Кпд трансмиссии: КПД коробки передач |

Содержание

3.4. Потери мощности в трансмиссии. Кпд трансмиссии

Мощность,
подводимая от двигателя к ведущим
колесам автомобиля, частично
затрачивается в трансмиссии на преодоление
трения

Рис. 3.3. Графическая
иллюстрация

потерь мощности
в трансмиссии

автомобиля:

₁
—-
одно из возможных значений скорости
автомобиля

(сухого
или жидкостного).

Потери мощности
на трение в трансмиссии (рис. 3.3)

Величина
N_трен
включает в себя два вида потерь:
механические и гидравлические.

Механические
потери обусловлены трением в зубчатых
зацеплениях,

карданных шарнирах,
подшипниках, манжетах (сальниках) и т.
п. Величина этих потерь зависит главным
образом от качества обработки и смазки
поверхностей трущихся деталей.

Гидравлические
потери мощности связаны с перемешиванием
и разбрызгиванием масла в механизмах
трансмиссии (коробка передач, раздаточная
коробка, ведущие мосты и др. ). Величина
потерь этого

вида зависит от
вязкости и уровня масла, залитого в
механизмы трансмиссии, частоты вращения
валов и шестерен. 29

Как указывалось
в подразд. 3.3, потери мощности в трансмиссии
оценивают с помощью КПД трансмиссии,
который можно определить следующим
образом:

КПД трансмиссии
равен произведению КПД механизмов,
входящих в ее состав:

где
_k_,_{кар
,}_{д
,}_г
— КПД соответственно коробки передач,
карданной передачи, дополнительной
коробки передач и главной передачи.

Ниже приведены
значения КПД трансмиссии различных
типов автомобилей и ее отдельных
механизмов:

Легковые
автомобили ……………………………………
0,90…0,92

Грузовые
автомобили и автобусы……………………0,82…0,85

Автомобили
повышенной

проходимости… ………………………………………………
0,80…0,85

Коробка передач:

прямая
передача ……………………………………………
0,98…0,99

понижающая
передача……………………………………
0,94…0,96

Карданная
передача ……………………………………….
0,97…0,98

Главная передача:

одинарная
……………………………………………………..
0,96…0,97

двойная………………………………………………………….
0,92…0,94

КПД
трансмиссии не остается постоянным в
течение всего срока эксплуатации
автомобиля. В начале эксплуатации нового
автомобиля детали механизмов трансмиссии
прирабатываются, и ее КПД в течение
некоторого времени повышается. Далее
на протяжении длительного периода он
остается почти постоянным, а затем
начинает снижаться вследствие изнашивания
деталей, отклонения их размеров от
номинальных и образования зазоров.
После капитального ремонта автомобиля
и последующей приработки деталей
КПД трансмиссии вновь возрастает, но
уже не достигает прежнего значения.

Для
автомобилей, имеющих в трансмиссии
гидравлические передачи (гидротрансформаторы,
гидромуфты), КПД трансмиссии равен
произведению механического
_M
и гидравлического
_гидКПД:

Гидравлический
КПД существенно зависит от угловой
скорости валов и передаваемого
момента.

У
колес автомобиля (рис. 3.4) различают
следующие радиусы: статический r_с,
динамический
r_Д
и
радиус качения r_кач.

Статическим
радиусом называется
расстояние от оси неподвижного колеса
до поверхности дороги. Он зависит от
нагрузки, приходящейся на колесо, и
давления воздуха в шине. Статический
радиус уменьшается при возрастании
нагрузки и снижении давления воздуха
в шине, и наоборот.

Динамическим
радиусом называется
расстояние от оси катящегося колеса
до поверхности дороги. Он зависит от
нагрузки, давления воздуха в шине,
скорости движения и момента, передаваемого
через колесо. Динамический радиус
возрастает при увеличении скорости
движения и уменьшении передаваемого
момента, и наоборот.

Радиусом
качения называется
отношение линейной скорости оси колеса
к его угловой скорости:

Радиус качения,
зависящий от нагрузки, давления воздуха
в шине, передаваемого момента,
пробуксовывания и проскальзывания
колеса, определяется экспериментально
или вычисляется по формуле

(3.13.)

