РазноеМощность или крутящий момент: Что важнее — мощность или крутящий момент — Лайфхак

Мощность или крутящий момент: Что важнее — мощность или крутящий момент — Лайфхак

Содержание

Мощность и крутящий момент | Тюнинг ателье VC-TUNING

Мощность и крутящий момент…  Эти термины часто вводят в ступор многих посетителей автомобильных форумов. Энцо Феррари однажды сказал: «Лошадиные силы продают автомобиль, крутящий момент выигрывает гонки».

 

Мы не собираемся представлять здесь все уравнения и формулы, позволяющие рассчитать мощность и крутящий момент: объяснить многие вещи в одной статье достаточно трудно. Да это вам и не понадобится, если, конечно, вы не планируете стать крупным специалистам в данной области. Но мы постараемся доступным языком объяснить, как мощность и крутящий момент соотносятся друг с другом и как они влияют на производительность автомобиля.

 

Лошадиная сила

Термин «лошадиная сила» был впервые использован Джеймсом Уаттом, британским изобретателем, чье имя неразрывно связано с созданием парового двигателя. Строго говоря, лошадиная сила – это скорость, с которой может быть выполнена работа. Уатт использовал этот термин для сравнения мощности парового двигателя с мощью рабочей лошадки. Наравне с лошадиными силами сегодня используется и системная единица измерения мощности – ватт (Вт).

1 л.с. = 746 Вт

Эффективная мощность двигателя измеряется на коленчатом валу с помощью динамометра. Производители автомобилей, как правило, используют для ее обозначения термин «пиковая мощность» (максимальная мощность при определенном числе оборотов в минуту).

 

Мощность рассчитывается путем умножения крутящего момента двигателя на число оборотов и последующего деления на 5252. Откуда взялась последняя цифра? Если вы не хотите скучных и путаных объяснений, просто поверьте на слово и запомните эту константу.

                         крутящий момент * угловая скорость (RPM)

мощность =      —————————————————

                                                    5252

Здесь не мешало бы упомянуть о динамометрических роликовых стендах, но из-за большого разнообразия стендовых динамометров, мы опишем основные из них в другой статье. Следует отметить, что существует немало причин, по которым цифры, наблюдаемые при езде по дороге, оказываются ниже полученных на стенде. Автомобиль на стенде неподвижен, а на открытой дороге свой вклад вносят давление воздуха, перепады температуры и многие другие факторы, которые сложно учесть при испытаниях, хотя многие пытаются компенсировать их отсутствие с помощью вентиляторов и т.д.

 

  

Крутящий момент

Крутящий момент – вращательное усилие, которое будет применено к ведущим колесам автомобиля. Крутящий момент можно рассматривать в качестве меры способности двигателя выполнить работу. Единицы измерения крутящего момента – фунт*фут и Ньютон*метр (Нм). Один фунт*фут крутящего момента представляет собой усилие, необходимое для поворота 1-футовой оси, на конце которой прикреплен груз весом 1 фунт. Если на конце 1-футовой оси находится груз весом 200 фунтов, крутящий момент будет составлять 200 фунтов*фут. Очевидно, что чем больше это число, тем больше вращательное усилие на колесах.

1 фунт*фут = 1.36 Н*м

 

 

Однако важно понимать, что по мере увеличения крутящего момента вашего двигателя возрастает вероятность самопроизвольного поворота колес. Это довольно частое явление у мощных переднеприводных (FWD) автомобилей с большим крутящим моментом. Поскольку в данном случае передние колеса задействованы также и в управлении автомобилем, вы можете столкнуться с эффектом, называемым паразитным силовым подруливанием. В принципе проблема «непослушания» приводных колес свойственна не только переднеприводным машинам, а любым мощным автомобилям с большим крутящим моментом. Однако, разделив крутящий момент на все четыре колеса (в случае полноприводных (4WD) автомобилей), вы можете уменьшить этот эффект и больше мощности передать дороге.  Хотя есть еще много факторов (например, размер и структура шин, настройка подвески и ходовой части, передаточные числа), которые могут помочь переднеприводным (FWD) или заднеприводным (RWD) автомобилям эффективно использовать свою мощность.

 

Сравнение мощности и крутящего момента

(Как мощность и крутящий момент влияют на производительность)

Причина недопонимания ряда вопросов автолюбителями кроется в том, что в качестве характеристики двигателя автомобиля производители, как правило, приводят пиковые показатели мощности. Это ведет к путанице, люди пытаются сравнивать производительность автомобиля с его мощностью. «Моя машина имеет большее количество лошадиных сил, поэтому она будет быстрее вашей» – некорректное, но достаточно распространенное сравнение.

Есть много факторов, влияющих на производительность автомобиля, и крутящий момент, безусловно, один из них. Кроме того, и мощность, и крутящий момент будут зависеть от передаточных чисел. И, конечно же, большую роль играет то, как и для чего используется автомобиль.

Если вы когда-либо управляли машиной с высоким крутящим моментом (например, автомобилем с большим объемом двигателя или турбодизелем), вы, вероятно, заметили, что способны с легкостью ускоряться на большинстве передач. Это является результатом того, что имеется достаточно мощности в виде крутящего момента, чтобы автомобиль двигался при более широком диапазоне оборотов. Ускорение прямо пропорционально крутящему моменту, т.е. машина, будет ускоряться в соответствии с кривой крутящего момента.

Однако, если вы используете численно более высокое передаточное отношение для увеличения крутящего момента, вы на самом деле уменьшаете максимальную скорость вращения привода. Это может привести к тому, что автомобиль с высоким крутящим моментом (допустим, 680 НМ) достигнет своего предела уже при 30 км/ч.

При всем этом разговоры о крутящем моменте не просто игра слов. Следует понять, что лошадиная сила – просто другой способ измерения мощности (вспомните приведенное выше уравнение: лошадиная сила – это крутящий момент, умноженный на угловую скорость и деленный на 5252). Однако двигатель может быть рассчитан на более высокие обороты и более высокую мощность и, таким образом, на создание большего крутящего момента.

Из всего вышесказанного следует, что лошадиные силы и крутящий момент связаны друг с другом, однако это не одно и то же. Автомобиль с большим крутящим моментом будет ускоряться иначе, чем автомобиль с большим числом лошадей под капотом, с разными точками переключения передач и диапазонами оборотов в минуту. Автомобили с меньшим крутящим моментом (большим числом лошадиных сил), как правило, набирают больше оборотов, но максимальная мощность достигается только на больших оборотах. Машины с большим крутящим моментом (меньшим числом лошадиных сил) имеют меньшую мощность, но сравнительно более широкий диапазон оборотов. Все очень запутано: вроде бы крутящий момент и лошадиные силы – это одно и то же, но разгоняют машину по-разному. Хорошим автомобилем можно считать тот, что имеет оптимальное соотношение крутящего момента и лошадиных сил и возможность повышения обоих параметров.

Что еще влияет на ускорение

  • Вес автомобиля. Многие ошибочно полагают, что чем больше весит машина, тем больше нужно энергии, чтобы сдвинуть ее с места.
  • Аэродинамика. Снова требуется много энергии, чтобы машина могла преодолевать сопротивление встречным потокам воздуха.
  • Сопротивление качению. Шины и привод (шестерни, приводные валы, оси и т.д.) требуют энергии, чтобы они могли вращаться с контактирующими поверхностями.
  • Шестерни/передачи. Чтобы автомобиль мог разгоняться и ускорятся, он оборудован коробкой передач. Шестеренки в коробке влияют на крутящий момент, передаваемый на ведущие колеса, но они не могут изменить количество лошадиных сил в машине. В коробке передач все начинается с шестерни, которая запускает крутящий момент. Он позволяет ускоряться в относительно умеренном темпе, но избежать быстрых оборотов двигателя. Каждая последующая передача помогает развить скорость. Вот почему автомобиль, например, может разогнаться от 0 до 96 км/час за 5 секунд, но от 0 до 160 км/час разгон уже займет 13 секунд, поскольку ему нужно еще 8 секунд, чтобы набрать добавочную скорость в 64 км/час. При этом важно учитывать кинетическую энергию и аэродинамику (сопротивление ветру).

Динамометр фиксирует хороший крутящий момент не только на низких оборотах, но и во всем диапазоне оборотов. В сочетании с равномерно возрастающей кривой лошадиных сил, такой двигатель дает возможность машине разгоняться и выжимать педаль газа до упора. Хотя, все зависит от привода и комплектации самой машины. Но в целом, он имеет хорошую мощность и динамику.

Хочется надеяться, что после прочтения статьи о лошадиных силах и крутящем моменте вы не будете путать эти два понятия. Главное – запомнить, что машина с очень хорошим разгоном – это та, у которой двигатель может выдавать постоянно высокую мощность, даже на самых больших оборотах. Например, система газораспределительного механизма VVT-i эффективна для небольших двигателей, она помогает оптимизировать мощность на переменных оборотах. На самом деле не столь важно, с большим количеством лошадей ли машина или с высоким крутящим моментом, потому, что есть много других факторов, влияющих на ее характеристики.

Ускорение
И снова не будем вас утомлять скучными техническими терминами, а просто подсчитаем кое-что. Крутящий момент двигателя зависит от шестерней в коробке передач. Он нарастает по мере того, как вы переключаетесь на другую скорость. На автомобиле с низким крутящим моментом, его можно увеличить путем изменения передаточного числа. В результате этого трансмиссия или коэффициент привода изменяют диапазон оборотов двигателя, а также то, как используется крутящий момент (не оценивайте это в процессе). A V8 и Vtec производят крутящий момент разными способами посредством зубчатой передачи. Эти способы зависят от конструкции двигателя.

При всем этом интересно, как уже упоминалось ранее, что, хорошо набирающая скорость машина, имеет хорошую динамику крутящего момента, которая распространяется в самом широком диапазоне оборотов (высокий диапазон оборотов помогает поддерживать максимальный крутящий момент). Чтобы добиться максимума от машины, нужно знать, как выглядит динамика мощности и какие обороты у двигателя на каждой из передач. Также необходимо знать, как меняются обороты двигателя, когда переключается скорость: повышается или понижается передача. Это поможет вам узнать, что такое динамика крутящего момента на каждой отдельной передаче. Автомобиль разгоняется сильнее всего на пике крутящего момента, но стоит вам переключиться, как падают обороты, и ослабевает крутящий момент. Вся фишка в том, чтобы найти на каких оборотах будет хороший крутящий момент на следующей передаче, без потери динамики на текущей. Конечно, многое зависит от авто и его водителя, но есть наиболее общие рекомендации. Итак, если ваша машина производит максимальный крутящий момент на 4000 оборотах, и вы не хотите переключаться на следующую скорость с этой отметки, поскольку думаете, что потеряете сейчас эти ценные обороты и не сможете сохранить такой же крутящий момент на следующей передаче, а соответственно и скорость движения. Общая рекомендация в этом случае – для максимального ускорения переключаться тогда, когда стрелка тахометра ляжет на красную отметку (у некоторых легковых и гоночных авто есть специальные индикаторы).

Обозначение мощности авто в лошадиных силах
Американские машины

Лошадиные силы (HP Gross)
До 1972 года в Америке мощность двигателя автомобиля измерялась в лошадиных силах следующим образом: на стенде испытывался двигатель, который не оснащен воздушным фильтром, системой выхлопа или системой контроля над выбросами, но иногда оснащенный коллектором. В результате показатели максимальной мощности и крутящего момента отражали только теоретические значения, но не демонстрировали реальную мощность двигателя. Таким образом, измерялась общая мощность двигателя.

Лошадиные силы (HP net)
После 1972 года в Америке стали измерять полезную мощность двигателя. У полностью укомплектованного и установленного двигателя измерялась мощность на маховике, но при этом не учитывались потери при переключении передачи.

Запомните, что американские автомобили оснащены большими двигателями CU, которые выдают высокий крутящий момент и обеспечивают высокую производительность машины.

Лошадиные силы (bhp)
Мощность измеряется в лошадиных силах при помощи динамометра. Замер происходит на испытательном стенде в месте выхода вала из двигателя (коленчатый вал, который соединяется с маховиком). Окончательная цифра получается из крутящего момента, который используется для вычисления мощности в лошадиных силах (bhp).
Обратите внимание, что показатель мощности в лошадиных силах PS, принятый в Германии, отличается от обозначения bhp. Многие производители используют значение PS для лошадиных сил BHP.
Значения приблизительные:

  • 1 Bhp = 1.005 Hp (net) – (разница не существенная)
  • 1 Bhp = 1.0187 PS
  • 1 PS = 0.986 Hp
  • 1 Hp = 1.01387 PS

Иногда происходит путаница потому, что одни говорят о мощности в лошадиных силах, измеренной динамометром, другие об измерении с учетом потерь, а третьи о способе измерения по колесам WHP.


 

Мощность и крутящий момент – что важнее? Разбираемся в деталях

Энцо Феррари как-то сказал: «Лошадиные силы продают автомобили, а крутящий момент выигрывает гонки». И наверняка создатель одних из лучших гоночных автомобилей своего времени что-то да знал. Но так ли все однозначно? Неужели и впрямь количество лошадиных сил – не более, чем красивая цифра для маркетологов, в то время как крутящий момент – по-настоящему важный показатель мотора, на который обращают внимание истинные автомобилисты?

Сегодня с этим можно поспорить. Со времен, когда Энцо Феррари начинал создавать свои прекрасные машины, автомобильный мир изменился. Дизельные моторы вышли из тени и неслабо так подвинули бензиновые. Даже несмотря на пресловутый “дизельгейт” моторы на тяжелом топливе продолжают пользоваться популярностью, а для некоторых, в том числе и новых моделей их предложено больше, нежели бензиновых. И каждый второй владелец дизеля (по крайней мере, у нас в стране) готов ткнуть носом своих «бензиновых» коллег в превосходство Ньютоно-метров над лошадиными силами (он, конечно, еще и про расход вспомнит). Получается, теперь крутящий момент продает машины, и он же еще и гонки может выигрывать? А на кой черт нам тогда сдались эти лошадиные силы? Ну что же, будем разбираться!

Энцо Ансельмо Феррари — итальянский конструктор, предприниматель и автогонщик. Основатель автомобильной компании «Феррари» и одноимённой автогоночной команды.

