Kumpi ratkaisee optimi kiihdytyksessä - vääntö vai teho?

[Attitude]

Mitenkäs tämä nyt menee jos haetaan maksimi kiihtyvyyttä vaikkapa varttimaililla, niin kumpi ratkaisee - vääntö vai teho?
Jos oletetaan että optimaalisilla vaihdoilla pysytään 2000 kierroksen alueella, niin siinä tapauksessa liitteen käppyröiden mukaan paras vääntö olisi jossain 7700 - 9700 rpm. Kun taas paras tehoalue osuisi alueelle 9500 - 11500 rpm.

Aiemmin olin siinä uskossa että teho ratkaisee, mutta nopean kuuklauksen jälkeen en olekkaan asiasta enään niin varma..

Kappyra.jpg

[JJJ]

Teholla mennään edelleen..

[Hanskabel]

Kumpikaan ei varmaan yksistään tee autuaaksi.
Pienelläkin teholla voidaan kehittää jumalaton vääntömomentti, mutta jos tavoitteena on kiihdyttää rengas mahdollisimman suureen pyörimisnopeuteen siten, että asvaltin ja kumin välinen kitka olisi jatkuvasti luistorajalla, niin tarvittavan momentin ylläpitäminen vaatii sitä tehoa. Mitä kauemmin tätä momenttia on tarkoitus ylläpitää pyörimisnoopeuden kasvaessa, niin sitä enemmän tehoa tarvitaan.

[MARVINkhihihi]

Mitenkäs tämä nyt menee jos haetaan maksimi kiihtyvyyttä vaikkapa varttimaililla, niin kumpi ratkaisee - vääntö vai teho?
Jos oletetaan että optimaalisilla vaihdoilla pysytään 2000 kierroksen alueella, niin siinä tapauksessa liitteen käppyröiden mukaan paras vääntö olisi jossain 7700 - 9700 rpm. Kun taas paras tehoalue osuisi alueelle 9500 - 11500 rpm.

Aiemmin olin siinä uskossa että teho ratkaisee, mutta nopean kuuklauksen jälkeen en olekkaan asiasta enään niin varma..

Kappyra.jpg

Teho on kierrokset*vääntö, jossain vaiheessa kierroksien kasvaessa alkaa vääntö loppumaan koneen hengityksen loppuessa, silloin ei kierroksien lisäys auta.
Siis fysiikan lakien mukaan parasta on käyttää konetta sillä alueella (75%-90%), jossa ilma vielä virtaa vapaasti.

[skuikka]

Pelkällä fysiikalla kun katsotaan niin E=1/2mv^2, eli liike-energia on puoli massaa kertaa nopeus toiseen. Eli kiihdyttäminen on liike-energian tuontia kappaleeseen. Haluamme suuren kiihtyvyyden, eli siis tuoda mahdollisimman paljon energiaa mahdollisimman pienessä ajassa. Kas kummaa, J/s, (joulea sekunissa) on Watti.

[NOx]

Tehon, väännön ja kierrosten laskentaa: http://www.jkauppi.fi/convert/power-calculation

Laita väännölle mittayksiköksi newtonmetrit ja teholle kilowatit ja kierroksia 9550 alkuun. Siitä voi sitten alkaa säätämään.

[jaket]

Vääntö ei ole työtä. Esim ihminen jaksaa vääntää yhdellä kädellä 200Nm. Mutta ei sillä paljoa kiihdytellä kun et pysty tekemään sitä edes kierrosta minuutissa.

[Miikam]

"Tässä moottorissa on valtavasti vääntövoimaa! Sitä kuuluisaa alavääntöä!"

Täältä hieno väline kiihdyksissään oleville mopoilijoille: http://motorcycleperformanceanalyzer.com/
Valitset vain oman pyöräsi, niin näet kiihtyvyyden kullakin vaihteella ja kierrosluvulla.
Esim. 2010 Z1000 Kawalla suurin kiihtyvyys on noin 7500rpm käyntinopeudella.