где
n_к
— число
полных оборотов колеса; S_К
— путь, пройденный колесом за полное
число оборотов.

Из
выражения (3.13) следует, что при полном
буксовании колеса (S_k=
0) радиус качения r_кач
=
0, а при полном скольжении (n_к
= 0) г_кач
→
оз.

Как показали
исследования, на дорогах с твердым
покрытием и хорошим сцеплением радиус
качения, статический и динамический
радиусы отличаются друг от друга
незначительно. Поэтому можно

считать,
что они практически равны, т. е. r_с~r_Д~
r_кач.

При
выполнении расчетов в дальнейшем будем
использовать это приближенное значение.
Соответствующую величину назовем
радиусом колеса и обозначим r_k.

Для
различных типов шин радиус колеса может
быть определен по ГОСТ, в котором
регламентированы статические радиусы
для ряда значений нагруз-

Рис. 3.4. Радиусы
колеса 31

ки и
давления воздуха в шинах. Кроме того,
радиус колеса, м, можно
рассчитать по номинальным размерам
шины, используя выражение

(3.14)

Рис.
3.4. Радиусы колеса

где
d
—
диаметр обода колеса, м; В_ш
— ширина
профиля шины, м;
λ_ш=0,8…0,9
—
коэффициент смятия шины.

Формула (3.14)
обеспечивает наиболее точные результаты
для самого распространенного типа шин
— тороидальных.

Влияние трансмиссии на динамику автомобиля и его тягово-скоростную характеристику

Авторы:

Халявка Сергей Валерьевич,

Борисенко Павел Алексеевич,

Варец Иван Александрович,

Корзун Андрей Валерьевич

Рубрика: Технические науки

Опубликовано
в

Молодой учёный

№30 (372) июль 2021 г.

Дата публикации: 21.07.2021
2021-07-21

Статья просмотрена:

188 раз

Скачать электронную версию

Скачать Часть 1 (pdf)

Библиографическое описание:

Халявка, С. В. Влияние трансмиссии на динамику автомобиля и его тягово-скоростную характеристику / С. В. Халявка, П. А. Борисенко, И. А. Варец, А. В. Корзун. — Текст : непосредственный // Молодой ученый. — 2021. — № 30 (372). — С. 12-14. — URL: https://moluch.ru/archive/372/83326/ (дата обращения: 11.04.2023).

Коэффициент полезного действия трансмиссии играет важную роль в определении потери мощности в механизмах при передаче от двигателя к ведущим колесам автомобиля и является основной характеристикой эффективности её работы в целом. Цель работы — рассмотреть основные использующиеся трансмиссии и определить, где будет коэффициент полезного действия больше, а также рассмотреть зависимость тягово-скоростных характеристик от К. П. Д. трансмиссии автомобиля.

К. П. Д трансмиссии оценивает величину непроизводительных потерь энергии. Он зависит главным образом от потерь на трение и гидравлического сопротивления в картерах агрегатов трансмиссии, особенно при низких температурах. В результате снижения уменьшается

и, как следствие, уменьшается утах и максимально преодолеваемое сопротивление дороги.

Совершенная конструкция предопределяет высокие значения

Она достигается благодаря прогрессивной технологии изготовления деталей, применению карданных шарниров с высоким К. П. Д. Увеличение числа агрегатов трансмиссии на полноприводных автомобилях, применение самоблокирующихся дифференциалов повышенного трения вызывают снижение

Повышение К. П. Д. трансмиссии ведет к улучшению эксплуатационных средств автомобиля в целом. Влияние трансмиссии на динамику автомобиля характеризуется её коэффициентом полезного действия (К. П. Д.) и передаточными числами. К. П. Д. трансмиссии, оценивающий потерю мощности при передаче её от двигателя к ведущим колёсам, определяется соотношением:

мощность на ведущих колесах автомобиля;

мощность двигателя;

мощность, потерянная в трансмиссии.

Мощности

или

, а следовательно и К. П. Д. трансмиссии находят экспериментально — при стендовых или дорожных испытаниях. Мощность

зависит от конструкции:

1. Механическая

2. Гидродинамическая

3. Гидрообъемная

4. Электрическая

5. Автоматическая

А также передаваемого крутящего момента и скорости вращения валов, от вязкости и количества масла в агрегатах трансмиссии.