Для начала давайте немного познакомимся с нашими сегодняшними противниками. Крутящий момент измеряется в Ньютоно-метрах (Н·м) или килограмм-силах на метр (кгс·м). 1 килограмм-силы на метр приблизительно равен 10 Ньютоно-метрам. Чтобы понять сколько это, давайте представим, что нам нужно закрутить гайку с усилием, скажем, в те самые десять Ньютоно-метров. Для этого необходимо надеть на нее гаечный ключ и приладить к нему рычаг длиной в один метр, а на его край повесить гирьку массой в 1 кг. Тогда на гайке мы получим крутящий момент равный как раз 10 Н·м. Нетрудно посчитать, что для получения усилия в 1 Н·м нам необходима гирька массой 0,1 кг.

Так создается крутящий момент

С моментом немного разобрались, давайте перейдем к мощности. С ней все несколько сложнее. Согласно определению: «Мощность равна отношению работы, выполняемой за некоторый промежуток времени, к этому промежутку времени».

Значит, мощность характеризует скорость выполнения работы. Чтобы лучше это понять, давайте немного позанудствуем и взглянем на формулу расчета мощности двигателя:

Ne=(Mk×n)÷9549

где Mk – это крутящий момент в Н·м; n – это количество оборотов двигателя за минуту; а число 9549 помогает нам привести результат к нормальным значениям.

Благодаря этой формуле, мы можем рассчитать мощность при любых оборотах, только для этого необходимо знать значение крутящего момента при этих оборотах. Выходит, эти два показателя взаимосвязаны? Да, так и есть. На движение автомобиля влияет усилие, которое генерирует двигатель (крутящий момент), и частота, с которой он его генерирует (обороты). Соотношение этих показателей характеризуется значением мощности мотора. Мощность измеряют в киловаттах или лошадиных силах. В чем между ними разница мы уже разбирались в одном из наших материалов:

Теперь давайте рассмотрим две крайности двигателестроения: дизель от трактора МТЗ-80 и великолепный бензиновый мотор автомобиля Honda S2000. На тракторе установлен четырехцилиндровый дизель объемом 4,75 л. Его максимальная мощность всего лишь 80 л.с, зато крутящий момент – целых 422 Н·м, которые доступны уже с 1500 об/мин. Максимальные же обороты этого двигателя – скромные 2200 об/мин. Дизели, как мы знаем, вообще не любят высокие обороты.

Эти две машины созданы для совершенно разных задач. Трактор – работяга. Ему важен высокий крутящий момент уже на малом ходу. Хонда же – автомобиль для удовольствия. Здесь нужно, чтобы двигатель вез на все деньги.

Бензиновый же мотор Honda S2000 наоборот – обожает их. Он способен крутиться аж до 9200 об/мин, и при объеме всего в два литра выдает целых 250 л.с при 8300 об/мин и немаленькие 218 Н·м при 7300 об/мин. И это без наддува (долгое время этот агрегат был самым высокофорсированным атмосферным двигателем в мире). Выходит, что мотор Honda при меньшем в 2,37 раза объеме имеет почти в два раза меньший момент, и это вполне логично. При этом он почему-то мощнее тракторного в 3,1 раза.

Как так получилось? Ведь мы помним, что мощность зависит от крутящего момента. Но зависит она еще и от оборотов, а у трактора они совсем невысокие. Его задача тягать тяжелые веса, для этого нужно большое усилие на колесах и совсем неважна скорость – трактора неспешные ребята.

И вот мы и подошли к сути вопроса. У трактора двигатель большого объема с большой площадью днища поршня и объемом камеры сгорания, давление в которой у дизельного мотора выше, чем у бензинового. Детали этого двигателя достаточно тяжелые, а кривошипно-шатунный механизм имеет более длинные рычаги. Все это приводит к тому, что дизель уже на невысоких оборотах будет создавать много крутящего момента. Гораздо больше, чем компактный двигатель Хонды. Если провести аналогию, то дизельный мотор трактора – это большой и сильный пауэрлифтер. А двигатель Honda S2000 – это, скорее,  спортивный гимнаст. Он не может поднять за раз большой вес, зато он гораздо более быстрый, проворный и может выполнить много работы в короткий промежуток времени.

Только не нужно эту аналогию считать применимой для любого бензинового и дизельного двигателя. Современные дизели далеко ушли от своих предков. Сегодня хорошо настроенный дизель – это тихий, быстрый и очень тяговитый агрегат. Хорошим примером является четырехлитровый V8 с тремя нагнетателями на 435 л. с. и 900 Нм от концерна VAG. Этот мотор превращает Audi SQ7 в самый мощный дизельный кроссовер на планете и катапультирует его с нуля до первой сотни за 4,8 секунды – проворный, однако, пауэрлифтер!

Этот двигатель делает Audi SQ7 самым мощным серийным дизельным кроссовером в мире

Теперь, когда мы поняли, кто есть кто, давайте разберемся с еще одним обстоятельством. Крутящий момент двигателя, проходя через трансмиссию, изменяется. Например, максимальный крутящий момент мотора ВАЗ-2108 равен 98.4 Н·м. Но на первой передаче на колёсах этот показатель будет увеличен в 14,157 раз (при максимальной нагрузке двигателя и без учета потерь в трансмиссии). Как правило, в традиционных пятиступенчатых коробках передач первые три передачи являются понижающими (т.

е они понижают обороты и увеличивают момент), четвертая – прямая, а остальные уже наоборот повышают обороты и понижают момент. Влияние передаточного отношения трансмиссии хорошо известно тем, кому доводилось заниматься доработкой ВАЗовских переднеприводников. Для них доступны различные комплекты рядов КПП и главной пары. При установке «короткого» ряда (с большим передаточным отношением) автомобиль быстрее разгоняется на первых передачах и лучше преодолевает подъемы, но максимальная скорость уменьшается. Если же наоборот установить комплект с меньшим передаточным числом, то можно несколько увеличить “максималку”, но потерять в разгоне на низших передачах.

Понять, насколько хороший двигатель автомобиля, помогут не значения мощности и момента, а ощущения за рулем

Из этого всего можно сделать вывод, что для автомобиля важны не цифры мощности и момента, а сочетание характеристик двигателя (будь то бензиновый мотор, дизельный или даже гибридная силовая установка) и трансмиссии, и то, насколько они подходят конкретной машине.

Только по одним цифрам вообще тяжело выбрать двигатель, ведь в них указывают лишь максимальные значения мощности и момента. Возвращаясь к характеристикам Honda S2000, можно отметить, что максимальный момент у нее достигается при 7300 об/мин. Но это же не значит, что, скажем, при 3500 об/мин тяги вообще не будет. Многие журналисты, которым посчастливилось поездить на этой машине, и вовсе отмечают, что несмотря на явно высокооборотистый характер ее двигателя, он приемлемо тянет и на низких оборотах. И это подводит нас к неожиданному выводу. Если вы выбираете трактор, то вам нужно знать не его мощность и крутящий момент, а то сколько он способен потянуть (для этого даже специальная характеристика есть: сила тяги на крюке). Мы же, в первую очередь, говорим про легковые авто. И здесь тоже сами по себе цифры момента и мощности мало что значат. Важно то, как машина едет: хороший мотор может быть испорчен плохой коробкой и наоборот. И все это не будет иметь смысла, если установлено на неудачном шасси.
Поэтому наш совет: выбирая машину, не зацикливайтесь на цифрах. Проедьтесь на ней, и вам все станет ясно! А также читайте наши тест-драйвы – в них мы детально разбираемся со всеми важнейшими характеристиками автомобиля в деле!

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Мощность или крутящий момент: что важнее для динамики автомобиля? | Об автомобилях | Авто

Обычно при выборе автомобиля покупатели смотрят на мощность двигателя. Многие считают, что именно эта характеристика наглядно демонстрирует динамичность транспортного средства и его способность быстро разгоняться. Однако это не совсем так. Гонщикам и инженерам гораздо интереснее взглянуть на крутящий момент и на график распределения тяги, благодаря которому можно легко оценить возможности мотора. Бывает, что силовой агрегат с меньшей мощностью показывает более хорошие результаты по динамике. Почему?

Мощность для скорости

Изначально количеством лошадиных сил определялся объем совершаемой работы. При сравнении первых паровых машин оказалось, что в единицу времени они поднимали больше груза из шахты, чем стандартный подъемник, использующий в качестве привода одно животное. Сейчас количество лошадиных сил в моторе, как правило, уже превышает 100. Однако это не значит, что они напрямую сказываются на динамичности и маневренности. Бывает, что машина со 120-сильным мотором едет менее азартно, чем аналогичный автомобиль с силовым агрегатом в 105 л. с. и даже 90 л. с.

При взгляде на график распределения мощности атмосферного двигателя видно, как кривая рвется вверх по пологой траектории и достигает пика при 5500 оборотах. Чтобы достигнуть максимальной мощности, мотор необходимо раскручивать до «красной зоны» и тратить слишком много топлива. Однако в диапазоне наиболее часто используемых оборотов (2000-3000) мотор не так силен, как хотелось бы. Атмосферные агрегаты имеют в этом диапазоне примерно 40% тяги и не могут обеспечить эмоционального подхвата. Сколько ни жми на педаль, а автомобиль едет вяло.

Где же скрывается их максимальная мощность? В возможности транспортного средства достигать максимальной скорости. То есть когда мотор раскрутится до «красной зоны», то он сможет обеспечивать стабильность крейсерской скорости.

Чем мощнее моторы у машины, тем сильнее они расталкивают набегающие потоки воздуха на высоких скоростях. А вот насколько быстро автомобиль достигнет этой максимальной скорости, зависит от другой характеристики мотора, а именно от крутящего момента.

Давить сильнее

Крутящим моментом называется сила, которая умножена на плечо ее приложения. Крутящий момент измеряется в ньютонах, а величина рычага — в метрах и зависит как от мощности, так и от конструкции двигателя. К примеру, в тракторах и грузовиках делается большой кривошип, который служит рычагом для поршня, а вот в легковых автомобилях инженеры стараются обеспечить максимально высокое давление на поршень при маленьком плече.

Благодаря конструктивным новшествам, современным системам газораспределения и изменения фаз, а также из-за турбонаддува и непосредственного впрыска некоторые моторы даже при невысокой мощности показывают выдающиеся показатели крутящего момента. В особенности хороши немецкие двигатели, у которых максимальная тяга достигается уже при 1500 оборотах, что ранее было свойственно в основном только дизельным агрегатам. При мощности в 125 л. с. крутящий момент у них достигает 250 Нм.

Уже с оборотов холостого хода такой мотор может выдавать необходимую для активной езды тягу.

Если посмотреть на графики современных турбированных агрегатов, то видно, как кривая резко взлетает вверх и стабилизируется, образуя пологую полку момента, которая длится от 1500 до 5000 оборотов. Это значит, что мотор будет одинаково хорошо тянуть как на малых оборотах, так и на больших, и не потребует перед рывком на обгон раскручивания коленвала до «красной зоны». Он обеспечит приемлемое ускорение даже с 3000 оборотов.

Поэтому при аналогичной мощности турбированные моторы с длинной «полкой» крутящего момента больше нравятся водителям, чем атмосферные агрегаты, у которых крутящий момент на низких оборотах в полтора раза ниже. И при выборе двигателя лучше обращать внимание на крутящий момент.

Что же касается максимальной мощности, то она применяется водителями крайне редко. Мало кто постоянно раскручивает мотор до «красной зоны» тахометра. Это дорого и чревато большим износом деталей силового агрегата.

Мощность и крутящий момент

Пользуясь случаем хотелось бы пролить свет на вечные споры о мощности и крутящем моменте двигателей внутреннего сгорания. Одни считают главным показателем максимальную мощность мотора, другие ставят во главу угла крутящий момент. Встречаются люди, которые считают, что 100 «дизельных» л.с. соответствуют примерно 140 «бензиновым» л.с. Также бытует мнение, что VW Golf TDI c 330 Нм крутящего момента будет ускоряться лучше, чем Porsche 911 с 320 Нм.

Пользуясь случаем хотелось бы пролить свет на вечные споры о мощности и крутящем моменте двигателей внутреннего сгорания. Одни считают главным показателем максимальную мощность мотора, другие ставят во главу угла крутящий момент. Встречаются люди, которые считают, что 100 «дизельных» л.с. соответствуют примерно 140 «бензиновым» л.с. Также бытует мнение, что VW Golf TDI c 330 Нм крутящего момента будет ускоряться лучше, чем Porsche 911 с 320 Нм.

Очевидно, что эти утверждения не соответствуют действительности.

Определения и разъяснения:

Крутящий момент:

Крутящий момент двигателя прилагается к коленчатому валу двигателя или к первичному валу коробки передач. Крутящий момент изменяется в зависимости от частоты вращения двигателя. Крутящий момент на колесах зависит от передаточного отношения трансмиссии.

Крутящий момент на колесах:

Это преобразованный трансмиссией крутящий момент двигателя.

Мощность двигателя непосредственно взаимосвязана с крутящим моментом двигателя, а именно, через соотношение P=M*n/9550, где М- крутящий момент двигателя. Единица измерения 1 Н*м, n – частота вращения двигателя в об/мин.

Диаграммы крутящего момента достаточно, чтобы просчитать кривую мощности (и наоборот).

Возьмем два двигателя. У обоих максимальный крутящий момент 200 Нм при 4000 об/мин и мощность 147 л.с. при 6000 об/мин. Несмотря на то, что основные данные этих двух моторов одинаковы, они все же отличаются по динамическим характеристикам. Диапазон крутящего момента и мощности первого двигателя лучше чем у второго. Предположим, что переключение передач происходит при 6500 об/мин и обороты двигателя на следующей, более высокой передаче опускаются до 4300 об/мин. Первый двигатель имеет до точки при 6000 об/мин непрерывно больший крутящий момент и мощность. Таким образом, первый автомобиль будет ускоряться лучше. Это показывает, что основные данные двигателя дают только частичную информацию.

