[align=center]Poznámky k pohybu kolového vozidla[/align]
Zdejší debata mě přiměly k napsání pár poznámek k pohybu kolových vozidel. V žádném případě to neberte jako poučování, jen bych rád korigoval pár příspěvků. Budu se tento text snažit napsat co možná nejjednodušeji.
Každé kolové vozidlo, ať je poháněno libovolnou pohonnou jednotkou, se pohybuje v nějakém prostředí. Určení vozidla pro konkrétní účel, má zásadní vliv na jeho konstrukci a výsledné vlastnosti. To je myslím každému jasné, nikdo neočekává, že běžný osobní automobil bude mít vysokou průchodnost terénem. Naopak, čistě terénní vozidlo nikdy nebude dosahovat silničních vlastností běžného osobního vozidla. Móda dnešních pseudo-terénních vozidel na tom nic nezmění.
Pokud chceme uvažovat nad dynamickými vlastnosti libovolného kolového vozidla, musíme vycházet z tzv. rovnováhy sil působících na vozidlo. Její matematické vyjádření je dáno následující, velmi jednoduchou rovnicí:
V této rovnici je pod označením Ft hnací síla vozidla, Ff je valivý odpor, Fs je odpor do stoupání, Fv je odpor vzduchu, Fi je setrvačný odpor a Fh je odpor přívěsu.
Pro pohyb vozidla tedy musí být tyto síly v rovnováze. Grafické vyjádření této rovnice, se nazývá trakční diagram a patří mezi nejdůležitější informace o jakémkoliv kolovém vozidlu. Jako příklad máte na dalším obrázku trakční diagram vozidla, se 4-stupňovou převodovkou.
Na ose y je hnací síla, na ose x je rychlost jízdy, pod osou x jsou otáčky motoru. Hyperbola označená jako Pm je křivka, který vyjadřuje ideální průběh hnací síly. Křivky označené čísly 1, 2, 3 a 4 jsou křivky hnacích sil, odpovídající jednotlivých převodovým stupňům. Povšimněte si, že se dotýkají hyperboly ideálního průběhu. Křivky označené číslem s procenty, jsou křivky jízdních odporů, příslušné číslo v procentech odpovídá sklonu vozovky, vozidlo je uvažuje při jízdě rovnoměrnou rychlostí. Jedná se tedy skutečně o grafické vyjádření předchozí rovnice rovnováhy sil.
Cílem celého zkoumání této rovnováhy by mělo být dosažení stavu, kdy se křivky hnacích sil co možná nejvíce přiblíží hyperbolickému ideálnímu průběhu. Tento trakční diagram také umožňuje odpovědět na tyto otázky:
1) Umožňuje určit maximální rychlost vozidla na rovině - bod, kde se protne křivka hnací síly při nejvyšším převodovém stupni, s křivkou jízdních odporů na rovině (0%).
2) Zjistit stoupavost vozidla na jednotlivé převodové stupně – porovnáním křivek výkonů a odporů
3) Určit, jaký převodový stupeň je nutno mí zařazeno, při daném stoupání.
4) Určit, jakou rychlostí je možno jet při určitém stoupání.
5) Určit přebytek hnací síly, který má vozidlo k dispozici při daném stoupání (pro akceleraci, případně tah přívěsu).
Tento diagram se také doplňuje tzv. výkonovým diagramem, ale to už by byla složitější otázka, na kterou se nedá jednoduše odpovědět.
S tím, jak vypadá průběh výkonu a momentu spalovacího motoru v závislosti na otáčkách, je pravděpodobně většina čtenářů tohoto vlákna seznámena, ale pro jistotu:
Průběh výkonu můžete samozřejmě vidět také v trakčním diagramu. Na ose y je výkon motoru, na ose x jsou otáčky. Písmenem Pm je označen průběh výkonu, písmenem Mm proběh točivého momentu.
Nyní klíčová otázka, která by mohla provázet celou zdejší diskuzi. Je tento průběh výkonu motoru ideální, pro pohon kolových vozidel? Odpověď je jednoduchá, není. Ideální pohonná jednotka kolového vozidla by měla mít hyperbolický průběh výkonu, tedy průběh, který je v trakčním diagramu označen písmenem Pm. Spalovací motor je tomuto průběhu na hony vzdálen. To je vlastně také důvod, proč musíme používat převodovky. Průběh točivého momentu spalovacího motoru prostě nevyhovuje trakčním požadavkům vozidla.
V případě elektromotoru je situace zcela jiná. Na dalším obrázku máte průběh výkonu elektromotoru v závislosti na otáčkách (nejsem elektrikář, takže konkrétní motor nebudu dále rozvádět, elektrikáři laskavě doplňte):
Na ose y je moment elektromotoru, na ose x jsou otáčky. Jak je vidět, elektromotor může mít skoro ideální průběh pro pohon kolového vozidla. Jako pohonná jednotka vozidel se tedy teoreticky hodí mnohem lépe, než spalovací motor. Tento průběh momentu je také důvod, proč nemusíme řadit, prostě to není potřeba.
Jaký že bývá dosahován střední tlak páry ve válci parního stroje?
