DL 650 info

  • Full Screen
  • Wide Screen
  • Narrow Screen
  • Increase font size
  • Default font size
  • Decrease font size

Teljesítmény és nyomaték

E-mail Nyomtatás PDF
Olvasóink értékelése: / 64
ElégtelenKitűnő 
Tartalomjegyzék
Teljesítmény és nyomaték
Áttétel
A váltó
Elméleti végsebesség
Nyomaték- és teljesítménygörbe
Konklúzió
Minden oldal

Már régóta tervezem annak a „mondakörnek“ a feldolgozását amely kapcsán gyakran hallani az alábbi mondatokat nem csak motoros hanem autós körökben is: „az én 150 lóerős gépem úgy gyorsul, mint az állat“, „szeretem, hogy már alulról is húz“, „nyomatékból legyorsulom“, stb.

Ez az írás mindenkinek szól, akit a téma érdekel, ezért megpróbáltam olyan formában előadni, hogy azok is élvezettel és figyelemmel olvassák, akiket egyébként minimum nem nyűgöznek le a matematika és fizika rejtelmei. Emellett azonban törekszem a szakszerűségre is hiszen ez azért mégsem egy okkult tudomány…

Sokáig én sem voltam tisztában mit is jelent a címben szereplő két kifejezés, később meg az nem volt világos, hogy a vezető által érezhető és tapasztalható menettulajdonságokkal milyen összefüggésben is vannak. Hallottam olyat is miszerint a nyomaték a gyorsulásért, a teljesítmény a végsebességért felel. Ez túl egyszerűnek tűnt (és később látni fogod, hogy nem is fedi a valóságot) Ezért végiggondoltam a dolgot, és az eredményt most itt olvashatod. Reményeim szerint az írás végére képet kapsz róla, hogy mitől gyorsul egy motor jobban, vagy miért nagyobb valamelyiknek a végsebessége.

Vágjunk is bele, és mindjárt kezdjük néhány alapfogalommal és azok definíciójával.

Mitől is megy előre a motorkerékpár?

A hátsó kerék -hála a gumi tapadásának- forogva tolja előre. A kereket fogaskerekeken át a lánc/kardán/bordásszíj hajtja, azt meg a váltón keresztül a motor. Ez lássuk be így nem túl tudományos és ráadásul a mérnökök -mint pl. én is- szeretik a bonyolult dolgokat. Ezért ezt a tolást elnevezték inkább erőnek. Ha ez az erő egy forgó valami szélén jelentkezik (ménökül: ébred), akkor azt úgy hívják nyomaték. A nyomaték tehát egyenlő a tolás (erő) és a forgó valami sugarának (erőkar) szorzatával:

M = F x r

ahol M a nyomaték [Nm], F az erő [N] és r az erőkar [m]. Tehát pongyolán azt modhatjuk, hogy a nyomaték a motor (kerekének) tolóereje. Ebből következik, hogy ha nagyobb a nyomaték, akkor jobban tol a kerék - és jobb a gyorsulás.

Na jó, és akkor mi az a teljesítmény?

Példánknál maradva, amíg a kerék nem forog, nincs erő (tolás) és így nyomaték sem. Mihelyt a tapadó kerék elkezd forogni, megjelenik az erő (barátjával, a nyomatékkal). A forgó kerék forgási sebességét csúnya szóval szögsebességnek hívjuk. A teljesítmény (P [W]) az erő által mozgás közben végzett munka (energia), forgó mozgás esetén egyenlő a nyomaték (M [Nm]) és a szögsebesség (ω [1/s]) szorzatával:

P = M x ω

Esetünkben a szöget a kerék által megtett fordulatokkal fejezzük ki, ez a fordulatszám. Fentiek alapján már levonhatunk egy következtetést, miszerint a teljesítmény egyenesen arányos a nyomatékkal és a fordulatszámmal, tehát:

  • ugyanazon fordulatszámon járó motorok közül az ad le nagyobb teljesítményt, amelyiknek az adott fordulatszámnál nagyobb a nyomatéka, illetve
  • két azonos nyomatékú motor közül az a nagyobb teljesítményű, amelyik az adott nyomatéknál magasabb fordulatszámon forog.

