Cómo elegir la relación de marcha correcta para su muscle car o arrastre Racer

«Dame una palanca lo suficientemente larga y un punto de apoyo sobre el que colocarla, y moveré el mundo». — Arquímedes (287-212 a. C.)

En la calle, todo es un compromiso. La potencia ahora es más fácil de hacer que nunca y con eso viene una evolución en el enfoque de las relaciones de transmisión. El pensamiento de la vieja escuela era enchufar un engranaje profundo y hacer girar el motor. Pero con los mayores niveles de potencia de hoy en día, se necesita menos apalancamiento que antes y hay una mina de oro de sutilezas en las que vale la pena profundizar. Investigaremos las ventajas y desventajas de enchufar una marcha en un auto de arrastre y esas mismas opciones de relación para la calle. Con una gran cantidad de opciones de conversión de transmisión de sobremarcha, nunca ha sido tan fácil construir un auto rápido de arrastre o pista que también puede ser divertido de conducir en la calle. Todo depende de qué tan lejos y qué tan rápido quieras llegar.

Si tenemos un piñón de 10 dientes y una corona de 41 dientes y hacemos los cálculos (41 10 = 4,10), eso significa que por cada revolución de la corona, el piñón girará 4,1 veces. Esto también multiplica el par de entrada por 4,1, razón por la cual el coche salta cuando pisas el acelerador. Un engranaje con una relación numérica más baja, como 3.08:1, no multiplica tanto el torque, pero con una entrada de rpm igual producirá una velocidad más alta del eje o del neumático, siendo todo lo demás igual. Esto significa que las relaciones de transmisión traseras son un compromiso.

Pero eso es solo la relación del eje trasero. También tenemos la multiplicación del par motor por la relación de transmisión. Los primeros días de las automáticas de GM produjeron el Powerglide con una relación de primera marcha de un patético 1,76:1. Poco después llegaron tres velocidades como la TH400 con una relación de transmisión de primera de 2,48:1. Para determinar la relación general de la primera marcha del vehículo, simplemente multiplicamos la relación de la primera marcha por la relación del eje trasero (p. ej., 2,48 x 4,10 = 10,17:1). Ignoraremos el factor de multiplicación de un convertidor de torsión típico para simplificar las cosas, lo que significa que si multiplicamos 400 lb-pie de torsión del motor por una relación general de primera marcha de 10.17, estamos aplicando 4,068 lb-pie de torsión a los dos ejes traseros, o más de 2,000 lb-ft de torque por eje. Esa es la razón por la que el automóvil arranca con tanta fuerza y ​​por la que algunas piezas, como los ejes y las flechas de transmisión, a veces se tuercen o se rompen.

Profundicemos un poco más en nuestro ejemplo de auto de arrastre con este paquete de relación. Supongamos que usamos una llanta trasera de 26 pulgadas de alto y un bloque pequeño de 550 hp en un Chevelle de 3,600 libras y funciona con 11 segundos bajos a 120 mph. Es posible que el automóvil mejore la tracción con una llanta de 28 pulgadas, pero no estamos seguros de cuánto afectará esa llanta más alta a la relación de transmisión. A esto lo llamaremos relación de transmisión general (ODR). La fórmula se ve así:

ODR = (Diámetro del neumático original. Diámetro del neumático nuevo) x Relación
de transmisión ODR = (26 28) x 4,10
ODR = 0,928 x 4,10 = 3,80:1

Por lo tanto, el neumático más alto reducirá efectivamente la relación de transmisión de 4,10:1 a 3,80:1, o un cambio del 7 por ciento.

El programa de simulación de pista de carreras Quarter Pro es una excelente manera de evaluar los cambios. La relación de transmisión de 12 pernos más cercana a 3,80:1 es 3,73:1 y algunos pueden pensar que esto sería una gran pérdida de et, pero la simulación revela algo diferente. La marcha 3.73:1 (dejando el tamaño de la llanta igual) redujo la velocidad del et apenas 0.08 segundos, pero la velocidad de la trampa cayó 2 mph sin cambios en los 60 pies.