Так что мы теперь знаем о «крутящем моменте» и «мощности двигателя»? На самом деле сравнительно мало. Поскольку трансмиссия и ее передаточное отношение играю существенную роль в движении автомобиля. Старые американские автомобили были оборудованы 2-3 ступенчатыми коробками передач, и несмотря на значительные мощности двигателей, разгонялись они достаточно скромно, т.к. падение оборотов при переключении передач было слишком большим. Как грубое сравнение можно привести Mercedes S-Klasse. Он оборудован 7-ступенчатым автоматом, который позволяет полностью использовать имеющуюся в распоряжении мощность двигателя.

Почему это так?

Все мы знаем, что ускоряется автомобиль лучше в определенной области оборотов двигателя. Оптимально, когда обороты двигателя постоянно находятся в этом диапазоне. Но это возможно лишь на немногих автомобилях оборудованных CVT (безступенчатыми трансмиссиями).

Чем больше передач имеется в распоряжении, тем меньше становится скачок оборотов и тем ближе мы становимся к оптимальному числу оборотов двигателя между переключениями. Усилие на ведущих колесах, это то, что приводит автомобиль в движение. Это сила, приложенная по касательной к окружности колеса. Она несет в себе всю информацию (Крутящий момент, передаточное отношение трансмиссии, размер колес) и направлена противоположно силе сопротивления движению и силе инерции.

Когда нужно переключаться?

Оптимальная точка переключения достигается тогда, когда на следующей высшей передаче имеется большее усилие на ведущих колесах чем на актуальной передаче. Чтобы найти оптимальную точку переключения, необходимо воспользоваться кривой крутящего момента. Диаграмма тягового усилия на ведущих колесах зависит от передаточного отношения трансмиссии и размера установленных шин. Как только пересекутся кривые отдельных передач, нужно переключиться на следующую передачу, чтобы достичь лучшего ускорения. Если же кривые не пересекаются, тогда следует выкручивать двигатель до ограничителя. Далее отображены диаграммы тягового усилия на ведущих колесах, чтобы можно было прочувствовать теорию в деле.

Влияние передаточного отношения

Турбодизель достигает очень высоких значений крутящего момента при низких оборотах двигателя.

Но это только цифры, по которым можно судить о том, как автомобиль будет ускоряться и по ним нельзя делать окончательные выводы. Почему? Потому что дизелю нужно значительно дольше переключаться, чтобы достичь одинаковую с бензином скорость(т.к. число оборотов дизеля существенно ниже чем у бензинового двигателя). Это приводит к тому, что бензиновый двигатель свой низкий крутящий момент преобразует значительно лучше за счет коротких передач, чем дизель с длинными передачами.

Турбодизель против высокооборотистого атмосферного двигателя.

Несмотря на длинные передаточные отношения дизель как правило имеет лучшую тяговитость при низких оборотах. Наглядно это отображено на диаграмме сравнения BMW М3 3.2 л двигателя и BMW 535d. Несмотря на гигантский крутящий момент дизеля (520Нм), бензиновый двигатель (365Нм) в очень широком диапазоне оборотов двигателя имеет значительно большее тяговое усилие на ведущих колесах. Так что этот бензиновый двигатель (вопреки многим мнениям) может ездить с редкими переключениями, иногда даже ленивее чем 535d (на шестой передаче тяговое усилие на колесах стабильно выше чем у 535d, независимо при каких оборотах и какой скорости). Но можно говорить о том, что большая часть турбированных двигателей имеет лучшую приемистость (на низких оборотах) чем атмосферные двигатели. Так что предпочитаете ли вы двигатели имеющие «подрыв» на низких скоростях, или те, которые выдают тягу плавно, это остается делом вкуса.

Турбодизель против турбобензина

Сравним BMW E90 335i с 306 л.с. и 400 Нм и BMW E90 335d с 286 л.с. и 560 Нм. На низших передачах в среднем диапазоне оборотов тяга на колесах дизеля существенно выше, чем у бензинового двигателя. При высоких оборотах бензин свою мощность отыгрывает. На 6-й передаче бензин имеет стабильно большее усилие на колесах чем дизель.

Диаграмма тягового усилия BMW E90 335i и E90 335d

Дизель или бензин как тягач

Широко распространено мнение, что дизельный двигатель из-за его высокого крутящего момента лучше подходит для буксировки. Тем не менее из-за огромного скачка в развитии бензиновых двигателей это не совсем верно. Современные бензиновые двигатели все чаще оснащаются турбонагнетателями, которые могут создавать достаточное давление наддува при низких оборотах, и следовательно достигать высокого крутящего момента. Сравним двигатели 1.4 TSI (170 л.с., 240 Нм) и 2.0TDI (170 л.с., 350 Нм) в VW Golf5.

За основу взят 5% уклон, коэффициент лобового сопротивления 0.7, площадь лобового сопротивления 5.87 м2 и общая масса 3250 кг. 1-я передача для лучшего рассмотрения исключена.

Все режимы выше голубой линии возможны с вышеназванными условиями. Все режимы ниже голубой линии ведут к снижению скорости и в конечном счете к переходу на низшую передачу. Можно увидеть, что дизель может использовать первые четыре передачи, TSI – первые пять. Максимально допустимые скорости следующие:

TDI:

68 км/ч на второй передаче (в ограничителе оборотов)

104 км/ч на третьей передаче (вблизи ограничителя оборотов около 4400 об/мин)

TSI:

99 км/ч на второй передаче (вблизи ограничителя оборотов около 7000 об/мин)

106 км/ч на третьей передаче (при около 5500 об/мин)

90 км/ч на четвертой передаче (при около 3500 об/мин)

65 км/ч на пятой передаче (при около 2300 об/мин)

В целом TSI гораздо лучше подходит для движения с прицепом. Единственным недостатком может быть значительный рост расхода топлива у бензина.

Как выглядит диаграмма тягового усилия авто со ступенчатыми коробками передач мы уже знаем.

Для полноты картины следует отметить бесступенчатую трансмиссию Audi «Multitronic».

Рассмотрим кратко, так как эта трансмиссия имеет призрачные шансы на существование. Это безступенчатая трансмиссия с различными профилями вождения. Спортивно настроенный водитель использует голубую линию для максимального ускорения, с высокими оборотами и большим расходом. Средний водитель будет использовать более низкие обороты. А значит тяга на колесах будет не так высока как в спорт режиме. Соответственно автомобиль ускоряется медленнее. CVT, как уже говорилось ранее, превосходное решение. Теоретически она позволяет получить максимальную производительность. На практике все выглядит по другому. Авто с Мультитроником ускоряются хуже, чем авто с МКПП. Потери в трансмиссии слишком велики и перекрывают все преимущества.

А что же насчет двигателей грузовиков и коммерческих автомобилей?

Глядя на кривые мощности и крутящего момента грузовиков можно быстро обнаружить существенные отличия от легковых автомобилей. В то время как на двигателях легковых авто целью является как можно более равномерное и высокое значение крутящего момента, двигателям грузовиков необходим пик крутящего момента. Покажем качественные отличия грузовых и легковых турбодизелей:

Почему так?

Области применения полностью различны. Легковому автомобилю необходимо достичь максимального ускорения и как можно более высокой максимальной скорости. В тоже время необходимо принять во внимание тот факт, что эти двигатели практически постоянно используются в режимах частичной нагрузки. Грузовые же двигатели (в качестве простого примера возьмем двигатели бульдозера или трактора) обычно используются на максимальной нагрузке. Максимальные крутящие момент и мощность ему необходимы при низких оборотах, а также как можно большее нарастание крутящего момента. Почему не падение а именно нарастание крутящего момента станет ясно в следующем абзаце.

Цель этого нарастания величины крутящего момента может быть хорошо объяснена на примере бульдозера. Насыпь земли перед ковшом бульдозера всегда большая, поэтому возникает необходимость увеличить мощность, чтобы продвинуть насыпь дальше. При этой нагрузке частота вращения двигателя падает и вместе с тем падает скорость сдвига. Снижение числа оборотов двигателя благодаря типичной для грузовых транспортных средств кривой крутящего момента ведет к росту крутящего момента и мощности двигателя (смотри график). Таким образом в некоторой степени предотвращается дальнейшее падение оборотов и скорости сдвига – чем сильнее падение числа оборотов, тем больше мощности отдает двигатель. В переносном смысле можно сказать: кривая крутящего момента таких двигателей позволяет независимо от нагрузки относительно сохранять необходимую скорость. Такие моторы имеют «иммунитет» против увеличения нагрузки и становятся ненамного медленнее при ее увеличении. Но все же почему «нарастание крутящего момента» а не «падение»? Теперь нужно смотреть на график в направлении рабочих оборотов. При нагрузке число оборотов падает и происходит РОСТ крутящего момента.

Крутящий момент, что это и зачем он нужен?

Каждый двигатель внутреннего сгорания рассчитан на определенную максимальную мощность, которую он может выдавать при наборе определенного количества оборотов коленчатого вала. Однако помимо максимальной мощности существует еще и такая величина в характеристике двигателя, как максимальный крутящий момент, достигаемый на оборотах отличных от оборотов максимальной мощности.

Что же означает понятие крутящий момент? Говоря научным языком, крутящий момент равен произведению силы на плечо ее применения и измеряется в ньютон — метрах. Значит если к гаечному ключу длиной 1 метр (плечо), приложить силу в 1 Ньютон (перпендикулярно на конце ключа), то мы получим крутящий момент равный 1 Нм.

Для наглядности: если гайка затянута с усилием 3 кгс, то для ее откручивания придется к ключу с длиной плеча в 1 метр приложить усилие 3 кг. Однако, если на ключ длиной 1 метр надеть дополнительно 2-х метровый отрезок трубы, увеличив тем самым рычаг до 3 метров, то тогда для отворачивания этой гайки потребуется лишь усилие в 1 кг. Так поступают многие автолюбители при откручивании колесных болтов: либо добавляют отрезок трубы, а за неимением такового просто надавливают на ключ ногой, увеличив тем самым силу приложения к баллонному ключу. Так же если на рычаг метровой длины повесить груз равный 10 кг, то появится крутящий момент равный 10 кгм. В системе СИ это значение (перемножается на ускорение свободного падениям) будет соответствовать 98,1 Нм. Результат всегда един — крутящий момент, это произведение силы на длину рычага, стало быть, нужен либо длиннее рычаг, либо большее количество прикладываемой силы.

Все это хорошо, но для чего нужен крутящий момент в автомобиле и как его величина влияет на его поведение на дороге? Мощность двигателя лишь косвенно отражает тяговые возможности мотора, и ее максимальное значение проявляется, как правило, на максимальных оборотах двигателя. В реальной жизни в таких режимах практически никто не ездит, а вот ускорение двигателю требуется всегда и желательно с момента нажатия на педаль газа. На практике одни автомобили уже с низких оборотов ведут себя достаточно резво, другие напротив предпочитают лишь высокие обороты, а на низах показывают вялую динамику. Так у многих возникает масса вопросов, когда они с авто с бензиновым мотором мощностью 105-120 л.с. пересаживаются на 70-80 – сильный дизель, то последний с легкостью обходит машину с бензиновым мотором. Как такое может быть? Связано это с величиной тяги на ведущих колесах, которая различна для этих двух автомобилей. Величина тяги напрямую зависит от произведения таких показателей как, величины крутящего момента, передаточного числа трансмиссии, ее КПД и радиуса качения колеса. Как создается крутящий момент в двигателе. В двигателе нет метровых рычагов и грузов, и их заменяет кривошипно-шатунный механизм с поршнями.

Крутящий момент в двигателе образуется за счет сгорания топлива — воздушной смеси, которая расширяясь в объеме с усилием толкает поршень вниз. Поршень в свою очередь через шатун передает давление на шейку коленчатого вала. В характеристике двигателя нет значения плеча, но есть величина хода поршня (двойное значение радиуса кривошипа коленвала). Для любого мотора крутящий момент рассчитывается следующим образом. Когда поршень с усилием 200 кг двигает шатун на плечо 5 см, появляется крутящий момент 10 кГс или 98,1Нм. В данном случает для увеличения крутящего момента нужно либо увеличить радиус кривошипа, или же увеличить давление расширяющихся газов на поршень. До определенной величины можно увеличить радиус кривошипа, но будут расти и размеры блока цилиндров как в ширину, так и в высоту и увеличивать радиус до бесконечности невозможно. Да и конструкцию двигателя придется значительно упрочнять, так как будут нарастать силы инерции и другие отрицательные факторы. Следовательно, у разработчиков моторов остался второй вариант – нарастить силу, с которой поршень передает усилие для прокручивания коленвала. Для этих целей в камере сгорания нужно сжечь больше горючей смеси и к тому же более качественно. Для этого меняют величину и конфигурацию камеры сгорания, делают «вытеснители» на головках поршней и повышают степень сжатия. Однако максимальный крутящий момент доступен не на всех оборотах мотора и у различных двигателей пик момента достигается на различных режимах. Одни моторы выдают его в диапазоне 1800- 3000 об/мин, другие на 3000-4500 об/мин. Это зависит от конструкции впускного коллектора и фаз газораспределения, когда эффективное наполнение цилиндров рабочей смесью происходит при определенных оборотах.

Наиболее простое решение для увеличения крутящего момента, а следовательно и тяги, это применение турбо или механического наддува, либо применение их в комплексе. Тогда крутящий момент можно уже использовать с 800-1000 об/мин, т.е. практически сразу. К тому же это закрывает такую проблему, как провалы при наборе скорости, так как величина крутящего момента становится практически одинакова во всем диапазоне оборотов двигателя. Достигается это различными путями: увеличивают количество клапанов на цилиндр, делают управляемыми фазы газораспределения для оптимизации сгорания топлива, повышают степень сжатия, применяют выпускной коллектор по формуле 1-4 -2-3, в турбинах применяют крыльчатки с изменяемым и регулируемым углом атаки лопаток и т.д.

Как выбрать максимальная и номинальная мощность двигателей

В 2010 году европейские и американские производители двигателей прекратили указывать их мощность, ограничившись лишь показателями объема и крутящего момента, выраженного либо в Ньютонах на метр (Н/м) либо в американской системе – футов на фунт (Ft/Lbs). Во втором случае, чтобы получить более привычные для нас единицы, достаточно умножить значение на 1,356. Впрочем, полученные данные все равно не столь очевидны, чтобы сразу сориентироваться в мощности устройства.

Мощность измеряется по формуле P (Вт) = Момент (Н·м) *Частоту вращения (Об/мин) / 9.5492.

