สิ่งที่ จำกัด ความเร็วของรถหรือไม่

จากมุมมองทางวิศวกรรมอะไรที่ จำกัด ความเร็วสูงสุดที่คุณสามารถทำได้ด้วยรถยนต์ทั่วไป ฉันเข้าใจว่ารถยนต์ที่เร็วกว่าบางคันนั้นมีเหตุผลด้านความปลอดภัยที่ จำกัด ไม่ให้วิ่งเร็วกว่าที่พูด 250 km / h แต่นั่นไม่ใช่คำถามของฉัน

ฉันสามารถคิดได้จากหลายสาเหตุ แต่ไม่แน่ใจว่าเกี่ยวข้องกับสิ่งใด:

1. ขีด จำกัด ถูกกำหนดโดยบางส่วน (ซึ่ง?) ทำลายถ้าฉันเพิ่มรอบต่อนาทีตามที่แนะนำโดยเครื่องหมายสีแดงบนเมตรรอบต่อนาที
2. หรือว่าคุณไม่สามารถเติมเชื้อเพลิงได้เร็วพอที่จะเพิ่มรอบต่อนาทีได้
3. หรือว่าแรงเสียดทาน / การลากเพิ่มขึ้นเมื่อคุณเร่งความเร็วและเครื่องยนต์ไม่สามารถเอาชนะสิ่งนี้ได้เพราะมันสามารถสร้างแรง / แรงบิดสูงสุดเท่านั้น ถ้าใช่แรงบิด / แรงนี้จะขึ้นอยู่กับอะไร?

มีเหตุผลง่ายๆสองสามข้อที่ทำให้ความเร็วของยานพาหนะ (สภาพถนนยังคงมี จำกัด ):

1. การใส่เกียร์ - ยานพาหนะการผลิตที่มีการส่งสัญญาณธรรมดามีจำนวน จำกัด ของเกียร์ สำหรับรถยนต์ที่ทันสมัยส่วนใหญ่มักจะเป็น 5 หรือ 6 ในขณะที่ยานพาหนะที่มีอายุมากกว่าอาจมีเพียง 2 หรือ 3 ถ้าอัตราส่วนเกียร์ของเกียร์สูงสุดต่ำเกินไป ความเป็นไปได้ที่เครื่องยนต์จะเปลี่ยนเป็นสีแดงก่อนที่ความต้านทานอากาศจะกลายเป็นปัจจัยทั้งหมด สิ่งนี้เชื่อมโยงกับจุดแรกของคุณเกี่ยวกับโซนสีแดงบนเครื่องวัดวามเร็ว หากคุณถึง Redline ซึ่งเป็นความเร็วในการหมุนสูงสุดของเครื่องยนต์ แต่ไม่มีเกียร์สูงกว่าที่จะเปลี่ยนคุณจะไม่สามารถทำงานได้เร็วขึ้นโดยไม่ทำให้เครื่องยนต์เสียหาย

2. ลาก - เช่นเดียวกับวัตถุทางกายภาพใด ๆ รถยนต์นั้นต้องทนต่ออากาศและแรงต้านอื่น ๆ หากการลากบนรถเกินปริมาณพลังงานที่เครื่องยนต์สามารถผลิตให้กับล้อได้ความเร็วของคุณจะถูก จำกัด

3. ตัว จำกัด ความเร็ว - เป็นเรื่องที่ควรค่าแก่การกล่าวถึงว่ายานพาหนะการผลิตนั้น จำกัด ความเร็วใน ECU (หน่วยควบคุมเครื่องยนต์) เกือบทุกครั้งด้วยเหตุผลด้านความปลอดภัยหรือกฎหมาย ถ้า ECU ตรวจพบว่าล้อหมุนเร็วพอมันจะตัดกำลังเครื่องยนต์เพื่อป้องกันไม่ให้รถวิ่งเร็วขึ้น เป็นไปได้ที่จะหลีกเลี่ยงการป้องกันนี้ด้วย ECU หลังการขายหรือด้วยการปรับเปลี่ยนเป็นหนึ่งในหุ้น ตัวอย่างเช่นรุ่นปีบางส่วนของ Honda Civic นั้น จำกัด ความเร็วไว้ที่ประมาณ 120 ไมล์ต่อชั่วโมง (190 กม. / ชม.)