Siendo realistas, si añadimos la llanta más alta, ofrecería un mejor agarre con una huella más alta y tal vez la de 60 pies podría haber sido más rápida. Parte de la razón por la que este automóvil no sufrió una pérdida grave de et se debe principalmente a que el motor genera un par bastante bueno, especialmente en el rango medio. Aquí es donde cada coche es diferente. Si el automóvil tiene un motor de cilindrada más pequeña como un 5.3L que lo estamos girando a 7,000 rpm, entonces es probable que se vea afectado más drásticamente por una reducción en la relación de transmisión porque los motores de cilindrada pequeña generalmente generan menos torque.

Por el contrario, un bloque grande de 540ci que genera 700 hp y 680 lb-ft de torque no necesitará tanta marcha porque el motor produce más potencia para acelerar el automóvil. Simulamos esa situación de cambio de neumáticos de un neumático de 26 frente a uno de 28 pulgadas usando un engranaje más alto de 3,55:1 (frente a un engranaje de 4,10:1) y el automóvil perdió apenas 0,07 segundos corriendo 10,30 s a 130 mph, pero despejó las luces con el neumático más alto a 5.800 rpm en lugar de 6.700. Por supuesto, si cada centésima es importante, entonces vale la pena cambiar la marcha más profunda, pero para un compromiso de calle, la marcha más alta funcionaría bien.

Ahora, tomemos nuestro Chevelle teórico de 6.0L con sus marchas 4.10:1 mencionadas anteriormente y pongámoslo en la calle con un juego de neumáticos de calle de 28 pulgadas de alto, pero queremos conocer nuestras rpm de crucero en carretera. Para mantener esta discusión sobre las relaciones de transmisión y no sobre los convertidores de par, ignoraremos el deslizamiento. La fórmula simple para calcular nuestras rpm de crucero a 70 mph se ve así:

RPM = (MPH x relación de transmisión x 336) Diámetro de la llanta
RPM = (70 x 4,10 x 336) 28
RPM = 3444

Estas rpm son un poco elevadas para conducir por carretera. Una forma de mejorar esto sin tener que cambiar completamente a una sobremarcha automática podría ser una sobremarcha Gear Vendors atornillada a la parte trasera de nuestro TH400. ¿Qué vale eso? Una forma de hacerlo es simplemente multiplicar la relación de sobremarcha de Gear Vendors de 0,78:1 por la relación de transmisión para crear nuestra relación efectiva: 4,10 x 0,78 = 3,198, lo redondearemos a 3,20. Si conectamos 3.20:1 a la fórmula, resulta ser 2688 rpm como nuestras nuevas rpm de crucero. Una reducción de más de 750 rpm. Además, la unidad Gear Vendors se puede usar para dividir los engranajes TH400, lo que generalmente mejorará et El enfoque más común es sobremarcha Segundo para que la secuencia de cambios sea Primero (2.48: 1), Segundo (1.48: 1), Segundo Sobremarcha (1.15:1), luego Tercero (1:1).

Por supuesto, si el objetivo fuera enfatizar el lado de conducción en carretera de esta ecuación, podríamos suavizar la marcha trasera a 3.55:1. Esto reduciría la velocidad del automóvil en la pista de aterrizaje en quizás 0.10 segundos, pero reduciría las rpm de crucero. Ese cambio generaría una velocidad de crucero de 70 mph de 2326 rpm. Tenga en cuenta que las rpm de crucero en carretera deben permanecer en o por encima de la velocidad de calado del convertidor para evitar que se acumule un calor excesivo en el fluido. Por supuesto, los Gear Vendors también se pueden usar detrás de una transmisión manual.

No nos hemos olvidado de los héroes del autocross y del track day. Aquí, la situación es un poco más fluida porque los corredores de carreras tienen una distancia establecida de ocho o un cuarto de milla para manejar, mientras que los fanáticos del día de la pista y los autocross se enfrentan a diseños de variación considerablemente más amplia.

Para los muchachos de autódromos, el primer lugar a considerar es la longitud de la recta más larga. Para aquellos de nosotros en el sur de California, tenemos tres pistas en unas pocas horas. Willow Springs es el más largo con un total de 2.5 millas con una recta frontal de aproximadamente 2,000 pies de largo, más de 3/8 de milla. Esto es mucho más largo que los otros cursos y es un factor importante en la relación de transmisión final basada en el límite de revoluciones. La forma más rápida de averiguarlo si planea correr en una pista determinada es encontrar un automóvil con un rendimiento similar y preguntarle cuál es su velocidad máxima al final de la recta (o las rpm máximas al final), junto con su relación de transmisión y tamaño de los neumáticos. De esta manera, puede hacer los cálculos usted mismo como verificación.