Talán nem mindenkinek tűnt fel, hogy már motorfordulatszámról meg motorteljesítményről meg motornyomatékról beszélünk. Pedig a keréktől indultunk el! Miért nem a kerék fordulatszámáról, nyomatékáról és teljesítményéről beszélünk akkor? A kérdés jogos, de mindjárt látni fogjuk, hogy milyen egyszerű az összefüggés a kettő között.


Áttétel

Amikor megfejtettük, hogy mitől megy előre a motorunk nem véletlenül említettem a láncot vagy kardántengelyt és a váltót. Ezek mindegyike valamilyen áttételt képvisel.

Gondoljunk a kerékpárra. A klasszikus ún. „parasztbiciklin” egy nagy első és egy kis hátsó fogaskereket találunk. A hajtóműén (az elsőn, amit Józsi bá’ tapos) mondjuk 50, az agyon (a hátsón) 25 fog van. A két fogaskerék egymáshoz viszonyított aránya (a hátsó szemszögéből nézve) 1:2, vagyis ha Józsi bá’ a kocsmát nem a biciklit tolva közelíti meg (még nem csuma részeg) és egy egészet teker a hajtókaron, akkor a hátsó kerék tengelye pont kettőt fog fordulni, hiszen a nagyobbik kerék egy teljes fordulat alatt pont 50 láncszemet húz magával és ugyanezt az 50 láncszemet kell áthúzni a kisebbik, 25 fogas keréken is.

 

Bár a kardántengelyesekre minden ugyanúgy érvényes, az egyszerűség kedvéért vegyünk egy lánchajtású motorkerékpárt, legyen ez például a Suzuki DL650 V-Strom. Ennél a modellnél gyárilag a többnyire sebességváltónak becézett nyomatékváltó kimenő tengelyén egy kis (15 fogas), míg hátul a kerékagyon egy nagy (47 fogas) fogaskerék van. A 2 fogaskerék által képviselt áttétel (végáttétel) tehát 47/15=3,133. Pontosan ennyit kell a kis fogaskeréknek fordulnia ahhoz, hogy a hátsó kerék egy teljes fordulatot tegyen meg. Ebből látható, hogy a hajtáslánc elejétől (a motortól) hátrafelé haladva az áttételek által meghatározott egyes fordulatszámokat az áttétellel való osztással kapjuk meg és fordítva.


A váltó

Szomorú hírem van, a váltóban is van áttétel, mégpedig összesen hét. Ebből hat a különböző sebességi fokozatokhoz tartozik, egy pedig az ún. primer áttétel, ami a motor főtengelye és a váltó bemenő (nyeles-) tengelye közti fogaskerék kapcsolatból adódik. A végáttétellel együtt tehát összesen nyolc áttételünk van:

Primer áttétel2,088 (71/34)
1. fokozat2,461 (32/13)
2. fokozat1,777 (32/18)
3. fokozat1,380 (29/21)
4. fokozat1,125 (27/24)
5. fokozat0,961 (25/26)
6. fokozat0,851 (23/27)
Végáttétel3,133 (47/15)

 

Az eredő áttételt a hajtásban éppen résztvevő (bekapcsolt) sebességi fokozat, a primer és a végáttátel szorzatából kaphatjuk meg.

Elméleti végsebesség

Frissen szerzett tudásunk birtokában számoljuk ki (csupán az érdekesség kedvéért) mi lenne a motorunk sebessége 6. fokozatban ha a motor 10 000-es fordulatszámon pörögne!

Amint azt az előző oldalon megtanultuk, az eredő áttétel a primer, a 6. fokozat és a végáttétel szorzata:

2,088 x 0,851 x 3,133 = 5,567

A hátsó kerék tehát 10 000 / 5,567 = 1 796 fordulatot tenne meg percenként, illetve 60-szor ennyit 107 760-at óránként.

Ahhoz, hogy ez mekkora megtett távolságnak felelne meg szükségünk lesz a hátsó kerék kerületére, ami 2,016 m (hogy ez hogy jött ki, majd egy másik cikkben mesélem el). Vagyis egy fordulat alatt 0,002016 Km-t tesz meg a kerék, tehát a sebességünk 107 760 x 0,002016 = 217 Km/h lenne.

Na de ne álmodozzunk, e kis pihentető kitérő után inkább térjünk vissza kedvenc eredeti témánkhoz.