Нужно иметь в виду, что максимальная мощность и максимальный момент достигаются при разных оборотах двигателя. Так максимальный момент, как видно из графика, будет на оборотах примерно 2400-2600, а максимальная мощность – при 3600 об/мин. Поэтому, для того, чтобы все-таки узнать на какой мощности у вас работает двигатель, нужно знать, на какие рабочие обороты он настроен, что не все производители указывают. Серьезные компании двигателей указывают для этого график, аналогичный представленному внизу, или конкретные значения мощности, зависящие оборотов. Если у вас есть регулятор оборотов двигателя, значит, максимальная мощность будет на максимальных оборотах.

Этим различием и пользовались производители двигателей: указывая мощность, которую можно получить при завышенных оборотах (например, 5.0 л.с., которую можно достичь при 4500 об/мин), при этом сам двигатель при постоянной работе был настроен на обороты 3600, выдавая всего 3.5 л.с. Численно мощность от оборотов зависит гораздо больше, чем от момента. Надо также понимать, что при завышении оборотов мощность растет, а крутящий момент падает.

Практически это означает, что для косилки, чем больше мощность, тем на большие обороты можно раскрутить нож или на те же обороты, но более длинный/тяжелый нож. Но при этом, если задрать обороты и соответственно уменьшить крутящий момент, то нож сможет преодолевать все меньшее сопротивление. То есть наступает ситуация, что при последующем увеличении оборотов, будет уменьшаться крутящий момент, и двигатель будет раньше глохнуть при увеличении сопротивления (нагрузки) и, значит, хуже будет косить густую траву.

Поэтому с 2010 года чаще всего указывается мощность двигателя, работающего в конкретной технике с учетом ее использования и установленным рабочим числом оборотов.  На двигателях же указывается только максимальный крутящий момент, на который и стоит ориентироваться, ведь чем он больше, тем лучше устройство будет справляться со своей задачей.

Все это касается нормальных (брендовых) производителей техники. Сейчас все больше и больше появляется двигателей из Китая, как и от европейских производителей (MTD, Emak, Stiga, Al-Ko и т.д.), так и собственно китайских брендов Zongshen, Loncin, Rato, Lifan и других. Также существует большое количество «заказных» марок сделанных на основе аутсорсинга, то есть владелец бренда заказывает двигатели под собственным названием на заводах в Китае. А тут уже все зависит от добросовестности заказчика/поставщика этих агрегатов. По вашей просьбе и за ваши деньги в Китае вам напечатают любой паспорт и наклейки с любыми цифрами. Поэтому, покупая культиватор/косилку с гордой надписью 7-8 л.с. с китайским мотором, вы можете получить двигатель реальной мощности 4-5 л.с. Но так как в России потребитель в первую очередь выбирает технику по мощности, то наша компания, по возможности, указывает для бензиновой техники с четырехтактными двигателями две мощности: максимальную — завышенная мощность, которую указывали до 2010 года и продолжают указывать некоторые производители/продавцы для увеличения привлекательности своего товара, и номинальную (реальную). Но номинальную мощность, к сожалению, указывают не все производители или указывают завышенную, выдавая ее за номинальную. При этом этот параметр можно замерить только в заводских условиях, поэтому не во всех товарах есть возможность указать данную характеристику.

Также мы рекомендуем в первую очередь обращать внимание на крутящий момент и объем двигателя. Учитывая, что двигатели на садовой технике сконструированы достаточно просто (нет никакого турбо наддува, форсажа и т.д.), то с одного объема невозможно снять больше мощности на 30-50%.

7.2: Классическая механика

Область классической механики включает изучение тел в движении, особенно физические законы, касающиеся тел, находящихся под воздействием сил. Большинство механических аспектов проектирования роботов тесно связано с концепциями из этой области. В данном блоке описываются несколько ключевых применяемых концепций классической механики.

СКОРОСТЬ — это мера того, насколько быстро перемещается объект. Обозначает изменение положения во времени (проще говоря, какое расстояние способен преодолеть объект за заданный период времени). Данная мера представлена в единицах расстояния, взятых в единицу времени, например, в количестве миль в час или футов в секунду.

ЧАСТОТА ВРАЩЕНИЯ – Скорость может также выражаться во вращении, то есть насколько быстро объект движется по кругу. Измеряется в единицах углового перемещения во времени (то есть в градусах в секунду), или в циклах вращения в единицу времени (например, в оборотах в минуту). Когда измерения представлены в оборотах в минуту (RPM), речь идет о частоте вращения. Есть речь идет об об/мин автомобильного двигателя, это означает, что измеряется скорость вращения двигателя.

УСКОРЕНИЕ – Изменение скорости во времени представляет собой ускорение. Чем больше ускорение, тем быстрее изменяется скорость. Если автомобиль развивает скорость от 0 до 60 миль в час за две секунды, в этом случае ускорение больше, чем когда он развивает скорость от 0 до 40 миль в час за тот же период времени. Ускорение — это мера изменения скорости. Отсутствие изменения означает отсутствие ускорения. Если объект движется с постоянной скоростью — ускорение отсутствует.

СИЛА — Ускорение является следствием воздействия сил, которые провоцируют изменение в движении, направлении или форме. Если вы нажимаете на объект, это означает, что вы прикладываете к нему силу. Робот ускоряется под воздействием силы, которую его колеса прикладывают к полу. Сила измеряется в фунтах или ньютонах.

Например, масса объекта воздействует на объект как сила вследствие гравитации (ускорение объекта в направлении центра Земли).

КРУТЯЩИЙ МОМЕНТ – Сила, направленная по кругу (вращение объекта), называется крутящим моментом. Крутящий момент — это вращающая сила. Если к объекту приложен крутящий момент, на границе первого возникает линейная сила. В примере с колесом, катящемся по земле, крутящий момент, приложенный к оси колеса, создает линейную силу на границе покрышки в точке ее контакта с поверхностью земли. Так и определяется крутящий момент — как линейная сила на границе круга. Крутящий момент определяется величиной силы, умноженной на расстояние от центра вращения (Сила х Расстояние = Крутящий момент). Крутящий момент измеряется в единицах силы, умноженной на расстояние, например, фунто-дюймах или ньютон-метрах.

В примере с колесом, катящемся по земле, если известен крутящий момент, приложенный к оси с закрепленным на ней колесом, мы можем рассчитать количество силы, прикладываемой колесом к поверхности. В этом случае, радиус колеса является расстоянием силы от центра вращения.

Сила = Крутящий момент/Радиус колеса

В примере с рукой робота, удерживающей объект, мы можем рассчитать крутящий момент, требуемый для поднятия объекта. Если объект обладает массой, равной 1 ньютону, а рука имеет длину 0,25 метра (объект располагается на расстоянии 0,25 метра от центра вращения), тогда

Крутящий момент = Сила х Расстояние = 1 ньютон х 0,25 метра = 0,25 ньютон-метров.

Это означает, что для удержания объекта в неподвижном положении, необходимо применить крутящий момент, равный 0,25 ньютон-метров. Чтобы переместить объект вверх, роботу необходимо приложить к нему крутящий момент, значение которого будет превышать 0,25 ньютон-метров, так как необходимо преодолеть силу гравитации. Чем больше крутящий момент робота, тем больше силы он прикладывает к объекту, тем больше ускорение объекта, и тем быстрее рука поднимет объект.

Пример 7.2

Пример 7.3

Для данных примеров, мы можем рассчитать крутящий момент, необходимый для подъем этих объектов.

Пример 7.2 — Крутящий момент = Сила х Расстояние = 1 ньютон х 0,125 метра = 0,125 ньютон-метров.

Для данного примера, длина рука равна половине длины руки из Примера 1, поэтому значение требуемого крутящего момента также в два раза меньше. Значение длины руки пропорционально значению требуемого крутящего момента. При равных исходных характеристиках объекта, чем короче рука, тем меньший крутящий момент необходим для подъема.

Пример 7.3 — Крутящий момент = Сила * Расстояние = 1 ньютон х 0,5 метра = 0,5 ньютон-метров.

Для данного примера, длина рука равна удвоенной длине руки из Примера 1, поэтому значение требуемого крутящего момента также в два раза больше.

Еще одна точка зрения относительно ограниченного крутящего момента в соединении руки робота заключается в следующем: более короткая рука сможет поднять объект большей массы, чем более длинная рука; однако, для первой доступная высота подъема объекта будет меньше, чем для второй.

Пример 7.4

Пример 7.5

Эти примеры иллюстрируют руку робота, поднимающую объекты разной массы. Какова взаимосвязь с требуемым количеством крутящего момента?

Пример 4 — Крутящий момент = Сила х Расстояние = ½ ньютона х 0,25 метра = 0,125 ньютон-метров.

Пример 5 — Крутящий момент = Сила х Расстояние = 2 ньютона х 0,25 метра = 0,5 ньютон-метров.

Эти примеры иллюстрируют уменьшение значения требуемого крутящего момента по мере снижения массы объекта. Масса пропорциональна крутящему моменту, необходимому для ее подъема. Чем тяжелее объект, тем больше крутящий момент, требуемый для его подъема.

Проектировщики роботов должны обратить внимание на ключевые взаимосвязи между значениями крутящего момента, длины руки и массы объекта.

РАБОТА – Мера силы, приложенной на расстоянии, называется работой. Например, для удерживания объекта необходимо 10 фунтов силы. Далее, чтобы поднять этот объект на высоту 10 дюймов, требуется определенное количество работы. Количество работы, требуемое для подъема объекта на высоту 20 дюймов, удваивается. Работа также понимается как изменение энергии.

МОЩНОСТЬ — Большинство людей полагает, что мощность является термином из области электрики, но мощность также относится и к механике.

Мощность — это количество работы в единицу времени. Насколько быстро кто-то может выполнить работу?

В робототехнике принято понимать мощность как ограничение, так как соревновательные робототехнические системы имеют ограничения в части выходной мощности. Если роботу требуется поднять массу в 2 ньютона (прилагая 2 ньютона силы), скорость подъема будет ограничиваться количеством выходной мощности робота. Если робот способен произвести достаточное количество мощности, он сможет быстро поднять объект. Если он способен произвести лишь малое количество энергии, подъем объекта будет производиться медленно (либо не будет производиться вообще!).

Мощность определяется как Сила, умноженная на Скорость (насколько быстро выполняется толчок при постоянной скорости), и обычно выражается в Ваттах.

Мощность [Ватты] = Сила [Ньютоны] х Скорость [Метры в секунду]

1 Ватт = 1 (Ньютон х Метр) / Секунда

Как это применяется в соревновательной робототехнике? К проектам роботов применяются определенные ограничения. Проектировщики соревновательных роботов, использующие систему проектирования VEX Robotics Design, также должны учитывать физические ограничения, связанные с применением электромоторов. Электромотор обладает ограниченной мощностью, поэтому он может производить только определенное количество работы с заданной скоростью.

Примечание: все перспективные концепции имеют базовое описание. Более глубоко обсуждать эти физические свойства учащиеся будут в процессе обучения в ВУЗах, если выберут область STEM в качестве направления обучения.

 

лошадиных сил и крутящий момент: знай разницу

Drive и его партнеры могут получать комиссию, если вы покупаете продукт по одной из наших ссылок. Подробнее.

Все и их матери знают, что два основных показателя производительности автомобиля — это мощность и крутящий момент. Они разбросаны по спецификациям каждого автомобиля, многократно наклеены в обзорах, выделены жирным шрифтом и анимированы в каждом онлайн-сравнительном видео, известном человеку. Однако немногие по-настоящему понимают их различия, даже если тысячи спорят, что важнее.

Хотя большинство из них может понять общие предпосылки для лошадиных сил и крутящего момента, их определения, их история, их применение, математические уравнения, используемые для определения их значений, а также то, как и почему производители используют их, не так хорошо известны. Понятно, что поиск в Google для выяснения этих различий может быть связан с потенциальными ошибками, ошибочными деталями и старыми ссылками на бейсбол, которые могли бы знать только бумеры. Вот тут-то и появляется Drive .

Благодаря нашей опытной команде информационных экспертов, знающих язык и инженеры двигателя, мы составили полное руководство по соотношению мощности и мощности.крутящий момент. Мы объясняем не только, что такое каждый из них и как они используются, но и объясняем различные версии каждого из них и их отношение к скорости и ускорению.

Мы даже собираемся ответить на несколько вопросов о Torque , ужасно ужасном фильме о мотоциклах 2004 года, который обокрал Fast and the Furious . Ах да, мы пошли туда.

Джонатон Кляйн

Два типа крутящего момента и мощности.

Что такое мощность?

Лошадиная сила — это единица измерения, используемая для обозначения мощности или «скорости, с которой выполняется работа» двигателя или мотора.Это относится ко всем двигателям и двигателям, но не только к двигателям внутреннего сгорания. Мощность вашего автомобиля означает, насколько быстро эта работа может быть выполнена с большей мощностью, позволяющей выполнять работу быстрее.

Что такое крутящий момент?

Крутящий момент — это сила, умноженная на расстояние. В случае автомобилей «вращательный эквивалент линейной силы». По сути, это сила, приложенная к объекту с вращательным движением, то есть двигатель, прикладывающий силу к коленчатому валу, который, следовательно, вращает ваши шины.

В чем разница между мощностью и крутящим моментом?

Эти две стороны представляют собой две стороны одной медали, поскольку одна связана с другой: крутящий момент — это сила, а лошадиные силы — это скорость, с которой эта сила действует. Разница в том, что крутящий момент выполняет работу, а мощность — в том, насколько быстро эта работа выполняется.

Мощность и крутящий момент, а также диапазон оборотов двигателя в минуту (об / мин), а также передача определяют скорость и ускорение автомобиля.

Сэм Бендалл @livemotofoto

Ускорение и скорость

Большинство людей используют термины «быстрый» и «быстро» как синонимы, особенно когда они говорят об автомобилях с высокими характеристиками. Ускорение и скорость, обозначаемые соответственно двумя терминами «быстрый» и «быстрый», на самом деле очень разные, однако напрямую связаны с мощностью и крутящим моментом.

Учитывая их взаимозаменяемость в обычном разговоре, а также мощность в сравнении сВ ходе дебатов о крутящем моменте мы сочли необходимым положить конец этому вопросу раз и навсегда.