Экспериментальные исследования показывают, что наиболее высокий К. П. Д. имеет механическая трансмиссия, в которой мощность затрачивается только на преодоления трения между зубьями шестерен, в подшипниках и сальниках, а также на преодоление гидравлических сопротивлений, обусловленных вращением деталей в масле или подачей масла к трущимся поверхностям.

При рабочих равных условиях К. П. Д. всей трансмиссии и отдельных её агрегатов повышается с увеличением передаваемого крутящего момента, так как гидравлические потери относительно снижаются, а при наличии преднатяга подшипников уменьшается и механические потери.

Гидравлические сопротивления существенно растут с увеличением скорости вращения, а также с повышением уровня и вязкости масла, зависящей от его качества и температуры. Поэтому, если с увеличением крутящего момента скорость автомобиля повышается, то К. П. Д. трансмиссии изменяется незначительно.

На рис. 1 показано изменение К. П. Д. коробки передач на прямой передаче в зависимости от крутящего момента при разных скоростях вращения первичного вала и температурах масла, характерное и для других агрегатов трансмиссии.

Рис. 1. Изменение К. П. Д. коробки передач в зависимости от величины передаваемого крутящего момента при разных числах оборотов первичного вала и температурах масла

Сплошной линией указано 1500 об/мин,

Штрихованной линией 2500 об/мин.

К. П. Д. коробки передач в случае включения низких ступеней несколько меньше, чем на прямой передаче, ввиду увеличения механических потерь. Однако это почти не отражается на К. П. Д. всей трансмиссии автомобиля, так как одновременно увеличивается К. П. Д. главной передачи и других агрегатов вследствие уменьшения числа оборотов их валов и роста крутящего момента. Поэтому в обычных условиях движения автомобиля К. П. Д. механической трансмиссии, даже в диапазоне изменения скорости, крутящего момента и передач, остаётся практически постоянным.

При нормальных температурах, вязкости и уровне масла в агрегатах механической трансмиссии её К. П. Д. достигает 0,8–0.95, причём меньшие значения относятся к автомобилям с двойной или четверной главной передачей и к многоприводным автомобилям. Однако при низкой температуре масла К. П. Д. значительно меньше указанных величин вследствие более высокой вязкости.

Наибольшее влияние К. П. Д. трансмиссии оказывает на тягово-скоростные свойства.

Если увеличить его для легкового автомобиля, то это приведет к увеличению максимальной скорости движения примерно на 1,4–1,6 %. Время и путь разгона до 100 км/ч при этом уменьшится на 3,3–3,7 % соответственно. При этом зависимость изменений максимальной скорости движения, времени и пути разгона да 100 км/ч носят линейный характер.

При разгоне автомобиля до максимальной скорости движения такая зависимость от К. П. Д. имеет нелинейный характер. Это обусловлено ростом максимальной скорости движения при увеличении К. П. Д. трансмиссии. Несмотря на максимальный рост скорости, увеличение К. П. Д. трансмиссии до 0,97 приводит к уменьшению времени разгона на 0,4 %. Путь разгона при этом увеличивается на 1,3 %.

В результате проведённых исследований К. П. Д. гидромеханических трансмиссий меньше, чем у механических, вследствие больших потерь мощности в гидротрансформаторе или гидростатических устройствах. В электромеханической трансмиссии, преобразующей энергию двигателя сначала в электрическую, а затем обратно в механическую, К. П. Д. также ниже, чем у механической трансмиссии. Однако можно отметить положительный эффект от использования модификаторов трения в товарных трансмиссионных маслах и эксплуатационные средства в целом.

Литература:

Янте А. Механика движения автомобиля.
Энциклопедия по машиностроению XXL — Москва 2018.
И. С. Сазонов, В. А. Ким, Ки Йонг Чой. Теория автомобиля. — Могилев 2017.

Основные термины (генерируются автоматически): крутящий момент, максимальная скорость движения, механическая трансмиссия, трансмиссия, коробок передач, передаваемый крутящий момент, потеря мощности, путь разгона, температура масла, первичный вал.

