Связь мощности и крутящего момента: Пересчет мощности кВт в зависимости от крутящего момента Нм

Содержание

Мощность двигателя, связь с крутящим моментом

Так принято, что во время оценки технических характеристик любого автомобиля, прежде всего, смотрят на его мощность, однако не менее значительным показателем считается крутящий момент. Что представляют собой оба этих понятия, какова история их появления – обо всем этом и многом другом пойдет речь в нашем сегодняшнем материале.

Лошадиная сила и Ватт

Читайте также: Лошадиная сила — что это такое

Понятие «лошадиная сила» впервые использовал известный изобретатель и инженер конца 18-го – начала 19-го века Джеймс Уатт. Именно он придумал паровой мотор, а также первым просчитал мощность, которую развивает лошадь, поднимая уголь из шахты. 

С тех пор, а это уже более чем 200 лет, развиваемая одной лошадью мощность, то бишь одна лошадиная сила, составляет 33 тыс. футов в мин. Эта мера используется в некоторых мировых государствах, но если говорить о Европе, то большее распространение там получила еще одна единица измерения мощности, именуемая ваттами.

Ученые даже вывели формулу, и в соответствии с ней 1 л.с. = 746 Вт. Говоря иными словами, 1 кВт, равный 1 тыс. ваттам, соответствует 1 л.с., которая была умножена на 1,34.

Мощность двигателя: как измеряют

Говоря о понятии «мощность двигателя», важно отметить, что для него существуют не только различные единицы измерения, но и разные их способы, причем, каждый из этих способов измерения демонстрирует другой результат. 

Так, в Японии и Соединенных Штатах для этого привлекают две разновидности показателей:

  •  Нетто. Подразумевается испытание мотора на стенде, причем, мотора, который оснащен всем, что необходимо для полноценной эксплуатации ТС – глушителем, вентилятором, генератором и т.д.
  •  Брутто. Данным способом испытывают обычно силовые установки, которые не оснащены дополнительными агрегатами. Мощность брутто на 10-20 процентов превышает мощность нетто. 

 DIN. Этот способ расчета мощности был внедрен немецким институтом стандартизации специально для измерения показателей моторов с т. н. неотделимым оборудованием, которое присутствует в машине по умолчанию. В этом случае имеется в виду насос и вентилятор системы охлаждения, генератор без нагрузки, топливный и масляный насос. 

Крутящий момент, его соотношение с мощностью

Обе упомянутых выше единицы измерения мощности (лошадиные силы и ватты, а для укрупнения показателей последней единицы принято использовать понятие киловатт) придумал Дж. Уатт, однако движет авто крутящий момент, измеряемый в ньютон-метрах. Почему не от мощности двигателя машины зависит ее способность к движению?

Мощность и крутящий момент – тесно связанные между собой характеристики: мощность, измеряемая в ваттах, представляет собой пример умножения крутящего момента на 0,1047 и на число об./мин.

Говоря иными словами, мощность показывает объем работы, выполняемой за указанный промежуток времени. Крутящий момент демонстрирует саму способность двигателя выполнять эту работу. 

Например, если авто застряло в болоте и перестало двигаться, мощность мотора равняется нулю, т. к. никакая работа не выполняется, тогда как крутящий момент присутствует даже при том, что его показатели окажутся минимальными, недостаточными для начала движения. Таким образом, крутящий момент без мощности бывает, но не наоборот. 

На практике от мощности напрямую зависят скоростные показатели транспортного средства: чем она выше, тем быстрее может двигаться автомобиль. Крутящий момент (его еще называют «момент силы») — показатель силы вращения коленвала и его способность оказывать сопротивление вращению. Высокий крутящий момент двигателя нагляднее всего в процессе разгона или при езде в тяжелых условиях, когда мотор выдерживает критические нагрузки. 

Еще одним важнейшим показателем, отображающим возможности двигателя, по праву считается диапазон оборотов, когда достигается наибольшая тяга. Также немаловажное значение имеет эластичность мотора, то есть его возможность развивать высокие обороты под большой нагрузкой. Имеется в виду соотношение между числом оборотов для наивысшей мощности и для достижения максимально возможного крутящего момента.  

Это влияет на регулировку скорости движения посредством педалей акселератора и тормоза без использования КПП, а также возможность движения с маленькой скоростью на высших передачах.

Так, например, благодаря хорошей эластичности двигателя машина на 5-й передаче ускорится с 75-80-ти км/час до 120-ти, и чем быстрее это произойдет, тем эластичнее силовая установка. Если будет стоять выбор между двумя моторами с аналогичным объемом и мощностью, то лучше тот, который эластичнее, ведь он экономичнее, тише в работе, отличается большей износостойкостью. 

Обороты силовой установки

При указании технических характеристик ТС присутствует понятие не только крутящего момента, но и оборотов двигателя. Понять, как они связаны между собой, можно лишь разобравшись в самой природе ДВС, а он представляет собой агрегат, в котором химическая энергия сгорающего в рабочей зоне топлива превращается в механическую работу. 

Так, из-за возгорания топливной смеси начинается перемещение поршня, влекущее за собой проворачивание коленвала. Получается, что происходящие поочередные циклы расширения и сжатия активируют механизм, а он обеспечивает преобразование движений поршня в обороты коленвала.

Это позволяет нам сделать вывод, что основные характеристики любого ТС – это крутящий момент и мощность двигателя плюс обороты, когда требуемые показатели достигаются. Само понятие обозначает число выполненных коленвалом оборотов в мин. Мощность и крутящий момент – переменные величины, непосредственное воздействие на которые оказывает как раз количество оборотов.

Для расчета мощности специалисты пользуются обычными математическими вычислениями, в частности, существует формула крутящего момента через мощность, которая выглядит так:

 

 

 

Где

  • М — крутящий момент;
  • n — частота вращения, измеряемая в оборотах в минуту;
  • w — угловая скорость вращения вала.

У многих людей возникает вполне логичный вопрос о том, зачем измерять мощность через обороты и крутящий момент.

На самом деле это важно по ряду причин и во многих случаях, в частности составление графика крутящего момента двигателя — обязательная процедура в процессе разработки и сертификации каждой новой силовой установки.

Полученные данные нужны для возможного дальнейшего совершенствования двигателя и достижения максимальных эксплуатационных характеристик.Благодаря периодическому проведению всех требуемых замеров и составлению графика можно оценить реальное техническое состояние мотора.

Что важнее?

Ключевым достижением или главной целью любого работающего мотора является тяга, для нее тепловая энергия и трансформируется в механическую. Высокие тяговые показатели больше присущи силовым агрегатам, работающим на дизтопливе, которые отличаются большим ходом поршня. 

Высокий крутящий момент в этом случае сводится на нет сравнительно небольшим максимально допустимым количеством оборотов – это специальное решение конструкторов с целью увеличения ресурса мотора. 

Для бензиновых же агрегатов характерно большее число оборотов, а также определенный крен к мощности, и обусловлено это легкостью деталей и низкой степенью сжатия. Справедливости ради следует отметить, что с каждым годом оба вида моторов (и на дизельном топливе, и на бензине) совершенствуются, поэтому они становятся ближе не только с конструктивной точки зрения, но и в плане показателей, а вот простейшее правило рычага все еще сохраняется: если больше сила, ниже скорость и меньше расстояние и наоборот.

Однозначно никто не скажет, что важнее – мощность или крутящий момент, не существует, ведь оба показателя важны.

Так как с ростом крутящего момента увеличивается мощность, то те силовые установки, обороты которых выше, обычно характеризуются и большим количеством «лошадок». 

Здесь целесообразно упомянуть понятие рабочего диапазона — расстояния, если можно так выразиться, между предельно высоким крутящим моментом и аналогичной мощностью, когда мотор работает наиболее эффективно и демонстрирует высокую производительность в сочетании с экономичным расходом топлива.

Подводя итоги

Подводя итоги, следует отметить, что и мощность двигателя, и крутящий момент неимоверно важны. Касаемо того, какую силовую установку предпочесть – более мощную или ту, у которой выше крутящий момент, то при сравнительно одинаковой мощности лучше взять мотор более «моментный». Это особенно актуально в машинах и механической коробкой передач. 

Мощность и крутящий момент двигателя

Поиск запроса «мощность двигателя» по информационным материалам и форуму

Связь между мощностью, скоростью и крутящим моментом — Новости

Взаимосвязь между мощностью, скоростью и крутящим моментом

Sep 10, 2020

Концепция власти – это работа, выполненная за единицу времени. При определенной мощности, чем выше скорость, тем ниже крутящий момент, вице стих. Например, для двигателя мощностью 1,5 кВт выходной крутящий момент 6 ступеней превышает 4 ступени. Кроме того, вы можете приблизительно рассчитать по формуле M’9950P/n. Для двигателя переменного тока: номинальный крутящий момент No 9550 — номинальная мощность/номинальная скорость; Для двигателя постоянного тока, из-за многих видов продукции, это хлопотно. Вероятно, скорость пропорциональна напряжения арматуры, обратно пропорционально возбуждению напряжения. Крутящий момент пропорционален потоку возбуждения и течению арматуры.

Проще говоря, когда мощность уверена, скорость обратно пропорциональна крутящему моменту. То есть, чем выше скорость, тем меньше крутящий момент; чем ниже скорость, тем сильнее крутящий момент.

1. Базовая формула вывода

Все это основано на втором законе Ньютона, власти и скорости

П-Ф- V — формула 1

Крутящий момент (T) — Торсион (F) — Радиус действия (R)

 

Итак, F и T/R —формула 2

Линейная скорость (v)

Зре-минута/30 — формула 3

Замена формулы 2, 3 в формулу 1, чтобы получить:

. Ф. В. (Т / Р π)

P — силовой агрегат W,

Т-й крутящий момент Нм, n второй — скорость в минуту блок об/мин/минута

Учитывая, что единица р является KW, формула: P 1000 (T и π n второй) /30 (Unit w)

30000 й / π й Т. й. 30000 р / 3,1415926

Вывод:

Крутящий момент No 9550 — выходная мощность/выходная скорость —(единица мощности кВт)

Это взаимосвязь между мощностью и крутящим моментом и скоростью.

 

2. В рассчитанной скорости, двигатель является постоянным регулирование крутящего момента. То есть на выход крутящего момента двигателя не влияет скорость, которая связана только с нагрузкой. При условии, что двигатель постоянного тока имеет нулевую скорость, максимальная мощность составляет 200% крутящего момента.

3. Выше рассчитанной скорости двигателя, двигатель является постоянным регулированием мощности. То есть, чем выше скорость, тем ниже крутящий момент.

В регулировании скорости ДК регулировка напряжения арматуры относится к постоянному регуляции крутящего момента (выходной крутящий момент двигателя является постоянным), регулировка возбудимого напряжения относится к постоянному регулированию мощности (выходная мощность двигателя постоянна). Т-9,55 р/н, Т — это выходной крутящий момент, Р — мощность, N — скорость. Нагрузка двигателя делится на постоянную мощность и постоянный крутящий момент. Если крутящий момент является постоянным, T не изменился, то P пропорционален N. Если нагрузка является постоянной мощностью, то T обратно пропорционален N.

Крутящий момент No 9550 — выходная мощность/выходная скорость

Мощность (w) — скорость (радиан / с) — крутящий момент (N.m). Нет необходимости говорить. Если мощность уверена, чем выше скорость, тем ниже крутящий момент. Обычно, когда требуется большой крутящий момент, за исключением большого силового агрегата, требуется дополнительный планетарный уменьшитеитель.

