I rapporti di trasmissione, calcolo della velocità

Gli elementi per calcolare la potenziale velocità del veicolo sono:

• I giri motore
• Il rpporto di riduzione o moltiplicazione degli ingranaggi della marcia inserita
• Il rapporto al ponte (differenziale per le auto, pignone/corona per le moto)
• La circonferenza di rotolamento dello pneumatico

I giri motore sono una variante costante e progressiva, mentre i rapporti determinano una proporzione fissa tra due elementi. In questo caso i giri in uscita diventano proporzionali a quelli in entrata.

Per quanto riguarda la circonferenza di rotolamento ne ho parlato qui.

Utilizzerò per questo articolo solo il rapporto di trasmissione dichiarato dai costruttori e non il calcolo per ogni singolo passaggio di moto tra ogni singolo ingranaggio.

Nelle schede tecniche o nei manuali di officina vengono forniti i dati dei rapporti di trasmissione con un dato matematico che corrispnde a quanti giri deve fare l’albero di ingresso per fsr sì che ne faccia uno quello di uscita.

Talvolta (ma più raramente) viene espresso il dato di quanti giri fa l’albero di uscita per ogni giro che fa quello in entrata.

Ad esempio. Lo stesso rapporto puù essere riportato come 0,3478:1 che significa che per ogni giro di albero motore abbiamo 0,3478 giri dell’albero all’uscita della serie di ingranaggi presi in causa. Oppure 3,3:1 che corrisponde a 3,3 giri di albero motore necessari per far compiere un giro all’albero in uscita.

Normalmente viene usata questa seconda formula per cui è questa quella che uso come base per i miei calcoli.

Passiamo ora al calcolo pratico di questi rapporti.

A questo scopo ho preparato un foglio di calcolo (come già formulato nell’articolo sul calcolo della circonferenza di rotolamento) per automatizzare la procedura.

Ricordiamoci che i dati si inseriscono solo ed esclusivamente nelle caselle verdi. Le caselle gialle nascondono una formula e forniscono il risultato, alterando una di queste caselle non si avrà più il risultato corretto poiché risulterà danneggiato il modello.

Nella prima casella verde in alto dobbiamo inserire la circonferenza di rotolamento della ruota, calcolata secondo il foglio di calcolo fornito precedentemente, secondo i dati del cosruttore o, meglio ancora, sulla base della misura reale ricavata dall’operazione manuale.

Nella colonna verde di sinistra inseriremo i rapporti di trasmissione calcolati sulla base del secondo modo spiegato prima.

In questa colonna troviamo la prima casella che è bordata, in questa casella inseriremo il rapporto al ponte o il rapporto finale.

Nelle caselle sottostanti inseriremo i vari rapporti. Vi è posto per confrontare sino a dieci diversi rapporti per cui più che sufficente per ogni tipo di auto in produzione. Non è necessario compilare tutte le caselle.

Nella riga verde capeggiata sulla sinistra dalla casella del rapporto finale, ho lasciato spazio per inserire tre diversi regimi di giri che per l’esempio e per i miei usi ho definito del minimo, del regime di coppia massima e del regime di potenza massima, che sono i tre regimi normalmente più utilizzati. (nulla vieta di inserire un regime a piacere).

Almeno una casella tra quelle dei rapporti e quella dei regimi di rotazione va compilata oltre a quella del rapporto finale.

Prendiamo come esempio i rapporti di un cambio a campione.

Nella casella del rotolamento ho inserito 1836 che è un valore abbastanza usuale (175/70-14), nella casella del rapporto al ponte un 4,3 che corrisponde a quanti giri deve fare la sorgente del moto (pignone) per farne fare uno alla destinazione del moto (corona).

In sequenza i rapporti delle varie marce: 3,3; 2; 1,37; 1,04; 0,83

Più il numero è alto più la marcia è corta. Come potete notare la quinta è sotto l’unità quindi è surmoltiplicata. Ovvero, per ogni 0,83 giri in ingresso se ne compie uno in uscita.

Nelle tre colonne gialle; sotto il valore del regime di minimo, sotto il valore del regime di coppia e sotto il valore del regime di potenza abbiamo le corrispettive velocità in chilometri orari del veicolo.

Ovviamente non è necessario considerare tutti i decimali.

Vediamo ora la colonna di destra.

In questa colonna ho segnato una velocità di riferimento, in questo caso esemplificativo i 50Km/h, per capire a quanto debba girare il motore nelle varie marce per andare ad una velocità stabilita.

Possiamo notare come in prima si superi il regime massimo di potenza e come in quinta si abbia un bassissimo regime di giri che se le condizioni della strada (in piano) ce lo permettono favorisce il basso consumo di carburante.

Questo foglio di calcolo permete di conoscere la velocità su veicoli privi di apposito strumento ed il margine di errore dello stesso che sulle autovetture e sui motoveicoli non è sempre esatto.

Sovente andando ad una determinata velocità indicata dallo strumento in verità stiamo andando più lenti. Sapere di quanto ci permette di essere più veloci ed eventualmente effettuare dei sorpassi anche in tratti di strada sottoposti a limite di velocità senza incorrere in sanzioni.

Lo Zingaro.