Nyomaték- és teljesítménygörbe

Bár a világ összes járműgyártójának szinte minden motorfejlesztő mérnöke éjjel nappal azon fáradozik, hogy ne így legyen, a belsőégésű motorok nyomatékleadása mégis egyenetlen, változó, mégpedig a fordulatszám függvényében.
Amikor tudományos publikációkat olvasgatunk (motoros magazinok, stb) a motorkerékpárok adatlapjainál néha megtaláljuk a grafikonon ábrázolt nyomaték- és teljesítményadatokat.

Suzuki DL650 V-Strom K6 nyomaték- és teljesítménygörbéje

Elemezzük kicsit, hogy mit mutatnak a fenti görbék!
Elinduláskor 40 Nm nyomaték áll rendelkezésünkre a motor gyorsításához. Ez a csúcsnyomaték 2/3-a, nem is olyan rossz! 3500-nál már közel 50, majd 4500-nál már 55, ami a csúcs 82 illetve 90%-a. Ez azt jelenti, hogy a 3500-9000 közötti tartományban érzésre szinte végig ugyanúgy fog gyorsulni a vas. Efölött kezd meredekebben esni a görbe, tehát ott már számíthatunk a kisebb vonóerőre. A csúcs 61 Nm 7500-as percenkénti főtengelyfordulatnál, innen már a leadott teljesítmény is alig változik, hiába forgatjuk még jobban a motort.

Az egyes fokozatokhoz tartozó sebességgörbéket (amik egyébként tökegyenesek) már ritkábban teszik közzé.

Suzuki DL650 V-Strom K6 sebességgörbéi fokozatonként

Az ábrából megtudhatjuk, hogy az egyes sebességi fokozatzokban mekkora a motorunk sebessége egy adott fordulatszám esetén, illetve, hogy mekkora az elméletileg elérhető maximális végsebesség.

A szaggatott kék vonal egy olyan váltási elvet követ, mely szerint a felváltásoknál mindig a nyomatékcsúcshoz tartozó 7500-as motorfordulatszámhoz érkeznénk meg. Azt gondolhatnánk, hogy ez a nyerő, mert így mindig a maximális gyursulással mehetünk tovább. Ahhoz, hogy ezt elérjük egyesben kb. leszabályozásig (10500) kellene pörgetni a motort, majd 9600, 9250, 8760, 8400-ig. Ezek a fordulatszámok 45, 51, 53, 55 ill. 57 Nm-nek felelnek meg, a megfelelő sebességek 78, 100, 123, 144, 163 Km/h.

A szaggatott piros vonal egy másik lehetséges sebességváltási ciklust mutat. Rendre az előbbi grafikon alapján optimálisnak mondott 7500-as fordulatszám elérésekor váltunk fel. Egyesben ez kb. 56 Km/h-s sebességnek felel meg. Másodikba váltva a fordulatszám leesik 5500-ra, a motornyomaték 57 Nm-re, ami a maximálisnak 93 %-a. A továbbiakban látható, hogy a helyzet csak "javul" mert egyre magasabb fordulatszámokra "érkezünk meg":

  • 2-3: 78 Km/h @ 6000 ford/perc @ 58 Nm
  • 3-4: 100 Km/h @ 6100 ford/perc @ 58 Nm
  • 4-5: 123 Km/h @ 6400 ford/perc @ 59 Nm
  • 5-6: 144 Km/h @ 6600 ford/perc @ 59 Nm

A két váltási módszer nyomatéki adatait összehasonlítva azt látjuk, hogy aki a piros vonalat követi a motor nyomatékát végig a 93-100%-os tartományban használja ki, míg a kékvonalas "leforgatós" pilóta a 100-74%-os sávban fog mozogni. Vajon melyik az üdvözítőbb?

Amit viszont szinte sohasem láthatunk az a hátsó kerék nyomatéka a sebesség függvényében. A fenti grafikonokból leolvasva az adatokat megrajzolható az egyes sebességi fokozatokban a nyomaték.

Suzuki DL650 V-Strom K6 nyomaték fokozatonként

Ebből a grafikonból is sok érdekes dolgot lehet leolvasni!