Можно понять, что если мощность P постоянна, тем выше скорость, тем ниже выходной крутящий момент. Мы можем рассчитать: предположим, что крутящий момент оборудования (T2), номинальная скорость двигателя (n1), скорость выходного вала (n2), фактор водительского оборудования (f1), коэффициент мощности двигателя (м) дается, мощность двигателя P1N (T2 No1) — f1 / (9550 ) (n1 / n2). Например, крутящий момент, необходимый для вождения оборудования составляет 500 Н. m. рабочее время составляет 6 часов в день, f1 и 1. Установка уменьшителя является установкой фланга. Скорость выхода n2 1,9 г/мин. Затем n1/n2 No 1450 / 1.9 и 763 (мотор 4 ступени). так P1N ≥ P1 и f1 (500 й 1450) No1 / (9550 й 763 и 0,85) 0,117 (кВт). Таким образом, двигатель мы выбираем 0,15 кВт, 763 передач соотношение.

что нужно именно вам? – Обзор – Autoutro.ru

Крутящий момент и мощность являются двумя важными спецификациями двигателя, но их отношение друг к другу редко обсуждают. Поэтому мы решили вспомнить, что значит каждый из этих терминов, чтобы при покупке следующей машины вы обращали внимание либо на одно, либо на другое…

Оба научных термина существовали задолго до автомобилей и транспортных средств с мотором в целом, поэтому в нашем рассказе мы частично обратимся к школьному курсу физики.

Мощность. Прежде всего давайте вспомним человека, который решил, как измерять мощность. Его зовут Джеймс Уатт. Он был шотландским инженером, чьим именем, собственно, и названа стандартизированная единица измерения мощности Ватт (через «В», так как в России всегда предпочитали транслитерацию, а не транскрипцию). Однако существует и эквивалентная и более привычная нам единица – лошадиная сила. Одна метрическая лошадиная сила равна 735,5 Ватт.

Что же такое лошадиная сила? Если обратиться к словарю, то это способность поднимать 75 кг (165 фунтов) на 1 метр (3,28 футов) за 1 секунду. Одним словом, лошадиная сила – это то, как быстро делается работа…

Крутящий момент. В то же время крутящий момент – это определенная сила, имеющая тенденцию вращать объект вокруг оси. С точки зрения непрофессионала, крутящий момент является силой, необходимой, чтобы повернуть болт или колесо. Когда вы крутите пробку пластиковой бутылки, вы используете крутящий момент.

Опять же, машина, устанавливающая на заводе пробки на пластиковые бутылки, имеет спецификацию по крутящему моменту, то есть она должна закрутить пробку с определенным значением, гарантирующим ее герметичность. Если спецификация не выполнена, то содержимое бутылки будет протекать либо окажется недоступным для потребителя, так как в его пальцах окажется недостаточное количество крутящего момента.

Поместим оба термина в одну реальность: представьте, что вы делаете домашнее варенье и раскладываете его по банкам. Крутящий момент вам нужен, чтобы плотно закрутить крышку, а мощность, чтобы поставить эту банку на полку.

Момент и мощность в ДВС. Вот мы и подобрались к самому интересному. Как эти двое уживаются в одном двигателе? На самом деле они работают рука об руку, чтобы мотор транслировал на дорогу необходимую производительность.

Формула, описывающая их связь, такова: лошадиная сила = момент х кол-во оборотов в минуту/5 252. Это уравнение справедливо для каждого двигателя внутреннего сгорания и сходится при любых оборотах, на которые способен ваш мотор. 5 252 является константой. Таким образом при 5 252 об/мин мощность будет равна крутящему моменту. При меньших оборотах момент будет выше, чем мощность, и наоборот…

Для измерения мощности используется динамометрический стенд. Он замеряет крутящий момент и кол-во об/мин, подставляет данные в уравнение и получает рукотворное значение лошадиных сил.

Мощность или крутящий момент – что лучше? Ну, это глупый вопрос, но мы должны его рассмотреть. Грубо говоря, автомобиль с высокой мощностью, как правило, достигает более высокой максимальной скорости, а автомобиль с высоким крутящим моментом лучше ускоряется с места.

Поскольку с увеличением крутящего момента увеличивается и мощность, то «оборотистые» моторы также обладают большим количеством лошадиных сил, если способны превысить 5 252 об/мин и настроены для выполнения данной конкретной задачи.

Что такое рабочий диапазон? Этот термин означает диапазон оборотов между пиковым крутящим моментом и пиковой мощностью. Между этими двумя значениями двигатель эффективно работает и обеспечивает как высокую производительность, так и экономию топлива.

У электромоторов огромные рабочие диапазоны, так как максимальный крутящий момент доступен с самого первого вращения оси, а максимальная мощность у некоторых даже выше, чем у ДВС.

У дизельных моторов, напротив, очень узкий диапазон, так как максимальный крутящий момент у них достигается на более низких оборотах, чем у бензиновых моторов, и максимальная мощность также где-то «внизу». Поэтому бензиновые моторы предпочтительнее для перфоманс-доработок. Современные бензиновые двигатели с турбонаддувом, непосредственным впрыском, изменяемыми фазами газораспределения и другими умными инженерными решениями обеспечивают удивительные рабочие диапазоны с невероятной эластичностью.

В гонках в основном используются машины с высокой мощностью (бензиновые). У них особые передаточные отношения, извлекающие выгоду из способности мотора достигать высоких оборотов. Однако есть соревнования, где успешны и дизели, — например, 24 часа Ле-Мана. Там неоднократно побеждали Audi на своих TDI-болидах.

Если вы по-прежнему ничего не поняли, вот вам последний пример: у нас есть грузовик и спорткар. У грузовика много крутящего момента и мало мощности. Его двигатель работает на низких оборотах, но он сильный как бодибилдер. Спорткар же – это спринтер, и у него все с точностью до наоборот. Если бодибилдеру навесить лишние 50 кг веса и заставить бежать, показатели его забега изменятся не так сильно, как у спринтера, с которым проделают ту же самую операцию. Точно так же обстоит дело и с машинами. Если добавить лишнюю нагрузку на спорткар, она серьезно повлияет на его перфоманс. Если же добавить лишний вес грузовику, он будет ускоряться примерно на том же уровне.

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.

Шаговый двигатель в системе с вращающимся цилиндром

Система состоит из вертикально закрепленного на валу двигателя цилиндра массой m и моментом инерции J. Момент трения в подшипниках М тр . Определить величину вращающего момента М, который нужно приложить к цилиндрй, чтобы его угловое ускорение было равно ε.

Используемые обозначения:

r — радиус цилиндра (наружный)
r0 — радиус цилиндра (внутренний)
L — длина
m — масса цилиндра
J — момент инерции цилиндра
Jдв — момент инерции двигателя
ω — угловая скорость

Для определения крутящего момента в системе с вращающимся цилиндром, необходимо знать момент инерции цилиндра:

  • Сплошной цилиндр, относительно оси a: J = 1/2 m * r2.
  • Полый цилиндр, относительно оси a: J = 1/2 * m * (r2+r02)

Кинетическая энергия системы:

E=1/2(J+Jдв2

Производная от кинетической энергии по времени:

dE/dt = (J+Jдв) ω ε

Мощности внешних сил в системе:

  • мощность момента трения: Pтр=Mтрω
  • мощность крутящего момента: PM=Mω
  • сумма мощностей всех сил: ∑Pi=Mω — Mтрω

Производная кинетической энергии по времени определяется мощностями внешних сил:

  • dE/dt=∑Pi или
  • (J+Jдв) ω ε = Mω — Mтрω

Величина вращающего момента M:

M=(J+Jдв) ε + Mтр

Измерение крутящего момента и мощности

Кроме того, динамометры общего назначения применяются для измерения крутящих моментов и мощности, передаваемых валом двигателя или какой-либо иной передачей на валы рабочих механизмов (станков, сельскохозяйственных машин и т. п.) эти динамометры часто называют ротационными.  [c.161]

Измерение крутящего момента и мощности  [c.321]

Рис. 10.95. Балансирная динамомашина со статором, качающимся на подшипниках. При измерении мощности объекта определяется момент статора, приближенно равный моменту ротора. Уравновешивая статор, например, весом гирь Р иа чашке весов с плечом /, можно определить крутящий момент и мощность объекта.

Величина полезной мощности определяется величиной крутящего момента и скоростью вращения шпинделя или другого рабочего органа. Испытания проводятся при нагружении станка на 0,5 0,75 1 1,25 номинальной мощности двигателя станка. Измерение потребляемой мощности производится с помощью ваттметров (с учётом к. п. д. двигателя) или применением для привода мотор-весов, позволяющих измерить крутящий момент на приводном валу.  [c.668]

Измерение мощности. Точность и одновременность измерения момента на валу и частоты вращения оказывает существенное влияние на величину погрешности в определении характеристик при испытании турбинных ступеней. В большинстве экспериментальных установок для исследования турбинных ступеней измерение крутящего момента производится с помощью качающегося гидротормоза. Рычаг гидротормоза нагружает измеритель силы, в качестве которого обычно используется головка рычажных весов. Регистрация показаний счетчика числа оборотов и показаний весов осуществляется визуально.  [c.127]

Д е й ч М. Е. и др. Прибор для измерения крутящего момента, числа оборотов -и мощности на высокооборотных турбинах, Энергомашиностроение , 1960, № 5.  [c.205]

Для определения мощности, развиваемой двигателем, соединенным с гидротормозом, измеряется крутящий момент и число оборотов вала. Задача измерения момента в конечном счете сводится к уравновешиванию его силой известной величины, приложенной на определенном плече. Эта уравновешивающая сила создается чаще всего  [c.545]

Описанный способ определения силы резания позволяет найти лишь ее главную составляющую Р либо крутящий момент и непригоден для измерения остальных величин. Это тоже его недостаток. Поэтому метод определения силы резания по затрачиваемой мощности можно рекомендовать только для очень приблизительных подсчетов.  [c.11]

Эффективную мош,ность на валу двигателя можно определить, зная крутящий момент. Для измерения крутящего момента применяют тормозы механические для измерения мощности до 60 л. с., гидравлические — до 1000 л. с. и выше, электрические — до 500 л. с., воздушные — до 300 л. с., балансирные станки до 1000 л. с. н другие.  [c.320]

При разработке новых типов двигателей и для научно-исследовательских работ исследования сгорания и детонации, измерения мощности,механические и термические исследования проводятся на экспериментальных одноцилиндровых двигателях (фиг. 61), в которых чаще всего имеется возможность менять степень сжатия. На фиг. 62 показан общий вид установки с балансирным электрическим тормозом и весами для измерения крутящего момента.  [c.248]


Мощности, реализуемые приводами конвейеров, определялись измерением электрической мощности при помощи специальных шлейфов, а также измерением крутящих моментов на валах приводных барабанов и оборотов барабанов.[c.394]

Электрические тормозы. Электрический тормоз является динамомашиной большей частью постоянного тока для непосредственного измерения крутящего момента корпус посажен на подшипники, давая возможность машине качаться вокруг горизонтальной оси. При вращении динамо корпус ее благодаря действию магнитных сил между якорем и статором будет стремиться повернуться с моментом, равным моменту, приложенному к валу якоря. Этот момент равен моменту, развиваемому авиамотором, так что, имея на плече корпуса динамо те или иные весы, можно определить величину момента, а следовательно и мощность. На фиг. 9 представлен общий вид такой машины, где 7— рычажная передача, 2—динамометр, 3—привод к тахометру, 4 — ограничитель поворота  [c.198]