40 CFR § 1037.565 — Проверка эффективности передачи. | Электронный свод федеральных правил (e-CFR) | Закон США

§ 1037.565 Проверка эффективности передачи.

В этом разделе описана процедура отображения эффективности передачи посредством определения потерь мощности передачи.

(a) Вы можете составить карты потерь мощности передачи на основе тестирования любого количества конфигураций передачи в пределах семейства передачи, как указано в § 1037.232. Вы можете обмениваться данными между любыми конфигурациями внутри семейства, если вы тестируете конфигурацию передачи с самой низкой эффективностью из семейства передачи. В качестве альтернативы вы можете попросить нас одобрить карты потерь мощности, полученные аналитически, для непроверенных конфигураций в пределах того же семейства передатчиков (см. § 1037.235(h)).

(b) Подготовьте трансмиссию к проверке следующим образом:

(1) Перед проверкой выберите коробку передач, наработавшую менее 500 часов.

(2) Установите коробку передач на динамометр так, чтобы зубчатый вал в коробке передач совпадал с входным валом динамометра.

(3) Добавьте трансмиссионное масло в соответствии с инструкциями производителя трансмиссии. Если производитель трансмиссии указывает несколько трансмиссионных масел, выберите масло с наибольшей вязкостью при рабочей температуре. Вы можете использовать трансмиссионное масло с более низкой вязкостью, если мы одобрим его в качестве критического технического обслуживания, связанного с выбросами, в соответствии с § 1037.125. Залейте трансмиссионное масло до уровня, соответствующего эксплуатации. Вы можете использовать внешнюю систему подготовки трансмиссионного масла, если она не влияет на измеренные значения.

(4) Включите в испытание любые внутренние и внешние насосы для гидравлической жидкости и смазочного масла. Определите работу, необходимую для привода внешнего насоса, согласно 40 CFR 1065.210.

(5) Установите оборудование для измерения объемной температуры трансмиссионного масла в масляном поддоне или аналогичном месте.

(6) Если коробка передач оборудована гидротрансформатором, заблокируйте его для всех проверок, проводимых в этом разделе.

(7) Обкатайте коробку передач, используя здравый технический расчет. Поддерживайте температуру трансмиссионного масла на уровне (от 87 до 93) °С для автоматических трансмиссий и трансмиссий, имеющих более двух фрикционов, и при (77-83) °С для всех остальных трансмиссий. Вы можете попросить нас одобрить другой диапазон температур трансмиссионного масла, если у вас есть данные, показывающие, что он лучше отражает работу в процессе эксплуатации.

(c) Измерьте скорость и крутящий момент входного и выходного вала, как описано в 40 CFR 1065.210(b). Вы должны использовать систему измерения скорости, обеспечивающую точность ±0,05% от точки. Требования к точности датчиков крутящего момента зависят от максимально нагруженного входного и выходного крутящего момента трансмиссии, как описано в параграфе (d)(2) данного раздела. Используйте датчики крутящего момента для измерения входного крутящего момента, которые соответствуют требованиям точности ±0,2% от максимального входного момента нагруженной передачи для нагруженных контрольных точек и ±0,1% от самого высокого входного момента под нагрузкой для ненагруженных контрольных точек. Для измерения выходного крутящего момента датчики крутящего момента должны соответствовать требованию точности ±0,2% от максимального нагруженного выходного крутящего момента трансмиссии для каждого передаточного отношения. Откалибруйте и проверьте измерительные приборы в соответствии с 40 CFR, часть 1065, подраздел D. Задайте скорость и крутящий момент при частоте не менее 10 Гц и запишите все данные, включая объемную температуру масла, при средних значениях не менее 1 Гц.

(d) Проверьте коробку передач при частоте вращения входного вала и заданных значениях крутящего момента, как описано в этом параграфе (d). Вы можете исключить из тестирования низшие передачи; тем не менее, вы должны проверить все передачи выше самой высокой исключенной передачи. GEM будет использовать значения по умолчанию для всех непроверенных передач. Матрица испытаний состоит из контрольных точек, представляющих частоты вращения входного вала трансмиссии и заданные значения крутящего момента, соответствующие следующим спецификациям для каждой тестируемой передачи:

(1) Испытание при следующих скоростях входного вала коробки передач:

(i) 600,0 об/мин или частота вращения входного вала трансмиссии в паре с двигателем, работающим на холостом ходу.