Untitled-1.jpg

Tuo olettaa näköjään, että ykkösvaihteella paikaltaan lähtiessä kytkintä luistatetaan keulimisen ja/tai sutimisen rajamailla 7600rpm(maksimikiihtyvyys) käyntinopeudella aina 75km/h vauhtiin saakka. Ok.

[Mikeyx]

Takapyörään vaikuttava momentti ja siten renkaan kautta asfalttiin välittyvä voima on se, mikä prätkää kiihdyttää.

Nyt jos aluksi tarkastellaan kiihdyttämistä jollain tietyllä vaihteella, niin maksimikiihtyvyys saavutetaan moottorin maksimivääntömomentin alueella. Tällöin renkaalle välittyy suurin momentti ja tien pintaan suurin voima. Momentin maksimi löytyy tehon maksimia alemmalla kierrosluvulla (ja siis alemmalla ajonopeudella, jos ajetaan samalla vaihteella). No miksi sitten maksimitehon kierrosnopeudella kiihtyvyys olisi alempi vaikka pyrkimys on kiihdyttää ja siis suurentaa liike-energiaa, ja sehän vaatii tehoa? Siksi että suuremmalla ajonopeudella samankokoinen nopeuden nosto (km/h) vaatii absoluuttisesti enemmän tehoa, koska liike-energia kasvaa nopeuden neliöön.

Jos kiihdyttäminen tapahtuu samasta alkunopeudesta lähtien mutta eri vaihteilla ajaen, niin silloin tilanne on toinen. Jos momentin ja tehon huippujen välillä on vaikkapa 2000 rpm:n ero, se vastaa suurinpiirtein kahta vaihdepykälää. Nyt jos lähdetään kiihdyttämään samasta alkunopeudesta (koneen kierrosnopeus siis JOKO momenttihuipussa TAI tehohuipussa), niin tehohuipun kierroksilla ajavalla on pienempi vaihde silmässä ja takapyörälle tuleva vääntömomentti on tiheämmän välityssuhteen vuoksi suurempi kuin jos ajettaisiin samaa nopeutta momentin huippukierroksilla ja isommalla vaihteella. Näin siis siitä huolimatta, että moottorin antama momentti on tehohuipun kierroksilla alempi. Näin ollen tehohuipun kierroksilla ajavan pyörä kiihtyy nopeammin.

Lisätään vielä se, että kaikkien eteenpäin liikkumista vastustavien voimien voittamiseksi vaadittava teho kasvaa nopeuden noustessa (P=F v). Ilmanvastuksen osalta tarvittava teho nousee peräti nopeuden kolmanteen potenssiin, koska termissä F nopeus vaikuttaa jo toiseen potenssiin.

[Mikeyx]

Tarkastellaan tehon ja väännön keskinäistä suhdetta kaikille tutun esimerkin avulla. Tarkoituksena on siis selventää sitä, miten voima (tai vääntömomentti) on se suure joka määrittää kappaleen liiketilaa ja että teho kuvaa paremminkin voiman tuottamisen ja energian määrän lisääntymisen "tahtia".

Kaikille lienee tuttu mökkikaivo, jossa on kettingin päässä ämpäri ja ketjua kelataan pöllin ympäri käsikäyttöisellä veivillä. Otetaan aluksi kaksi tapausta, joista ensimmäisessä vesiämpäriä nostetaan tasaisella nopeudella 1 m/s ja toisessa tapauksessa nopeudella 2 m/s.

