ratkaisuun, että palotapahtumia on enemmän aikayksikössä. Väännön kaavahan ei sisällä aikaa M=F*r, mutta puolestaan tehon kaava P=dw/dt. Mutta miksi sitten vääntö on pienempi? Onko moottorin hyötysuhde pienempi korkeilla kierroksilla? Voidaanko sanoa, että suurimman vääntömomentin kierroksilla on paras hyötysuhde?

 

[Spam]

Tämä menee jo hieman teoreettiseksi, mutta aihe on monesti mietityttänyt: Kuinka on mahdollista, että teho on suurempi vaikka vääntömomentti on pienempi korkeilla kierroksilla? Itse olen päättynyt sellaiseen ratkaisuun, että palotapahtumia on enemmän aikayksikössä. Väännön kaavahan ei sisällä aikaa M=F*r, mutta puolestaan tehon kaava P=dw/dt. Mutta miksi sitten vääntö on pienempi? Onko moottorin hyötysuhde pienempi korkeilla kierroksilla? Voidaanko sanoa, että suurimman vääntömomentin kierroksilla on paras hyötysuhde?

Auttaisko pieni johtaminen ymmärtämään...

P = dW/dt (teho = d. työ jaettuna d. ajalla)

dW = F*ds (d. työ = voima * d. matka)

M = F*r (vääntömomentti = voima * voiman vaikutussuoran lyhin etäisyys pisteestä, jossa vääntömomentti halutaan määrittää)


Momenttiyhtälö => F = M/r

Sijoitetaan työhön => dW = M/r * ds

Pyörimisliike => ds = r * da, missä r on kaarevuussäde (ympyrässä siis ympyrän säde) ja da on differentiaalinen kaarevuuskeskipisteen kulma (ympyrässä differentiaalisen pieni keskuskulma). Kuvalla olis niin paljon helpompi...

Sijoitetaan työn yhtälöön => dW = M/r * r * da = M * da

Sijoitetaan tehon yhtälöön => P = dW/dt = M*da / dt

Nyt da/dt on siis kulman muutosnopeus, elikkäs kulmanopeus w


Sijoitetaan tehon yhtälöön => P = M*da/dt = M*w

Kulmanopeus w = 2*Pi*n, missä n on pyörimisnopeus

Eli P = dW / dt = M * w = M * 2 * Pi * n


Auttokohan? Pitäis auttaa ainakin silloin, jos itse sisäistät noi asiat. Ei riitä, että osaa vaikkapa johtaa noi ulkoa.

Suoranaisesti ei voida sanoa, että hyötysuhde on huonompi korkeilla kierroksilla. Esim. ottomoottorilla tyhjäkäynnin (ja suuren osan osakuormasta) hyötysuhde on tavattoman huono.

Monia isoja moottoreita, kuten vaikkapa laivamoottoreita ajetaan yleensä vakiokierrosnopeudella. Tehoa kasvatetaan siten vain kasvattamalla vääntömomenttia kuormitustilanteen mukaisesti. Näiden moottoreiden nopeutta ohjataan eräänlaisella vakionopeussäätimellä, joka pyrkii pitämään moottorin käyntinopeuden vakiona kuormituksesta huolimatta.

 

[KHN]

Yleensä autonmoottoreissa kokonaishyötysuhde laskee suurilla kierroksilla johtuen volumetrisen hyötysuhteen laskemisesta (esim. imukanavisto ahdistaa niin paljon että ehditään imuventtiilin aukioloaikana imeä litran sylinteriin vain 8 dl ilmaa, kun taas keskikierroksilla imukanaviston ollessa sopivasti resonanssissa saadaan sinne vaikkapa 11 dl ilmaa). Pakoputkisto resonansseineen sitten vaikuttaa siihen miten hyvin sylinteri saadaan tyhjennettyä edellisen työtahdin pakokaasuista. Ottomoottoreissa kaasuläpällä rajoittamalla sitten säädellään tämän volumetrisen hyötysuhteen huonoutta.