(ii) Максимальная номинальная частота вращения входного вала коробки передач. В качестве альтернативы вы можете выбрать значение, представляющее самую высокую ожидаемую скорость входного вала трансмиссии при использовании.

(iii) Три равные промежуточные скорости. Точки промежуточной скорости можно настроить с точностью до 50 или 100 об/мин. Вы можете протестировать любое количество дополнительных уставок скорости для повышения точности.

(2) Проверка при определенных заданных значениях входного крутящего момента трансмиссии следующим образом:

(i) Включить одну уставку без нагрузки (с нулевым крутящим моментом).

(ii) Включите одну уставку крутящего момента под нагрузкой в диапазоне от 75% до 105% от максимального номинального крутящего момента на входном валу трансмиссии. Тем не менее, вы можете использовать более низкую уставку крутящего момента, если это необходимо, чтобы избежать превышения пределов крутящего момента динамометра, если тестирование точно отражает эксплуатационные характеристики. Если уставка крутящего момента под нагрузкой ниже 75 % от максимального номинального крутящего момента на входном валу трансмиссии, вы должны продемонстрировать, что сумма времени для всех передач, на которых требуется крутящий момент двигателя, находится в пределах от уставки максимального крутящего момента до 75 % максимального номинального крутящего момента на входном валу трансмиссии. составляет не более 10 % времени каждого ездового цикла транспортного средства, указанного в подразделе F настоящей части. Эта демонстрация должна быть доступна по запросу.

(iii) Вы можете проверить любое количество дополнительных уставок крутящего момента для повышения точности.

(iv) Обратите внимание, что GEM рассчитывает потери мощности между испытанными значениями или значениями по умолчанию с помощью линейной интерполяции, за исключением того, что GEM может экстраполировать за пределы измеренных значений для учета испытаний при заданных значениях крутящего момента ниже 75%, как указано в параграфе (d)(2)( ii) настоящего раздела.

(3) В случае трансмиссии, которая автоматически переключается в нейтральное положение при остановке автомобиля, также проведите испытания при 600 об/мин и 800 об/мин с трансмиссией в нейтральном положении и фиксированной выходной мощностью трансмиссии на нулевой скорости.

(e) Определите эффективность передачи, используя следующую процедуру:

(1) Поддерживайте температуру окружающей среды в пределах от (15 до 35) °C на протяжении всего испытания. Измерьте температуру окружающей среды в пределах 1,0 м от коробки передач.

(2) Поддерживайте температуру трансмиссионного масла, как описано в параграфе (b)(7) данного раздела.

(3) Используйте здравый технический расчет для прогрева трансмиссии в соответствии со спецификациями производителя трансмиссии.

(4) Проведите испытания трансмиссии без нагрузки, отсоединив выходной вал трансмиссии от динамометра и позволив ему свободно вращаться. Если трансмиссия регулирует давление насоса в зависимости от того, движется автомобиль или стоит, настройте трансмиссию для испытаний без нагрузки, чтобы она работала так, как если бы автомобиль двигался.

(5) Для коробок передач, которые имеют несколько конфигураций для заданного передаточного числа, таких как коробки передач с двойным сцеплением, которые могут предварительно выбирать повышение или понижение передачи, настройте коробку передач на работу в конфигурации с наибольшей потерей мощности. В качестве альтернативы, проведите испытания в каждой конфигурации и используйте здравый инженерный расчет для расчета взвешенных потерь мощности для каждой контрольной точки в этом разделе на основе полевых данных, характеризующих степень эксплуатации в каждой конфигурации.