Ускорение

В автомобилях ускорение означает способность автомобиля набирать скорость относительно времени, то есть скорость вашего автомобиля 0-60 миль в час. Это относится как к мощности, так и к крутящему моменту.

Скорость

Скорость — это скорость, с которой транспортное средство может работать, то есть диапазон скоростей автомобиля. Фактически, Bugatti Chiron может развивать скорость от 1 до 261 миль в час.

Ривиан

Полностью электрический R1T от Rivian

обладает огромным крутящим моментом и мощностью.

Больше крутящего момента лучше для ускорения и больше мощности для скорости?

Ну и да, и нет. Чем больше у вас будет лошадиных сил, тем быстрее вы сможете разогнать свой теоретический автомобиль с точки зрения максимальной скорости, то есть Bugatti Chiron мощностью 1500 лошадиных сил и его максимальной скоростью 300 миль в час. Крутящий момент немного более требователен, так как действительно важно, где достигается максимальный крутящий момент и как долго он сохраняется.

Предположим, что теоретический автомобиль с мощностью 200 лошадиных сил и 200 фунт-фут крутящего момента с крутящим моментом, достигаемым при 6000 об / мин, противопоставляется другому теоретическому автомобилю с мощностью 200 лошадиных сил и только 150 фунт-фут крутящего момента, на этот раз с 1500 об / мин и остается неизменным до его красной черты 6500 об / мин.В этом случае вторая машина будет ускоряться быстрее первой, даже если у нее меньший крутящий момент.

Чтобы придать этому сценарию больше реализма, сравните дрэг-рейсинг между Bugatti Chiron и Porsche Taycan Turbo S EV. Поскольку электромобиль развивает максимальный крутящий момент 774 фунт-фут при 0 об / мин, он может опережать ускорение (2,4 секунды до 60 миль в час) Bugatti (2,5 секунды до 60 миль в час), потому что Bugatti не достигает максимального крутящего момента. до 1180 об. / мин.

Depositphotos

Мы выбрали этого великолепного зверя.

Почему люди выбрали лошадиную силу вместо силы лося, лося или оленя?

Что мы, канадцы?

Но на самом деле мощность в лошадиных силах появилась, когда шотландский инженер по имени Джеймс Ватт хотел сравнить мощность паровых двигателей и тягловых лошадей, чтобы продать людям свой паровой бизнес — ура жадность! Наблюдая за лошадью, она могла вращать мельничное колесо 144 раза в час, а колесо имело 3.Ватт определил, что в радиусе 7 метров лошадь может пройти 2,4 × 2π × 12 футов за одну минуту.

Вот уравнение для всех математиков.

P = Wt = Fdt = 180 фунт-сила x 2,4 x 2 x 12 фут1мин = 32,572 фут-фунт-сила / мин

Ватт затем может применить эту формулу к своим паровым двигателям и определить, насколько они эффективнее по сравнению с сеноядным, спящим, большим олом. какающие лошади все использовали в то время. Так родились лошадиные силы. Может быть, если бы лось или лось были более доступны в то время, Ватт использовал бы их.

Depositphotos

Почему некоторые производители используют разные числа для обозначения крутящего момента?

Мы живем в глобализированном мире, что бы ни говорили некоторые люди, и вместе с этим появляются разные ярлыки и измерения для одного и того же — например, метрическая система или имперская система. Крутящий момент ничем не отличается: производители автомобилей используют фунт-фут (фунт-фут), фут-фунт (фут-фунт) и ньютон-метр (НМ).

Фунт-фут (фунт-фут)

Фунт-фут — это момент инерции на оси, которая прилагает один фунт силы в радиусе одного фута. TL: DR, фунт-футы относятся к силе, прилагаемой и оказываемой колесами автомобиля, когда он цепляется за тротуар.

Фут-фунты (фут-фунты)

Британская версия фунт-футов, только задом наперед, как они едут по левой стороне дороги, но их автомобили правосторонние. В этом нет ничего особенного. Фут-фунт также относится к единице работы, но используется производителями автомобилей.

Ньютон-метр (НМ)

Ньютон-метр — это единица измерения крутящего момента в метрической системе, а один фут-фунт равен 0,73756 ньютон-метра.

Почему некоторые производители используют разные числа для обозначения лошадиных сил?

Как и в случае с крутящим моментом, существует различие между цифрами, предоставленными производителем, представляющими мощность, при этом основными четырьмя четырьмя параметрами являются мощность, тормозная мощность, метрическая мощность и киловатт. Вот что все они означают и почему используются.

Лошадиная сила (л.с.)

Лошадиная сила — это наиболее часто используемая цифра для обозначения мощности автомобиля и чаще всего связана с тем, какую мощность двигатель автомобиля развивает от кривошипа, а не от шин.Это легко, как известно, и отлично выглядит в маркетинге.

Тормозная мощность (л. С.)

Тормозная мощность обычно используется странами за пределами США и обозначает мощность двигателя на шинах автомобиля, а не на кривошипе. Это реальная мощность вашего автомобиля в лошадиных силах, которую он может физически производить на передней, задней или всех четырех шинах.

Метрическая лошадиная сила (PS, CV, CH)

Одна метрическая лошадиная сила, записанная как pferdestärke (PS), cheval-vapeur (CH) или cavallo vapore (CV), отличается от британской или стандартной лошадиных сил из-за того, как она был рассчитан.Чтобы получить метрическую мощность в лошадиных силах, лошадь прикрепляли к 75-килограммовой гири на конце шкива, а затем рассчитывали, насколько быстро она сможет поднять ее на один метр. Результат — одна секунда. Затем это уравнение было принято равным одной метрической лошадиных силах, что на самом деле составляет 98,6 процента от британской или стандартной лошадиных сил при сравнении.

Вот математика для вас, любители уравнений!

75 кг × 9,80665 м / с2 × 1 м / 1 с = 75 кгс · м / с = 1 PS

кВт

Киловатт — это термин, который наши друзья используют чаще всего, и на самом деле это наиболее точное измерение мощности в этом списке.Его также использует каждый инженер в мире. Киловатт измеряет передачу энергии с течением времени и дает 1 киловатт, равный 1,341 стандартной лошадиной силы.

Джозеф Юн младший

Автор показывает, как крутящий момент и мощность вместе влияют на шины.

Часто задаваемые вопросы о мощности и крутящем моменте

У вас есть вопросы, У Drive есть ответы!

В: Что лучше: крутящий момент или мощность?

A: Зависит от того, кого вы спросите.Для гонщиков Формулы 1 это сочетание того и другого. Для гонщиков ралли и бездорожья это крутящий момент. Для гонщиков, занимающихся наземной скоростью, главное значение имеет максимальная мощность в лошадиных силах.

В: Тогда почему производители рекламируют мощность в лошадиных силах больше, чем крутящий момент?

A: Потому что нас накормили длинной цепочкой дезинформации о том, почему мощность в лошадиных силах лучше, потому что обычно ее больше и лучше для слоганов и маркетинга. Продажи! Теперь, когда электромобили становятся мейнстримом, ожидайте, что их будут многократно бить по голове крутящим моментом.

Вопрос: Все ли, что я знаю о характеристиках автомобиля, является ложью?

A: Не обязательно. Лошадиная сила по-прежнему имеет значение и является очень полезным показателем, просто непропорционально большое внимание уделяется лошадиным силам. Особенно когда то, что вы чувствуете, когда нажимаете на педаль газа, в основном крутящий момент.

В: Почему тогда не все автомобили дизельные? Я знаю, что у них много крутящего момента.

A: Ну, автомобильная промышленность пробовала это, и … да. Есть еще ряд дизельных двигателей, особенно на рынке пикапов, но там есть плохая кровь.Дизели, как и бензиновый двигатель, похоже, уходят в прошлое.

В: Здесь появляются электромобили? У электромобилей больше крутящего момента?

A: На самом деле они не обладают большим крутящим моментом, чем обычные двигатели внутреннего сгорания, люди больше восхищаются их производительностью.

Двигатель внутреннего сгорания требует топлива, искры и сгорания, что требует времени для создания и передачи энергии через карданный вал к колесам.Для электромобиля эта мощность всегда готова для немедленной передачи на колеса. Думайте о характеристиках электромобиля как о включении света по сравнению с зажиганием газовой плиты. Мгновенный крутящий момент по запросу.

В: Тогда крутящий момент — хороший фильм?

A: В зависимости от обстоятельств, вам нравятся грязные грабежи Fast and the Furious с мотоциклами и сцена, где супербайк с турбинным двигателем под названием «Y2K» выходит на скорость деформации?

В: Разве это не очевидно?

A: Тогда да, отлично.Ice Cube будет доволен.

Давайте поговорим, оставим комментарий ниже, чтобы поговорить с редакторами

Drive !

Мы здесь, чтобы быть экспертами во всем, что связано с практическими рекомендациями. Используйте нас, хвалите нас, кричите на нас. Прокомментируйте ниже, и давайте поговорим! Вы также можете написать нам в Twitter или Instagram, вот наши профили.

Джонатон Кляйн: Twitter (@ jonathon.klein), Instagram (@jonathon_klein)
Тони Маркович: Twitter (@T_Marko), Instagram (@t_marko)
Крис Тиг: Twitter (@TeagueDrives), Instagram (@TeagueDrives)

Какой из них важнее в автомобилях?

Разница между мощностью и крутящим моментом: что важнее для автомобилей? | Репрезентативное изображение & nbsp

Ключевые особенности

  • Автомобиль с большей мощностью в идеале будет иметь лучшее ускорение и более высокую максимальную скорость.
  • Крутящий момент — это тяговая сила двигателя, помогающая при начальном ускорении
  • Мощность в лошадиных силах влияет на скорость автомобиля, а крутящий момент влияет на несущую способность

Мощность и крутящий момент — одни из наиболее распространенных терминов, используемых в контексте автомобилей, но очень немногие люди знают разницу между ними.Мощность и крутящий момент — это два ключевых термина, используемых для определения характеристик автомобиля, но оба они служат разным целям. Теперь, если вам интересно, какую роль они играют и какая из них более важна при покупке автомобиля, то вот что вам поможет. Мы поможем вам понять основную роль мощности и крутящего момента, а затем объясним разницу между ними.

Давайте сначала разберемся с термином «Энергия»

Энергия — это объем проделанной работы.Он может расходоваться в виде тепла или механической энергии или может содержаться в объекте как потенциальная энергия. Другими словами, для выполнения работы нужна энергия.

Теперь перейдем к крутящему моменту и мощности

Что такое крутящий момент?

Крутящий момент — это сила вращения или скручивания, создаваемая коленчатым валом двигателя. Проще говоря, крутящий момент можно определить как «тяговую силу» двигателя, которая помогает транспортному средству с начальным ускорением. Вот почему в более тяжелых транспортных средствах, таких как внедорожники, часто используются двигатели, обеспечивающие высокий крутящий момент.Высокий крутящий момент помогает силовой установке легко работать, особенно когда автомобиль перевозит тяжелые грузы или поднимается по крутым склонам.

  • Крутящий момент можно рассчитать как Сила X Расстояние.
  • Единица крутящего момента в системе СИ — ньютон-метр, обычно обозначаемая как Н · м.

Что такое мощность?

Мощность определяется как скорость, с которой объект действительно работает. В контексте автомобилей мощность часто описывается как мощность в лошадиных силах. Автомобиль с большей мощностью в идеале будет иметь лучшее ускорение и более высокую максимальную скорость.

  • Мощность может быть рассчитана как крутящий момент X об / мин / 5252, где об / мин означает вращение в минуту
  • Единица мощности в системе СИ — тормозная мощность (л.с.)

Теперь, когда мы поняли основы физики, связанные с мощностью и крутящим моментом, давайте подробнее поговорим об их значении в транспортном средстве и роли, которую они играют.

Мощность и крутящий момент

Крутящий момент — это способность выполнять работу, а мощность — это скорость выполнения работы за заданный промежуток времени.В первую очередь крутящий момент используется для ускорения автомобиля на начальных этапах движения, а мощность определяет скорость ускорения автомобиля.

Для лучшего понимания возьмем два воображаемых автомобиля (A и B) с одинаковым весом и размером. A имеет мощность 100 л.с. и крутящий момент 250 Нм, а B — 150 л.с. и 200 Нм на выходе. В этом сценарии B имеет больше лошадиных сил, чем A, что означает, что B сможет двигаться с гораздо большей скоростью.

Теперь загрузим в A и B по четыре пассажира и немного багажа.В этом сценарии именно крутящий момент будет играть более важную роль в поддержании производительности двигателя. Из-за меньшего крутящего момента двигатель автомобиля B будет подвергаться большему напряжению, и его характеристики (особенно начальное ускорение) будут ухудшаться по сравнению с двигателем A, который генерирует больший крутящий момент и может относительно легко переносить нагрузку. Транспортному средству A из-за более высокого крутящего момента также может быть легче поддерживать частоту вращения двигателя даже в диапазоне низких оборотов.

Вкратце, мощность в лошадиных силах (л.с.) влияет на скорость автомобиля, а крутящий момент (Нм) влияет на несущую способность.Вот почему большинство внедорожников и грузовых автомобилей используют дизельные двигатели, поскольку они способны генерировать больший крутящий момент по сравнению с бензиновыми аналогами.

Но когда дело доходит до покупки транспортного средства исключительно на основании характеристик мощности и крутящего момента, баланс будет склоняться в сторону мощности, поскольку она имеет тенденцию влиять на общие характеристики транспортного средства, особенно на ускорение (пикап).

Основы лошадиных сил и крутящего момента

Не многие люди понимают, что на самом деле означают мощность и крутящий момент, не говоря уже о том, как они влияют на характеристики автомобиля.Тем не менее, почти в каждой рекламе тяжелых грузовиков в какой-то момент упоминаются эти характеристики. Если вы никогда не замечали, попробуйте прислушаться к нему в следующий раз, когда увидите его.

Мощность, производимая двигателем, называется его мощностью лошадиных сил. В физике мощность определяется как скорость, с которой что-то работает. Для автомобилей мощность означает скорость. Поэтому, если вы хотите ехать быстрее и быстрее набирать скорость, вам нужно больше лошадиных сил.