Kun ämpäri on kiihdytetty tavoitenopeuteensa 1 tai 2 m/s, niin ämpäriä nostetaan molemmissa tapauksissa samalla voimalla, jonka suuruus on sama kuin ämpärin+veden+ketjun paino. Veivin vääntäjä siis kummassakin tapauksessa kohdistaa pölkkyyn saman vääntömomentin. Näin siis vaikka jälkimmäisessä tapauksessa nostovauhti onkin kaksinkertainen. Koska teho on nopeuden ja voiman tulo F x v (tai vääntömomentin ja kierrosnopeuden tulo M x w), niin jälkimmäisessä tapauksessa veivinvääntäjä joutuu tuottamaan voimaa/momenttia "tuplatahtiin" ja siis kaksinkertaisella teholla. Tällöin myös nopeammin nousevan ämpärin potentiaalienergia kasvaa tuplavauhtia, ja työmies joutuu huhkimaan tuplavauhdilla töitä.


Ajoneuvon kuljettajaa tyypillisesti kiinnostaa laitteen kiihtyvyys.

Tarkastellaan tilannetta, jossa ämpäriä nostetaan (tasaisesti) kiihtyvällä nopeudella. Oletetaan että vääntäjän veiviin kohdistama vääntömomentti ja siten nostovoima on 10% ämpärin ja ketjun painoa suurempi. Tällöin ämpärin nopeus nousee 10% suuruudella koko noston ajan. Myös tällöin nostovoima ja vääntömomentti siten pysyvät vakioina. Nostamiseen tarvittava teho taasen kasvaa koko ajan, koska ämpärin nopeus/pölkyn kiertonopeus kasvavat 10% suuruudella.

Em esimerkit ovat ajoneuvojen suhteen hieman huonoja, koska liikevastukset kasvavat voimakkaasti nopeuden kasvaessa. Mutta ehkä esimerkit pystyvät valaisemaan tehon ja momentin rooleja niin tasaisessa kuin kiihtyvässäkin liikkeessä.

Polttomoottorin tapauksessa todettakoon, että suurimman tehon kierrosluku on tyypillisesti se korkein kierrosluku, jolla moottori kykenee vielä tuottamaan käyttökelpoista vääntömomenttia.

[Nitrous]

Mulla on koneella excel, joka laskee kiihtyvyyttä (ladattu myös mp-radalle jos joku löytää) eri vaihteilla. Siitä näkee kivasti, että kiihtyvyys noudattaa koneen vääntökäyrää 1:1. Samalla siitä näkee millä kierrosluvulla kannattaa vaihtaa. Esim 600cbr 0-200 kiihdytyksessä eroa tulee n. 0.2s riippuen siitä kierrättääkö punarajalle vai vaihtaako 500rpm aiemmin.

Mut F=ma, F=M/r -> a=M/(mr)

Yllä r on renkaan säde.
Eli vääntö on se, joka tuo kiihtyvyyden.

Lataan sen excelin tänne jos joku vaan huomenissa muistuttaa.

[JMH]

Mulla on koneella excel, joka laskee kiihtyvyyttä (ladattu myös mp-radalle jos joku löytää) eri vaihteilla. Siitä näkee kivasti, että kiihtyvyys noudattaa koneen vääntökäyrää 1:1. Samalla siitä näkee millä kierrosluvulla kannattaa vaihtaa. Esim 600cbr 0-200 kiihdytyksessä eroa tulee n. 0.2s riippuen siitä kierrättääkö punarajalle vai vaihtaako 500rpm aiemmin.

Mut F=ma, F=M/r -> a=M/(mr)

Yllä r on renkaan säde.
Eli vääntö on se, joka tuo kiihtyvyyden.

Lataan sen excelin tänne jos joku vaan huomenissa muistuttaa.

Mul tuli tää kippura just mieleen, kun näin triidin ekaa kertaa. Ihan kätsy työkalu, kun miettii ratastuksia.

[ajvaara]

Tarkastellaan tehon ja väännön keskinäistä suhdetta kaikille tutun esimerkin avulla. Tarkoituksena on siis selventää sitä, miten voima (tai vääntömomentti) on se suure joka määrittää kappaleen liiketilaa ja että teho kuvaa paremminkin voiman tuottamisen ja energian määrän lisääntymisen "tahtia".