Автоматы с электромеханическим приводом часто относятся к числу наиболее быстроходных. В конструкции многих типов автоматов применяются один или несколько распределительных валов, запись крутящего момента на которых с помощью съемных датчиков (рис. 31, а, б), позволяет получить информацию о правильности взаимодействия и дефектах подавляющего числа механизмов автомата. Одновременно могут записываться угловые скорости этих валов с целью контроля равномерности вращения и диагностирования муфт. При необходимости контроля технологического процесса, выполняемого на автомате, регистрируется мощность, расходуемая основным электродвигателем, или усилия (с помощью съемных датчиков, специального режущего инструмента или оснастки, приспособленных для измерения усилий). Так, например,  [c.128]

Для определения вязкостных характеристик резиновых смесей наибольшее распространение получил метод капиллярной вискозиметрии. На практике используется также метод валковой переработки с измерением энергосиловых параметров — распорного усилия, крутящего момента на валках или потребляемой мощности. Каждый из них обладает своими преимуществами и недостатками.  [c.84]

Измерение силы и направленности светового потока Измерение количества топлива, колесной мощности автомобиля, крутящего момента двигателя Измерение тормозной силы на колесах, усилия на тормозной педали, замедления автомобиля  [c. 124]

Измерению (во времени) подлежат мгновенные значения числа оборотов, крутящий момент на фланце отбора мощности ТЗА, давление газа, максимальное давление в двигателе, положения мертвых точек поршней, число циклов и перемещение маневровых клапанов. ………………… ….  [c.155]

Компенсация отклонения размера Лд путем внесения поправки в размер статической настройки. Измерение Лд осуществляется косвенным путем через измерение физической величины (обозначим ее х), находящейся в функциональной зависимости с Л д. В качестве величины (г могут выступать упругие перемещения (г/ ) звеньев системы СПИД, сила резания (Р) или ее составляющие (Р,), крутящий момент (М р), мощность (Л ), ток (/) и др. Во время обработки непрерывно измеряемая величина р, поступает в виде соответствующего сигнала в вычислительное устройство адаптивной системы, где на основе заложенной в вычислительном устройстве зависимости Лд = / ( х) определяется величина Лд, которая затем сравнивается с заданным значением Лд и при наличии отклонения АЛд система управления вносит поправку АЛс в размер статической настройки, равную АЛд и противоположную ей по знаку.[c.225]

Для того чтобы получить правильное заключение о мощности автомобиля по результатам его диагностики на силовых стендах, необходимо знать режимы (скорость и нагрузку) измерения мощностных показателей и их допустимые величины. Режимами измерения являются скорости и нагрузки двигателя, соответствующие его максимальной мощности или максимальному крутящему моменту. В первом случае допустимая величина мощности ведущих колесах автомобиля  [c.205]

Главной составляющей силы резания при фрезеровании является окружная сила, ибо именно она определяет крутящий момент на шпинделе и основную затрату мощности. В процессе фрезерования стол станка непрерывно перемещается относительно вращающегося шпинделя. Поэтому для измерения окружной силы, или, точнее, крутящего момента, предпочитают пользоваться однокомпонентными приборами (динамометрическими головками), установленными на шпинделе.  [c.85]


Наружный неподвижный корпус 3 несет два ряда катушек 4 на обращенных концами внутрь подковообразных сердечниках таким образом, что воздушные зазоры между полюсными наконечниками и выступами проходят под катушками. Сердечники при этом шунтируют магнитный зазор, и проходящий через катушки магнитный поток зависит от величины зазора, а соответственно и от передаваемого момента. Перемены направления потока в соответствии с числом оборотов возбуждают в катушках напряжение, пропорциональное передаваемой мощности. При отсутствии крутящего момента, т. е. когда передаваемая мощность равна нулю, напряжения в обоих рядах катушек взаимно уравновешиваются, и напряжение на выходе равно нулю. Закручивание валика 1 нарушает равновесие, и возникающая разность напряжений может быть использована для измерения или регистрации передаваемой мощности.  [c.238]

Мощность воспринимается балансирными генераторами 1 к 3 (соответственно на первой и третьей паре барабанов) на второй паре барабанов имеются дополнительные механические тормоза 2. Всеми барабанами можно пользоваться раздельно, а при надобности они связываются между собой с помощью механической передачи. Электрические тормоза третьей пары барабанов встроены внутрь и могут поворачиваться вместе с барабанами, соответственно углу поворота управляемых колес, до 45° в обе стороны. Барабаны можно передвигать в поперечном направлении, в результате чего можно регулировать расстояние между осями от 900 до 2000 мм-, наименьшее расстояние а между второй и третьей парой барабанов равно диаметру барабана. Для измерения горизонтальных сил, действуюш,их между колесами и дорогой, служат три динамометра, установленные с предварительным натягом и измеряющие усилия в направлении движения и перпендикулярно к нему. На фиг. 74 показан общий вид этого стенда. На заднем плане видны установленные слева и справа циферблатные весы, показывающие крутящий момент на двух балансирных электрических тормозах первой пары барабанов. По середине заднего плана виден динамометр, служащий для измерения тягового усилия. Слева помещается пульт управления со щитами включения отдельных машин и нагрузочных сопротивлений.  [c.253]

Измерение мощности. При электрическом приводе тягодутьевых машин измеряют мощность электрического тока или расход электроэнергии (см. 13.6), а при паровом приводе — расход и параметры пара перед и за турбиной, ее КПД. Под мощностью на валу вентилятора (дымососа) понимается мощность, затраченная двигателем на привод вентилятора. Эту мощность в большинстве случаев определяют на стендах изменением крутящего момента на валу машины. При испытаниях в эксплуатационных условиях мощность на валу вентилятора (дымососа) обычно не измеряют, так как это сопряжено со значительными трудностями. Мощность на валу вен-  [c.390]

Аппаратура, необходимая для испытаний. Приборы для измерения мощности. Т. к. мощность непосредственно не измеряется, а измеряется крутящий момент, то дело сводится к применению обычных весов, причем точка приложения силы к этим весам расположена на известном заранее плече. Весы м. б. десятичного типа, рычажного и др. Чтобы во время измерений не нужно было подходить к станку, можно применить гидравлич. весы, работающие на прин-  [c.196]

Д. тормозные. Так называются приборы, употребляемые для определения эффективной мощности двигателя. Назначением их является 1) создание на валу испытываемого двигателя противодействующего тормозного момента и 2) измерение величины этого момента при различных режимах работы двигателя, начиная от максимальной мощности до мощности холостого хода и от максимальных оборотов до минимальных. В зависимости от способа поглощения тормозом энергии двигателя и способа создания крутящего момента Д. делятся 1) на механические, в которых тормозной момент создается трением твердых тел 2) гидравлические, момент к-рых  [c.379]

Измерение мощности. Мощность определяют путем одновременного измерения частоты вращения и крутящего момента по формуле  [c.35]

Одним из основных параметров многих теплотехнических объектов, преобразующих энергию рабочего тела во вращательное движение (или с помощью вращения передающих энергию рабочему телу), является мощность, которая определяется лишь косвенным путем, по измерению крутящего момента и угловой скорости вращения ротора. Электродвигатели, турбинные двигатели, турбостартеры, газовые и гидравлические турбины являются источниками мощности, а такие объекты, как компрессоры, насосы, генераторы — поглощают мощность. В связи с этим и измерение крутящего момента на валу может быть осуществлено двумя методами с поглощением и без поглощения мощности. При измерении крутящего момента с поглощением мощности используются тормозные устройства со свободно подвешенным статором реактивный момент на статоре тормоза равен приложенному к ротору крутящему моменту. Измерения без поглощения мощности осуществляются по балансирному моменту на статоре электродвигателя, редуктора или же с помощью торсиометров и других специальных измерителей.  [c.321]

Временные параметры обычно оцениваются по осциллограммам кинематических параметров, энергетические параметры — в основном по электрической мощности привода, но в ряде случаев целесообразно определять мощность на входных и выходных звеньях кинематических цепей. При этом измерение мощност1[ сводится к измерению крутящих моментов или сил и скоростей движения, т. е. используются параметры первой и второй групп. Измерение температурных параметров проводится сравнительно редко ввиду сложной связи температуры узлов трения с кинематическими и точностными характеристиками ПР. Чаще этот параметр используется как диагностический. Особенность его измерения во многих случаях — необходимость применять бесконтактные методы измерений температуры в отдельных точках и температурных нолей из-за сложности встраивания термодатчиков в узлы механизмов ПР. Вибрационные параметры представ-  [c.163]


Для измерения крутящих моментов по деформации участка вала, передающего мощность, также могут быть использованы теизоэле-менты. Такие приборы получили название тензометрических торсиометров. В простейшем случае тензоэлементы наклеиваются на внешнюю поверхность вала (см. рис. 80). При скручивании круглого стержня главные нормальные напряжения равны, обратны по знаку и направлены под углом 45° к его оси. Тензодатчики, наклеенные на 20 л. л. Бошняк 305  [c.305]

Измерение крутящего момента на работающих приводах. На рис. 143,0 показан привод леиточного транспортера. Крутящий момент регистрировался иа выходном валу привода с помощью проволочных датчиков, включенных по мостовой схеме. Привод осуществлялся от асинхронного двигателя I через муфту 2, редуктор 3 и барабан 4. В точке 5 измеряли крутящий момент. Параметры привода мощность 316 кВт, передаточное отношение 1485  [c.138]

При проведении экспериментальных исследований непрерывнозаготовочного стана 850/610/550 были записаны моменты сил упругости на валах во всех клетях стана температура блума перед клетями и заготовки после клетей сечение заготовки после выхода ее из каждой клети стана ток якорной цепи и ток цепи возбуждения индивидуальных приводов валков и мощности, потребляемой при прокатке групповым приводом группы 610 давление металла на валки во всех клетях стана одновременно. Для измерения крутящих моментов использовали крутильные динамометры, конструкция которых приведена в работе [115], и мосты из тензодатчиков, наклеенных непосредственно на валы. Тензодатчики тарировались на специально изготовленном устройстве, воспроизводящем деформацию кручения.  [c.271]

Последние обороты считаем номинальными для данного мотора. После достижения их работают 2 часа на мощности, равной 0,9 от номинальной, и последний час или полчаса иа максимальной мощности. Конечно в связи с целым рядом условий как общее время приработки, так и продолжительность отдельных этапов могут меняться. При проведении обкатки требуется особо следить за темп-рным состоянием как всего мотора, так и отдельных деталей, ибо всегда возможны местные перегревы деталей и их разрушение вследствие недосмотра. После проведения приработки необходима разборка мотора и его тщательный осмотр. Указанная приработка является горячей, но можно производить и холодную приработку (правда, менее эффективную), проворачивая мотор от постороннего источника энергии в большинстве случаев эти источником является электромотор, желательно постоянного тока и балан-сирного типа, для возможности плавного изменения оборотов и измерения крутящего момента, поглощаемого обкатываемым мотором.  [c.192]

При И. д. в. с. применяются следующие приборы и методы измерений. Определение эффективной мощности 1) по непосредственному измерению крутящего момента на валу двигателя при помощи специальных тормозных устройств Прони, Фруда, Хинан-Фелла и др.  [c.203]