Крутящий момент, с другой стороны, является выражением силы вращения или скручивания .В транспортных средствах двигатели вращаются вокруг оси, создавая крутящий момент. Крутящий момент можно рассматривать как «силу» автомобиля. Это сила, которая разгоняет спортивный автомобиль от 0 до 60 за секунды и толкает вас обратно в сиденье. Это также то, что приводит в движение большие грузовики, перевозящие тяжелые грузы.

Это основные сведения о мощности и крутящем моменте, но как эти понятия измеряются и как они взаимосвязаны?

За цифрами

С математической точки зрения, лошадиные силы — это сила, необходимая для перемещения 550 фунтов на один фут в секунду или 33 000 фунтов на один фут в минуту.Мощность двигателя измеряется с помощью динамометра, но на самом деле динамометр измеряет выходной крутящий момент двигателя, а также число оборотов в минуту — или «оборотов в минуту». Эти числа подставляются в формулу (крутящий момент x об / мин / 5 252) для определения мощности. Мощность в лошадиных силах определяется путем измерения крутящего момента, потому что крутящий момент легче рассчитать.

Крутящий момент, как упоминалось ранее, является выражением крутящей силы и измеряется в единицах силы, умноженной на расстояние от оси вращения.Так, например, если вы используете гаечный ключ длиной 1 фут для приложения усилия в 10 фунтов к концу болта, то вы прикладываете крутящий момент в 10 фунт-футов (10 фунт-футов).

2021 Ram 1500:
Грузовик года MotorTrend

Третий год подряд грузовик RAM получает награду MotorTrend Truck of the Year, давая миру знать, а также своим конкурентам, что они кое-что знают, когда дело доходит до производительности, меняющей правила игры. грузовик.

Узнать больше


Взаимосвязь между мощностью и крутящим моментом

И мощность, и крутящий момент влияют на общую скорость автомобиля, поэтому вы можете понять, почему люди смешивают эти два понятия. Однако в реальном мире вождения и перевозки их различия — наряду с конструкцией транспортного средства — имеют большое значение.

Например, чем больше мощность двигателя, тем выше потенциал крутящего момента. Этот «потенциальный» крутящий момент транслируется в реальные приложения через дифференциалы оси автомобиля и трансмиссию.Это объясняет, почему гоночный автомобиль и трактор, имеющие одинаковую мощность, могут так сильно различаться. В гоночном автомобиле весь крутящий момент используется для увеличения скорости через зубчатую передачу, в то время как трактор преобразует мощность в толкание и тягу чрезвычайно тяжелых грузов.

Другой способ понять, насколько мощность зависит от крутящего момента, — это открутить крышку на новой банке с рассолом. Когда вы изо всех сил открываете банку, вы прикладываете крутящий момент независимо от того, оторвется крышка или нет.Однако лошадиные силы существуют только в движении. Итак, вам нужен крутящий момент, чтобы сначала ослабить крышку, а затем вы можете приложить усилия рукой, быстро повернув крышку.

Итак, чего лучше всего иметь в вашем автомобиле — лошадиных сил или крутящего момента? Все зависит от того, как вы собираетесь использовать свой автомобиль или грузовик. Молниеносно быстрый Dodge Charger, например, будет иметь больше лошадиных сил, а грузовик Cummins Diesel будет иметь больший крутящий момент, чтобы помочь тянуть эти тяжелые грузы.

Здесь, в Bryant Motors, у нас есть огромный выбор как новых, так и подержанных автомобилей на месте, чтобы удовлетворить все различные предпочтения и потребности — от быстрого и элегантного Dodge Dart GT 2014 года до обновленного Ram 1500, который также доступен в ультрасовременном исполнении. , турбонаддув EcoDiesel.

Выполните поиск в нашем обширном перечне новых и подержанных автомобилей, чтобы найти автомобиль или грузовик, который вы искали сегодня, по самой доступной цене. Или продолжайте просматривать наш блог и ресурсы руководства по покупке автомобилей для получения дополнительной информации.

Ищете пикап с мощной буксировочной способностью?

См. Наш список доступных грузовиков и внедорожников

Мощность

против крутящего момента — x-engineer.org

В этой статье мы собираемся понять, как создается крутящий момент двигателя , как рассчитывается мощность двигателя и что такое крутящий момент и кривая мощности .Кроме того, мы собираемся взглянуть на карты крутящего момента и мощности двигателя (поверхности).

К концу статьи читатель сможет понять разницу между крутящим моментом и мощностью, как они влияют на продольную динамику автомобиля и как интерпретировать кривые крутящего момента и мощности при полной нагрузке.

Определение крутящего момента

Крутящий момент можно рассматривать как вращающее усилие , приложенное к объекту. Крутящий момент (вектор) — это произведение между силой (вектором) и расстоянием (скаляр).Расстояние, также называемое плечом рычага , измеряется между силой и точкой поворота. Подобно силе, крутящий момент является вектором и определяется амплитудой и направлением вращения.

Изображение: Момент затяжки на колесном болте

Представьте, что вы хотите затянуть / ослабить болты колеса. Нажатие или вытягивание рукоятки гаечного ключа, соединенного с гайкой или болтом, создает крутящий момент (усилие поворота), который ослабляет или затягивает гайку или болт.

Крутящий момент T [Нм] является произведением силы F [Н] и длины плеча рычага a [м] .

\ [\ bbox [# FFFF9D] {T = F \ cdot a} \]

Чтобы увеличить величину крутящего момента, мы можем либо увеличить силу, либо длину плеча рычага, либо и то, и другое.

Пример : Рассчитайте крутящий момент, полученный на болте, если плечо гаечного ключа имеет 0,25 м и приложенную силу 100 Н (что приблизительно эквивалентно толкающей силе 10 кг )

\ [T = 100 \ cdot 0,25 = 25 \ text {Нм} \]

Такой же крутящий момент может быть получен, если плечо рычага составляет 1 м , а усилие только 25 Н .

Тот же принцип применяется к двигателям внутреннего сгорания. Крутящий момент на коленчатом валу создается силой, прикладываемой к шейке шатуна через шатун.

Изображение: Крутящий момент на коленчатом валу

Крутящий момент T будет создаваться на коленчатом валу на каждой шейке шатуна каждый раз, когда поршень находится в рабочем ходе. Плечо рычага и в данном случае является радиусом кривошипа (смещение) .

Величина силы F зависит от давления сгорания внутри цилиндра.Чем выше давление в цилиндре, тем выше сила на коленчатом валу, тем выше выходной крутящий момент. 2} {4} = \ frac {\ pi \ cdot 0.2 \]

Во-вторых, мы вычислим силу, приложенную к поршню. Чтобы получить силу в Н (Ньютон), мы будем использовать давление, преобразованное в Па (Паскаль).

\ [F = p \ cdot A_p = 120000 \ cdot 0,0056745 = 680.94021 \ text {N} \]

Предполагая, что вся сила в поршне передается на шатун, крутящий момент рассчитывается как:

\ [T = F \ cdot a = 680.94021 \ cdot 0.062 = 42.218293 \ text {Нм} \]

Стандартная единица измерения крутящего момента — Н · м (Ньютон-метр).В частности, в США единицей измерения крутящего момента двигателя является фунт-сила · фут (фут-фунт). Преобразование между Н · м и фунт-сила · фут составляет:

\ [\ begin {split}
1 \ text {lbf} \ cdot \ text {ft} & = 1.355818 \ text {N} \ cdot \ text {m} \\
1 \ text {N} \ cdot \ text {m} & = 0.7375621 \ text {lbf} \ cdot \ text {ft}
\ end {split} \]

Для нашего конкретного примера крутящий момент в британских единицах (США):

\ [T = 42.218293 \ cdot 0.7375621 = 31.138615 \ text {lbf} \ cdot \ text {ft} \]

Крутящий момент T [N] также может быть выражен как функция среднее эффективное давление двигателя.

\ [T = \ frac {p_ {me} V_d} {2 \ pi n_r} \]

где:
p me [Па] — среднее эффективное давление
V d [m 3 ] — рабочий объем двигателя (объем)
n r [-] — количество оборотов коленчатого вала за полный цикл двигателя (для 4-тактного двигателя n r = 2 )

Определение мощности

В физике степень — это работа, выполненная во времени, или, другими словами, скорость выполнения работы .В системах вращения мощность P [Вт] является произведением крутящего момента T [Нм] и угловой скорости ω [рад / с] .

\ [\ bbox [# FFFF9D] {P = T \ cdot \ omega} \]

Стандартная единица измерения мощности — Вт, (ватт) и скорости вращения — рад / с, (радиан в секунду) . Большинство производителей транспортных средств обеспечивают мощность двигателя л.с. (мощность торможения) и скорость вращения об / мин (оборотов в минуту).Поэтому мы будем использовать формулы преобразования как для скорости вращения, так и для мощности.

Чтобы преобразовать об / мин в рад / с , мы используем:

\ [\ omega \ text {[rad / s]} = N \ text {[rpm]} \ cdot \ frac {\ pi} { 30} \]

Чтобы преобразовать рад / с в об / мин, мы используем:

\ [N \ text {[rpm]} = \ omega \ text {[rad / s]} \ cdot \ frac {30 } {\ pi} \]

Мощность двигателя также может быть измерена в кВт вместо Вт для более компактного значения.Чтобы преобразовать из кВт в л.с. и обратно, мы используем:

\ [\ begin {split}
P \ text {[bhp]} & = 1.36 \ cdot P \ text {[kW]} \\
P \ text {[кВт]} & = \ frac {P \ text {[bhp]}} {1.36}
\ end {split} \]

В некоторых случаях вы можете найти л.с. (мощность в лошадиных силах) вместо л.с. как единица измерения мощности.

Имея скорость вращения, измеренную в об / мин , и крутящий момент в Нм , формула для расчета мощности следующая:

\ [\ begin {split}
P \ text {[кВт]} & = \ frac {\ pi \ cdot N \ text {[об / мин]} \ cdot T \ text {[Нм]}} {30 \ cdot 1000} \\
P \ text {[HP]} & = \ frac {1.36 \ cdot \ pi \ cdot N \ text {[rpm]} \ cdot T \ text {[Nm]}} {30 \ cdot 1000}
\ end {split} \]

Пример . Рассчитайте мощность двигателя как в кВт , так и в л.с. , если крутящий момент двигателя 150 Нм , а частота вращения двигателя 2800 об / мин .

\ [\ begin {split}
P & = \ frac {\ pi \ cdot 2800 \ cdot 150} {30 \ cdot 1000} = 44 \ text {kW} \\
P & = \ frac {1.36 \ cdot \ pi \ cdot 2800 \ cdot 150} {30 \ cdot 1000} = 59,8 \ text {HP}
\ end {split} \]

Динамометр двигателя

Скорость двигателя измеряется с помощью датчика на коленчатом валу (маховике).В идеале, чтобы рассчитать мощность, мы должны также измерить крутящий момент на коленчатом валу с помощью датчика. Технически это возможно, но не применяется в автомобильной промышленности. Из-за условий эксплуатации коленчатого вала (температуры, вибрации) измерение крутящего момента двигателя с помощью датчика не является надежным методом. Также довольно высока стоимость датчика крутящего момента. Следовательно, крутящий момент двигателя измеряется во всем диапазоне скорости и нагрузки с помощью динамометра (испытательный стенд) и отображается (сохраняется) в блоке управления двигателем.

Изображение: Схема динамометра двигателя

Динамометр — это в основном тормоз (механический, гидравлический или электрический), который поглощает мощность, производимую двигателем. Самый используемый и лучший тип динамометра — это электрический динамометр . Фактически это электрическая машина , которая может работать как генератор или двигатель . Изменяя крутящий момент нагрузки генератора, двигатель может быть переведен в любую рабочую точку (скорость и крутящий момент).Кроме того, при отключенном двигателе (без впрыска топлива) генератор может работать как электродвигатель для раскрутки двигателя. Таким образом можно измерить трение двигателя и потери крутящего момента насоса.

В электрическом динамометре ротор соединен с коленчатым валом. Связь между ротором и статором электромагнитная. Статор закреплен через плечо рычага на датчике нагрузки . Чтобы уравновесить ротор, статор будет прижиматься к датчику нагрузки. Крутящий момент T вычисляется путем умножения силы F , измеренной в датчике нагрузки, на длину плеча рычага a .

\ [T = F \ cdot a \]

Параметры двигателя: тормозной момент, тормозная мощность (л.с.) или удельный расход топлива при торможении (BSFC) содержат ключевое слово «тормоз», потому что для их измерения используется динамометр (тормоз). .

Результатом динамометрического испытания двигателя являются карты крутящего момента (поверхности), которые дают значение крутящего момента двигателя при определенных оборотах двигателя и нагрузке (стационарные рабочие точки). Нагрузка двигателя эквивалентна положению педали акселератора.

Пример карты крутящего момента для бензинового двигателя с искровым зажиганием (SI) :

136409 105 13640 9040 138 9010 165409 165409 9015 904 904
Крутящий момент двигателя

[Нм]
Положение педали акселератора [%]
5 10 20 30 40 50 60 100 9015 9010 9015 45 90 107 109 110 111 114 116
1300 60 132 904 141
1800 35 89 133 141 1 42 144 145 149
2300 19 70 133 147 148 150 159 9015 3 55 133 153 159 161 163 165
3300 0 41 126152 41 126152 171
3800 0 33 116 150 160 167 170 175
155 169 176 180 184
4800 9041 0 0 18 106 155 174 179 185 190
5300 0 12 175 181 187
5800 0 4 84 136 161 170 175 183 72 120 145 153 159 171

Пример карты мощности для бензинового двигателя с искровым зажиганием (SI) :

00 00 Двигатель 00 9010 9040 9040 110
90 Л.с.] Положение педали акселератора [%]
5 10 20 9 0410 30 40 50 60 100
Скорость двигателя

[об / мин]

12 13 13 13 13
1300 11 19 24 25 25 25 25 1800 9 23 34 36 36 37 37 38
2300 6 49 49 51
2800 1 22 53 61 63 64 65 66
3300 0 19 59 71 76 78
9015 0 18 63 81 87 90 92 95
4300 0 16 9040 113
4800 0 12 72 106 119 122 126 130
72 111 126 132 137 141
5800 0 90 410 3 69 112 133 140 145 151
6300 0 0 65 65 65 153

Электронный блок управления (ЕСМ) ДВС имеет карту крутящего момента, хранящуюся в памяти.Он вычисляет (интерполирует) функцию крутящего момента двигателя от текущих оборотов двигателя и нагрузки. В ECM нагрузка выражается как давление во впускном коллекторе для бензиновых двигателей (искровое зажигание, SI) и время впрыска или масса топлива для дизельных двигателей (воспламенение от сжатия, CI). Стратегия расчета крутящего момента двигателя имеет поправки на основе температуры и давления всасываемого воздуха.