Kaikille lienee tuttu mökkikaivo, jossa on kettingin päässä ämpäri ja ketjua kelataan pöllin ympäri käsikäyttöisellä veivillä. Otetaan aluksi kaksi tapausta, joista ensimmäisessä vesiämpäriä nostetaan tasaisella nopeudella 1 m/s ja toisessa tapauksessa nopeudella 2 m/s.

Kun ämpäri on kiihdytetty tavoitenopeuteensa 1 tai 2 m/s, niin ämpäriä nostetaan molemmissa tapauksissa samalla voimalla, jonka suuruus on sama kuin ämpärin+veden+ketjun paino. Veivin vääntäjä siis kummassakin tapauksessa kohdistaa pölkkyyn saman vääntömomentin. Näin siis vaikka jälkimmäisessä tapauksessa nostovauhti onkin kaksinkertainen. Koska teho on nopeuden ja voiman tulo F x v (tai vääntömomentin ja kierrosnopeuden tulo M x w), niin jälkimmäisessä tapauksessa veivinvääntäjä joutuu tuottamaan voimaa/momenttia "tuplatahtiin" ja siis kaksinkertaisella teholla. Tällöin myös nopeammin nousevan ämpärin potentiaalienergia kasvaa tuplavauhtia, ja työmies joutuu huhkimaan tuplavauhdilla töitä.


Ajoneuvon kuljettajaa tyypillisesti kiinnostaa laitteen kiihtyvyys.

Tarkastellaan tilannetta, jossa ämpäriä nostetaan (tasaisesti) kiihtyvällä nopeudella. Oletetaan että vääntäjän veiviin kohdistama vääntömomentti ja siten nostovoima on 10% ämpärin ja ketjun painoa suurempi. Tällöin ämpärin nopeus nousee 10% suuruudella koko noston ajan. Myös tällöin nostovoima ja vääntömomentti siten pysyvät vakioina. Nostamiseen tarvittava teho taasen kasvaa koko ajan, koska ämpärin nopeus/pölkyn kiertonopeus kasvavat 10% suuruudella.

Em esimerkit ovat ajoneuvojen suhteen hieman huonoja, koska liikevastukset kasvavat voimakkaasti nopeuden kasvaessa. Mutta ehkä esimerkit pystyvät valaisemaan tehon ja momentin rooleja niin tasaisessa kuin kiihtyvässäkin liikkeessä.

Polttomoottorin tapauksessa todettakoon, että suurimman tehon kierrosluku on tyypillisesti se korkein kierrosluku, jolla moottori kykenee vielä tuottamaan käyttökelpoista vääntömomenttia.

Pirskatti että oli hyvä esimerkki!

[Bone]

Mulla on koneella excel, joka laskee kiihtyvyyttä (ladattu myös mp-radalle jos joku löytää) eri vaihteilla. Siitä näkee kivasti, että kiihtyvyys noudattaa koneen vääntökäyrää 1:1. Samalla siitä näkee millä kierrosluvulla kannattaa vaihtaa. Esim 600cbr 0-200 kiihdytyksessä eroa tulee n. 0.2s riippuen siitä kierrättääkö punarajalle vai vaihtaako 500rpm aiemmin.

Mut F=ma, F=M/r -> a=M/(mr)

Yllä r on renkaan säde.
Eli vääntö on se, joka tuo kiihtyvyyden.

Lataan sen excelin tänne jos joku vaan huomenissa muistuttaa.

Hieno "oikaisu" teoreettisen pohdinnan ja realimaailman välillä . Arvostan
Näinhän sitä juuri pitäisi mahdollisuuksien mukaan kulkea kohti "asian ydintä".

Voihan sitä toki pohtia vain ja ainoastaan teoriaa irrallisena.
Se on itse asiassa aivan välttämätöntäkin. Sitä ei voi kieltää, tai edes väheksyä.

