Perché hai bisogno di cambiare marcia in auto?

Sto cercando di capire perché le macchine hanno trasmissioni: perché è necessario passare da una marcia all'altra mentre guidi. Ho sentito la regola generale: "più alta è la tua velocità più alta è la tua marcia, minore è la tua velocità più bassa è la tua marcia," e mi piacerebbe sapere il motivo per cui funziona in questo modo.

Sali in mountain bike e cambia marcia. Lo stesso vale per cambiare le marce della tua auto e cambiare le marce della tua moto: non puoi pedalare più velocemente di x, e non puoi allontanarti quando le marce sono troppo estreme.

Il punto è che gli esseri umani e i motori funzionano meglio a una certa cadenza o RPM. Se il motore gira troppo lentamente, non può scaricare abbastanza energia. Se gira troppo velocemente, i componenti subiscono troppo stress, si surriscaldano e si rompono rapidamente. Una macchina di Formula 1 può girare fino a 18000 RPM, ma il motore deve essere ricostruito dopo ogni gara. Un grosso camion gira solo da 2000 a 3000 giri / min e, anche se è piuttosto forte, non può andare molto veloce.

Convenzionali - non elettriche - le auto sono alimentate da motori a combustione interna, i motori devono essere in rotazione (spinning) per sviluppare potenza e sviluppare la loro potenza migliore su una banda RPM relativamente stretta, forse da 1.500 a 2.000 giri / min. Quando cambi marcia, quello che stai facendo è far corrispondere la velocità del motore alla velocità che vuoi percorrere. Ciò consente di far funzionare il motore a una "buona" velocità relativamente fissa, consentendo al contempo di variare la velocità.

La rilevanza per la manutenzione e la riparazione è che l'uso frequente al di fuori di quella fascia potrebbe danneggiare il motore. Se si avvia il motore troppo lentamente, chiamato "trascinamento", la pressione nei cilindri può diventare sufficientemente alta da causare danni. Se fai girare il motore troppo velocemente, "mandandolo troppo", ti imbatti in un'altra serie di problemi. A velocità elevate vedrete più accumulo di calore e problemi come "il galleggiante della valvola" inizierà a insinuarsi. Poiché molte parti del motore girano e cambiano direzione, l'equilibrio di parti come pistoni, bielle e albero motore diventano tutti critico mentre la velocità del motore sale. Le marce di trasmissione e cambio ti offrono un modo per evitare questi problemi.

Gli ingranaggi sono necessari per mantenere il motore a velocità di rotazione dove crea una quantità di potenza desiderabile su una vasta gamma di velocità su strada. Generalmente, più un motore gira più velocemente, più carburante consuma e più potenza produce. I motori sono anche in grado di ruotare solo a una velocità massima (linea rossa).

Se un veicolo era limitato a una singola marcia:

• La potenza a bassa velocità sarebbe pessima, poiché anche il motore si girava molto lentamente.
• Il consumo di carburante e l'usura ad alta velocità sarebbero pessimi, poiché il motore avrebbe bisogno di essere incredibilmente veloce.

Gli ingranaggi sono progettati per una determinata gamma limitata di velocità su strada. La prima marcia consente al motore di fornire una grande quantità di energia a bassissima velocità. Una volta raggiunta una ragionevole velocità su strada e il motore raggiunge la porzione superiore del raggio utilizzabile, viene selezionata una marcia più alta. In questo modo il regime del motore scende verso la parte inferiore della gamma per la stessa velocità di marcia. Il processo viene ripetuto fino a quando il veicolo raggiunge il punto in cui la trasmissione fornisce la massima velocità possibile del veicolo abbinata alla massima potenza del motore possibile. Di solito viene montato un overdrive, che si innesta sulla combinazione più alta potenza / velocità, a vantaggio del ridotto consumo di carburante.