4. การจัดอันดับยาง - ยางทั้งหมดมีคะแนนความเร็วที่แน่นอนซึ่งน่าจะน้อยกว่าความเร็วสูงสุดของรถคุณ ระดับความเร็วเป็นตัวอักษรเดียวและเป็นส่วนหนึ่งของรหัสยาง (ดู ที่นี่ สำหรับข้อมูลเพิ่มเติม). ตัวอย่างเช่นยางอะไหล่ชั่วคราวอาจถูก จำกัด เพียง 80 ไมล์ต่อชั่วโมง (130 กม. / ชม.) ก่อนที่พวกเขาจะได้รับอันตรายจากการระเบิด

5. เสถียรภาพ / อากาศพลศาสตร์ - นี่เป็นมุมมองทางวิศวกรรมที่น้อยกว่าการใช้งานจริง แต่สำหรับรถยนต์ "ปกติ" จะมีจุดหนึ่งที่ระบบกันสะเทือนและส่วนประกอบอื่น ๆ ไม่เพียงพอที่จะทำให้รถขับตรงไปตามถนนได้อย่างปลอดภัย หลักฐานสำคัญที่สนับสนุนประเด็นนี้มาในรูปแบบของเรื่องราวเกี่ยวกับรถอเมริกันขนาดเต็มยุค 70 ที่เมื่อใช้ความเร็วสูงสุดถึงสามหลักแล้วก็ไม่ได้มีความสามารถตามหลักอากาศพลศาสตร์เพื่อให้ล้อหน้าอยู่กับพื้น ในระยะสั้นลิฟท์จากอากาศที่เคลื่อนไหวใต้ท้องรถยกล้อหน้าขึ้นจากพื้นดินจนกลายเป็น "ล้อเลื่อน" ความเร็วสูงที่น่ากลัว แม้ว่ากระบวนการนี้จะไม่ทำให้รถช้าลงในทางเทคนิค แต่ก็ทำให้ยากต่อการควบคุมด้วยความเร็วนั้น

ดังนั้นสิ่งที่ จำกัด ความเร็วคือการรวมกันของสองสิ่ง: พลังจากเครื่องยนต์ที่มีเกียร์และความต้านทานการหมุนและอากาศ

ความต้านทานการหมุนสูงถึงประมาณ 40 ไมล์ต่อชั่วโมงนั้นเป็นความต้านทานที่ใหญ่ที่สุด แต่เหนือกว่าความต้านทานอากาศความเร็วนั้นเป็นปัจจัยสำคัญและจะเพิ่มความเร็วที่เร็วขึ้น

กำลังของเครื่องยนต์ได้รับการแก้ไข (การปรับจูน ฯลฯ ) แต่การใส่เกียร์ก็มีความสำคัญเช่นกันเครื่องยนต์ขนาด 200bhp สามารถจ่ายกำลังให้กับรถแทรกเตอร์เกษตรหรือรถสปอร์ต

เมื่อความต้านทานรวมเท่ากับพลังงานที่มีอยู่บนล้อคุณจะไม่ไปเร็วขึ้น

ฟิสิกส์หยุดคุณ เคยขี่จักรยานหรือไม่? 25 ไมล์ต่อชั่วโมงเป็นเรื่องง่ายและ 30 เป็นเรื่องยากเกียร์พิเศษพิเศษ 40 ชิ้นหรือร่างกายที่สูบขึ้นมากและ 50 ใกล้เคียงไม่สามารถทำได้ ทำไมความพยายามเพิ่มขึ้นอย่างมากเมื่อความเร็วขนาดเล็กเพิ่มขึ้น? อากาศ

อากาศพลศาสตร์ลาก

ความต้านทานต่อการหมุนเป็นปัจจัยสำคัญเมื่อรถของคุณช้า - นั่นเป็นสาเหตุที่พวกเขายากที่จะผลักดัน แต่ด้วยความเร็วที่สูงกว่าปัจจัยในการพิจารณาคดีคือการลากตามหลักอากาศพลศาสตร์ นั่นเป็นเพราะความต้านทานการหมุนเป็นเส้นตรงพอสมควร การลาก Aero คือ ไม่ และอย่างน้อยก็เป็นปัจจัยอันดับสอง - มันเป็นเหมือนรถไฟบรรทุกสินค้าที่มีความเร็วสูงกว่า ในความเป็นจริงฉันได้ยินรถไฟถ่านหินที่สามารถโหลด 40 ไมล์ต่อชั่วโมงสามารถทำได้ประมาณ 35 ที่ว่างเปล่า นั่นเป็นเพราะรถถ่านเปล่าแต่ละคันมีขนาดใหญ่ตักลม และความต้านทานต่อการหมุนใกล้กับศูนย์สำหรับรถไฟ

พลังงานที่มีอยู่

เห็นได้ชัดว่า aero drag นั้นสมดุลกับพลังที่เครื่องยนต์สามารถนำไปใช้ได้ พวกเขาสามารถรับถ่านหินที่ว่างเปล่าได้มากถึง 70 ไมล์ต่อชั่วโมงถ้าพวกเขาใส่ตู้รถไฟสี่เท่า