Снятие внешней характеристики и замер расхода топлива производят на испытательном стенде, который и.меет тормозную установку для поглощения и измерения мощности, развиваемой двигателем. Наиболее распространенным видом такой установки является балансирная дннамомашина. Корпус такой динамо-машины установлен на шарикоподшипниках и под действием воспринимаемой на ротор мощности двигателя стремится повернуться вокруг своей оси с усилием, соответствующим крутящему моменту двигателя.  [c.621]

Системы мониторинга получили применение при диагностировании и балансировке роторных систем газовых и паровых турбин, насосов атомных электростанций, двигателей, генераторов, компрессоров, их валов и подшипников. Системы диагностирования фирмы Бентли включают измерение скоростей, крутящих моментов, перемещений валов, наружных колец и корпусов подшипников, вибраций в различных точках, температуры подшипников, золотников, ускорений корпуса, угловьЕХ положений, числа оборотов валов. Агрегатный метод построения электронной части системы позволяет компоновать большое число вариантов, а при модернизации заменять отдельные блоки на более совершенные, не меняя встроенных в конструкцию машины датчиков, так как это требует трудоемкой доработки деталей машины. Диагностируются дисбалансы, усталостные повреждения валов и подшипников. Надежность повышается за счет своевременного обнаружения дефектов, обеспечивается безопасность работы энергетических систем большой мощности и их ремонт по фактической потребности.  [c.204]

Метод торможения сводится к измерению крутяш,его момента на враш ающемся валу (шпинделе) и потому может быть применен только для определения главной составляющей силы резания. Измерение момента производят в два приема. Сначала производят само резание, регистрируя при этом с помощью электрического прибора величину мощности или тока, потребляемых из сети двигателем станка. Затем на шпинделе вместо обрабатьгеаемой детали закрепляется тормоз с силоизмерительным устройством. Не меняя скорости вращения шпинделя, тормоз нагружают до тех пор, пока амперметр (ваттметр), включенный в цепь питания двигателя, не станет показывать то же, что он показывал при резании. После этого по отсчету силоизмерителя вычисляют крутящий момент при торможении и, приравнивая его к действующему моменту в процессе резания, находят величину силы резания.  [c.9]

Мощность определяется косвенным методом одновременное измерение частоты вращения и крутящего момента на валу гидромашины и расчет по формуле N = ТЛпМкр, или одновременное измерение давления и расхода жидкости и расчет по формуле N — PQ. Для измерения мощности приводных двигателей применяются измерительные комплекты К505 и К506, ваттметры и трансформаторы тока.  [c.355]

Учитывая недостаточную точность штатных приборов измерения теплотехнических параметров (особенно расходов технологического и топливного газа), оптимальным решением является установка измерителя крутящего момента на валу ГТУ. Точное значение Ne позволяет определить расход технологического газа (по известной зависимости Qnp= f (Nenp / Упр)), снижение к.п.д. ГТУ (по известному коэффициенту влияния мощности на к.п.д. ГТУ), а также оптимизировать загрузку всех ГПА компрессорного цеха с учетом их фактического технического состояния.  [c.26]


Заметки рулевого DIESELOK. Теория, практика и наш опыт. : Мощность? Крутящий момент? Разбираемся!

Зачем автомобилю крутящий момент?

В материалах об автомобилях часто употребляются выражения «высокие обороты», «большой крутящий момент». Как оказалось, эти выражения (а также связь между этими параметрами) понятны не всем. Поэтому расскажем о них подробнее.

Начнем с того, что двигатель внутреннего сгорания это устройство, в котором химическая энергия топлива, сгорающего в рабочей зоне, преобразуется в механическую работу.

Схематически это выглядит так: 

Возгорание топлива в цилиндре (6) приводит к перемещению поршня (7), что, в свою очередь, приводит к проворачиванию коленчатого вала.  

То есть, циклы расширения и сжатия в цилиндрах приводят в действие кривошипно-шатунный механизм, который, в свою очередь, преобразует возвратно-поступательное движение поршня во вращательное движение коленчатого вала: 

Итак, важнейшими характеристиками двигателя являются его мощность, крутящий момент и обороты, при которых эта мощность и крутящий момент достигаются.

Обороты двигателя

Под широкоупотребимым термином «обороты двигателя» имеется в виду количество оборотов коленчатого вала в единицу времени (в минуту).

И мощность, и крутящий момент — величины не постоянные, они имеют сложную зависимость от оборотов двигателя. Эта зависимость для каждого двигателя выражается графиками, подобными нижеследующему: 

Производители двигателей борются за то, чтобы максимальный крутящий момент двигатель развивал в как можно более широком диапазоне оборотов («полка крутящего момента была шире»), а максимальная мощность достигалась при оборотах, максимально приближенных к этой полке.

Мощность двигателя

тем большую скорость развивает авто

Мощность — это отношение работы, выполняемой за некоторый промежуток времени, к этому промежутку времени. При вращательном движении мощность определяется как произведение крутящего момента на угловую скорость вращения.

Мощность двигателя последнее время все чаще указывают в кВт, а ранее традиционно указывали в лошадиных силах.

Как видно на приведенном выше графике, максимальная мощность и максимальный крутящий момент достигаются при различных оборотах коленвала. Максимальная мощность у бензиновых двигателей обычно достигается при 5-6 тыс. оборотов в минуту, у дизельных — при 3-4 тыс. оборотов в минуту.

График мощности для дизельного двигателя:

В практической плоскости — мощность влияет на скоростные характеристики авто: чем выше мощность, тем большую скорость может развивать автомобиль. 

Крутящий момент

Крутящий момент характеризует 

способность ускоряться и преодолевать препятствия

Крутящий момент (момент силы) — это произведение силы на плечо рычага. В случае кривошипно-шатунного механизма, данной силой является сила, передаваемая через шатун, а рычагом — кривошип коленчатого вала. Единица измерения — Ньютон-метр.

Иными словами, крутящий момент характеризует силу, с которой будет вращаться коленвал, и насколько успешно он будет преодолевать сопротивление вращению.

На практике высокий крутящий момент двигателя будет особенно заметен при разгонах и при передвижении по бездорожью: на скорости машина легче ускоряется, а вне дорог — двигатель выдерживает нагрузки и не глохнет. 

Еще примеры

Для большего практического понимания важности крутящего момента приведем несколько примеров на гипотетическом двигателе.

Даже без учета максимальной мощности, по графику, отражающему крутящий момент, можно сделать некоторые выводы. Разделим количество оборотов коленчатого вала на три части — это будут низкие обороты, средние и высокие. 

На графике слева представлен вариант двигателя, который имеет высокий крутящий момент на низких оборотах (что равносильно высокому крутящему моменту на малых скоростях) — с таким двигателем хорошо ездить по бездорожью — он «вытянет» из любой трясины. На графике справа — двигатель, у которого высокий крутящий момент на средних оборотах (средних скоростях) — этот двигатель рассчитан для использования в городе — он позволяет достаточно резво ускоряться от светофора до светофора.

Следующий график характеризует двигатель, который обеспечивает хорошее ускорение даже на высоких скоростях — с таким двигателем комфортно на трассе. Замыкает графики универсальный двигатель — с широкой полкой — такой двигатель и из болота вытянет, и в городе позволяет хорошо ускоряться, и на трассе.

К примеру 4,7-литровый бензиновый двигатель Toyota Land Cruiser 200 развивает максимальную мощность 288 л.с. при 5400 об/мин, а максимальный крутящий момент в 445 Нм при 3400 об/мин. А дизельный 4,5-литровый двигатель, устанавливаемый на это же авто развивает максимальную мощность 286 л.с. при 3600 об/мин, а максимальный крутящий момент – 650 Нм при «полке» в 1600-2800 об/мин.

1,6-литровый двигатель Mitsubishi Lancer X развивает максимальную мощность 117 л. с. при 6100 об/мин, а максимальный крутящий момент в 154 Нм достигается при 4000 об/мин.

2,0-литровый двигатель Honda S2000 обеспечивает максимальную мощность в 240 л.с. при 8300 об/мин, а максимальный крутящий момент в 208 Нм при 7500 об/мин, являясь примером «спортивности».

Итог

Итак, как мы уже видели, связь между мощностью, крутящим моментом и оборотами двигателя — довольно сложная. Суммируя, можно сказать следующее:

  • крутящий момент отвечает за способность ускоряться и преодолевать препятствия,
  • мощность ответственна за максимальную скорость автомобиля,
  • а обороты двигателя все усложняют, так как каждому значению оборотов соответствует свое значение мощности и крутящего момента.

А в целом все выглядит так: 

  • высокий крутящий момент на низких оборотах дает автомобилю тягу для передвижения по бездорожью (таким распределением сил могут похвастать дизельные двигатели). При этом мощность может стать уже вторичным параметром — вспомним, хотя бы, трактор Т25 с его 25 л.с.;
  • высокий крутящий момент (а лучше — «полка крутящего момента) на средних и высоких оборотах дает возможность резко ускоряться в городском потоке или на трассе;
  • высокая мощность двигателя обеспечивает высокую максимальную скорость;
  • низкий крутящий момент (даже при высокой мощности) не позволит реализовать потенциал двигателя: имея возможность разогнаться до высокой скорости, автомобиль будет достигать этой скорости невероятно долго. 

В чем разница между мощностью и крутящим моментом?

ПОСМОТРИТЕ на характеристики современного турбодизельного двигателя, и вы не сможете не заметить того, какой большой крутящий момент они производят.

* Впервые опубликовано в выпуске 4X4 Australia за сентябрь 2015 г. несколько лет назад, в то время как хорошие 3.0-литровый дизель в наши дни развивает 600 Нм и более. А если этого недостаточно, то 4,4-литровый турбодизель V8 в Range Rover претендует на 740 Нм!

Но что на самом деле означают 450 Нм, 600 Нм или даже 740 Нм? И является ли такой огромный крутящий момент более важным, чем наличие приличной мощности?

Простые законы физики на самом деле неразрывно связывают мощность и крутящий момент, потому что мощность — это просто математическое произведение крутящего момента, умноженного на частоту вращения двигателя. Таким образом, если крутящий момент — это сила вращения, мощность — это скорость, с которой эта сила может быть приложена.

Рассмотрим простую аналогию: у вас есть старый полноприводный автомобиль с сильно заржавевшей колесной гайкой на шпильке. К счастью, у вас есть огромная колесная скоба длиной в метр и еще более крупный приятель, чья диета с пиццей и пивом позволяет ему весить до 100 кг, чтобы помочь открутить колесную гайку.

Чтобы провернуть гайку, необходимо преодолеть трение между гайкой и шпилькой, приложив достаточное усилие к концу колесного ключа.

Если ваш напарник поместит все свои 100 кг веса на конец колесной скобы, когда она находится в горизонтальном положении, этот вес в 100 кг соответствует направленной вниз (линейной) силе в 980 ньютонов; Ньютон является стандартной мерой силы в метрической системе.Эта сила в 980 ньютонов получается путем умножения 100-килограммовой массы вашего напарника на 9,8 м/с — ускорение свободного падения.

Эта сила в 980 ньютонов, действующая на конец рычага (колёсного ключа), который находится в метре от гайки, создаёт крутящий момент на гайке в 980 ньютон-метров (Нм), вычисляемый путём умножения 980 (ньютонов) на один (метр).

Крутящий момент на колесной гайке прикладывается независимо от того, двигается гайка или нет. Если гайка не двигается, мощность не вырабатывается.Но как только орех начинает двигаться, ваш партнер также начинает производить энергию.