График данных крутящего момента и мощности, функции частоты вращения и нагрузки двигателя дает следующие поверхности:

Изображение: Поверхность крутящего момента двигателя SI

Изображение: Поверхность мощности двигателя SI

Для Для лучшей интерпретации карт крутящего момента и мощности можно построить двухмерную линию крутящего момента для фиксированного значения положения педали акселератора.

Изображение: кривые крутящего момента двигателя SI

Изображение: кривые мощности двигателя SI

Крутящий момент и мощность двигателя при полной нагрузке

Как вы видели, крутящий момент и мощность внутреннего сгорания двигатель зависит как от частоты вращения двигателя, так и от нагрузки. Обычно производители двигателей публикуют характеристики крутящего момента и кривых (кривые) при полной нагрузке (положение педали акселератора 100%). Кривые крутящего момента и мощности при полной нагрузке подчеркивают максимальный крутящий момент и распределение мощности во всем диапазоне оборотов двигателя.

Изображение: параметры крутящего момента и мощности двигателя при полной нагрузке

Форма приведенных выше кривых крутящего момента и мощности не соответствует реальному двигателю, их цель — объяснить основные параметры. Тем не менее, формы аналогичны реальным характеристикам искрового зажигания (бензин), левого впрыска, атмосферного двигателя.

Частота вращения двигателя N e [об / мин] характеризуется четырьмя основными моментами:

N мин — минимальная стабильная частота вращения двигателя при полной нагрузке
N Tmax — частота вращения двигателя при максимальном крутящем моменте двигателя
N Pmax — частота вращения двигателя при максимальной мощности двигателя; также называется номинальная частота вращения двигателя
N max — максимальная стабильная частота вращения двигателя

На минимальной частоте вращения двигатель должен работать плавно, без колебаний и остановок.Двигатель также должен обеспечивать работу на максимальной скорости без каких-либо повреждений конструкции.

Крутящий момент двигателя при полной нагрузке Кривая T e [Нм] характеризуется четырьмя точками:

T 0 — крутящий момент двигателя при минимальных оборотах двигателя
T max — максимальный двигатель крутящий момент (максимальный крутящий момент или номинальный крутящий момент )
T P — крутящий момент двигателя при максимальной мощности двигателя
T M — крутящий момент двигателя при максимальной частоте вращения двигателя

В зависимости от типа всасываемого воздуха (атмосферный или с турбонаддувом) максимальный крутящий момент может быть точечным или линейным.Для двигателей с турбонаддувом или наддувом максимальный крутящий момент может поддерживаться постоянным между двумя значениями частоты вращения двигателя.

Мощность двигателя при полной нагрузке Кривая P e [л.с.] характеризуется четырьмя точками:

P 0 — мощность двигателя при минимальных оборотах двигателя
P max — максимальная мощность двигателя мощность (пиковая мощность или номинальная мощность )
P T — мощность двигателя при максимальном крутящем моменте двигателя
P M — мощность двигателя при максимальной частоте вращения двигателя

Область между минимальными оборотами двигателя N мин и максимальная частота вращения двигателя N Tmax называется зоной нижнего конца крутящего момента.Чем выше крутящий момент в этой области, тем лучше возможности запуска / ускорения транспортного средства. Когда двигатель работает в этой области при полной нагрузке, если сопротивление дороги увеличивается, частота вращения двигателя будет уменьшаться, что приведет к падению крутящего момента двигателя и остановке двигателя . По этой причине эта область также называется областью нестабильного крутящего момента .

Область между максимальной частотой вращения двигателя N Tmax и максимальной частотой вращения двигателя N Pmax называется диапазоном мощности .Во время разгона автомобиля для достижения наилучших характеристик переключение передач (вверх) следует выполнять на максимальной мощности двигателя. В зависимости от передаточных чисел коробки передач после переключения на выбранной передаче частота вращения двигателя снижается до максимального крутящего момента, что обеспечивает оптимальное ускорение. Переключение передач на максимальной мощности двигателя позволит удерживать частоту вращения двигателя в пределах диапазона мощности.

Область между максимальной частотой вращения двигателя N Pmax и максимальной частотой вращения двигателя N max называется зоной верхнего конца крутящего момента.Более высокий крутящий момент приводит к более высокой выходной мощности, что означает более высокую максимальную скорость автомобиля и лучшее ускорение на высокой скорости.

Когда частота вращения двигателя поддерживается между максимальной частотой вращения двигателя N Tmax и максимальной частотой вращения двигателя N max , если сопротивление транспортного средства увеличивается, частота вращения двигателя падает, а выходной крутящий момент увеличивается, таким образом компенсация увеличения дорожной нагрузки. По этой причине эта область называется областью стабильного крутящего момента .

Ниже вы можете найти несколько примеров кривых крутящего момента и мощности при полной нагрузке для различных типов двигателей. Обратите внимание на форму кривых в зависимости от типа двигателя (с искровым зажиганием или с компрессионным зажиганием) и типа воздухозаборника (атмосферный или с турбонаддувом).

Крутящий момент и мощность двигателя Honda 2.0 при полной нагрузке

5 воздухозаборник 9040 8
Архитектура цилиндров 4-рядный

Изображение: Двигатель Honda 2.0 SI — кривые крутящего момента и мощности при полной нагрузке

Топливо бензин (SI)
Объем двигателя [см 3 ] 1998
Впрыск топлива порт клапана
Выбор фаз газораспределения переменный
T макс. [Нм] 190
N Tmax [об / мин]

10

4500 Л.с.] 155
Н Pмакс [об / мин] 6000
N макс. [об / мин] 6800

Saab 2.Крутящий момент и мощность двигателя 0T при полной нагрузке

Выбор фаз газораспределения [об / мин] [об / мин]
Архитектура цилиндров 4-рядный

Изображение: Двигатель Saab 2.0T SI — кривые крутящего момента и мощности при полной нагрузке

Топливо бензин (SI)
Объем двигателя [см 3 ] 1998
впрыск топлива порт клапана
воздухозаборник
фиксированный
T макс. [Нм] 265
N Tmax [об / мин] 2500
2500
175
N Pmax [об / мин] 5500
N 9046 0 макс. [об / мин] 6300

Audi 2.0 Крутящий момент и мощность двигателя TFSI при полной нагрузке

904 Л.с.] 9 0409 N макс. [об / мин]
Архитектура цилиндров 4-рядный

Изображение: Двигатель Audi 2.0 TFSI SI — кривые крутящего момента и мощности при полной нагрузке

Топливо бензин (SI)
Объем двигателя [см 3 ] 1994
впрыск топлива прямой

9015

9015 9015 воздухозаборник 9015 Выбор фаз газораспределения фиксированный
T макс. [Нм] 280
N Tmax [об / мин] 1800-5000 200
N Pmax [об / мин] 5100 — 6000
6500

Toyota 2.0 Крутящий момент и мощность двигателя D-4D при полной нагрузке

макс. [Л.с.]

Архитектура цилиндров 4-рядный

Изображение: Двигатель Toyota 2.0 CI — кривые крутящего момента и мощности при полной нагрузке

Топливо дизель (CI)
Объем двигателя [см 3 ] 1998
впрыск топлива прямой
9010 9010 с турбонаддувом воздухозаборник Выбор фаз газораспределения фиксированный
T макс. [Нм] 300
N Tmax [об / мин]
126
N Pmax [об / мин] 3600
N макс. [об / мин] 5200

Mercedes-Benz 1.8 Крутящий момент и мощность двигателя Kompressor при полной нагрузке

904 ] 90 413
Архитектура цилиндров 4-рядный

Изображение: Двигатель Mercedes Benz 1.8 Kompressor SI — кривые крутящего момента и мощности при полной нагрузке

Топливо бензин
Объем двигателя [см 3 ] 1796
впрыск топлива порт клапана

впускной

9015 синхронизация фиксированная
T макс. [Нм] 230
N Tmax [об / мин] 2800-4600

156
N Pmax [об / мин] 5200
N макс. [об / мин] 6250

BMW 3.0 Крутящий момент и мощность двигателя TwinTurbo при полной нагрузке

— 5000 — 5000 [Л.с.]
Архитектура цилиндров 6-рядный

Изображение: Двигатель BMW 3.0 TwinTurbo SI — кривые крутящего момента и мощности при полной нагрузке

Топливо бензин
Объем двигателя [см 3 ] 2979
Впрыск топлива прямой

двойной турбонаддув Выбор фаз газораспределения переменная
T макс. [Нм] 400
N Tmax [об / мин]
306
N Pmax [об / мин] 5800
N макс. [об / мин] 7000

Mazda 2.6 крутящий момент и мощность роторного двигателя при полной нагрузке

Архитектура цилиндров 2 Ванкель

Изображение: Двигатель Mazda 2.6 SI — кривые крутящего момента и мощности при полной нагрузке

Топливо бензин
Объем двигателя [см 3 ] 1308 (2616)
Впрыск топлива порт клапана
Воздухозаборник

9015

атмосферный фиксированный
T макс. [Нм] 211
N Tmax [об / мин] 5500 908
макс. 231
N Pmax [об / мин] 8200
N макс. [об / мин] 9500

Porsche 3.6 крутящий момент и мощность двигателя при полной нагрузке

Архитектура цилиндров 6 плоских

Изображение: двигатель Porsche 3.6 SI — кривые крутящего момента и мощности при полной нагрузке

Топливо бензин 904
Объем двигателя [см 3 ] 3600
Впрыск топлива порт клапана
Впуск воздуха 9015 9015
T макс. [Нм] 405
N Tmax [об / мин] 5500
макс.
N Pmax [об / мин] 7600
N max [об / мин] 8400

Ключевые утверждения, которые следует учитывать в отношении мощности и крутящего момента двигателя:

крутящий момент

  • крутящий момент является составляющей мощности
  • крутящий момент может быть увеличен путем увеличения среднего эффективного давление в двигателе или за счет снижения потерь крутящего момента (трение, накачивание)
  • , имеющий более низкий максимальный крутящий момент, распределенный в диапазоне скоростей двигателя, с точки зрения тяги лучше, чем наличие более высокой точки максимального крутящего момента
  • нижний конечный крутящий момент очень важно для пусковых возможностей автомобилей
  • высокий крутящий момент полезен в условиях бездорожья, когда транспортное средство эксплуатируется на больших уклонах дороги, но на низкой скорости

Мощность

  • мощность двигателя зависит как от крутящего момента, так и от скорости
  • мощность может быть увеличена за счет увеличения крутящего момента или частоты вращения двигателя
  • высокая мощность важна для высоких скоростей автомобиля eds, чем выше максимальная мощность, тем выше максимальная скорость транспортного средства.
  • Распределение мощности двигателя при полной нагрузке в диапазоне оборотов двигателя влияет на способность автомобиля к ускорению на высоких скоростях. работать в диапазоне мощности, между максимальным крутящим моментом двигателя и мощностью

По любым вопросам или наблюдениям относительно этого руководства, пожалуйста, используйте форму комментариев ниже.

Не забывайте ставить лайки, делиться и подписываться!

В чем разница между мощностью и крутящим моментом?

Мы довольно часто используем слова «лошадиная сила» и «крутящий момент» в автомобильной промышленности, но, возможно, смысл обоих терминов теряется по ходу дела. Не бойтесь, Инженерное объяснение уже здесь.

В новом видео ведущий EE Джейсон Фенске помогает самым простым способом объяснить, что такое мощность и крутящий момент, и почему старая поговорка «Лошадиная сила — это скорость, с которой вы ударяетесь о стену, а крутящий момент — это насколько далеко вы перемещаете стену». это неверно.Это помогает получить базовое понимание того, чем на самом деле являются обе вещи. Крутящий момент — это сила, умноженная на расстояние, и самый простой способ понять это — использовать гаечный ключ. Когда человек прилагает усилие к гаечному ключу, он перемещается на некоторое расстояние и обеспечивает крутящий момент для затяжки болта.

Горение обеспечивает силу в цилиндре, которая прижимает поршень, который затем оказывает давление на коленчатый вал на определенном расстоянии. Отсюда и слово «единицы поворота», поскольку поршень и коленчатый вал обеспечивают крутящее усилие.

ПРОВЕРКА: Что лучше: нагнетатель или турбокомпрессор?

С другой стороны,

лошадиных сил — это скорость, с которой выполняется работа. Крутящий момент, умноженный на число оборотов в минуту, возвращает мощность в лошадиных силах. По сути, чем быстрее коленчатый вал вращается с тем же усилием, тем большую мощность будет развивать двигатель. Автомобиль с большей мощностью, чем крутящий момент, всегда будет быстрее, поскольку это дает автомобилю ускорение и скорость.

Джейсон использует две гипотетические машины, чтобы проиллюстрировать все это. Оба имеют одинаковое передаточное число, но в одном используется дизельный двигатель с крутящим моментом 200 фунт-фут, а в другом — бензиновый двигатель с крутящим моментом 100 фунт-фут.Дизельный двигатель с удвоенным крутящим моментом сначала будет ускоряться быстрее, потому что он имеет большую постоянную силу для большей мощности. Однако он разгоняется только до 2626 об / мин. Между тем, бензиновый двигатель разгонится до 5 252 об / мин. Первоначально он не будет ускоряться так быстро, но ему не придется переключать передачи, в то время как дизель будет это делать. Оба будут предлагать одинаковую скорость, но дизель будет разгоняться быстрее. Вот почему низкий крутящий момент становится важным для лучшего ускорения во многих сценариях.