(6) Для выбранной передачи включите коробку передач в одной из контрольных точек, указанных в параграфе (d) данного раздела, не менее чем на 10 секунд. Измерьте скорость и крутящий момент входного и выходного валов в течение не менее 10 секунд. Вы можете не измерять частоту вращения выходного вала, если ваша трансмиссия настроена на предотвращение проскальзывания. Вычислите средние арифметические значения среднего крутящего момента на входном валу, T

дюйм, средний крутящий момент на выходном валу, Т

out, средняя частота вращения входного вала, f

nin и средняя частота вращения выходного вала, f

ноут, для каждой точки в тестовой матрице для каждого теста. Повторите эту стабилизацию, измерение и расчет для других заданных значений скорости и крутящего момента из тестовой матрицы для выбранной передачи в любой последовательности. Рассчитайте потери мощности, как описано в параграфе (f) этого раздела, исходя из средних значений скорости и крутящего момента в каждой контрольной точке.

(7) Повторите процедуру, описанную в параграфе (e)(6) этого раздела, для всех передач или для всех передач до выбранной передачи. Этот раздел относится к «рабочим условиям» для представления работы в контрольной точке на определенной передаче.

(8) Выполните последовательность испытаний, описанную в параграфах (e)(6) и (7) данного раздела, три раза. Вы можете выполнить это повторное тестирование в любой контрольной точке, прежде чем выполнять измерения для всей тестовой матрицы. Снимите крутящий момент с входного вала трансмиссии и полностью остановите трансмиссию перед каждым повторным измерением.

(9) Возможно, вам потребуется провести дополнительные испытания в заданных рабочих условиях на основе расчета доверительного интервала для представления повторяемости при 9Уровень достоверности 5 % в этих рабочих условиях. Если доверительный интервал больше 0,10 % для испытаний под нагрузкой или больше 0,05 % для испытаний без нагрузки, выполните еще одно измерение в этих рабочих условиях и пересчитайте повторяемость для всего набора результатов испытаний. Продолжайте тестирование до тех пор, пока доверительный интервал не станет равным или ниже указанных значений для всех условий эксплуатации. В качестве альтернативы, для любого рабочего режима, который не соответствует этому критерию воспроизводимости, вы можете определить максимальную потерю мощности вместо расчета средней потери мощности, как описано в параграфе (g) этого раздела. Рассчитайте доверительный интервал, представляющий повторяемость при установлении 95% доверительный уровень с использованием следующего уравнения:

Пример:

σPloss = 0,1200 кВт

N = 3

Prated = 314,2000 кВт

Доверительный интервал = 0,0432%

(1) Рассчитать P

потери для каждого измерения при каждом рабочем состоянии следующим образом:

(2) Для коробок передач, которые сконфигурированы так, чтобы не допускать проскальзывания, вы можете рассчитать fnout на основе передаточного числа, используя следующее уравнение:

(3) Рассчитайте Ploss как среднее значение потерь мощности по всем измерениям при заданных рабочих условиях.

(4) Следующий пример иллюстрирует расчет Ploss:

дюймов,1 = 1000,0 Н·м

нин,1 = 1000 об/мин = 104,72 рад/сек

вых,1 = 2654,5 Н·м

ноут,1 = 361,27 об/мин = 37,832 рад/с

потери,1 = 1000,0·104,72−2654,5·37,832

потери,1 = 4295 Вт = 4,295 кВт

потери,2 = 4285 Вт = 4,285 кВт

потери,3 = 4292 Вт = 4,292 кВт

(g) Создайте таблицу со средними потерями мощности, Ploss, соответствующей каждому рабочему условию для ввода в GEM. Также включите потери мощности в нейтральном положении для каждой частоты вращения двигателя, если применимо. Выразите входную скорость трансмиссии в об/мин с точностью до одного знака после запятой; выразить входной крутящий момент в Н·м с точностью до двух знаков после запятой; выразить потери мощности в кВт с точностью до четвертого знака после запятой. Запишите следующие значения:

(2) Для любого рабочего состояния, не отвечающего критерию повторяемости в параграфе (e)(9) данного раздела, запишите максимальное значение P

потери для данного рабочего состояния вместе с соответствующими значениями T

в и ф

нин.

(h) Зарегистрируйте заявленные значения потерь мощности на уровне или выше соответствующего значения, рассчитанного в пункте (f) настоящего раздела. Используйте здравый технический расчет для выбора значений, которые будут равны или превышают средние значения потерь мощности для ваших производственных трансмиссий. Производители транспортных средств будут использовать эти заявленные средние значения потерь мощности для сертификации.