Предположим, что 980 Нм достаточно, чтобы начать движение гайки и что трение остается постоянным по всей длине заржавевшей шпильки. Также предположим (с помощью какой-то волшебной ловкости), что ваш напарник может поддерживать крутящий момент 980 Нм на гайке, когда она вращается, независимо от положения колесного ключа.

Если он поворачивает гайку колеса со скоростью один оборот в минуту, простая формула (см. «Волшебную формулу» ниже) определяет, сколько энергии он производит.В этом сценарии он будет производить чуть более десятой доли киловатта.

Если бы он мог вращать гайку 10 раз в минуту, он произвел бы чуть более 1 кВт. Таким образом, большой крутящий момент в этом случае не приводит к большой выработке мощности.

Урок, который следует здесь усвоить, состоит в том, что большие числа крутящего момента ничего не стоят, если ваш «напарник» или рассматриваемый двигатель не могут обеспечить такой крутящий момент с приличной скоростью или скоростью. Даже если бы ваш напарник смог закрутить гайку на типичных оборотах двигателя на холостом ходу 800 об/мин, его выходная мощность достигла бы гораздо более полезных 82 кВт.

В реальном мире мощность — это то, что вам нужно, потому что мощность, а не крутящий момент — это то, что вам нужно, чтобы преодолеть вес вашего 4×4, его аэродинамическое сопротивление и другие второстепенные факторы, такие как сопротивление качению его колес. При прочих равных, большая мощность даст вам большее ускорение, более быстрый подъем в гору и более высокую максимальную скорость, независимо от крутящего момента двигателя.

2

Значит, крутящий момент завышен?

Вовсе нет, так как чем больше у вас крутящий момент, тем меньше оборотов двигателя вам нужно для получения хорошей мощности.

Когда дело доходит до двигателей, самый простой способ получить больший крутящий момент — построить двигатель большего размера. С большим двигателем, который производит большой крутящий момент, вам не нужны высокие обороты двигателя для получения приличной мощности. Если вы объедините большой двигатель с большим количеством оборотов, вы получите большие показатели мощности.

Двигатели меньшего размера с трудом развивают большой крутящий момент, поэтому для получения приличной мощности им требуется больше оборотов. Другой простой способ увеличить крутящий момент двигателя — использовать принудительную аспирацию, а именно наддув или турбонаддув.

Простое соотношение, состоящее в том, что мощность равна крутящему моменту, умноженному на число оборотов двигателя, справедливо для всех двигателей, дизельных или бензиновых, любой мощности и с любым количеством цилиндров, с турбонаддувом или без него.

ВОЛШЕБНАЯ ФОРМУЛА

Соотношение между мощностью и крутящим моментом сводится к простой формуле: мощность равна крутящему моменту, умноженному на частоту вращения двигателя.

Формула также содержит «константу» для настройки используемых единиц измерения. Например, в метрической системе мощность (в кВт) равняется крутящему моменту (в Нм), умноженному на частоту вращения двигателя (в об/мин), деленному на 9549.

В имперской системе, когда-то использовавшейся в Австралии и до сих пор используемой в некоторых частях мира, где мощность измеряется в лошадиных силах (л. с.), а крутящий момент – в фунт-футах (фунт-фут), применяется следующая формула: л.с. ft умножить на число оборотов в минуту, разделить на 5252.

В метрической системе стандартная единица крутящего момента (Нм) отдает дань уважения великому английскому физику и математику Исааку Ньютону, поскольку Нм означает ньютон-метр. Ньютон стал отцом понимания гравитации и основ физики движения.

Стандартной единицей мощности в метрической системе является кВт, или киловатт, и относится к шотландскому изобретателю и инженеру Джеймсу Ватту. Уатт разработал паровой двигатель, который сыграл ключевую роль в так называемой промышленной революции. Приставка «килограмм» используется в метрической системе для обозначения умножения на 1000. Таким образом, двигатель мощностью 50 кВт фактически производит 50 000 Вт.

Взаимосвязь между мощностью и крутящим моментом

Одним из наиболее часто встречающихся на форумах и онлайн-сообществах автолюбителей дискуссий о мощности и крутящем моменте и их взаимосвязи. По цепям циркулирует довольно много дезинформации, и когда она выдается за факт, эта дезинформация может быть очень разрушительной для понимания того, что такое власть на самом деле.

Перед тем, как мы начнем, я хочу отметить отношения и преобразования единиц измерения. Поскольку метрическая система чаще всего используется в научных исследованиях и поскольку не все читатели знакомы с принятыми в США условностями, 1 лошадиная сила примерно эквивалентна 0,746 киловатта, а 1 фунт-фут примерно эквивалентен 1.36 ньютон-метров.

Когда мы говорим о движущей силе двигателя, мы описываем взаимосвязь между работой, временем и массой. Мы все знаем, что двигатели обычно продаются на основе двух значений: мощности и крутящего момента. Давайте сначала рассмотрим крутящий момент — как мы вскоре увидим, мощность напрямую связана с крутящим моментом и скоростью вращения двигателя, обычно измеряемой в оборотах в минуту.

В трансмиссии используются передаточные числа

Номинальный крутящий момент двигателя является пиковым значением. То есть двигатель испытывается во всем диапазоне оборотов, и максимальный развиваемый крутящий момент определяется как показатель крутящего момента.Вот почему показатель крутящего момента часто указывается как «X» фунт-фут крутящего момента при «Y» оборотах в минуту» или что-то подобное. Показатель крутящего момента является средством объяснения приложенной силы, которая может остановить двигатель. Например, если мы увидим, что небольшой двигатель рассчитан на крутящий момент в 10 фунт-футов при 1000 об/мин, и мы должны запустить двигатель на той же скорости, мы сможем остановить этот двигатель, применив крутящий момент в 10 фунтов. на расстоянии одного фута от центра коленчатого вала или 1 фунт на расстоянии 10 футов от центра коленчатого вала (при условии, что фунты x футы = 10, результат будет таким же).Предположим, мы смогли бы управлять рычагом длиной 10 футов на конце этого коленчатого вала. Если бы мы приложили один фунт силы к концу этого коленчатого вала в направлении, противоположном вращению, мы бы заглохли двигатель. Вы можете сказать: «Но подождите! Двигатель моей машины выдает 100 футо-фунтов! Как он может тянуть мою машину весом 2500 фунтов?» Коробка передач и дифференциал используют передаточные числа, которые складываются для снижения скорости и увеличения крутящего момента пропорционально: если 1-я передача равна 4,0: 1, а ваша главная передача дифференциала также равна 4.0:1, ваше общее передаточное число на колесах составляет 16,0:1 (что дает вам 1600 футо-фунтов и 1/16 оборотов двигателя). Разве это не круто?!

Власть — это отношения

На данный момент мы понимаем, что показатель крутящего момента — это пиковое крутящее усилие, которое двигатель способен производить; сила, которую двигатель прикладывает для движения автомобиля и совершения работы. Мощность, с другой стороны, представляет собой отношение между крутящим моментом и числом оборотов двигателя. Лошадиная сила, основная единица измерения мощности, определяется следующим образом:

.

1 лошадиная сила = 33 000 фунто-футов в минуту

Вспомним из нашего предыдущего примера, что наш маленький двигатель развивает крутящий момент 10 фунт-футов при 1000 об/мин. Чтобы упростить наши единицы измерения, мы примем это за силу в 10 фунтов на расстоянии одного фута от центра кривошипа. При 1000 об/мин кончик этого 1-футового рычага пройдет:

2 * π * 1 фут = приблизительно 6,28 фута/оборот

1000 * 6,28 = 6280 футов/минуту

Таким образом, мы видим, что уравнение для мощности двигателя в этом примере будет:

10 фунтов * 6280 футов в минуту = 62800 фунтов-футов в минуту

= 1.90 лошадиных сил при 1000 об/мин

Пиковая мощность и крутящий момент никогда не указываются при одной и той же частоте вращения двигателя

Понятно, что это звучит не очень впечатляюще. Даже большинство газонокосилок имеют мощность более 1,90 лошадиных сил. Так что дает? Вы могли заметить, что пиковая мощность и пиковый крутящий момент почти равны , а не при одной и той же частоте вращения двигателя. На кривой крутящего момента двигателя будет другая точка, где соотношение между крутящим моментом и числом оборотов в минуту приведет к более высокому показателю мощности.В качестве еще одного упражнения предположим, что этот двигатель имеет пиковую мощность 7 л.с. при 4000 об/мин. Какой будет крутящий момент на этой скорости?

7 лошадиных сил = 231 000 фунтов-футов в минуту

Мы знаем, что на расстоянии 1 фута от кривошипа мы вращаемся со скоростью 6,28 фута/оборот

6,28 футов/оборот * 4000 об/мин = 25120 футов/мин

231 000 фунтов – футы в минуту ÷ 25 120 футов в минуту = 9,20 фунта

9.20 фунтов * 1 фут = 9,20 фунт-фут

Как насчет этого! Наш двигатель производит 10 фунт-футов при 1000 об/мин и 9,20 фунт-футов при 4000 об/мин. Какая удивительно плоская кривая крутящего момента! Этот двигатель должен быть дизельным! (Конечно, это был гипотетический двигатель, который я придумал на месте, но если такой двигатель существует, я бы хотел иметь такой для своей газонокосилки. )

Метрические расчеты почти такие же (однако они заметно проще из-за десятичной природы метрической системы).

Физическая концепция, известная как «рывок»

Это опровергает распространенную поговорку о том, что крутящий момент — это ощущение «сиденья штанов» во время резкого ускорения. Крутящий момент — это не что иное, как сила вращения, которую двигатель может обеспечить при заданных оборотах. Это ощущение «сиденья в штанах» на самом деле является проявлением физического понятия, известного как «рывок» (или третья производная позиции для вас, сумасшедших в исчислении). Это скорость изменения ускорения. Он связан с крутящим моментом, но он также связан с множеством других параметров, поэтому его нельзя обобщать как полностью основанный на крутящем моменте.С другой стороны, просматривая видеоролики о тягачах и гонках грузовиков, вы часто можете видеть, как вся рама грузовика скручивается во время чрезвычайно резкого ускорения — это хорошая визуализация силы, которую мы называем крутящим моментом.

Вперед и распространите эту информацию среди автолюбителей вашей жизни! Вместе мы сможем разгадать многолетнюю дезинформацию в Интернете, потому что знание — это полдела!

Купить Volvo по цене FCP Euro

 


Об авторе: Дэн Буллмор

Дэн Буллмор — физик и инженер из Хьюстона, штат Техас.Предпочитая старое новому, Дэн владел многими автомобилями Mercedes и Volvo и посвятил много времени их обслуживанию и изучению.

Почему мощность и крутящий момент пересекаются при 5252 об/мин?

Ранее мы говорили о взаимосвязи между мощностью и крутящим моментом. Они работают вместе, и лошадиным силам нужен крутящий момент, чтобы вы и ваш автомобиль были счастливы. Есть одно волшебное число, на которое не проливается много чернил, виртуальных или иных. Число 5252, и это точка в диапазоне оборотов, где мощность и крутящий момент всегда пересекаются.Почему? Давайте обратимся к Джейсону Фенске из Engineering Explained за некоторым объяснением этого интересного факта.