Ideaalitapauksessahan sylinteri täyttyisi kaikilla kierrosluvuilla täydellisesti, seossuhde olisi aina oikea ja palaninen tapahtuisi aina täydellisesti. Tällöin vapaastihengittävässä moottorissa vääntömomenttikäyrä (= rajamomentti) olisi vaakasuora ja teho seuraisi lineaarisesti kierroslukua. Ahdetuissa moottoreissa taas momentti seuraisi ahtopainekäyrää.

Paras hyötysuhde saavutetaan yleensä vääntöhuippua vähän pienemmällä kierrosluvulla, mutta ei aivan kaasupohjassa. Allaolevan pdf-dokumentin sivulla 67 on esimerkki ominaiskulutuskäyrästöstä ja siihen on jopa laitettu mitä kierrosluku/vääntömomenttilinjaa pitäisi seurata optimoitaessa polttoaineenkulutus (tämä optimointi taitaa onnistua vain, jos polttomoottori ei ole suoraan kytketty auton voimansiirtoon). http://www.kfb.se/pdfer/R-00-53.pdf
Toinen esimerkki ominaiskulutuskäyrästöstä löytyy allaolevan pdf-dokumentin sivulta 18. http://www.drfoerst.de/Download/Manuale/softwaremanual.pdf

Laivanmoottoreissa on käytössä yleisimmin 3 erilaista toimintamoodia:
a) suoraan kiinteäsiipiseen potkuriin kytketysissä päämoottoreissa teho seuraa 3. asteen käyrän mukaisesti kierroslukua eli ns. potkurikäyrää
b) ns. diesel-sähköisessä käytössä moottori tuottaa sähköä ja sähkömoottori pyörittää potkuria. Moottori on teoriassa vakiokierrolukumoottori, mutta käytännössä sitä ajetaa droop-moodissa eli esim. tyhjäkäynnillä kierrosluku on 780 rpm ja 100% teholla 750 rpm. Tämä tekee kierrosluvun säädöstä helpompaa.
c) edellisten yhdistelmä eli ns. combinator curve. Tätä käytetään säätölapapotkureilla, jolloin laivan vauhtia säädellään joko potkurin lapakulmaa muuttamalla tai potkurin pyörimisnopeutta muuttamalla tai molemmilla tavoin.

 

[Feynman]

Yleensä autonmoottoreissa kokonaishyötysuhde laskee suurilla kierroksilla johtuen volumetrisen hyötysuhteen laskemisesta (esim. imukanavisto ahdistaa niin paljon että ehditään imuventtiilin aukioloaikana imeä litran sylinteriin vain 8 dl ilmaa, kun taas keskikierroksilla imukanaviston ollessa sopivasti resonanssissa saadaan sinne vaikkapa 11 dl ilmaa). Pakoputkisto resonansseineen sitten vaikuttaa siihen miten hyvin sylinteri saadaan tyhjennettyä edellisen työtahdin pakokaasuista. Ottomoottoreissa kaasuläpällä rajoittamalla sitten säädellään tämän volumetrisen hyötysuhteen huonoutta.

Ideaalitapauksessahan sylinteri täyttyisi kaikilla kierrosluvuilla täydellisesti, seossuhde olisi aina oikea ja palaninen tapahtuisi aina täydellisesti. Tällöin vapaastihengittävässä moottorissa vääntömomenttikäyrä (= rajamomentti) olisi vaakasuora ja teho seuraisi lineaarisesti kierroslukua. Ahdetuissa moottoreissa taas momentti seuraisi ahtopainekäyrää.

Kiitos! Juuri tätä olin vailla. Löytyisikö joitain linkkejä polttomoottorien tekniikkaa koskien? Pikainen googletus ei tuottanut tulosta.

 

[KHN]

Kiitos! Juuri tätä olin vailla. Löytyisikö joitain linkkejä polttomoottorien tekniikkaa koskien? Pikainen googletus ei tuottanut tulosta.