[86 ФР 34486, 29 июня 2021 г.; 86 FR 52833, 23 сентября 2021 г.; 87 FR 64864, 26 октября 2022 г.]

Эффективность передачи (передача данных и сеть)

Одной из задач сети передачи данных является передача максимально возможного объема точной информации по сети. Чем выше объем, тем выше эффективность сети и ниже стоимость. На эффективность сети влияют характеристики каналов, такие как частота ошибок и максимальная скорость передачи, а также скорость передающего и принимающего оборудования, методология обнаружения ошибок и контроля, а также протокол, используемый на уровне канала передачи данных.

Каждый протокол, который мы обсуждали, использует некоторые биты или байты для разграничения начала и конца каждого сообщения и для контроля ошибок. Эти биты и байты необходимы для передачи, но они не являются частью сообщения. Они не добавляют ценности пользователю, но учитываются в общем количестве битов, которые могут быть переданы.

Каждый протокол связи имеет как информационные биты, так и служебные биты. Информационные биты используются для передачи значения пользователя. Служебные биты используются для таких целей, как проверка ошибок и маркировка начала и конца символов и пакетов. Бит четности, используемый для проверки ошибок, является служебным битом, поскольку он не используется для отправки данных пользователя; если вы не заботитесь об ошибках, бит проверки ошибок можно опустить, и пользователи все равно смогут понять сообщение.

Эффективность передачи определяется как общее количество информационных битов (т. е. битов в сообщении, отправленном пользователем), деленное на общее количество передаваемых битов (т. е. информационные биты плюс служебные биты). Например, давайте рассчитаем эффективность передачи асинхронной передачи. Предположим, мы используем 7-битный ASCII. У нас есть 1 бит на четность, плюс 1 стартовый бит и 1 стоповый бит. Следовательно, в каждой букве 7 бит информации, но всего битов на букву 10 (7 + 3). Эффективность системы асинхронной передачи составляет 7 бит информации, разделенных на 10 битов, или 70 процентов.

Другими словами, при асинхронной передаче пользователю доступно только 70 процентов скорости передачи данных; 30 процентов используется протоколом передачи. Если у нас есть канал связи, использующий коммутируемый модем, принимающий 56 Кбит/с, пользователь видит эффективную скорость передачи данных (или пропускную способность) 39,2 Кбит/с. Это очень неэффективно.

Мы можем повысить эффективность , уменьшив количество служебных битов в каждом сообщении или увеличив количество информационных битов. Например, если мы удалим стоповые биты из асинхронной передачи, эффективность увеличится до 7/9.или 77,8%. Пропускная способность коммутируемого модема на 56 Кбит/с увеличится до 43,6 Кбит/с, что не очень хорошо, но, по крайней мере, немного лучше.

Та же базовая формула может быть использована для расчета эффективности синхронной передачи. Например, предположим, что мы используем SDLC. Количество информационных битов рассчитывается путем определения количества информационных символов в сообщении. Если часть сообщения кадра содержит 100 информационных символов и мы используем 8-битный код, то имеется 100 x 8 = 800 бит информации. Общее количество битов равно 800 информационным битам плюс служебные биты, которые вставляются для разграничения и контроля ошибок. Рисунок 4.9показывает, что SDLC имеет начальный флаг (8 бит), адрес (8 бит), поле управления (8 бит), последовательность проверки кадра (предположим, что мы используем CRC-32 с 32 битами) и конечный флаг (8 бит). биты). Всего это 64 служебных бита; таким образом, эффективность составляет 800/(800 + 64) = 92,6 процента. Если канал обеспечивает скорость передачи данных 56 Кбит/с, то эффективная скорость передачи данных, доступная пользователю, составляет около 51,9 Кбит/с.

Этот пример показывает, что синхронные сети обычно более эффективны, чем асинхронные сети, а некоторые протоколы более эффективны, чем другие. Чем длиннее сообщение (1000 символов, а не 100), тем эффективнее протокол. Например, предположим, что сообщение в примере с SDLC имеет размер 1000 байт. Эффективность здесь будет 99,2 процента, или 8000/(8000 + 64), что дает эффективную скорость передачи данных около 55,6 Кбит/с.