Чтобы все это разобрать, Фенске обращается к своей замечательной доске. Там мы узнаем о мощности, крутящем моменте и скорости. Видите ли, мощность равна произведению силы на любую скорость. Под скоростью понимается заданное расстояние, деленное на время, необходимое для преодоления этого расстояния. Наконец, крутящий момент — это показатель, создаваемый силой, умноженной на заданное значение радиуса.

Прежде чем мы поймем, почему мощность и крутящий момент пересекаются при 5252 об/мин, вам необходимо иметь общее представление об этих трех физических понятиях.Все сводится к математике, стоящей за мощностью и крутящим моментом. Это также сводится к немного истории. Джеймс Уатт, шотландский инженер, разработавший концепцию лошадиных сил, вычислил, что одна метрическая лошадиная сила необходима, чтобы поднять 75 килограммов на один метр за одну секунду. Это связано с тем, сколько работы будет выполнять лошадь по сравнению с той же работой, которую выполняет паровая машина. Сегодня мы используем лошадиные силы как инструмент хвастовства, чтобы побеждать в гонках на скамейке.

Но вернемся к волшебному числу 5252, и почему там мистическим образом переплелись мощность и крутящий момент.Вы должны глубже погрузиться в уравнения, используемые для определения тех трех областей, которые мы обсуждали в начале всего этого; мощность, крутящий момент и скорость. Одна лошадиная сила равна 33 000 футо-фунтов работы в минуту. Добавьте уравнения, относящиеся к крутящему моменту и скорости, и вы обнаружите, что мощность всегда равна крутящему моменту, умноженному на число оборотов в минуту, деленному на 5252.

Отбросив равные переменные, вы получите мощность, равную крутящему моменту… при 5252 об/мин. Это много математики, но Джейсон довольно легко ее разбирает.Так что нажимайте играть и узнавайте что-то новое уже сегодня.

Связь между мощностью, скоростью и крутящим моментом — Новости

10 сентября 2020 г.

Понятие мощности – это работа, совершаемая в единицу времени. При определенной мощности чем выше скорость, тем ниже крутящий момент, и наоборот. Например, для двигателя мощностью 1,5 кВт выходной крутящий момент 6 ступеней выше, чем 4 ступени. Также можно грубо рассчитать по формуле M=9950P/n. Для двигателя переменного тока: номинальный крутящий момент = 9550 * номинальная мощность/номинальная скорость; Для двигателя постоянного тока из-за множества типов продуктов это проблематично.Вероятно, скорость пропорциональна напряжению якоря, обратно пропорциональна напряжению возбуждения. Крутящий момент пропорционален потоку возбуждения и току якоря.

Проще говоря, когда мощность определена, скорость обратно пропорциональна крутящему моменту. То есть чем выше скорость, тем меньше крутящий момент; чем ниже скорость, тем сильнее крутящий момент.

1. Вывод базовой формулы

Все основано на втором законе Ньютона, мощность = сила * скорость

P = F * V — формула 1

Крутящий момент (T) = кручение (F) * Радиус действия (R)

 

Итак, F = T/R —формула 2 минута/30 — формула 3

Подставьте формулы 2, 3 в формулу 1, чтобы получить:

P = F * V = (T / R) * (πR * n секунд/30) = (T * π * n секунд ) / 30 (единица Вт) 

P = единица мощности, Вт, 

T = единица крутящего момента, Нм, n секунда = скорость в минуту, единица об/мин/минута

Учитывая, что единицей p является кВт, формула: P * 1000 = (T * π * n секунды) / 30 (единица измерения Вт)

30000 * P / π = T * n = 30000 * P / 3. 1415926 = T * n = 9549,297 * P = T * n

Вывод:

Крутящий момент = 9550 * выходная мощность/выходная скорость —(единица мощности кВт)

Это соотношение между мощностью и крутящим моментом * скорость .

 

2. При номинальной скорости двигатель имеет постоянный крутящий момент. То есть выходной крутящий момент двигателя не зависит от скорости, которая связана только с нагрузкой. При условии, что двигатель постоянного тока имеет нулевую скорость, максимальная выходная мощность составляет 200% крутящего момента.

3. Выше номинальной скорости двигателя двигатель имеет постоянную регулировку мощности. То есть, чем выше скорость, тем ниже крутящий момент.

При регулировании скорости постоянного тока регулирование напряжения якоря относится к регулированию постоянного крутящего момента (выходной крутящий момент двигателя постоянен), регулирование напряжения возбуждения относится к регулированию постоянной мощности (выходная мощность двигателя постоянна). ). T = 9,55 * P/N, T — выходной крутящий момент, P — мощность, N — скорость. Нагрузка двигателя делится на постоянную мощность и постоянный крутящий момент.Если крутящий момент постоянный, T не изменяется, то P пропорционально N. Если нагрузка представляет собой постоянную мощность, то T обратно пропорционально N.

Крутящий момент = 9550 * выходная мощность/выходная скорость

Мощность (Вт) = скорость (радиан/с) * крутящий момент (Нм). Нет нужды говорить. Если мощность определена, чем выше скорость, тем ниже крутящий момент. Обычно, когда требуется большой крутящий момент, за исключением двигателя большой мощности, требуется дополнительный планетарный редуктор.

Можно понять, что если мощность P постоянна, чем выше скорость, тем ниже выходной крутящий момент.Мы можем рассчитать: предположим, что крутящий момент оборудования (T2), номинальная скорость двигателя (n1), скорость выходного вала (n2), коэффициент приводного оборудования (f1), коэффициент мощности двигателя (m) дано, мощность двигателя P1N = (T2 * n1) * f1 / (9550 * (n1 / n2) *m). Например, крутящий момент, необходимый для приводного оборудования, составляет 500 Нм. время работы 6 ч/сутки, f1 = 1. Установка редуктора фланцевая. Выходная скорость n2 = 1,9 об/мин. Тогда n1/n2 = 1450 / 1,9 = 763 (двигатель 4-х ступенчатый).поэтому P1N ≥ P1 * f1 = (500 * 1450) * 1 / (9550 * 763 * 0,85) = 0,117 (кВт). Итак, мы выбираем двигатель мощностью 0,15 кВт с передаточным числом 763.

Мощность

и крутящий момент – x-engineer.org

В этой статье мы собираемся понять, как создается крутящий момент двигателя , как рассчитывается мощность двигателя и что такое кривая крутящего момента и 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 вращающую силу , приложенную к объекту. Крутящий момент (вектор) — это векторное произведение силы (вектор) и расстояния (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 колесного болта

Представьте, что вы хотите затянуть/ослабить болты колеса.Нажатие или вытягивание рукоятки ключа, соединенной с гайкой или болтом, создает крутящий момент (крутящее усилие), 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 ключа имеет 0.25 м и приложенная сила 100 Н (что приблизительно эквивалентно толкающей силе 10 кг )

\[T = 100 \cdot 0.25 = 25 \text{ Нм}\]

Тот же крутящий момент можно было бы получить, если бы плечо рычага было 1 м , а сила только 25 Н .

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

Изображение: Крутящий момент на коленчатом валу

Крутящий момент T будет создаваться на коленчатом валу на каждой шатунной шейке каждый раз, когда поршень находится в рабочем такте.Плечо рычага и в этом случае представляет собой радиус кривошипа (смещение) .

Величина силы F зависит от давления сгорания в цилиндре. Чем выше давление в цилиндре, тем выше усилие на коленчатый вал, тем выше выходной крутящий момент. 2}{4}=\frac{\pi \cdot 0.2\]

Во-вторых, рассчитаем 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:

\[T = F \cdot a = 680,94021 \cdot 0,062 = 42,218293 \text{ Нм}\]

Стандартной единицей измерения крутящего момента является Н·м (ньютон-метр).Особенно в США единицей измерения крутящего момента двигателя является lbf·ft (футо-фунтов). Преобразование между Н·м и lbf·ft :

\[ \begin{split}
1 \text{ lbf} \cdot \text{ft} &= 1.355818 \text{ N} \cdot \text {m}\\
1 \text{ N} \cdot \text{m} &= 0,7375621 \text{ lbf} \cdot \text{ft}
\end{split} \]

В нашем конкретном примере крутящий момент в имперских 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 3 ] – объем двигателя (объем)
n r [-] – число оборотов коленчатого вала за полный цикл двигателя (для 4-тактного двигателя n r = 2 )

Определение мощности 900

В физике в степени — это работа, выполненная за время, или, другими словами, — скорость выполнения работы .В вращательных системах 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), а скорости вращения рад/с (радиан в секунду) . Большинство производителей транспортных средств обеспечивают мощность двигателя в л.с. (тормозная мощность) и скорость вращения об/мин (оборотов в минуту). Поэтому мы собираемся использовать формулы преобразования как для скорости вращения, так и для мощности.

Для преобразования об/мин в рад/с мы используем:

\[\omega \text{ [рад/с]} = N \text{ [об/мин]} \cdot \frac{\pi}{ 30}\]

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

\[N \text{ [об/мин]} = \omega \text{ [рад/с]} \cdot \frac{30 }{\pi}\]

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

\[ \begin{split}
P \text{ [л.с.]} &= 1,36 \cdot P \text{ [кВт]}\\
P \text{ [кВт]} &= \frac{P \text{ [л.с.]}}{1.36}
\end{split} \]

В некоторых случаях вы можете найти л.с. (лошадиная сила) вместо л.с. как единица измерения мощности.

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

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

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

\[ \begin{split}
P &= \frac{\pi \cdot 2800 \cdot 150}{30 \cdot 1000} = 44 \text{ кВт}\\
P &= \frac{1,36 \cdot \ pi \cdot 2800 \cdot 150}{30 \cdot 1000} = 59,8 \text{ л.с.}
\end{split} \]

Динамометр двигателя

Частота вращения двигателя измеряется датчиком 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 работы коленчатого вала (температуры, вибрации) измерение крутящего момента двигателя датчиком не является надежным методом. Кроме того, стоимость датчика крутящего момента довольно высока. Поэтому крутящий момент двигателя измеряется во всем диапазоне скоростей и нагрузок с помощью динамометра (испытательный стенд) и отображается (сохраняется) в блоке управления двигателем.

Изображение: схема динамометра двигателя

Динамометр представляет собой тормоз (механический, гидравлический или электрический), который поглощает мощность, производимую двигателем. Наиболее часто используемым и лучшим типом динамометра является электрический динамометр . На самом деле это электрическая машина , которая может работать как генератор или двигатель . Изменяя крутящий момент нагрузки генератора, двигатель можно перевести в любую рабочую точку (скорость и крутящий момент).Кроме того, при остановке подачи топлива (без впрыска топлива) генератор может работать как электродвигатель для вращения двигателя. Таким образом, можно измерить потери на трение в двигателе и насосный момент.

Для электрического динамометра ротор соединен с коленчатым валом. Связь между ротором и статором электромагнитная. Статор крепится плечом рычага к тензодатчику . Чтобы сбалансировать ротор, статор будет давить на тензодатчик. Крутящий момент T вычисляется путем умножения силы F , измеренной в тензодатчике, 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», поскольку для их измерения используется динамометр (тормоз) .

Результаты испытаний двигателя на динамометрическом стенде представляют собой карты крутящего момента (поверхности), которые дают значение крутящего момента двигателя при определенной частоте вращения и нагрузке (стационарные рабочие точки). Нагрузка двигателя эквивалентна положению педали акселератора.