Itse olen näissä asioissa pitkän ja perinteisen tien kulkija ja itse olen löytänyt netistä vain vaihtelevantasoista tietoa, joka on erittäin hajallaan. Jos olet asioista oikeasti kiinnostunut, hommaa perustiedonlähteeksi hyllyysi seuraavanlainen tiiliskivi: John B. Heywood, Internal Combustion Engine Fundamentals.

 

[Spam]

Itse olen näissä asioissa pitkän ja perinteisen tien kulkija ja itse olen löytänyt netistä vain vaihtelevantasoista tietoa, joka on erittäin hajallaan. Jos olet asioista oikeasti kiinnostunut, hommaa perustiedonlähteeksi hyllyysi seuraavanlainen tiiliskivi: John B. Heywood, Internal Combustion Engine Fundamentals.

OUCH, tota raamattua on tullu joo jonkun verran luettua.

 

[bigbear]

Voisiko joku laskea kahden samanlaisen auton/moottorin kiihtyvyydet erilaisilla vaihteistoilla?

auto 1 = manuaali 5/6 vaihdetta
auto 2 cvt eli portaaton vaihteisto

Tavallisen vaihteiston hyötysuhde lienee jotain 97% ja cvt vaihteiston noin 90-92%

Manuaalilla vaihtamiseen kuluu keskimäärin aikaa 0,5-1sek.

Vertailu autona voisi käyttää tuota lopputyössä ollutta autoa.

Kuka osaa laskea tuon

 

[Toni_V]

Melkoista tarinaa tuntuu synnyttävän teho vs. vääntö. Onkohan muuta näin yksinkertaista fyysiikan perustetta mitä osa ihmisistä ei vain suostu uskomaan? Teho on vääntö*rpm. Teho ratkaisee, moottorin väännöllä ei ole merkitystä, koska sopivalla vaihdelaatikolla saadaan valittua sopiva renkaiden pyörimisnopeus.

Yleensä vapaastihengittävästä 4t-moottorista saatava vääntö on hyvin pitkälle suhteessa moottorin tilavuuteen, siksi pyörimisnopeutta pyritään kasvattamaan mahdollisimman suureksi kilpamoottoreissa. F1:sissä ja karting-koneissa tämä on viety hyvinkin pitkälle, kun pyörimisnopeudet ovat 20000 rpm tienoissa.

 

[triniemi]

Jos autoissa ei olisi vaihdelaatikoita tai perävälitystä, olisi väännölläkin suurempi merkitys.

 

[gnz]

Melkoista tarinaa tuntuu synnyttävän teho vs. vääntö. Onkohan muuta näin yksinkertaista fyysiikan perustetta mitä osa ihmisistä ei vain suostu uskomaan? Teho on vääntö*rpm. Teho ratkaisee, moottorin väännöllä ei ole merkitystä, koska sopivalla vaihdelaatikolla saadaan valittua sopiva renkaiden pyörimisnopeus.

Niin, miksi suotta lukemaan koko toikkia läpi. :thumbup:
Kirjotetaan vaan uudestaan se, mitä tähän mennessä on sanottu jo ainakin 4 kertaa..

Ts. Informaatioarvo nolla.

edit: Ja toki olet oikeassa pointissasi.. Eri asia sitten on, kuinka käytännöllinen tällainen väännötön kulkuväline on.

 

[Toni_V]

Niin, miksi suotta lukemaan koko toikkia läpi. :thumbup:
Kirjotetaan vaan uudestaan se, mitä tähän mennessä on sanottu jo ainakin 4 kertaa..

Pitää koittaa jankuttaa että uskoisivat

Senverran huomautusta, että kun puhutaan vääntävästä moottorista niin useimmiten tarkoitetaan pienillä kierroksilla tehokkaasta moottorista. Ihan samaa vääntöä siitä koneesta irtoaa suurillakin kierroksilla. Ja kone ilman pienien kierroksien vääntöä voi kuitenkin toimia ihan hyvin jollain variaattorivedolla tms.

Eli kiihdytetaan maksimi tehoilla (eikä väännöillä) koska silloin saadaan renkaista ulos suurin teho (ja vääntö).