Общее правило состоит в том, что чем больше поле сообщения , тем эффективнее протокол. Так почему бы не использовать пакеты размером 10 000 или даже 100 000 байт, чтобы действительно повысить эффективность? Ответ заключается в том, что каждый раз, когда принимается кадр, содержащий ошибку, весь кадр должен быть передан повторно. Таким образом, если весь файл отправляется как один большой пакет (например, 100 КБ) и 1 бит получен с ошибкой, все 100 000 байт должны быть отправлены снова. Понятно, что это пустая трата мощности. Кроме того, вероятность того, что кадр содержит ошибку, увеличивается с размером кадра; более крупные кадры с большей вероятностью будут содержать ошибки, чем более мелкие, просто из-за законов вероятности.

Рисунок 4.12. Влияние размера кадра на пропускную способность

Таким образом, при разработке протокола существует компромисс между большими и маленькими кадрами. Маленькие кадры менее эффективны, но с меньшей вероятностью содержат ошибки и обходятся дешевле (с точки зрения пропускной способности канала) при повторной передаче в случае ошибки (рис. 4.12).

Пропускная способность — это общее количество информационных битов, полученных в секунду, после учета служебных битов и необходимости повторной передачи кадров, содержащих ошибки. Вообще говоря, маленькие кадры обеспечивают лучшую пропускную способность для цепей с большим количеством ошибок, тогда как большие кадры обеспечивают лучшую пропускную способность в менее подверженных ошибкам сетях. К счастью, в большинстве реальных сетей кривая, показанная на рис. 4.12, сверху очень плоская, а это означает, что существует диапазон размеров кадров, обеспечивающих почти оптимальную производительность. Размер кадра сильно различается в разных сетях, но идеальный размер кадра обычно составляет от 2 000 до 10 000 байт.

ФОКУС УПРАВЛЕНИЯ

Оптимизация производительности в сети , особенно в сети клиент-сервер, может быть затруднена, поскольку немногие сетевые администраторы осознают важность размера кадра. Выбор правильного — или неправильного — размера кадра может иметь большее влияние на производительность, чем любые действия, которые вы можете сделать с сервером.

Standard Commercial , многонациональная табачная и сельскохозяйственная компания, заметила снижение производительности сети при переходе на новый сервер. Они проверили влияние использования размеров кадра от 500 до 32 000 байт. В их тестах размер кадра 512 байт требовал всего 455 000 байт, передаваемых по их сети, для передачи тестовых сообщений. Напротив, кадры размером 32 000 байт были гораздо более эффективными, сократив общий объем данных на 44 процента до 257 000 байт.

Однако проблема с кадрами размером 32 000 байт заключалась в заметной задержке времени ответа, поскольку сообщения сохранялись до тех пор, пока кадры размером 32 000 байт не заполнялись перед передачей.

Идеальный размер кадра зависит от конкретного приложения и схемы генерируемых им сообщений. Для Standard Commercial идеальный размер кадра оказался между 4000 и 8000. К сожалению, не все пакеты сетевого программного обеспечения позволяют сетевым администраторам точно настраивать размеры кадров таким образом.

Так почему же стандартные размеры кадров Ethernet составляют около 1500 байт? Потому что Ethernet был стандартизирован много лет назад, когда ошибки были более распространены. Кадры Jumbo и Super Jumbo появились благодаря высокоскоростным оптоволоконным сетям с высокой степенью безошибочности.

Кпд трансмиссии: КПД коробки передач

3.4. Потери мощности в трансмиссии. Кпд трансмиссии

Влияние трансмиссии на динамику автомобиля и его тягово-скоростную характеристику

Похожие статьи

Общий анализ надежности автомобильных

Анализ тягово-скоростных характеристик двигателя автомобилей

Современные альтернативы автоматической

Наследственная

Оценка воздействия неравномерности

Эквивалентная расчетная схема

Обеспечение работы мобильных машин в условиях отрицательных…

Методика испытаний вариаторной

Сравнительный анализ роботизированной