Пример карта крутящего момента для бензина, зажигания искры (Si) :

5 5 5 10 100 100 70307 9009 1300 60 30309 133 134 138

2 9 19 9 161 165 0

2

7

09 4300 4300 174 0 9 84 9
Engine
крутящий момент [NM]
Pedal Pedal [%]
9

9

8 30309

30

9

9

9

9 6030309

9 60

Engine
Speed ​​
[RPM]
800 45 09 107 09 107 109 110 111 114
105 132 136 141
1800 35 89 1 33 141 141 142 144 145 149
70 30309 133 147 148 150 151 155
2800 3 55 133 153 159
3300 41 126 152 161 165 165 167 171
0 116 116 150 160 30309 167 170 175 0 26 110 155 169 176 90 309 180 180 30309
0 1030 9 155 179 185 190
5300 0 12 96 96 147 167 175 181 187 5800 4 84 136 161 1709 175
6300 6300 0 0 72 120 92 120 145 153 153 159 171

Пример Карта электроэнергии для бензина, зажигания (SI) :

2 5

9

8

9

9

9 30

9 40

9 50 603099 60

9 100

7

9 12 9 12 9 13 9

7

25

7

34 9 3 2800 22

8 53 61 9

64 909 3300 3300 3300 0 9 3800 3800

8 18

87 92 92 16 95 95 108 72 72 141

2
0

8 3

0 151

2
Двигатель
мощность
[л. с.]
Ускоритель Позиция педали [%]
Engine
Speed ​​
[RPM]
800 5 12 13 1330308 13 13 13
1300 11 19 24 25 9 25 25 26 9 9 23 9 36 36 37 37
2300 6 23 44 48 48 49 49 49 51
1 61 64 65 66
19 59 59 71 76 78 78 78
0 63 81 95 95
4300

9

0 110 113
4800 0 106 119 122 126 130
5300 0 9 111 126 126 137
5800 69 112 140 145 145
6300 0 0 0 65 106 130 30309 137 137 143 153

Электронный модуль управления (ECM

) ДВС имеет карту крутящего момента, хранящуюся в памяти. Он вычисляет (интерполирует) функцию крутящего момента двигателя от текущей частоты вращения двигателя и нагрузки. В ECM нагрузка выражается давлением во впускном коллекторе для бензиновых двигателей (искровое зажигание, SI) и временем впрыска или массой топлива для дизельных двигателей (воспламенение от сжатия, CI). Стратегия расчета крутящего момента двигателя имеет поправки, основанные на температуре и давлении воздуха на впуске.

График данных крутящего момента и мощности, функции частоты вращения двигателя и нагрузки дает следующие поверхности: 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 двигатель зависит как от оборотов двигателя, так и от нагрузки. Обычно производители двигателей публикуют характеристики крутящего момента и кривой (кривые) при полной нагрузке (100% положение педали акселератора). Кривые крутящего момента и мощности при полной нагрузке показывают максимальное распределение крутящего момента и мощности во всем диапазоне частоты вращения двигателя.

Изображение: параметры крутящего момента и мощности двигателя при полной нагрузке

Форма кривых крутящего момента и мощности, приведенных выше, не соответствует реальному двигателю, а предназначена для объяснения основных параметров. Тем не менее, формы аналогичны реальным характеристикам двигателя с искровым зажиганием (бензин), портового впрыска, атмосферного двигателя.

Частота вращения двигателя Н и [об/мин] характеризуется четырьмя основными точками:

Н мин – минимальная устойчивая частота вращения двигателя при полной нагрузке
Н Tмакс при максимальном крутящем моменте двигателя
Н Pmax – частота вращения двигателя при максимальной мощности двигателя; также называется номинальная частота вращения двигателя
N max – максимальная стабильная частота вращения двигателя

При минимальной частоте вращения двигатель должен работать ровно, без колебаний и остановок. Двигатель также должен позволять работать на максимальных оборотах без каких-либо повреждений конструкции.

Кривая T e [Нм] характеризуется четырьмя точками:

T 0 – крутящий момент двигателя при минимальной частоте вращения двигателя

макс. крутящий момент (пиковый крутящий момент или номинальный крутящий момент )
T P – крутящий момент двигателя при максимальной мощности двигателя
T M – крутящий момент двигателя при максимальных оборотах двигателя с турбонаддувом) пиковый крутящий момент может быть либо точкой, либо линией.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

макс. мощность (пиковая мощность или номинальная мощность )
P T – мощность двигателя при максимальном крутящем моменте двигателя
P M – мощность двигателя при максимальных оборотах двигателя

Область между минимальными оборотами двигателя

5 Н мин и максимальный крутящий момент оборотов двигателя Н Tmax называется нижней границей зоны крутящего момента.Чем выше крутящий момент в этой области, тем лучше стартовые/разгонные возможности автомобиля. 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 частотой вращения двигателя с максимальным крутящим моментом Н Tmax и частотой вращения двигателя с максимальной мощностью Н Pmax называется диапазоном мощности . Во время разгона автомобиля для достижения наилучших результатов переключение передач (вверх) следует выполнять при максимальной мощности двигателя. В зависимости от передаточных чисел коробки передач, после переключения выбранная передача будет снижать частоту вращения двигателя при максимальном крутящем моменте, что обеспечит оптимальное ускорение. Переключение передач при максимальной мощности двигателя будет поддерживать частоту вращения двигателя в пределах диапазона мощности.

Область между частотой вращения двигателя максимальной мощности Н Pмакс и максимальной частотой вращения двигателя Н макс называется зоной верхнего предела крутящего момента.Более высокий крутящий момент приводит к более высокой выходной мощности, что приводит к более высокой максимальной скорости автомобиля и лучшему ускорению на высокой скорости.

Когда частота вращения двигателя поддерживается между максимальным крутящим моментом оборотов двигателя N Tmax и максимальной частотой вращения двигателя N max , если сопротивление дороги автомобиля 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 приведены примеры 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 воспламенением от сжатия) и типа впуска воздуха (атмосферный или с турбонаддувом).

Honda 2.0 Двигатель двигателя и мощности на полную нагрузку

8

впрыска топлива порта клапана P Max HP]
4 IN-RAINE

Изображение: Honda 2.0 Двигатель Si — крутящий момент и кривые власти на полную нагрузку

Емкость двигателя [CM 3 ] 1998 1998

9

воздухозаборника атмосфера
Клапан Timing Отмен

9

2
T

0 [NM]

190 N Tmax [RPM] 4500 4500 155
N Pmax [об/мин] 6000
Н макс. [об/мин] 6800

Saab 2.0T крутящий момент двигателя и мощность на полную нагрузку

6

1998 9009 порта клапана 903 07
цилиндров 4 IN-RAINE

Изображение: SAAB 2.0T SI Двигатель — крутящий момент и кривые власти на полную нагрузку

8 Топливо

бензин (SI)
мощность двигателя [CM 3 ] 1998

9

воздухозаборник TurboChated
Клапан Timing фиксирован
T Max [NM] 265
N TMAX [RPM] 2500 99
P Max [HP] 175
N Pmax [об/мин] 5500
N макс. [об/мин] 6300

Audi 2.0 ТФСИ двигатель крутящий момент и мощность на полную нагрузку

6

7

2 Емкость двигателя [CM 3 ] 1994

9

впрыска топлива

9

2

8 1800 — 5000

2

7

цилиндров 4 IN-Line 4 IN-RAINE

Изображение: Audi 2.0 TFSi Si Engine — крутящий момент и кривые мощности на полную нагрузку

80309
1994 1994 Direct

воздухозаборник TurboChated
Клапан Timing 80070
T Max [NM] 280
N TMAX [RPM] P Max HP] 200
N Pmax [об/мин] 5100 – 6000
Н макс. [об/мин] 6500

Тойота 2.0 D-4D двигатель крутящий момент и мощность на полной нагрузке

6

2 Емкость двигателя [CM 3 ] Напщивание топлива Direct

9

Клапан Timing T MAX [NM] P Max [л. с.] 9031 2
цилиндров архитектура 4 IN-Line 4 IN-RAINE

Изображение: Toyota 2.0 ДВИГАТЕЛЬ ДВИГАТЕЛЬ — крутящий момент и кривые власти на полную нагрузку

Diesel (CI)
1998 1997
Air Intoke Turboathed
80070 80307 30030309

2
N TMAX [RPM] 2000 — 2800 126
N Pmax [об/мин] 3600
N макс. [об/мин] 5200

Mercedes-Benz 1.8 kompressor двигатель крутящий момент и мощность на полной нагрузке

2

7 порта клапана

N N TMAX

0 [RPM]

BMW 3. 0 TWINTURBO Двигатель двигателя и мощность на полную нагрузку
цилиндры 4 in-line

9

4 in-line

Изображение: Mercedes Benz 1.8 kompressor Si Engine — крутящий момент и кривые власти на полную нагрузку

бензин

9

Емкость двигателя [см 3 ] 1796
воздухозаборника

9

клапан Timing фиксированных
T Max [NM] 230 230 2800 — 4600
P Max [HP ] 156
N Pmax [об/мин]

7

8

9

] 9979

9

8 Dual-Stage
Turboatrged

Клапан Timing

T T

8 N TMAX N TMAX [RPM]

P Max [л. с.]
6 IN-RAINE

Изображение

Изображение: BMW 3.0 TWINTURBO SI Двигатель Si — крутящий момент и кривые мощности на полной нагрузке

бензин
Емкость двигателя [CM 3 ]
Direct Direct

9

7

воздухозаборник
400
1300 — 5000 306
N Pmax [об/мин] 90 309 5800
N макс.6 крутящий момент вращения двигателя и мощность на полной нагрузке

6

Топливо (2616)

7

9

7

9031 2
цилиндров 2 Wankel

Изображение: Mazda 2.6 Si Двигатель — крутящий момент и кривые власти на полную нагрузку

Емкость двигателя [см 3 ] впрыска топлива

9 30308 воздухозаборник

атмосферный
фиксированные
T T Max [NM] 211
N Tmax

0 [RPM]

5500
P MAX [HP] 231
Н Pmax [об/мин] 8200
Н макс. [об/мин] 9500

Порше 3.6 крутящий момент двигателя и мощность на полную нагрузку

6

бензин]

7 впрыск топлива порта клапана

воздухозаборник T T Max [NM] N

9 N

0 [RPM]

9 0308 N MAX N MAX [RPM]
цилиндров 6 квартиры 6 квартал

Изображение: Porsche 3.6 SI Двигатель — крутящий момент и кривые власти на полной нагрузке

Топливо
Емкость двигателя [CM 3 ]

9

9

атмосферу
Recorn Timing
405

9

2
5500
P 415 9
Н Pmax [об/мин] 7600
8400

ключевых заявлений, чтобы иметь в виду, что касается мощности двигателя и крутящего момента:

крутящий момент

  • крутящий момент представляет собой компонент мощности
  • крутящий момент может быть увеличен за счет увеличения среднего эффективного давления двигателя или снижения потерь крутящего момента (трение, прокачка)
  • наличие более низкого максимального крутящего момента, распределенного по диапазону скоростей двигателя, с точки зрения тяги лучше, чем при более высоком максимальном крутящем моменте
  • крутящий момент на низких оборотах очень важен для пусковых способностей транспортных средств
  • высокий крутящий момент полезен в условиях бездорожья, когда автомобиль эксплуатируется на больших уклонах дороги, но на низкой скорости как на крутящий момент, так и на скорость
  • мощность можно увеличить, увеличив крутящий момент или скорость двигателя
  • high powe r важен для высоких скоростей автомобиля, чем выше максимальная мощность, тем выше максимальная скорость автомобиля
  • распределение мощности двигателя при полной нагрузке в диапазоне оборотов двигателя влияет на способность автомобиля к ускорению на высоких скоростях
  • для наилучшего характеристики ускорения, транспортное средство должно эксплуатироваться в диапазоне мощности, между максимальным крутящим моментом двигателя и мощностью

Для любых вопросов или замечаний относительно этого руководства, пожалуйста, используйте форму комментариев ниже.