"Väännöthän" kuitenkin alkaa paranemaan.... aina siinä kohtaa kun homman ydin on asioiden
konkretisoituminen.... kontekstissa, eikä siinä, että kadotaan keula pystyssä teoreettiseen avaruuteen.

Tässä kiihtyvyysasiassakin on sylissä vielä helvetillinen "palikkakasa" käytännön puitteissa ja tilanteissa
ennen kuin saadaan kasaan "paras kiihtyvyys paperille", vaikka tuolla ko. taulukolla päästään hyvin alkuun ja
heti "oikealle ladulle".

Ei asiat "ennen" ollut niin paljon paremmin kuin kuviteltiin.

Kokonaisuus, konteksti, asioiden suhteellisuus ja keskinäiset vaikutukset tuntuvat olevan "kestosuosikit"
jotka tuottavat ongelmia.

Esihistoriallisella ajalla (ennen digitalisaatiota), jolloin resurssia joutui väistämättä painamaan
paljon enemmän käytännön puolelle testaamiseen, yritykseen ja erehdykseen, (erilaiset ajohommat ja vehkeet)
"paksujen ruutuvihkojen kanssa" harrastaville suorastaan ilkuttiin..... vaikka niiden vehkeet usein
toimi keskimääräistä paremmin ja tulokset oli kuski suhteutettuna kohdillaan.

"Datasta" ja sen hyödyntämisestä käytännön tasollahan tuosta oli kyse silloinkin.

Nyt, kun erilaista dataa ja teoriaa on entiseen verrattuna mahtavia määriä käytettävissä....
ja monen ulottuvilla helpostikin, homma ei kuitenkaan ole "parantunut" ollenkaan samassa suhteessa.

Nykyisin eksytään kiusallisen usein ja helposti..... sanotaan nyt asian yksinkertaistamiseksi.....
spekuloimaan järkyttävällä satsauksella varsin sekundäärisien aspektien kannsa. Kulloisessakin
kontekstissa jumiudutaan hinkkaamaan jotain teoreettista kysymystä atomitasolla, vaikka
sen hyvän lukeman kelloon ratkaisee 99:n muun asian sovittaminen optimaaliseksi kokonaisuudeksi
aika paljon atomitasoa karkeammalla haarukalla.

Hmm.... Nythän pyörii taas vanha kunnon "Gladiaattori" telkkarissa.

Mennäänpä näin.

Keskustellaan siitä, miten tehdään areenalle "ykköstykki".

Tiukka teoreetikko pilkkoo munat/viiru vaahdossa (sukupuolineutraali henkilö nykyisin nyt kuitenkin)
munasolua ja siittiötä osiksi. Näin se menee... ja muulla ei ole merkitystä.

Onhan gladiaattorille etua hyvistä geeneistä. Munasolu ja siittiö tarvitaan, mutta tuskin kansa tulee stadiumille
peukuttamaan munasolujen ja siittiöiden mittelöä .

Että jotain muuta tuon lisäksi..... jotenkin aika ratkaisevaltakin tuntuvaa..... pitäisi tapahtua ja saada kohdilleen ennen kuin saadaan kasaan hyvä setti ja porukka pääsee peukuttamaan.
Näin siitäkin huolimatta, että se solunpilkkoja ei asiaa kykene, tai halua hahmottaa.

Toki.... korjatkaa vapaasti jos olen ihan väärillä jäljillä.

"Erään professorin" julistusta mittaamisen suhteen (tuolla toisessa langassa) voisi myös hieman "suhteuttaa".

Arvoisa Herra professori laskee vakosamettihousut kinttuihin, kumartuu linkkuun pöydän päälle.....
ja ottaa 5,00000ooooo..... jne. napakkaa iskua ojakepillä paljaille poskille.

Ensimmäisen viiden setin jälkeen kun kysyy: Montako settiä herra professori haluaa, että saa "menetelmät
teoriatasolla relevantiksi"..... viiden iskun mittaamiseksi noin niinkö kappalemäärän suhteen??????