คุณกำลังพูดถึงรถยนต์ดังนั้นมันเป็นเรื่องของปริมาณแบตเตอรี่ที่สามารถจ่ายได้และตัวควบคุมมอเตอร์สามารถกดได้โดยไม่เกิดความเสียหาย หรือเนื่องจากคุณสมมติว่ารถยนต์ที่ใช้น้ำมันเป็นเชื้อเพลิง เท่าไหร่ อากาศ เครื่องยนต์สามารถเคลื่อนที่ผ่านได้ . การเพิ่มปริมาณเชื้อเพลิงที่ถูกต้องนั้นเป็นเรื่องง่าย การไหลของอากาศจะถูกกำหนดโดยการจูน - ไอดี / ไอเสียท่อ / พอร์ต / เสียงสะท้อน, ขนาดวาล์วและตัวเลข, การถ่ายทำ, แบบนั้น (เช่นเดียวกันกับเครื่องยนต์ redline (สูงสุดรอบต่อนาที) แต่ถ้าคุณปรับ ducting / resonance ดังนั้นการเพิ่ม redline จะสร้างความแตกต่างเครื่องยนต์นั้นจะวิ่งได้ไม่ดีนัก

เกียร์อาจเป็นปัจจัย ฉันมีรถยนต์ที่ต้องดิ้นรนด้วยความเร็วสูงสุด เกียร์สี่สูงเกินไปสำหรับการเร่งความเร็ว เกียร์สามทำให้มันผ่านจุดสูงสุดของแรงม้า น้อยกว่า แรงม้าที่คุณมี การใส่เกียร์นั้นผิดทั้งหมดสำหรับความเร็ว แต่มันยอดเยี่ยมสำหรับความสนุกในการขับขี่บนถนนการปรับแต่งและ MPG ซึ่งเป็นสิ่งที่ฉันจ่าย

รถแข่งทั่วไปที่ไม่ใช่สปอร์ตอย่างฟอร์ดเฟล็กซ์มีแนวโน้มว่าจะถึงขีด จำกัด ทางฟิสิกส์ของการลากตามหลักอากาศพลศาสตร์ก่อนที่มันจะถึงจุดที่คอมพิวเตอร์จะหมุน จำกัด หรือ จำกัด MPH

สำหรับรถยนต์สมรรถนะสูงที่ทันสมัยสร้างขึ้นหลังจากราวปี 2000 จนถึงปัจจุบัน (2018) คำตอบนั้นง่ายมาก: ด้ามจับยาง .

สมรรถนะของเครื่องยนต์และการจัดการได้มาถึงระดับที่เหนือกว่ายางยึดเกาะบนถนนแล้ว เกิดอะไรขึ้นเมื่อคุณพยายามใช้พลังงานมากกว่าที่ยางสามารถจับได้คือล้อลื่น

คนส่วนใหญ่จะคุ้นเคยกับการลื่นไถลของล้อจากจุดเริ่มต้นของการยืน (เช่นในการแข่งรถ) และเมื่อรถเคลื่อนที่ช้า การลื่นประเภทนี้ถูกกำจัดโดยการปล่อยให้ซีพียูควบคุมเบรค (ระบบควบคุมการลื่นไถล)

ต่อไปมาถึงพวงมาลัยที่เรากังวล สลิปล้อขณะเคลื่อนที่ด้วยความเร็วสูงสุด การแก้ไขแบบดั้งเดิมสำหรับสิ่งนี้คือการปรับเปลี่ยนหลักอากาศพลศาสตร์ของรถและเพิ่มแรงลงเพื่อผลักรถเข้าสู่ถนน

ตอนนี้เรามาถึงขั้นตอนที่การเพิ่มแรงลงมากขึ้นจะเพิ่มการลากและลดประสิทธิภาพ แต่เครื่องยนต์ที่มีประสิทธิภาพสูงสุดของเรายังสามารถสร้างวงล้อได้

อย่างไรก็ตามในการพัฒนาเครื่องยนต์ควบคู่ไปกับความก้าวหน้าทางเคมีและการออกแบบยางรถยนต์ก็มีส่วนช่วยเพิ่มความเร็วสูงสุดของรถยนต์ ตอนนี้เรามาถึงจุดที่เครื่องยนต์ที่ดีที่สุดของเราสามารถล้มเหลวของยางอย่างสม่ำเสมอปัจจัยที่ จำกัด ในปัจจุบันคือการยึดเกาะ

คุณไม่ได้ระบุรถที่ขับเคลื่อนด้วยเกียร์ (ไดรฟ์ตรง) สำหรับสิ่งหนึ่ง แม้กระทั่งสำหรับยานพาหนะที่ขับรถโดยตรงความเร็วที่ จำกัด นั้นถูกกำหนดไว้ในท้ายที่สุดโดยการออกแบบอากาศพลศาสตร์

ครั้งล่าสุดที่ฉันตรวจสอบบันทึกความเร็วของที่ดินถูกตั้งค่าด้วยรถยนต์ที่มีการออกแบบสุดขีดเจ็ทหรือจรวดขับเคลื่อนด้วยล้อและเบรกพิเศษอย่างไม่น่าเชื่อ

กล่าวโดยสรุปเมื่อวัสดุใหม่ได้รับการพัฒนาด้วยอัตราส่วนความแข็งแรงต่อมวลที่มากขึ้นเรื่อย ๆ บันทึกความเร็วของพื้นดินมีแนวโน้มที่จะถูกทำลาย