Не забудьте поставить лайк, поделиться и подписаться!

Как связаны объем двигателя и мощность/крутящий момент?

Я участвовал в обсуждении этой темы в другом месте и хотел поделиться своим ответом и здесь. Это должно быть убедительным объяснением с точки зрения непрофессионала для тех, кто не хочет нырять в большую кроличью нору физики и термодинамики!

Несмотря на то, что я автомобильный инженер, мне стыдно признаться, что я до сих пор не совсем понимаю взаимосвязь между рабочим объемом двигателя и производимой мощностью/крутящим моментом.Хотя я предполагаю, что разница между 8-литровым двигателем мощностью 1000 л.с. в Veyron и двигателем мощностью 645 л.с. и 8,4 л в Viper в основном определяется турбинами, я бы предпочел более подробное объяснение.

Опустив на время вопросы эффективности, турбонаддува и многих других более мелких факторов:

  • Крутящий момент наиболее пропорционален рабочему объему. В основном это вопрос того, сколько топлива вы можете сжечь за цикл двигателя. Крутящий момент — это сила, и он применяется к таким вопросам, как «насколько тяжелую машину я могу поднять по этому склону?»
  • Лошадиная сила пропорциональна произведению крутящего момента на число оборотов двигателя.В уравнении есть константа, но в остальном это прямая зависимость. Сила относится к вопросу: «Как быстро я смогу толкнуть эту 4000-фунтовую машину по этому склону?»

Все остальное — просто фактор, изменяющий эти две переменные. Давайте возьмем стационарный пример, когда грузовик поднимается по постоянному уклону с постоянной скоростью — его на самом деле проще понять, чем всеми любимый пример «драг-рейсинга». Хотите увеличить количество груза, которое вы можете поднять в гору с заданной скоростью (увеличить мощность)? Вот как это можно сделать:

  • Увеличить двигатель.Если все пропорционально, так что ваша эффективность одинакова, ваш крутящий момент также увеличится пропорционально, потому что вы поглощаете больше кислорода и сжигаете больше топлива. Это означает, что ваша сила также увеличится пропорционально. Больше крутящего момента при той же скорости (больше мощности) означает, что вы можете тянуть более тяжелый груз в гору.
  • Увеличьте скорость вращения двигателя при той же скорости движения (об/мин). Вы по-прежнему создаете примерно такой же крутящий момент на двигателе, но для поддержания той же скорости вам придется изменить передачу оси/трансмиссии.Это дает тому же крутящему моменту двигателя больше «рычагов» на дороге. Этот пример показывает разницу между крутящим моментом и мощностью, а также показывает, почему именно мощность важна для подъема в гору. Глядя непосредственно на мощность, вы действительно можете понять, на что способен ваш двигатель при заданной скорости движения, если учесть все передачи — это все упрощает (лучший инструмент для анализа работы такого типа).
  • «Подделка» с увеличением объема двигателя. Вы можете сделать это с турбонаддувом, наддувом, закисью азота… на ваш выбор.В любом случае, вы используете внешний компонент для подачи дополнительного кислорода и топлива в ваш двигатель, имитируя поведение большего рабочего объема. В результате больше мощности. Это решение почти всегда будет более эффективным для одних условий эксплуатации и менее эффективным для других, поэтому вы также можете выбирать, где вы выиграете, а где потеряете экономичность. Вам приходится выполнять больше работы, «набивая» дополнительным воздухом, что снижает эффективность, но позволяет настроиться на более высокую эффективность, когда вам не нужна полная мощность. Ford Ecoboost — хороший пример этой идеи.
  • Повышение общей эффективности. Вы можете сделать это, увеличив сжатие, изменив время зажигания, механические/фрикционные настройки, все, что передает больше энергии от вашего топлива на ваши шины, вместо того, чтобы выходить на выхлопную трубу и радиатор. Здесь вы, как правило, довольно ограничены качеством топлива по сравнению с первыми тремя вариантами.
  • Повысьте эффективность при той частоте вращения двигателя, на которой вы работаете. Измените фазы газораспределения. Здесь вы обменяете более высокую эффективность на интересующем вас RPM на более низкую эффективность в другом месте. Ваш предел здесь в том, что у вас все еще есть «пиковое» значение крутящего момента, пропорциональное рабочему объему, которое вы можете изменять с помощью фаз газораспределения, но не увеличивать на самом деле. Предполагая, что вы не меняете передачу (RPM) одновременно, как только вы доберетесь до точки, где ваш максимальный крутящий момент будет при RPM, когда вы поднимаетесь в гору, вы получите все, что можете, с этой опцией.

Короче говоря, сила решает все. Крутящий момент действительно имеет значение только в том случае, если вы хотите, чтобы большая его часть была «хорошо распределена» по оборотам двигателя, а не очень сконцентрирована в узком диапазоне — это просто делает ваш двигатель более универсальным и более приятным в управлении.Однако для подъема в гору и т. д. вопрос «недостаточного крутящего момента» всегда решается «большей передачей», потому что мощность в любом случае одинакова; эта мощность на самом деле зависит только от того, сколько кислорода вы можете заполнить и сколько тепла вы теряете оттуда на шины.

В качестве хорошего сравнительного примера рассмотрим разницу между двигателем 110ci в Miata и двигателем 300ci в Ford середины 90-х годов. У меня есть оба. Оба имеют примерно одинаковое здоровье, плюс-минус несколько — около 140.

Miata имеет высокую степень сжатия, хороший механический КПД, а все его переменные (фазы газораспределения и т. д.) настроены так, чтобы максимизировать доступный крутящий момент и мощность в диапазоне от 5000 до 7000 об/мин.Его кривая крутящего момента очень пиковая, достигает максимума около 115 фунт-футов, а ниже 3000 он практически бесполезен. Это нормально для ускорения, потому что все легкое, а у автомобиля очень крутая передача оси (4,56: 1), чтобы попытаться удержать его там, где он создает некоторую мощность. Тем не менее, вы никогда не захотите буксировать что-либо с этим двигателем, потому что высокие обороты и сжатие действительно ограничивают надежность, если вам нужно сделать полные 140 лошадиных сил достаточно долго, чтобы, скажем, подняться на 10-мильный холм, что вам никогда не понадобится. в машине весом 2500 фунтов даже на полной скорости.Вам нужно как минимум пять (эффективных, ручных) передач, чтобы держать этот маленький двигатель там, где он не будет мешать, а вы постоянно переключаетесь на холмистой местности и в пробках.

Напротив, 300 находится в фургоне 90-х годов с трехступенчатой ​​автоматической коробкой передач, вероятно, самой надежной, но неэффективной коробкой передач, когда-либо производимой Ford. Из-за мощного энергозатрат трансмиссии на дорогу уходит значительно меньше мощности этого двигателя, чем у Miata. Это в автомобиле, который весит в два раза больше, чем Miata, и который с радостью буксирует собственный вес — так что этот двигатель с удовольствием перемещает груз, в четыре раза превышающий Miata.Почему? Вместо того, чтобы сосредоточиться на узком «счастливом» месте, дизайн сосредоточился на правильном распределении крутящего момента. У него нет подавляющего «движения» где-либо, с пиковым крутящим моментом всего 260 ft-lb, ограниченным в основном очень низкой компрессией по сравнению с Miata; при этом тот «ход» у него есть везде (свыше 200 почти на весь рабочий диапазон). Он развивает свою максимальную мощность всего лишь при 3500 об/мин, что он с радостью будет делать в течение всего дня, на дрянном топливе, в паршивую, жаркую, влажную погоду. Поскольку кривая крутящего момента настолько плоская, вы почти никогда не переключаетесь на какой-либо холм, кроме самого экстремального.Он никогда не будет ехать так же быстро, как Miata, но он будет везде с исключительной надежностью, выполняя в четыре раза больше фактической работы, шагая вперед, как большая, вялая упряжная лошадь.

Вы можете весь день нырять в кроличью нору с сотнями более мелких переменных, влияющих на крутящий момент и мощность, но иногда основы лучше резюмировать без математики и небольшого примера или двух. По крайней мере, надеюсь, эта версия была интересной.

Уравнение крутящего момента и взаимосвязь с двигателями постоянного тока

Понимание уравнения крутящего момента и взаимосвязи между скоростью и крутящим моментом является важной частью выбора и эксплуатации двигателя постоянного тока.

Двигатели постоянного тока

являются относительно простыми машинами: когда нагрузка на двигатель постоянна, скорость пропорциональна напряжению питания. А при постоянном напряжении питания скорость обратно пропорциональна нагрузке на двигатель. Это второе соотношение — между скоростью и нагрузкой (или крутящим моментом) — обычно отображается на кривой крутящего момента двигателя.

Изображение предоставлено: National Instruments Corporation

Обратная зависимость между скоростью и крутящим моментом означает, что увеличение нагрузки (крутящего момента) на двигателе приведет к снижению скорости.Это можно продемонстрировать с помощью уравнения крутящего момента двигателя постоянного тока:

Где:

T = крутящий момент двигателя

В = напряжение питания

ω = скорость вращения

k = постоянная двигателя

R = сопротивление

Конечно, постоянная двигателя (k) не меняется, а сопротивление (R) в обмотках двигателя постоянно. Следовательно, когда напряжение питания (V) постоянно, крутящий момент (T) обратно пропорционален скорости (ω).

Переставляя по скорости, мы видим ту же обратную зависимость от крутящего момента:


Чтобы увидеть вывод уравнения крутящего момента двигателя постоянного тока, ознакомьтесь с этой статьей.


Обратная зависимость означает, что кривая крутящий момент-скорость представляет собой нисходящую линию с отрицательным наклоном. Кривая крутящий момент-скорость начинается на пересечении оси Y, где крутящий момент максимален, а скорость равна нулю. Это пусковой крутящий момент — максимальный крутящий момент, когда двигатель работает при номинальном напряжении.Кривая имеет наклон вниз до пересечения с осью X, то есть при нулевом крутящем моменте и максимальной скорости. Эта точка известна как скорость холостого хода — скорость при работе при номинальном напряжении и нулевой нагрузке.

Поскольку кривая момент-скорость представляет собой прямую линию, несложно найти крутящий момент, который двигатель может создать при заданной скорости, или, наоборот, найти скорость двигателя при заданной нагрузке (крутящем моменте) на валу. Вспомним уравнение прямой линии:

Где:

y = значение переменной оси Y, которую необходимо определить

м = уклон линии; изменение y, деленное на изменение x

x = значение переменной оси x, заданное

b = точка пересечения y; точка, в которой линия пересекает ось Y

Используя это уравнение для кривой крутящий момент-скорость, мы можем найти крутящий момент двигателя при заданной скорости.В этом случае переменные в линейном уравнении представляют собой следующее:

y = крутящий момент необходимо определить

м = изменение крутящего момента, деленное на изменение скорости

x = заданная скорость

b = момент опрокидывания (значение, при котором линия пересекает ось Y)

Уравнение прямой также можно изменить, чтобы найти скорость двигателя при заданном крутящем моменте:


 

 

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.