Lo que es al menos tan importante como la transmisión final puede ser la división de engranajes entre Primera y alta velocidad. Esto centrará nuestra atención en las transmisiones manuales. La ventaja de las manuales es que incluso con una de cuatro velocidades, tiene divisiones de relación más cercanas que una automática de tres velocidades. La excepción a esto es la nueva línea de automáticas de 6, 8 y, ahora, 10 velocidades. Pero estas transmisiones aún no han llegado a la corriente principal, por lo que nos centraremos en los manuales.

Para una situación de carrera en carretera/autocross, nos gustaría tener una transmisión manual de engranajes múltiples que nos permita mantener el motor en su rango de potencia en todo momento. Si bien las cuatro velocidades hacen el trabajo, una de cinco velocidades con una separación estrecha es aún mejor. Hemos enumerado las relaciones de transmisión para varias transmisiones en el cuadro de transmisión manual reciente. Si dividimos una marcha más alta (como la Tercera) por la marcha más baja (Segunda), podemos ver el cambio de rpm expresado en porcentaje.

En un TKO-600 de cinco velocidades, por ejemplo, la segunda marcha es 1,89:1 y la tercera es 1,28:1. Las matemáticas resultan como 1.28 1.89 = 0.677, una caída de 32.3 por ciento de rpm. Esto reduce las 6.500 rpm en Segunda a 4.400 en Tercera. Un Súper T-10 de primera marcha de 2.43 de relación cerrada, que cambia de segunda a tercera, reduce las rpm mucho menos al 24 por ciento y un T-56 de seis velocidades está en el medio al 27 por ciento. Pero ahora considere la Richmond de cinco velocidades. La división entre el tercero (1,57:1) y el cuarto (1,23:1) es solo del 22 por ciento, más cercano por un margen significativo. A 6500 rpm, las rpm caen a 5070 rpm más altas. Por supuesto, una desventaja de la transmisión de cinco velocidades son 35 libras adicionales.

Con la llegada de las nuevas transmisiones automáticas GM de 8 y ahora de 10 velocidades, llevan el enfoque de relación cerrada al siguiente nivel. La de 10 velocidades, por ejemplo, ofrece divisiones de engranajes del 17 al 18 por ciento en comparación con un TH400 del 33 por ciento entre la segunda y la tercera marcha. Puede que esto no suene como una gran diferencia, así que solo por diversión comparamos nuestro Chevelle con motor LS de 550 hp con su paquete TH400 con un cambio de un GM 10L80 nuevo que disfruta de una relación de primera marcha de 4.70:1.

La relación general de la primera marcha con la TH400 y la marcha trasera 4,10:1 sería de 2,48 x 4,10 = 10,168:1. Pero, 10,168 4,70 (para determinar la relación de transmisión trasera equivalente) equivale a 2,16:1, lo que no es realista. Entonces, conectamos un engranaje trasero de 2.73: 1. También agregamos 90 libras para simular el peso adicional de 10 velocidades. No es sorprendente que la transmisión de 10 velocidades fuera más rápida con 11.06 a 123.3 mph en comparación con el paquete de engranajes TH400/4.10 con 11.25 a 121.8 mph. La de 10 velocidades fue más rápida en casi dos décimas de segundo y 1.5 mph más rápida. Esto se debe a que la transmisión de 10 velocidades mantiene las rpm del motor justo en el punto ideal de potencia con caídas mínimas de rpm entre marchas.

Los tiempos de 60 pies fueron exactamente los mismos para ambas transmisiones y no se realizaron otros cambios. La simulación de 10 velocidades experimentó un giro de las llantas (lo que redujo la velocidad de 60 pies) porque tenía mucha más Primera marcha en general. Con tracción, la 10L80 habría sido aún más rápida. Otra variable sería la potencia absorbida por la masa giratoria más pesada del 10 velocidades. Esto ralentizaría ligeramente nuestra simulación, pero esto revela la ventaja de una distribución de engranajes más cercana. ¿Recuerdas cuando una bicicleta de 10 velocidades se consideraba exótica?

Todo esto es un intento de acercarse a lo que hace una transmisión continuamente variable, donde las relaciones siempre están cambiando, durante la aceleración. Todavía no hemos llegado allí, pero las 10 velocidades están más cerca que las 4. Hemos recorrido un largo camino desde los días del humilde Powerglide.