Saattaa kyllä voitokkaiden veikkaajien joukossa seistä se osa yleisöstä joka panostaa vaihtoehtoon:

KYLLÄ TÄMÄ TULI JO TÄLLÄ SELVÄKSI

[JMH]

Niin joo...

Jos miettii, että vääntökäppyrä -> -------

-------------------------/
------------------------/
Tehokäppyrä -> /

Niin olishan tuo vehkeen kiihtyvyyskäytös aika omituinen vaikkapa valoista lähtiessä, jos menisi tehon mukaan.

Karkea karkea... karkea yksinkertaistus.

[Nitrous]

Tossa vähän karsittu Excel aiheesta. Tonne kun päivittää oman mopon tiedot (esim. gearing commanderista) ja näpyttelee oman mopon vääntökäppyrän (taulukko laskee tehon) ja kierrosluvut niin tuo laskeskelee kivasti mopon kuin mopon. Ilmanvastusarvon saa entrattua tontille jos on esim. 10Hz GPS dataa niin saa siitä varmennettua sen todellisen kiihtyvyyden esim. 150km/h nopeudessa. Hondan huiput tolla osu n. 2km/h tarkkuudella kohdalleen.

Edit. Alunperin tuon taulun tein välitysten arvailua varten eri radoille, mutta se vähän levis käsiin.

[Kaimaani]

Vähän myöhässä keskustelusta olevana besserwisserinä totean ehdottomasti että kiihtyvyyshän on täysin laskettavissa olevaa fysiikkaa, ja niinkuin täällä on jo aiemmin todettu niin jotakuinkin keksinnön ja kuskin paino jaettuna renkaalle tuleva momentti miinus vastukset tai hukka(voimansiirron, ilmanvastuksen ym) .

Mikä taas on teho, no sillä pääsee kovaa...

[vetomies]

Oikea vastaus: kumpikaan ei ratkaise.

Tämä johtuu siitä, että kaikissa hyvissä moottoripyörissä on enemmän TEHOA kuin mitä on mahdollista asfalttiin välittää. Ne siis joko haluavat kaatua selälleen tai sudittaa takarengasta.
Kiihtyvyys siis rajoittuu johonkin 0.8-0.9 g kynnysarvoon ja tehot alkavat vaikuttaa sitten kaukana sakkorajan takana. Varttimaililla ero kyllä jo jossain määrin näkyisi.

[B12]

Kannattaa googlettaa ”ajotilapiirros” ja vähän tutkailla mitä see tarkoittaa.

Tietyllä vaihteella mopo tai auto kiihtyy parhaiten suurimman väännön kierroksilla, mutta isommalle kannattaa vaihtaa vasta paljon korkeammilla kierroksilla, koska seuraavan vaihteen harvempi välitys laskee tiehen välittyvää voimaa paljon enemmän kuin vääntökäyrän lasku.

Toisinsanoen monivaihteinen laite tosiasiassa kiihtyy parhaiten kun käytetään huipputehoa hyväksi. Jos olisi vain yksi välitys niin sitten huippuväännön kohdalla

[jaulis]

Kannattaa googlettaa ”ajotilapiirros” ja vähän tutkailla mitä see tarkoittaa.

Tietyllä vaihteella mopo tai auto kiihtyy parhaiten suurimman väännön kierroksilla, mutta isommalle kannattaa vaihtaa vasta paljon korkeammilla kierroksilla, koska seuraavan vaihteen harvempi välitys laskee tiehen välittyvää voimaa paljon enemmän kuin vääntökäyrän lasku.

Toisinsanoen monivaihteinen laite tosiasiassa kiihtyy parhaiten kun käytetään huipputehoa hyväksi. Jos olisi vain yksi välitys niin sitten huippuväännön kohdalla

Eihän nuo vaihteet ole muuta kuin voiman puutteen takia.