  • Például azt, hogy miért kell a váltó a motorra. Ha csak 1. vagy 6. fokozatunk lenne, akkor vagy nem tudnánk többel menni mint 70, vagy minden elindulás külön művészi torna lenne. (Mellesleg az is kiderül az ábrából, hogy miért hívják nyomatékváltónak a váltót.)
  • Látható az is, hogy pl. 60-nal bármelyik fokozatban haladhatunk, de minél kisebb fokozatban megyünk annál nagyobb a nyomaték a keréken, tehát annál jobban tudunk gyorsítani. 60-nál az 1. fokozatban majdnem négyszer(!) akkora a nyomaték, mint 6.-ban. (Ezért szoktunk elindulni egyesben és nem egy magasabb fokozatban, vagy ugyanezért váltunk vissza előzés előtt illetve hegymenetben.)
  • Viszont a 4. 5. és 6. között már korántsem akkora, 25% és 13% a különbség. Ezt érezzük is akkor, amikor gyorsítjuk a motorunkat: az első három fokozatban -persze egyre gyengülő mértékben, de- úgy tűnik, hogy nagyon „húz” a gép, majd kb. 100 felett a 4. 5. 6. fokozatok gyorsításbeli különbsége már szinte alig tűnik fel.
  • Azt már tudjuk, hogy motorunk akkor gyorsul a legjobban, ha a keréken a nyomaték a lehető legnagyobb. Ezekből a görbékből látjuk, hogy nincs értelme bizonyos sebesség elérése után az adott fokozatban maradnunk. Érdemes a nyomatékmaximum elérésekor vagy nem sokkal utána felváltani, mert hála a DL650 motorja lapos és viszonylag egyenletes nyomatékkarakterisztikájának a következő fokozatban a nyomatékgörbe azon pontjára „érkezünk”, ami nem marad el számottevően az abban a fokozatban lévő csúcsnyomatéktól. Az optimális gyorsulás eléréséhez tehát 56, 78, 100, 123, ill. 144 Km/óránál lenne érdemes felváltani (lásd előző oldal).


Konklúzió

Térjünk vissza kicsit a teljesítményhez! Emlékezzünk, a teljesítmény egyenlő nyomaték szorozva fordulatszám. Hasonlítsunk össze két motort, melyeknek azonos a csúcsnyomatéka de ezt különböző fordulatszámokon adják le. Legyen az egyik motor kedvenc DL 650-esünk, a másik pedig egy Yamaha XT660 X. Az alábbi ábrán láthatjuk, hogy amelyiknek a motorja magasabb fordulatszámon éri el a nyomatékmaximumát az nagyobb teljesítményt ad le, mégpedig a fordulatszámok különbségének arányában.

DL650 - XT660X

Mindkét motornál azonos áttételű váltót feltételezve 6250-ig (ez egyesben kb. 47-nek felel meg) a Yamaha fog jobban gyorsulni. Ott viszont neki váltania kell a következő fokozatba, mert a motorjának „elfogyott” a használható fordulatszám-tartománya, szemben a Suzukival, amelyik ott indul be igazán és tol kb. 8500-ig (akkor már 64-nel megy). A Yamaha már régóta másodikban van, ami a tanultak szerint (ld. nyomatékváltó) azt jelenti, hogy a hátsó kerekén már csökkentett nyomatékkal kénytelen küzdeni. És így tovább, hiába azonosak a nyomatékcsúcsok, a szűk fordulatszám-tartomány egyenlőtlenné teszi a versengést az XT számára.

Általánosságban elmondható, hogy két azonos csúcsnyomatékú motor közül az a gyorsabb, amelyik az adott nyomatékot magasabb fordulatszámon adja le, vagyis „erősebb”, magyarul több benne a LÓERÕ.

Aki azt mondja, hogy neki csak a nyomaték számít, az egyformán boldog lenne mindkét motorral. Aki a lóerőket részesíti előnyben annak a DL a nyerő. Akit a már relatíve alacsony fordulaton ébredő nyomaték (tolóerő) éltet, az a Yamahát fogja választani.

Amikor egy motoros azt mondja, hogy előnyben részesíti a nyomatékot a teljesítménnyel szemben, akkor arra gondol, hogy szereti ha már alacsony fordulatszámon jól húz a gép.

De a versenyt nem ő fogja megnyerni…Cool