Однако более высокий крутящий момент не означает, что одно транспортное средство обязательно будет быстрее другого. Например, Ford F-250 развивает крутящий момент 925 фунт-фут, а Honda S2000 — всего 162 фунт-фут. S2000 быстрее, даже с меньшей мощностью, из-за других факторов, наиболее важным из которых является соотношение мощности к весу. S2000 весом 2800 фунтов разгоняется до 60 миль в час за 5,7 секунды, в то время как F-250 весом 8300 фунтов делает это за 6,9 секунды, что демонстрирует, что соотношение мощности и веса более важно для ускорения, чем соотношение веса и крутящего момента.Это не означает, что S2000 готов буксировать прицеп весом 5000 фунтов, поскольку Джейсон объясняет, что вес и крутящий момент также очень важны для показателей буксировки.

_______________________________________

Следите за Motor Authority на Facebook, Twitter и YouTube.

Что важнее? »Oponeo.co.uk

Производители автомобилей используют разные единицы для измерения и выражения мощности двигателя автомобиля. Лошадиная сила и крутящий момент — одни из наиболее часто используемых терминов, особенно когда речь идет об ускорении автомобиля.Что они собой представляют и насколько они важны?

При ускорении имеют значение и крутящий момент, и мощность.

Что такое крутящий момент и что такое мощность?

Крутящий момент и мощность — это сила. Крутящий момент выражает способность двигателя вращать (способность вращать маховик), а мощность означает общую выходную мощность двигателя. Проще говоря, крутящий момент — это сила, которую вы чувствуете, толкая вас назад в сиденье при ускорении, а мощность — это скорость, достигаемая в конце этого ускорения.

Как мощность, так и крутящий момент можно измерить разными способами, например: в лошадиных силах тормоза, стандарте мощности, Ньютон-метре, ваттах, фунтах / футах и ​​так далее. Мы предпочитаем л. С. Для тормозной мощности (количество мощности, производимой двигателем за вычетом количества, которое теряется из-за трения) и фунт / фут для преобразования крутящего момента (фунты на фут вращения вокруг одной точки).

Фактически, тормозная мощность определяется вычислением, основанным на крутящем моменте: BHP = Torque X RPM / 5252.Проще говоря, умножьте крутящий момент на скорость вращения оси в минуту (об / мин), и вы получите конечную мощность двигателя.

Что важнее для ускорения: крутящий момент или мощность?

Важность крутящего момента и мощности зависит от характера ваших потребностей, и, конечно же, вы никогда не сможете получить одно без другого.

По правде говоря, нет однозначного ответа, что важнее. Более важным соображением является понимание баланса между ними, как они взаимодействуют или, возможно, как повлиять на двигатель, давая ему больше того или другого.Если вы хотите измельчить автомобильные шины, вам нужен небольшой крутящий момент, но если вы стремитесь к рекордам наземной скорости, то мощность всегда будет побеждать.

Технические характеристики двигателя для повышения мощности двигателя

Не все двигатели одинаковы, поскольку даже два агрегата, вытянутые из одной линии, будут отличаться на динамометрическом стенде двигателя. Даже в этом случае это должна быть полностью контролируемая среда, поскольку давление, температура и влажность воздуха будут влиять на показания мощности двигателя, тем более, когда мы вводим в уравнение принудительную индукцию.

Можно формировать характеристики мощности: например, длинноходный двигатель обычно дает больший крутящий момент, чем короткоходный двигатель. На этой же основе мы можем поиграть с синхронизацией кулачка, чтобы повлиять на подачу мощности — продвижение синхронизации кулачка должно обеспечить более низкий крутящий момент, в то время как замедление его приравнивается к мощности при высоких оборотах.

Большинство современных двигателей стремятся к балансу крутящего момента и мощности.

Еще один элемент, который следует учитывать, — это принудительная индукция (FI).Наддув или турбонаддув двигателя — отличный способ увеличить его мощность, обычно довольно экономичным способом. Здесь, опять же, у нас есть два маршрута, каждый из которых предлагает разные варианты. С одной стороны, наддув обычно дает больший крутящий момент двигателя, тогда как турбонаддув дает дополнительную мощность.

Конечно, нужно добавить нюанс. Любой из этих методов увеличивает «мощность», но вам необходимо учитывать множество других факторов. Однако для простоты это то, что вы могли ожидать, выбрав путь FI.

Еще одним фактором, который следует учитывать при проектировании, типе и мощности двигателя, является выбор топлива. Эти отношения становятся все более размытыми, поскольку когда-то дизельное топливо считалось топливом для грузовиков, а бензин — автомобильным топливом.

Это уже не так, поскольку в последние годы дизельные автомобили стали почти такими же популярными, как и бензиновые, что оказало огромное влияние на гоночную трассу. Например, такие производители, как Audi и Peugeot, использовали только дизельные автомобили в знаменитой 24-часовой гонке Ле-Ман, потому что крутящий момент и экономия топлива идеально подходят для гонок на выносливость.

Приложения мощности и крутящего момента

Когда речь идет о соотношении крутящего момента и мощности, это действительно вопрос применения; если вы пытаетесь вытащить пень из земли, лошадиные силы вам не помогут (если только вы не добавите 100-метровую веревку и не разберетесь). Тем не менее, если это что-то более спортивное, то впереди должна быть мощность. Большинство производителей нашли баланс, но иногда они немного корректируют цифры.

По правде говоря, хотя многие из нас просто могут знать, что конкретный двигатель или автомобиль по своей природе крутящий или мощный, очень немногие смогут различить характеристики «нормального» дорожного автомобиля с любой степенью точности. По общему мнению, вам потребуется минимум около 10% разницы, чтобы почувствовать ее, если только ваше сиденье дино для брюк не откалибровано особенно хорошо.

Будущее крутящего момента в электромобилях

В общем, разговоры о крутящем моменте и лошадиных силах, несомненно, станут спорным вопросом в будущем, поскольку его заменит одно простое измерение: кВт.

Если забыть обо всех причинах и причинах, электрическая энергия может выдавать огромный крутящий момент из состояния покоя, а это означает, что ускорение всегда быстрое, несмотря на снижение веса из-за того, что сотни аккумуляторов ноутбука приклеены к шасси.

Баланс между мощностью и крутящим моментом вполне может быть заменен электромобилями в будущем.

Фактически, Tesla Model S P90D только что установила рекорд для серийного полностью электрического автомобиля в спринте на мили, преодолев его всего за 10.9 секунд. Для сравнения, Bugatti Veyron сделает то же самое за 10,175 секунды. На самом деле кажется, что электроэнергия — это путь вперед, поскольку разрыв в производительности сокращается очень и очень быстро.

Заключение

Будь то принудительная индукция, длинный или короткий ход, размер отверстия, степень сжатия или конструкция распределительного вала — все это играет роль в изменении характеристик мощности двигателя. Нет простого ответа на вопрос, что лучше всего, поэтому, возможно, простой вопрос: что подходит вам лучше всего?

Что еще важнее для ускорения: мощность или крутящий момент?

Когда я купил свою первую настоящую машину, мне стало (впервые) умеренно любопытно ее характеристики.Я собрался посмотреть, как он по сравнению с моей предыдущей машиной с точки зрения производительности, и сразу же был поражен ключевым вопросом:

Что является наиболее важным атрибутом для ускорения — мощность или крутящий момент?

Мой первый подход состоял в том, чтобы сразу же спросить окружающих и позвонить друзьям, которые увлекались автомобилями и / или гонками. Результаты не были удовлетворительными. Я получил несколько приличных ответов, но никто не смог объяснить мне отношения так, как я мог понять.

Большинство людей имеют твердое мнение по этой теме, но не имеют реального представления о науке.

Все это меня смущало и заинтриговало. Одна вещь, которую я действительно выяснил, заключается в том, что никто из спорящих людей не использовал точную науку в качестве основы для своих аргументов; они использовали науку , но делали это очень небрежно. Что ж, этого для меня было недостаточно, поэтому я решил найти настоящие ответы.

Основы

Итак, для начала я, естественно, проконсультировался с Google. Большинство хитов в категории «крутящий момент против лошадиных сил» — отличные произведения; они очень методично разбирают математику, так что я не буду повторять здесь эту прекрасную работу.Вместо этого я просто резюмирую основы, которые все принимают как факт.

  1. Лошадиная сила : Джеймс Ватт придумал концепцию лошадиных сил, которая, что интересно, является мерой мощности . 1 л.с. эквивалентен 33 000 фут / фунт-сила в минуту. Причина создания сложной единицы заключается в том, что мы учитываем три вещи с этим числом: количество задействованного веса, расстояние, на которое он перемещается, и , сколько времени потребуется, чтобы это сделать (последнее важно).
  2. Крутящий момент : Крутящий момент — это не что иное, как измерение крутящего момента или силы вращения . Самый простой способ представить это — представить себе длинный вал, похожий на ось автомобиля, и представить, что он находится в комнате, подвешенной в воздухе. Внизу одного конца висит веревка с прикрепленным к ней грузом — очень тяжелым грузом.

Теперь представьте, что кто-то пытается руками повернуть вал, чтобы поднять груз. Думайте о них как о попытках действовать как лебедка и наматывать ее.

Обратите внимание, что здесь ничего не говорится о том, насколько быстро вы скручиваете.

Величина силы, которую они могут создать при скручивании, — это крутящий момент, который они могут создать.

Единицей измерения этого является фут-фунт. Фут-фунт — это вращательная «сила», создаваемая подвешиванием одного фунта груза на конце 1-футовой лебедки.

Перестаньте думать о мощности и крутящем моменте как о полностью разделенных

Почему мощность и крутящий момент пересекаются при 5252 оборотах в минуту

Ошибка, которую делают большинство людей, участвуя в этих дебатах, заключается в том, что мощность и крутящий момент рассматриваются независимо друг от друга.Почти все утверждают, что это отдельные, не связанные между собой ценности, а это не так.

Мощность в лошадиных силах = (крутящий момент x число оборотов в минуту) / 5252

Это уравнение является вторым по важности параметром на этой странице, и это причина того, что любой, кто говорит вам, что мощность и крутящий момент следует рассматривать одинаково и по отдельности, значительно ошибается. Мощность в лошадиных силах — это произведение крутящего момента и другого значения (число оборотов в минуту, деленное на 5252). Это не несвязанные, отдельные или разные.

На самом деле не существует ни одного прибора для измерения мощности автомобиля.Это число придумано руками человека. При проверке характеристик автомобиля его крутящий момент измеряется с помощью динамометра.

Показателем производительности двигателя является крутящий момент. Лошадиная сила — это дополнительное число, которое достигается путем умножения крутящего момента на число оборотов в минуту.

Физика разгона

Итак, теперь для самое главное на странице . То, что определяет истинное ускорение транспортного средства, не подлежит обсуждению — это сила, деленная на массу . Формула ускорения представлена ​​ниже.

 f = ma
 

Это означает…

 a = f / m
 

Путаница возникает только при определении , о какой силе мы на самом деле говорим .

Итак, мы вычисляем ускорение и получаем постоянную массу. Мы уже установили, что крутящий момент — это количество вращательной силы, создаваемой в двигателе, но нас не волнует сила, действующая в двигателе .

Нас интересует сила на колесах .

Радиус колеса тоже имеет значение.

Усилие на колесах f in f = ma .

Но помните, что трансмиссия в конечном итоге передает усилие на колеса, а не на двигатель. И вот в чем весь этот беспорядок!

Зубчатая передача — это преобразователь между двигателем и колесами.

Вот тут-то и вступает в дело передача — она ​​увеличивает ускорение, учитывая, какую мощность двигатель может выдавать.

Зубчатая передача увеличивает крутящий момент, поэтому она так важна в гонках.

Вот почему самые быстрые гоночные автомобили работают на чрезвычайно высоких оборотах.

Крутящий момент на колесах — это крутящий момент в двигателе в сочетании с увеличением крутящего момента, создаваемым трансмиссией через зубчатую передачу. Таким образом, трансмиссия видит только то, что выходит из двигателя, в то время как колеса видят результирующую комбинацию сил двигателя и трансмиссии .

Вот что такое лошадиные силы! Это комбинация преимуществ грубых возможностей двигателя в сочетании с числом оборотов в минуту.А частота вращения — это то, что позволяет нам эффективно использовать передачу, что дает нам больший крутящий момент на колесах.

И крутящий момент на колесах равен f в f = ma .

Заключение

Итак, технический ответ на вопрос «Что делает ускорение: крутящий момент или лошадиные силы?» — это крутящий момент.

Но крутящий момент на колесах, а не на двигателе.

И поскольку ускорение — это крутящий момент на колесах, реальный ответ — это мощность в лошадиных силах, потому что мощность включает не только крутящий момент двигателя, но и общий крутящий момент , который передается на колеса.

Примечания

  1. 7 мая 2019 г. — Обновлено для удобочитаемости (типографика и форматирование), а также для ясности письма.
  2. Электродвигатели развивают огромный крутящий момент, что делает такие автомобили, как Tesla, такими быстрыми.
  3. Если у вас возникнут какие-либо комментарии, исправления, пламя или другие типы ввода, не стесняйтесь обращаться ко мне. Я готов ко всему, что поможет мне лучше понять этот интересный предмет.
  4. Зубчатая передача чрезвычайно важна, потому что она управляет числом оборотов (и, следовательно, мощностью в лошадиных силах).
  5. Шестерни увеличивают крутящий момент — следовательно, ускорение доступно на первой передаче.
  6. Еще один способ проверить, что мощность, а не крутящий момент имеет наибольшее значение для ускорения, — это взглянуть на автомобили с наибольшим ускорением, то есть на автомобили F1. И угадай что? Низкий крутящий момент, высокая мощность.
  7. Еще одно отличное объяснение тем на allpar.com
  8. Еще один способ понять важность переключения передач — это заметить, насколько быстро некоторые недорогие автомобили могут разгоняться на первой передаче.Сначала они чувствуют себя довольно быстрыми, потому что могут соскочить с траектории, но на самом деле это просто сверхвысокая передача, которая передает большой крутящий момент на колеса. Но он быстро заканчивается.
  9. Гоночные автомобили обладают высокой мощностью из-за высоких оборотов, а не из-за высокого крутящего момента (см. Зубчатую передачу).
  10. «Ниже 5252 об / мин крутящий момент любого двигателя всегда будет выше, чем его мощность, а выше 5252 об / мин мощность любого двигателя всегда будет выше, чем его крутящий момент.
Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *