Формула мощности двигателя: Мощность и КПД в физике, формулы и примеры — groupnk.ru — Группа НК — комплексные поставки электрооборудования в Москве и регионах

Содержание

Мощность двигателя: индикаторная и эффективная

В идеальном поршневом двигателе подводимое тепло частично превращается в полезную работу, частично отдается холодному источнику.

СодержаниеСвернуть

В реальном двигателе тепло, выделяющееся при сгорании топлива, частично переходит в так называемую “эффективную” работу; остальная часть составляет тепловые потери двигателя. Под эффективной работой понимают полезную работу, совершаемую двигателем на фланце отбора мощности.

Тепловой баланс судового дизеля и его составляющие

Характер распределения тепла в двигателе по основным статьям может быть оценен на основе внешнего теплового баланса. Баланс составляется по данным экспериментальных исследований двигателя на различных установившихся режимах его работы (когда стабилизируется тепловое состояние). Тепловой баланс может быть абсолютным, выраженным в абсолютных единицах (ккал/час, кДж/час), или удельным, когда каждая составляющая баланса относится к единице мощности двигателя. В обоих случаях баланс можно выразить в % или долях от общего количества тепла, способного выделиться от сгорания всего топлива, подаваемого в цилиндры.

Уравнение баланса тепла имеет вид:

Qm = Qe + Qохл + Qгаз + Qнб, Форм. 1

где:

Q_т — располагаемое тепло топлива, сгоревшего в рабочих цилиндрах;
Q_e — тепло, эквивалентное эффективной работе;
Q_охл — тепло, отводимое в охлаждающую жидкость;
Q_газ — тепло, уходящее с отработавшими газами;
Q_{нб — “невязка” баланса.}

Qe = Qi + Qм, Форм. 2

где:

Q_i и Q_{м — доли тепла, идущие соответственно на совершение индикаторной работы в цилиндре дизеля и на преодоление механических потерь (сил трения в цилиндро-поршневой группе, в подшипниках, привод навешанных на двигатель механизмов и т. д.).}

Тепло, израсходованное на механические потери Q_{мех, переходит в основном в охлаждающую жидкость. Тепло от трения поршня и поршневых колец по втулке цилиндра отводится через тело втулки в охлаждающую воду. Тепло от трения в подшипниках поглощается циркуляционным маслом и затем отдается охлаждающей воде в масляном холодильнике. Отдельно тепло Q_{м при внешнем балансе не определяется — оно учитывается членом Q_охл. Доля тепла механических потерь, не воспринимаемая охлаждающей жидкостью, включается в член Q_{нб (насосные потери, привод навешанных механизмов).}}}

Член Q_охл, кроме тепла трения, учитывает тепло, передаваемое от горячих газов к стенкам цилиндровой втулки, крышке, поршню, распылителю форсунки и отводимую в охлаждающую среду (воду, топливо, масло). Величина Q_{нб учитывает частично механические потери, а также потери от неполноты сгорания топлива, потери в окружающую среду (воздух) и невязку баланса из-за недостаточной точности определения основных статей баланса.}

Распределение располагаемого тепла Q_т по составляющим членам теплового баланса зависит от типа двигателя, его нагрузки, степени быстроходности, способа охлаждения, размерности и т. д. Процентное соотношение статей внешнего баланса современного малооборотного дизеля с газотурбинным наддувом при его работе на номинальной нагрузке имеет вид: Q_e = 38 ÷ 52 %, Q_охл = 19 ÷ 26 %, Q_газ = 26 ÷ 42 %. У двигателя без надула Q_e = 29 ÷ 42 %, Q_охл = 20 ÷ 35 %, Q_газ = 25 ÷ 40 %.

Форсирование двигателя по частоте вращения или по наддуву уменьшает относительные потери в охлаждающую среду, однако увеличивает потери с выпускными газами. У двигателей с газотурбинным наддувом такое перераспределение статей баланса выгодно, так как позволяет использовать энергию газов в турбине для повышения давления продувочного воздуха. У маломощных двигателей с небольшими диаметрами цилиндров потери в охлаждающую среду больше за счет относительно большей поверхности охлаждения. При снижении нагрузки дизеля доля тепла, отводимого в охлаждающую среду, возрастает, за счет чего снижается доля эффективно используемого тепла Q_e.

При прочих равных условиях, баланс тепла в 2-х и 4-тактных дизелях примерно одинаков. Однако, учитывая более высокий уровень форсировки по наддуву современных 4-тактных ДВС, можно отметить дальнейшее уменьшение в них доли Q_охл (до 10 ÷ 18 %).

В современных силовых установках теплоходов теплота, уходящая с газами и с водой, частично утилизируется, что повышает КПД всей установки. Возможности утилизации тепла охлаждающей воды ограничены ввиду невысокого температурного уровня — максимальная температура ее не превышает 65 ÷ 85 °C. Это тепло обычно используется для опреснения забортной воды в вакуумных опреснительных установках. Принципиально это тепло можно использовать в рефрижераторных установках на рефрижераторных судах или для подогрева питательной воды в контуре утилизационного турбогенератора.

Тепло уходящих газов используется для наддува двигателя в газовой турбине; после турбины тепло газов утилизируется в утилизационных котлах. Котлы могут давать горячую воду или пар низкого давления (2 ÷ 7 бар) для бытовых нужд, пар для работы вспомогательных механизмов (в том числе для утилизационного турбогенератора) или разогрева нефтепродуктов. По данным фирмы Зульцер, путем утилизации тепла выпускных газов полезное теплоиспользование можно повысить на ~ 15 %.

Индикаторная и эффективная мощность двигателя

Мощность, соответствующая индикаторной работе цикла, называется индикаторной мощностью. Мощность двигателя равна сумме мощностей всех цилиндров. Если принять, что во всех цилиндрах — одинаковое среднее индикаторное давление, то индикаторная мощность двигателя простого действия, равная индикаторной работе в 1 сек, может быть найдена по формуле:

Ni = pmi FS n60mi, кВт,

p_mi — среднее индикаторное давление в цилиндре, kПА;
F = πD²/4 — площадь поршня, м²;
S — ход поршня, м;
n — частота вращения коленчатого вала, об/мин;
i — число цилиндров;
m — коэффициент тактности (m = 1 для 2-тактных ДВС и m = 2 для 4-тактных двигателей).

Если давление дано в мегапаскалях (p_mi МПа), то формулу можно записать в виде:

Ni =pmi·Vs·n0,06mi, кВт, Форм. 3

где:

V_s = FS – рабочий объем цилиндра, м³

В практике эксплуатации современного морского флота, в отчетной документации по сей день широко используется внесистемная единица измерения мощности – лошадиная сила (1 л. с. = 75 кгм).

Для перевода лошадиных сил в киловатты (в международную систему единиц) необходимо иметь в виду, что 1 л. с. = 0,736 кВт.

Если давление измеряется в кг/см², то формула индикаторной мощности может быть записана в виде:

Ni = pmiFSn·10460·75mi, или Ni = pmi·Vs·n0.45mi, илс Форм. 4

Если среднее индикаторное давление измеряется в барах (P_mi бар), то формула несколько изменяется:

Ni = pmi·Vs·n0.441mi, илс. Фом. 5

В практике часто используется другая разновидность этой формулы:

Ni =C · pmi·n·i, илс, Форм. 6

где:

С = V_s/(0,441m) — постоянная цилиндра.

В практике эксплуатации мощность определяется порознь для каждого цилиндра путем нахождения p_mi по индикаторным диаграммам. Диаграммы снимаются с каждого цилиндра на установившемся режиме работы двигателя. Полная мощность двигателя рассчитывается суммированием моностей цилиндров:

Ni =Σ Niц.

Эффективная мощность двигателя N_e соответствует эффективной работе в единицу времени на фланце отбора мощности. Это есть полезная мощность, отдаваемая потребителю. Эффективная мощность меньше индикаторной на величину мощности механических потерь двигателя N_м:

Ni =Ni – Nм Форм. 7

По аналогии с зависимостью (Формула 5) можно записать:

Ni = pe·Vs·n0.441mi, элс, Форм. 8

где:

p_e — среднее эффективное давление, бар.

Среднее эффективное давление меньше среднего индикаторного давления на величину p_м:

pe = pmi – pм. Форм. 9

Величина p_м — некоторое условное давление, постоянное на протяжении всего рабочего хода поршня, идущие на покрытие механических потерь двигателя.

Как следует из формулы 3, основными факторами, определяющими мощность двигателя, являются:

Площадь поршня F, равная F = πD²/4;
Ход поршня S;
Частота вращения n;
Коэффициент тактности m;
Число цилиндров i;
Величина среднего индикаторного давления p_mi.

Наиболее существенное влияние на N_i оказывает диаметр D, входящий в формулу 3 в квадрате. В судовых малооборотных дизелях этот параметр достиг величины D = 0,960 + 1,080 мм. Увеличение диаметра цилиндра вызывает увеличение веса двигателя, его габаритов, из-за чего растут силы инерции, давление на подшипники коленчатого вала, ухудшаются условия охлаждения цилиндров (из-за увеличения толщины материала поршня, втулки, крышки) и смазки цилиндро-поршневой группы. Дальнейшее увеличение диаметра требует решения проблем прочности, теплоотвода и смазки.

Ход поршня и частота вращения связаны с выбранным для двигателя диаметром цилиндра. Так, у малооборотных двигателей долгие годы наблюдалось соотношение S = (1,7 ÷ 2,0)D, а n определялось при заданных размерах D и S допустимым уровнем центробежных сил и средними скоростями движения поршня, равными C_m = 6,5 ÷ 7,0 м/с. В 80-е годы наметилась тенденция создания дизелей с S/D > 2 и с пониженной частотой вращения при повышенной до 8,0-8,5 м/с средней скорости поршня. Примером могут служить длинноходовые модели фирмы Бурмейстер и Вайн: в одном из двигателей S70 МС при D = 700 мм, S = 2 800 мм, S/D = 4, n = 91 об/мин, средняя скорость движения поршня равна C_m = 8,5 м/с.

У среднеоборотных дизелей диаметры цилиндров достигли значений D = 400 ÷ 650 мм, отношение S/D = 1,0 + 1,2, n = 350 ÷ 750 об/мин при C_m = 7 + 10 м/сек.

Индикаторная мощность увеличивается пропорционально числу цилиндров. Максимальное число цилиндров у рядных двигателей достигает i = 10 ÷ 14, у V-образных — 20 ÷ 24. Увеличение числа цилиндров ограничивается длиной двигателя и технологическими трудностями изготовления достаточно жесткого коленчатого вала.

При прочих равных условиях, мощность 2-тактного дизеля (m = 1) в 2 раза больше, чем 4-тактного (m = 2). В действительности при m = 1 часть хода поршня теряется на продувку цилиндра, за счет чего снижается коэффициент η_н, отнесенный ко всему ходу. При этих условиях N_{i m = 1} = (1,75 ÷ 1,85) N_{i m = 2}.

Постоянное возрастание индикаторной мощности у современных двигателей обеспечивается увеличением среднего индикаторного давления p_mi путем форсирования дизелей наддувом и сжиганием большего количества топлива в том же объеме цилиндра. Максимальная цилиндровая мощность у современных малооборотных дизелей достигает N_eц = 5 490 ÷ 6 950 кВт (7 470 ÷ 9 450 элс), у среднеоборотных — 1 100 – 1 325 кВт (1 500 ÷ 1 800 элс) в цилиндре.

Определение среднего индикаторного давления

В условиях эксплуатации среднее индикаторное давление p_mi, определяется путем снятия и планиметрирования индикаторных диаграмм (рис. 1).

Рис. 1 Индикаторная диаграмма двигателя 6L80GF (Т/х «Капитан Димов», 31.07.89, n = 94,5 об/мин )

После определения площади диаграммы p_mi рассчитывается по формуле:

где:

F_i — площадь диаграммы, мм;
l — длина диаграммы, мм;
M_p — масштабный коэффициент индикатора, мм/кг/см².

В электронных системах определения нагрузки цилиндра могут быть сняты развернутая и нормальная (рис. 2) индикаторные диаграммы. Среднее индикаторное давление в таких системах определяется методами приближенного интегрирования. Все необходимые расчеты выполняются по программе без участия механика.

Рис. 2 Нормальная индикаторная диаграмма, снятая электронной системой MALIN 3000

При теоретических расчетах среднее индикаторное давление может быть найдено с помощью теоретической индикаторной диаграммы (путем ее планиметрирования по аналогии с рассмотренным выше) или расчетным путем. Расчетная зависимость для определения p_i впервые выведена проф. Е. К.Мазингом на основе общих уравнений термодинамики.

Как известно, работа политропного сжатия рабочего тела от точки “а” до точки “с” цикла с показателем политропы n₁ определяется равенством:

Lсж=nI–1–1 PcVc–PaVa, Форм. 11

Работа расширения газов при постоянном давлении P_z от точки “z₁“ до точки “z” цикла равна:

Lp′=PzVz–Vc, Форм. 12

Работа политропного расширения в теоретическом цикле от точки “z” до точки “b” с показателем политропы n₂ определится как:

Lp″=n2–1–1 PzVz–PbVb. Форм. 13

Индикаторная работа теоретического цикла равна алгебраической сумме работ расширения и сжатия:

Li=Lp′+Lp″+Lсж. Форм. 14

Подставляя значения слагаемых правой части, можно получить:

Li=PzVcVzVc–1+PzVzn2–1·1–PbVbPzVz–PcVcn1–1·1–PaVaPcVc.

Так как:

Pz=λ Pc;

Vz=ρ Vc;

PbVb/PzVz=Tb/Tz=Vz/Vbn2–1=1/εm2–1;

PaVa/PcVc=Ta/Tc=Vc/Van1–1=1/εmI–1;

То:

Li=λPcρVc·1n2–1·1–1δn2–1–PcVc·1n1–1·1–1εn1–1+λPcVc·ρ–1.

Или:

Li=PcVc·λρ·1n2–1·1–1δn2–1–1n1–1·1–1εni–1+λρ–1. Форм. 15

В 4-тактном двигателе среднее индикаторное давление определяется равенством (Принцип действия ДВС, основные понятияВычисление среднего индикаторного давления):

pmi = Li/Vs.

Тогда теоретическое давление расчетного цикла определится как (с учетом соотношения

Vc/Vs = 1/ε–1

Pit=Pcε–1·λρ·1n2–1·1–1δn2–1–1n1–1·1–1εn1–1+λρ–1. Форм. 16

В 2-тактном двигателе теоретическое индикаторное давление P_it, отнесенное к полному ходу поршня, будет меньше давления, найденного по формуле 16. Это объясняется тем, что индикаторная работа, определяемая равенством (Формула 15), относится к полезному ходу поршня. В 4-тактном двигателе полезный ход может быть принят равным полному. В 2-тактном двигателе необходимо учитывать долю потерянного хода поршня Ψ_s. Тогда теоретическое давление P_it определится из соотношения:

Li=PitVполезн. Форм. 17

Поскольку

Vполезн=VS1–ψs,

то:

Pit=Pcε–1·λρ·1n2–1·1–1δn2–1–1n1–1·1–1εn1–1+λρ–1·1–ψs. Форм. 18

Это — более общее уравнение для расчета теоретического индикаторного давления в 2-тактных двигателях, которое может быть использовано и для расчета высокофорсированных 4-тактных двигателей, у которых пренебрежение потерянным ходом поршня дает большие погрешности.

Расчетное значение среднего индикаторного давления принимается с учетом так называемого “коэффициента скругления” ξ теоретической индикаторной диаграммы:

pmi=pit ξ. Форм. 19

Теоретической диаграмме придается форма, возможно более близкая к реальной; скругление диаграммы производится от руки (рис. 3).

Рис. 3 Скругление теоретической индикаторной диаграммы

Для 4-тактных двигателей коэффициент скругления, учитывающий уменьшение площади диаграммы в результате скругления, лежит в пределах:

ξ = 0.95 ÷ 0.97.

В 2-х тактных двигателях с неуправляемым выпуском, когда выпускные окна закрываются позже продувочных, Рабочие процессы дизелейпроцесс сжатия начинается после закрытия выпускных окон (рис. 4, а).

Рис. 4 Скругление хвостовой части теоретической индикаторной диаграммы 2-тактного дизеля при неуправляемом (а) и управляемом (б) выпусков

Поэтому теоретическая диаграмма замыкается в точке “b”. В процессе расширения после открытия выпускных окон давление в цилиндре не падает мгновенно — газы продолжают совершать полезную работу. Увеличение работы можно учесть, подрисовав от руки хвостовую часть диаграммы. Это приращение площади хвостовой части компенсирует потери по скруглению диаграммы в районе ВМТ. Поэтому коэффициент скругления для данного случая может быть принят равным 1: ξ = 1.

У 2-тактных двигателей с управляемым выпуском (рис. 4, б) выпуск газов из цилиндра начинается в точке b ранее расчетной точки “b” (поскольку диаграмма замыкается по моменту начала сжатия — точке “a”). В этом случае имеются дополнительные потери площади индикаторной диаграммы в ее хвостовой части. Коэффициент скругления находится в пределах:

ξ = 0.94 ÷ 0.96.

Среднее индикаторное давление численно равно работе с единицы объема цилиндра, следовательно, не зависит от геометрических размеров цилиндра. Оно зависит от степени наддува и может быть использовано для оценки уровня форсировки двигателя. У 2-тактных дизелей, выпускаемых промышленностью, среднее индикаторное давление находится в пределах:

p_mi = 0,55 ÷ 0,7 МПа — 2-тактные двигатели без наддува;
p_mi = 0,7 ÷ 2,1 МПа — судовые двухтактные двигатели с наддувом;
p_mi = 0,7 ÷ 0,9 МПа — 4-тактные двигатели без наддува;
p_mi = 1,0 ÷ 2,7 МПа — судовые 4-тактные двигатели с наддувом.

В процессе испытаний опытных двигателей на стенде получены уровни форсировки, характеризуемые p_mi = 4,0 МПа.

Коэффициенты полезного действия и их взаимосвязь

При анализе идеальных циклов дана зависимость (Принцип действия ДВС, основные понятияВычисление полного объема цилиндра) для термического КПД цикла со смешанным подводом тепла:

ηt=1—1εk–1 ·λρk–1λ–1+kλρ–1.

Эта зависимость учитывает единственную потерю-передачу тепла холодному источнику Q_x. В реальном двигателе это-тепло с уходящими газами Q_газ. Поэтому можно записать:

ηt=(Qг—Qx)/Qг≈(QT—Qгаз)/QТ. Форм. 20

Кроме того, в реальном двигателе имеются дополнительные потери тепла Q_mn из-за теплообмена с охлаждающей двигатель жидкостью и с окружающей средой. Все потери тепла в цилиндре реального двигателя учитываются индикаторным коэффициентом полезного действия η_i:

ηi=(QГ—QХ)/QГ—QТП/QГ=Q i/QТ. Форм. 21

Индикаторный КПД есть отношение тепла Q_i, эквивалентного индикаторной работе газов в цилиндре, ко всему теплу от сгорания топлива Q_Т. Значение η_i, выраженное через индикаторную мощность N_i, имеет вид:

ηi=3 600·NiGm·Qн, Форм. 22

где:

3 600 N_i — количество тепла, превращенного в полезную работу в цилиндре за 1 час, кДж/час;
Q_н — теплотворная способность топлива, кДж/кг;
G_m — часовой расход топлива, кг/час.

Связь между термическим и индикаторным КПД устанавливается с помощью относительного индикаторного коэффициента полезного действия η_io:

ηI = ηt ηio.

Коэффициент η_io учитывает дополнительные потери теплоты в охлаждающую соеду, степень приближения рабочего цикла двигателя к идеальному. Абсолютное значение η_io для дизелей лежит в пределах: η_io = 0,7 ÷ 0,85.

Все потери в двигателе, включая механические Q_м, учитываются эффективным коэффициентом полезного действия:

ηe = QГ – QХ/QГ – QТ.П./QГ – QМ/QГ = Qe/Qm. Форм. 23

По аналогии с формулой 22 можно записать:

ηe=3 600·NeGm·Qн. Форм. 24

Связь между индикаторным и эффективным КПД устанавливается с помощью механического коэффициента полезного действия η_м:

ηе=ηi ηм=ηt ηio ηм. Форм. 25

Механический КПД учитывает все механические потери, входящие в долю Q_м теплового баланса двигателя. Можно написать:

ηм =ηе/ηi; Форм. 26

ηм =Ne/Ni=(Ni—Nм)/NI=1—Nм/Ni; Форм. 27

ηм = Pе/Pi = 1–Рм/Pmi. Форм. 28

Наиболее важным показателем экономичности работы двигателя является эффективный КПД η_e, величина котрого определяется значениями η_I, η_м и зависит от конструктивных и эксплуатационных параметров дизеля. На величину η_e оказывают влияние:

степень сжатия ε;
нагрузка и частота вращения двигателя;
способ и качество смесеобразования;
скорость сгорания топлива;
угол опережения подачи топлива φ_нп;
величина относительной доли тепла Q_oxл;
момент начала фазы выпуска;
соотношение между N_м и N_i и т. д.

Возрастание степени сжатия ε приводит к росту термического КПД и через η_t — к возрастанию η_e. О величинах ε и соображениях но выбору этого параметра говорилось при рассмотрении процесса сжатия.

Влияние нагрузки и частоты вращения двигателя на экономичность цикла проявляется, прежде всего, через коэффициент избытка воздуха на сгорание α. С увеличением α от 1,3 ÷ 1,8 до 2,5 ÷ 3,0 индикаторный КПД интенсивно растет. Дальнейшее увеличение α до 3 ÷ 3,5 незначительно влияет на изменение величины η_i. Рост η_i при увеличении α объясняется более благоприятными условиями сгорания топлива, смещением процесса сгорания ближе к ВМТ и снижением доли тепла с уходящими газами. Однако при больших α (свыше 3 ÷ 3,5) доля тепла с уходящими газами возрастает, что ведет к уменьшению η_i.

Способ и качество смесеобразования влияет на “местные” значения α в данной точке цилиндра. При плохом распыливании и некачественном смесеобразовании процесс сгорания ухудшается, растягивается на линию расширения, доля Q_газ увеличивается, что приводит к снижению η_i и η_e. К таким же последствиям приводит уменьшение скорости сгорания топлива (при ухудшении его качества) и уменьшение угла опережения подачи топлива.

При повышении температуры охлаждающей воды и масла тепловые потери (доля Q_охл) снижаются, что увеличивает η_i. Это одна из причин, почему не следует держать температуру охлаждения ниже уровня, рекомендованного фирмой-строителем.

Момент начала выпуска газов из цилиндра влияет на долю Q_газ тепла с уходящими газами и соответственно на индикторный КПД. У двигателей с газотурбинным наддувом угол опережения газовыпуска увеличивается для повышения мощности газовой турбины (чем больше уровень форсировки, тем больше при прочих равных условиях угол опережения газовыпуска). Это неминуемо снижает индикаторный КПД цилиндра. Однако эффективный КПД удается сохранить при форсировке двигателя на том же уровне или даже повысить главным образом за счет увеличения механического КПД.

Соотношение между N_мех и N_i, определяющее механический КПД, зависит от уровня форсировки двигателя и его типа. Как видно из формулы 27, η_м увеличивается с увеличением N_i или уменьшением N_м. Мощность механических потерь конкретного дизеля незначительно зависит от нагрузки двигателя (среднего индикаторного давления p_mi), а зависит главным образом от частоты вращения коленчатого вала. Поэтому в двигателях с наддувом η_м увеличивается, так как индикаторная мощность растет, а мощность механических потерь при неизменной частоте вращения остается той же. В ряде случаев N_м при наддуве снижается (в частности, при замене приводного нагнетателя воздуха газотурбинным).

При постоянной частоте вращения двигателя с уменьшением его нагрузки p_mi и N_i уменьшаются, N_м практически не изменяется. Механический КПД уменьшается. Наконец, когда N_i упадет до величины N_м, механический КПД станет равным 0. Этот режим носит название “холостого хода” (N_e = 0).

При неизменном положении топливной рейки двигателя, когда обеспечена примерно постоянная цикловая подача топлива, p_mi ≈ const. При увеличении частоты вращения мощность механических потерь N_м растет примерно пропорционально частоте вращения n при p_м = const. Следовательно, если частота вращения изменяется при застопоренной топливной рейке, то механический КПД не изменится: η_м ≈ const.

Если при равных геометрических размерах и одинаковых частотах вращения в 2-х и 4-тактном двигателях обеспечить p_mi = idem, то мощность механических потерь у двигателей также будет одинаковой. Однако механический КПД у 2-тактного двигателя должен быть больше за счет большей индикаторной мощности.

Теоретически механический КПД может оказаться больше 1 у 4-тактного дизеля. Объясняется это тем, что p_м (формула 28) учитывает все механические потери, в том числе потери насосных ходов поршня p_н: p_м = p_тр+ p_н. Если во время насосных ходов совершается полезная работа за счет предварительно сжатого воздуха, то давление p_н может превысить давление на преодоление сил трения p_тр: p_н > p_тр. Тогда:

ηм=1—pм/pmi=1—(pтр—pн)/pmi=1+(pн—pтр)/pmi>1.

Непременным (но недостаточным) условием этого неравенства является: давление при впуске воздуха в цилиндр должно быть больше, чем давление выталкивания газов. В рассматриваемом случае при η_м > 1, η_е > η_i, что противоречит физической сути понятий КПД. К этому привела нестрого обоснованная традиция учитывать работу насосных ходов поршня механическим КПД.

У выполненных конструкций двигателей численные значения КПД находятся в пределах (таблица)

Численное значение КПД
Наименование КПД	4-тактные среднеоборотные дизели		2-тактные малооборотные дизели
Наименование КПД	без наддува	с наддувом	без наддува	с наддувом
Механический η_m	0,75 ÷ 0,85	0,85 ÷ 0,95	0,70 ÷ 0,85	0,86 ÷ 0,96
Индикаторный η_i	0,47 ÷ 0,50	0,44 ÷ 0,51	0,47 ÷ 0,50	0,44 ÷ 0,55
Эффективный η_e	0,37 ÷ 0,40	0,39 ÷ 0,47	0,33 ÷ 0,40	0,39 ÷ 0,52

Удельные расходы топлива

Удельным расходом топлива называется отношение часового расхода топлива G_m к мощности двигателя. Различают удельный эффективный расход топлива g_e и удельный индикаторный расход топлива g_i:

ge = Gт/Ne; gi =Gт/Ni . Форм. 29

Удельные расходы топлива, определенные в процессе эксплуатации, позволяют судить о техническом состоянии дизеля путем сравнения с паспортными параметрами по расходу топлива.

Зная удельные расходы топлива, несложно определить индикаторный и эффективный КПД; для этого перепишем формулу 22 в виде: η_i = 3 600 N_i/(G_m Q_Н), 3 600/(G_m(N_i)^-1 Q_Н). С учетом зависимостей (Формула 29) формула примет вид:

ηi= 3 600/(gi QН), или gi = 3 600/QН ηi. Форм. 30

Аналогично:

ge = 3 600/(Qн ηe) Форм. 31

Как видно из последних формул, удельные расходы топлива обратно пропорциональны КПД и определяются теми же факторами, рассмотренными в статье Процессы газообмена в СДВС“Процессы газообмена”.

Для теоретических расчетов экономичности рабочих процессов дизелей используется формула удельного индикаторного расхода топлива, выраженная через коэффициент наполнения η_н. Выведем эту зависимость.

Можно написать, что объемный часовой расход воздуха на двигатель при параметрах P_s, T_s равен:

Vч = Vs ηН (n 60 i)/m, м3/час. Форм. 32

Необходимый объем воздуха для сгорания 1 кг топлива V₁ при теоретически необходимом на сгорание объеме

L0″

с параметрами P_s, T_s, и коэффициенте избытка воздуха на сгорание α определится зависимостью:

V1 = α L0′ , м3/кг, Форм. 33

где:

Часовой расход топлива равен отношению всего расхода воздуха на двигатель к потребному расходу на сжигание на 1 кг топлива:

Gт = Vч/V1 = (Vs ηН n 60 i)/(m α L0‘‘). Форм. 34

Поскольку индикаторная мощность двигателя равна:

Ni = pmi (Vs n i)/(0,45 m)

то удельный индикаторный расход топлива g_i определится равенством:

gi = Gт/Ni = (Vs ηН 60 n i/(m α L0″)) (0,45 m/(pmi Vs n i)) = 27 ηН/(pmi α L0″).

Так как:

L0″ = L0′ νs = μB Lo νs;

νs = RTs/(Ps 104) = 29,3 Ts/(Ps 104);

μB= 28,97 кг/моль;

где:

L_o – теоретически необходимое количество воздуха, моль/кг;
ν_s — удельный объем воздуха при параметрах P_s, T_s, кг/м³,

то:

L0″ = 28,97 Lo 29,3 Ts/(Ps 104) = Lo Ts/(11,8 Ps). Форм. 35

Подставив это значение

L0″

в формулу для определения g_i, окончательно получим:

gi = 318,4·ηн·Psα·L0·pmi·Ts, кг/илс–час. Форм. 36

В последней зависимости приняты размерности величин:

Ps кг/см2, Ts K, pmi кг/см2, Lo – кмоль/кг.

Вид зависимости не изменится, если давление продувочного воздуха и среднее индикаторное давление будут иметь размерность бар или МПа.

Если расход топлива отнести к кВт-час, то при той же размерности исходных величин формула принимает вид:

gi = 433·ηн·Psα·L0·pmi·Ts кг/кВт–час. Форм. 32

У современных судовых дизелей удельные расходы топлива находятся в пределах:

gi = 156 ÷ 197 г/кВт–час (115 ÷ 145 г/илс–час);

ge = 166 ÷ 218 г/кВт–час (122 ÷ 160 г/элс–час).

У высокофорсированных 4-тактных двигателей удельные эффективные расходы топлива достигли 190 г/кВт-час (140 г/элс-час) и даже ниже. Согласно сообщениям ведущих дизелестроительных фирм, минимальные удельные расходы топлива достигнуты у сверхдлинноходовых малооборотных дизелей. Они составляют 166-177 г/кВт-час (122-130 г/элс-час).

Сноски

Sea-Man

Работа и мощность двигателей: среднее индикаторное давление

В процессе расширения, под воздействием расширяющихся газов, поршень перемещается и тепловая (внутренняя) энергия газов преобразуется в механическую работу. Величина этой работы за один цикл определяется произведением силы давления газов на перемещение поршня, равного его ходу. Однако сила давления газов на поршень непостоянна и уменьшается в период перемещения поршня. В процессе сжатия воздуха в цилиндре перемещение поршня связано с затратой механической работы. Величина этой работы равна произведению силы давления воздуха и перемещения поршня. Причем эта сила также непостоянна и увеличивается по мере приближения поршня к мертвой точке.

Полезная механическая работа равна разности работ расширения и сжатия. Эта работа, полученная внутри цилиндра двигателя за один цикл, называется индикаторной работой Ai. При определении Аi используют индикаторную диаграмму, показывающую в масштабе величину давления в цилиндре при любом положении поршня; диаграмму снимают с помощью индикатора давления.

На рис. 15 представлена индикаторная диаграмма двухтактного двигателя. Заштрихованная площадь диаграмммы (в масштабе) как раз и равна индикаторной работе. Индикаторную работу можно определить следующим образом: сначала при помощи планиметра найти площадь диаграммы F мм2 И измерить длину диаграммы l мм; разделив F на l, получим среднюю высоту h мм; площадь прямоугольника высотой h равна площади диаграммы. Так как площади равны, то и величины работ равны. Разделив высоту h на масштаб пружины индикатора m мм2/бар, получим среднее давление на цикл.

Среднее давление в цилиндре за цикл называется средним индикаторным давлением Pi бар (10

5 H/m2):

При подсчете Pi четырехтактного двигателя следовало бы учитывать отрицательную площадь диаграммы, ограниченную кривыми процессов впуска и выпуска (рис. 16). Практически эта отрицательная работа, связанная с насосными потерями, не учитывается, так как величина ее очень мала. У четырехтактного двигателя рабочий цикл совершается за два оборота коленчатого вала и среднее индикаторное давление Рi за цикл будет в два раза меньше, чем у подобного ему двухтактного двигателя. Однако для возможности сравнения четырехтактных и двухтактных двигателей при определении Рi четырехтактного двигателя процессами впуска и выпуска пренебрегают. При расчете мощности это обстоятельство учитывается введением в знаменатель формулы коэффициента тактности z = 2. Для двухтактного двигателя z = 1.

Итак, мощность цилиндра двигателя (кВт)

При условии равенства среднего индикаторного давления всех цилиндров мощность двигателя равна (i – число цилиндров)

Учитывая, что :

и обозначив неизменную для конкретно рассматриваемого двигателя величину:

представим мощность выражением

Среднее индикаторное давление и средняя скорость поршня это основные характеристики двигателя. Среднее индикаторное давление является показателем тепловой напряженности двигателя. Средняя скорость поршня характеризует его динамическую напряженность и является основным показателем моторесурса.
Среднее индикаторное давление составляет у дизелей (бар):
без наддува — Рi = 5÷7

мощных малооборотных с наддувом — Рi = 8÷12

среднеоборотных с наддувом Рi = 15÷20

форсированных с высоким наддувом Рi 22÷28

Средняя скорость поршня у мощных малооборотных дизелей достигает:Сm = 5÷6,8 м/с.
Средняя скорость поршня у среднеоборотных Сm = 8÷10 м/с.

Эффективная мощность двигателя, т.е. мощность, передаваемая потребителю, меньше индикаторной на величину механических потерь, при передаче мощности от цилиндра к фланцу коленчатого вала. Эти потери учитываются механическим коэффициентом полезного действия ɳм:

Произведение Piɳм = Ре носит название среднего эффективного давления.
Учитывая это, эффективную мощность (кВт) двигателя можно выразить формулой:

Похожие статьи
Коэффициент КМ в страховке ОСАГО
Действующая сегодня схема расчета стоимости полиса ОСАГО предусматривает использование базовой тарифной ставки и нескольких повышающих/понижающих коэффициентов. К числу последних относится так называемый коэффициент мощности. КМ в страховке ОСАГО – это важный элемент расчета, непосредственно влияющий на итоговую стоимость полиса. А потому имеет смысл рассмотреть порядок его применения на практике несколько подробнее.
Содержание
Скрыть
Коэффициент КМ в полисе ОСАГО
Формула и примеры расчета
Таблица коэффициента
Изменения в правилах подсчета

Как определить мощность ТС?
Ответы на вопросы
Какую роль играет страховой коэффициент КМ в расчете стоимости ОСАГО?
В каких единицах измеряется мощность двигателя?
Зависит ли ОСАГО от лошадиных сил двигателя и насколько сильно?
Как перевести кВт в лошадиные силы при расчете цены полиса ОСАГО?
Подведем итоги
Коэффициент КМ в полисе ОСАГО
Важность коэффициентов, используемых в формуле расчета стоимости ОСАГО, не вызывает сомнений. Сказанное в полной мере относится и к рассматриваемому показателю. Достаточно сказать, что его значение варьируется от 0,6 до 1,6. Другими словами, использование минимального показателя позволяет снизить стоимость обязательного автострахования на 40%, а максимального – повысить на 60%.

Формула и примеры расчета
Актуальная на сегодня формула расчета стоимости страховки ОСАГО выглядит следующим образом:
Итоговая цена = Базовая ставка ОСАГО * КБМ * КВС * КТ * КМ * КО * КС.
Процедура вычислений достаточно проста. Берется тариф в рамках коридора, установленного Центробанком, а затем последовательно перемножается на перечисленные в формуле коэффициенты, включая КМ.
Примеры расчетов и пояснения по каждому из параметров приводятся на сайте.
Таблица коэффициента
Значение КМ определяется на основании технических характеристик транспортного средства. Обычно мощность выражается в лошадиных силах. Альтернативный вариант – кВт, для преобразования которых в л.
с. используется соотношение 1 кВт = 1,35962 л. с.

Мощность

Коэффициент мощности

До 50 л. с.

0,6

51-70 л. с.

1,0

71-100 л. с.

1,1

101-120 л. с.

1,2

121-150 л. с.

1,4

От 151 л. с.

1,6

Изменения в правилах подсчета
Правила расчета стоимости ОСАГО постоянно меняются. Но последние корректировки практически не затрагивают КМ. Значения коэффициента следует брать из приведенной выше таблицы, в которой содержатся актуальные на сегодня данные.
Как определить мощность ТС?
Мощность транспортного средства в обязательном порядке указывается в сопроводительной документации. Речь идет как о ПТС, так и регистрационном свидетельстве (СТС). В обоих документах данная характеристика указывается всегда и выступает одной из основных.

Ответы на вопросы
Какую роль играет страховой коэффициент КМ в расчете стоимости ОСАГО?
Коэффициент мощности, как и другие аналогичные показатели, при расчете цены полиса перемножается на базовую тарифную ставку. Поэтому его влияние достаточно велико, тем более – с учетом серьезной вариативности в значениях – от 0,6 до 1,6.
В каких единицах измеряется мощность двигателя?
При определении стоимости полиса обязательного автострахования используется стандартная единица измерения – лошадиные силы или в сокращенном виде л. с.
Зависит ли ОСАГО от лошадиных сил двигателя и насколько сильно?
Рассматриваемый коэффициент существенно влияет на итоговую стоимость полиса.

Например, при минимальном значении показателя цена страховки снижается сразу на 40%, при максимальном происходит рост на 60%.
Как перевести кВт в лошадиные силы при расчете цены полиса ОСАГО?
Формула перевода предусматривает применение соотношения между двумя единицами измерения: 1 кВт = 1,35962 л. с.
Подведем итоги
Мощность двигателя транспортного средства выступает одним из ключевых параметров, определяющих стоимость обязательной автостраховки. В формуле расчета цены ОСАГО он учитывается с помощью специального коэффициента – КМ, значение которого определяется из таблицы и варьируется от 0,6 до 1,6.
Мгновенная мощность формула механика. Мощность: определение и формула
Для того, чтобы перетащить 10 мешков картошки с огорода, расположенного в паре километров от дома, вам потребуется целый день носиться с ведром туда-обратно. Если вы возьмете тележку, рассчитанную на один мешок, то справитесь за два-три часа.

Ну а если закинуть все мешки в телегу, запряженную лошадью, то через полчаса ваш урожай благополучно перекочует в ваш погреб. В чем разница? Разница в быстроте выполнения работы. Быстроту совершения механической работы характеризуют физической величиной, изучаемой в курсе физики седьмого класса. Называется эта величина мощностью. Мощность показывает, какая работа совершается за единицу времени. То есть, чтобы найти мощность, надо совершенную работу разделить на затраченное время.
Формула расчета мощности
И в таком случае, формула расчета мощности принимает следующий вид: мощность= работа/время, или
N=A/t,
где N — мощность,
A — работа,
t — время.
Единицей мощности является ватт (1 Вт). 1 Вт — это такая мощность, при которой за 1 секунду совершается работа в 1 джоуль. Единица эта названа в честь английского изобретателя Дж. Уатта, который построил первую паровую машину. Любопытно, что сам Уатт пользовался другой единицей мощности — лошадиная сила, и формулу мощности в физике в том виде, в котором мы ее знаем сегодня, ввели позже. Измерение мощности в лошадиных силах используют и сегодня, например, когда говорят о мощности легкового автомобиля или грузовика. Одна лошадиная сила равна примерно 735,5 Вт.
Применение мощности в физике
Мощность является важнейшей характеристикой любого двигателя. Различные двигатели развивают совершенно разную мощность. Это могут быть как сотые доли киловатта, например, двигатель электробритвы, так и миллионы киловатт, например, двигатель ракеты-носителя космического корабля. При различной нагрузке двигатель автомобиля вырабатывает разную мощность , чтобы продолжать движение с одинаковой скоростью. Например, при увеличении массы груза, вес машины увеличивается, соответственно, возрастает сила трения о поверхность дороги, и для поддержания такой же скорости, как и без груза, двигатель должен будет совершать большую работу. Соответственно, возрастет вырабатываемая двигателем мощность. Двигатель будет потреблять больше топлива. Это хорошо известно всем шоферам. Однако, на большой скорости свою немалую роль играет и инерция движущегося транспортного средства, которая тем больше, чем больше его масса. Опытные водители грузовиков находят оптимальное сочетание скорости с потребляемым бензином, чтобы машина сжигала меньше топлива.
Выполняемой за некоторый промежуток времени, к этому промежутку времени.
Эффективная мощность , мощность двигателя, отдаваемая рабочей машине непосредственно или через силовую передачу. Различают полезную, полную и номинальную Э. м. двигателя. Полезной называют Э. м. двигателя за вычетом затрат мощности на приведение в действие вспомогательных агрегатов или механизмов, необходимых для его работы, но имеющих отдельный привод (не от двигателя непосредственно). Полная Э. м. — мощность двигателя без вычета указанных затрат. Номинальная Э. м., или просто номинальная мощность, — Э. м., гарантированная заводом-изготовителем для определённых условий работы. В зависимости от типа и назначения двигателя устанавливаются Э. м., регламентируемые стандартами или техническими условиями (например, наибольшая мощность судового реверсивного двигателя при определённой частоте вращения коленчатого вала в случае заднего хода судна — так называемая мощность заднего хода, наибольшая мощность авиационного двигателя при минимальном удельном расходе топлива — так называемая крейсерская мощность и т. п.). Э. м. зависит от форсирования (интенсификации) рабочего процесса, размеров и механического кпд двигателя.
Единицы измерения
Другой распространённой единицей измерения мощности является лошадиная сила .
Соотношения между единицами мощности
Единицы Вт кВт МВт кгс·м/с эрг/с л. с.
1 ватт 1 10 -3 10 -6 0,102 10 7 1,36·10 -3
1 киловатт 10 3 1 10 -3 102 10 10 1,36
1 мегаватт 10 6 10 3 1 102·10 3 10 13 1,36·10 3
1 килограмм-сила-метр в секунду 9,81 9,81·10 -3 9,81·10 -6 1 9,81·10 7 1,33·10 -2
1 эрг в секунду 10 -7 10 -10 10 -13 1,02·10 -8 1 1,36·10 -10
1 лошадиная сила 735,5 735,5·10 -3 735,5·10 -6 75 7,355·10 9 1
Мощность в механике
Если на движущееся тело действует сила , то эта сила совершает работу. Мощность в этом случае равна скалярному произведению вектора силы на вектор скорости, с которой движется тело:
M — момент, — угловая скорость, — число пи , n — частота вращения (об/мин).
Электрическая мощность
Электри́ческая мо́щность — физическая величина, характеризующая скорость передачи или преобразования электрической энергии.
S — Полная мощность, ВА
P — Активная мощность, Вт
Q — Реактивная мощность, ВАр
Приборы для измерения мощности
Примечания

См. также
Ссылки
Влияние формы электрического тока на его действие. Журнал «Радио», номер 6, 1999 г.
Wikimedia Foundation . 2010 .
Смотреть что такое «Мощность (физика)» в других словарях:
Наука, изучающая простейшие и вместе с тем наиболее общие закономерности явлений природы, св ва и строение материи и законы её движения. Понятия Ф. и её законы лежат в основе всего естествознания. Ф. относится к точным наукам и изучает количеств … Физическая энциклопедия
Примеры разнообразных физических явлений Физика (от др. греч. φύσις … Википедия
I. Предмет и структура физики Ф. – наука, изучающая простейшие и вместе с тем наиболее общие закономерности явлений природы, свойства и строение материи и законы её движения. Поэтому понятия Ф. и сё законы лежат в основе всего… … Большая советская энциклопедия
Физика высоких плотностей энергий (англ. High Energy Density Physics, HED Physics) раздел физики на стыке физики конденсированного состояния и физики плазмы, занимающийся изучением систем, имеющих высокую плотность энергии. Под высокой … Википедия
Электрическая мощность физическая величина, характеризующая скорость передачи или преобразования электрической энергии. Содержание 1 Мгновенная электрическая мощность … Википедия
Электрическая мощность физическая величина, характеризующая скорость передачи или преобразования электрической энергии. Содержание 1 Мгновенная электрическая мощность 2 Мощность постоянного тока … Википедия
У этого термина существуют и другие значения, см. Интенсивность. Интенсивность Размерность MT−3 Единицы измерения СИ Вт/м² … Википедия
Ваттметр (ватт + гр. μετρεω измеряю) измерительный прибор, предназначенный для определения мощности электрического тока или электромагнитного сигнала. Содержание 1 Классификация 2 Ваттметры низкой частоты и постоянного тока … Википедия
Ваттметр (ватт + гр. μετρεω измеряю) измерительный прибор, предназначенный для определения мощности электрического тока или электромагнитного сигнала. Содержание 1 Классификация 2 Ваттметры низкой частоты и постоянного тока … Википедия
Книги
Физика. 7 класс. Дидактические материалы к учебнику А. В. Перышкина. Вертикаль. ФГОС , Марон Абрам Евсеевич, Марон Евгений Абрамович. Данное пособие включает тренировочные задания, тесты для самоконтроля, самостоятельные работы, контрольные работы и примеры решения типовых задач. Всего в предлагаемом комплекте дидактических…
Каждое тело, совершающее движение, можно охарактеризовать работой. Иными словами, она характеризует действие сил.
Работа определяется как:
Произведение модуля силы и пути пройденного телом, умноженное на косинус угла между направлением силы и движения.
Работа измеряется в Джоулях:
1 [Дж] = = [кг* м2/c2]
К примеру, тело A под действием силы в 5 Н, прошло 10 м. Определить работу совершенную телом.
Так как направление движения и действия силы совпадают, то угол между вектором силы и вектором перемещения будет равен 0°. Формула упроститься, потому что косинус угла в 0° равен 1.
Подставляя исходные параметры в формулу, находим:
A= 15 Дж.
Рассмотрим другой пример, тело массой 2 кг, двигаясь с ускорением 6 м/ с2, прошло 10 м. Определить работу проделанную телом, если оно двигалось по наклоненной плоскости вверх под углом 60°.
Для начала, вычислим какую силу нужно приложить, что бы сообщить телу ускорение 6 м/ с2.
F = 2 кг * 6 м/ с2 = 12 H.
Под действием силы 12H, тело прошло 10 м. Работу можно вычислить по уже известной формуле:
Где, а равно 30°. Подставляя исходные данные в формулу получаем:
A= 103, 2 Дж.
Мощность
Множество машин механизмов выполняют одну и ту же работу за различный промежуток времени. Для их сравнения вводится понятие мощности.
Мощность – это величина, показывающая объем работы выполненный за единицу времени.
Мощность измеряется в Ватт, в честь Шотландского инженера Джеймса Ватта.
1 [Ватт] = 1 [Дж/c].
К примеру, большой кран поднял груз весом 10 т на высоту 30 м за 1 мин. Маленький кран на эту же высоту за 1 мин поднял 2 т кирпича. Сравнить мощности кранов.
Определим работу выполняемую кранами. Груз поднимается на 30м, при этом преодолевая силу тяжести, поэтому сила, затрачиваемая на поднятие груза, будет равна силе взаимодействия Земли и груза(F = m * g). А работа – произведению сил на расстояние пройденное грузами, то есть на высоту.
Для большого крана A1 = 10 000 кг * 30 м * 10 м / с2 = 3 000 000 Дж, а для маленького A2 = 2 000 кг * 30 м * 10 м / с2 = 600 000 Дж.
Мощность можно вычислить, разделив работу на время. Оба крана подняли груз за 1 мин (60 сек).
Отсюда:
N1 = 3 000 000 Дж/60 c = 50 000 Вт = 50 кВт.
N2 = 600 000 Дж/ 60 c = 10 000 Вт = 10 к Вт.
Из выше приведенных данных наглядно видно, что первый кран в 5 раз мощнее второго.
Здравствуйте! Для вычисления физической величины, называемой мощностью, пользуются формулой, где физическую величину — работу делят на время, за которое эта работа производилась.
Выглядит она так:
P, W, N=A/t, (Вт=Дж/с).
В зависимости от учебников и разделов физики, мощность в формуле может обозначаться буквами P, W или N.
Чаще всего мощность применяется, в таких разделах физики и науки, как механика, электродинамика и электротехника. В каждом случае, мощность имеет свою формулу для вычисления. Для переменного и постоянного тока она тоже различна. Для измерения мощности используют ваттметры.
Теперь вы знаете, что мощность измеряется в ваттах. По-английски ватт — watt, международное обозначение — W, русское сокращение — Вт. Это важно запомнить, потому что во всех бытовых приборах есть такой параметр.
Мощность — скалярная величина, она не вектор, в отличие от силы, которая может иметь направление. В механике, общий вид формулы мощности можно записать так:
P=F*s/t, где F=А*s,
Из формул видно, как мы вместо А подставляем силу F умноженную на путь s. В итоге мощность в механике, можно записать, как силу умноженную на скорость. К примеру, автомобиль имея определенную мощность, вынужден снижать скорость при движении в гору, так как это требует большей силы.
Средняя мощность человека принята за 70-80 Вт. Мощность автомобилей, самолетов, кораблей, ракет и промышленных установок, часто, измеряют в лошадиных сил ах. Лошадиные силы применяли еще задолго до внедрения ватт. Одна лошадиная сила равна 745,7Вт. Причем в России принято что л. с. равна 735,5 Вт.
Если вас вдруг случайно спросят через 20 лет в интервью среди прохожих о мощности, а вы запомнили, что мощность — это отношение работы А, совершенной в единицу времени t. Если сможете так сказать, приятно удивите толпу. Ведь в этом определении, главное запомнить, что делитель здесь работа А, а делимое время t. В итоге, имея работу и время, и разделив первое на второе, мы получим долгожданную мощность.
При выборе в магазинах, важно обращать внимание на мощность прибора. Чем мощнее чайник, тем быстрее он погреет воду. Мощность кондиционера определяет, какой величины пространство он сможет охлаждать без экстремальной нагрузки на двигатель. Чем больше мощность электроприбора, тем больше тока он потребляет, тем больше электроэнергии потратит, тем больше будет плата за электричество.
В общем случае электрическая мощность определяется формулой:
где I — сила тока, U-напряжение
Иногда даже ее так и измеряют в вольт-амперах, записывая, как В*А. В вольт-амперах меряют полную мощность, а чтобы вычислить активную мощность нужно полную мощность умножить на коэффициент полезного действия(КПД) прибора, тогда получим активную мощность в ваттах.
Часто такие приборы, как кондиционер, холодильник, утюг работают циклически, включаясь и отключаясь от термостата, и их средняя мощность за общее время работы может быть небольшой.
В цепях переменного тока , помимо понятия мгновенной мощности, совпадающей с общефизической, существуют активная, реактивная и полная мощности. Полная мощность равна сумме активной и реактивной мощностей.
Для измерения мощности используют электронные приборы — Ваттметры. Единица измерения Ватт, получила свое название в честь изобретателя усовершенствованной паровой машины, которая произвела революцию среди энергетических установок того времени. Благодаря этому изобретению развитие индустриального общества ускорилось, появились поезда, пароходы, заводы, использующие силу паровой машины для передвижения и производства изделий.

Все мы много раз сталкивались с понятием мощности. Например, разные автомобили характеризуются разной мощностью двигателя. Также, электроприборы могут иметь различную мощность , даже если они имеют одинаковое предназначение.
Мощность — это физическая величина , характеризующая скорость работы.
Соответственно, механическая мощность — это физическая величина, характеризующая скорость механической работы:
Т. е. мощность — это работа в единицу времени.
Мощность в системе СИ измеряется в ваттах: [N ] = [Вт].
1 Вт — это работа в 1 Дж, совершенная за 1 с.
Существуют и другие единицы измерения мощности, например, такие, как лошадиная сила:
Именно в лошадиных силах чаще всего измеряется мощность двигателя автомобилей.
Давайте вернемся к формуле для мощности: Формула, по которой вычисляется работа, нам известна: Поэтому мы можем преобразовать выражение для мощности:
Тогда в формуле у нас образуется отношение модуля перемещения к промежутку времени. Это, как вы знаете, скорость:
Только обратите внимание, что в получившейся формуле мы используем модуль скорости, поскольку на время мы поделили не само перемещение, а его модуль. Итак, мощность равна произведению модуля силы, модуля скорости и косинуса угла между их направлениями.
Это вполне логично: скажем, мощность поршня можно повысить за счет увеличения силы его действия. Прикладывая бо́льшую силу, он будет совершать больше работы за то же время, то есть увеличит мощность. Но даже если оставить силу постоянной, и заставить поршень двигаться быстрее, он, несомненно, увеличит работу, совершаемую в единицу времени. Следовательно, увеличится мощность.
Примеры решения задач.
Задача 1. Мощность мотоцикла равна 80 л.с. Двигаясь по горизонтальному участку, мотоциклист развивает скорость равную 150 км\ч. При этом, двигатель работает на 75% от своей максимальной мощности. Определите силу трения, действующую на мотоцикл.

Задача 2. Истребитель, под действием постоянной силы тяги, направленной под углом 45° к горизонту, разгоняется от 150 м/с до 570 м/с. При этом, вертикальная и горизонтальная скорость истребителя увеличиваются на одинаковое значение в каждый момент времени. Масса истребителя равна 20 т. Если истребитель разгонялся в течение одной минуты, то какова мощность его двигателя?

Если вам нужно единицы измерения мощности привести в одну систему, вам пригодится наш перевод мощности – конвертер онлайн. А ниже вы сможете почитать, в чем измеряется мощность.
Словарь Формулы 1: Мощность, прижимная сила, покрышки
Недавно на Red Bull TV вышло новое видео — ABC of Formula One и мы решили подтвердить некоторые факты, а также развенчать некоторые мифы о королевских гонках. Думаешь, ты знаешь, как работает Формула 1? Тогда смотри видео и читай дальше.
Формула-1 от «А» до «Я»
18 месяцев работы
Многие верят, что команды Формулы 1 соревнуются в течение девяти месяцев в году, а оставшиеся три месяца разрабатывают и строят новые болиды. Это не совсем так. Заводы Формулы-1 никогда не простаивают. Это огромный организм, который «заправляют» деньгами и талантами с одной стороны и получают новые компоненты с другой. Единственная причина, по которой Формула-1 делает двухнедельный летний перерыв, — это дать отдохнуть своим командам, работающим на заводе 24/7/365. Каждый час, потраченный на доработку машины, заставляет его ехать быстрее — зачем вообще останавливаться?
Разработка болида занимает около 18 месяцев: машины 2018 года начинают отрисовывать за несколько месяцев до того, как были показаны автомобили 2017 года. Начиная с небольших групп дизайнеров, работающих над базовыми принципами за полтора года до запуска машины, проектные команды медленно растут, по мере того, как людей и ресурсы постепенно переводят из групп, работающих над болидом, который участвует в гонках сегодня, на машину, которая его заменит.
Практически ничто не переносится из года в год, а обновления разрабатываются и внедряются на протяжении всего срока эксплуатации машины, так что болид никогда не остается одинаковым от гонки к гонке. Зачастую изменения происходят каждый день, а иногда даже каждую сессию. Болид, который тестировался в феврале в Барселоне, на том же треке в декабре, должен показать результат быстрее примерно на две секунды за круг.
Прижимная сила
Существует легенда, что автомобиль Формулы-1 обладает достаточной прижимной силой, что сможет проехать вверх ногами по крыше туннеля. Это правда — ведь с точки зрения прижимной силы машине даже не придется напрягаться. Имея вес около 800 кг, болид будет создавать достаточно прижимной силы, чтобы преодолеть туннель на скорости около 100 км/ч. Но вот сможет ли он двигаться вверх ногами? Скорее всего, нет. В отличие от двигателей гоночных самолетов, двигатели автомобилей F1 не предназначены для работы в перевернутом виде; большое количество всяких помп, масляных магистралей и т.д. будут работать правильно только с достаточным запасом гравитации.
Сколько лошадиных сил выдает автомобиль Формулы-1? Инженеры-разработчики теряются, когда им приходится отвечать на этот вопрос, сохраняя такие данные в тайне, но общий консенсус говорит, что цифры быстро приближаются к 1000 л. с. — и, возможно, уже преодолели этот конкретный барьер. Несмотря на то, что в 1980-х годах были более мощные двигатели, они не были достаточно стабильными. Имея прозвище «граната», двигатели первой эры турбо были хороши для одного-двух кругов при полном бусте в квалификации, после чего обычно, как следует из названия, они взрывались. В конфигурации гонки ускорение было не на первом плане, и они использовались на уровне 700-800 л.с. Ресурс современных двигателей на полной мощности рассчитан на более чем 4000 км.
Пока мы говорим о лошадиных силах и экономии топлива, мотористы предпочитают обсуждать тепловую эффективность — в основном, сколько они получают за каждый вложенный доллар. Экономичный дорожный автомобиль может достичь уровня тепловой эффективности 28-29 процентов. Это не изменялось на протяжении десятилетий, и все двигатели F1 были похожи друг на друга до конца эпохи V8 в 2013 году. Когда гибриды проходили испытания в начале десятилетия, инженеры амбициозно нацеливались на ранее неслыханные уровни эффективности, вплоть до 40 процентов. На самом деле им удалось преодолеть рубеж более, чем в 50 процентов. Нравится тебе это или нет, современная силовая установка — это технологическое чудо.
Но весь этот табун лошадиных сил бесполезен без хороших тормозов. На самых сложных зонах торможения в Формуле 1 (первая шикана в Монце, например), болиды замедляются с 350 км/ч до 80 км/ч примерно за 150 метров или за 3 секунды — ощущения, которые испытывают водители, мало чем отличаются от столкновения с кирпичной стеной. В тормозах Формулы 1 используются карбоновые тормозные диски и карбоновые колодки. Причина, по которой дорожные автомобили не используют подобное сочетание заключается в том, что для эффективной работы требуется очень хорошо прогреть диски и колодки, что не очень подходит для поездки до супермаркета в середине зимы.
По самой грубой оценке (она изменяется в зависимости от типа используемого материала) карбоновые тормоза на автомобиле Формулы-1 начинают эффективно работать с температуры 200-300° C, а максимальная производительность приходится на температуру около 500° C. Пиковые температуры более 1000° C не являются редкостью, хотя контроль таких пиковых моментов помогает водителям управлять скоростью износа. Тормоза охлаждаются очень быстро, что помогает болиду безопасно снова и снова заходить на круг.
В современную эпоху тормоза служат не только для остановки автомобиля. Сложные охлаждающие каналы также используются в аэродинамике, либо через отвод воздуха через ступицы колес для предотвращения турбулентности, либо для направления потока над остальной частью автомобиля. Сами тормоза также используются в качестве обогревателей шин: нагретые тормоза, горячий воздух их которых направляется на колесные диски, является предпочтительным способом доведения шин до необходимой температуры.
Шины по-прежнему остаются темной стороной искусства Формулы-1: независимо от того, насколько технологий F1 направлено на исследование поведения шин, всегда есть определенные сложности. Покрышки обеспечивают зацеп только в узком рабочем окне, которое зависит от их состава. Рабочий диапазон для самой мягкой шины — розового hypersoft — составляет 85-105° C; оранжевого superhard работает на 120-145° C. Нагрев шин в гараже немного похож на выпечку: их нужно готовить определенным образом в своих электрических одеялах, обычно с подготовительной фазой, доведя их до 30° C, а затем основной фазой, повышающей температуру до 80° C.
Наконец, последний «прогрев» на короткое время, прежде чем шины будут установлены на автомобиле, включает следующее. Команды используют электронные таймеры для разогрева до различных температур — поэтому шины, которые будут использоваться в первой квалификационной сессии, будут готовы за 20 минут до шин, используемых во второй сессии, и так далее. Производительность шин падает, если они слишком долго остаются при высокой температуре или если их необходимо заново разогревать.
Температуры начинают падать, когда снимают термо-одеяла и пилотам приходится доводить задние покрышки до рабочей температуры бернаутами, а передние — частыми торможениями и виляниями из стороны в сторону. Как только шины прогреваются до рабочей температуры, они начинают работать все лучше с каждым кругом, пока не дойдут до пика и не начнут терять свою эффективность. Тогда их необходимо менять на новые. Бережное отношение к покрышкам может значительно продлить их жизнь. Если ехать всего на 2 десятые медленнее от максимальной скорости, пилот может сохранить шины настолько, что сможет проехать гонку на один пит-стоп меньше, что часто бесит зрителей, которые любят видеть, как болиды летят на максимальной скорости.
В этой статье
ABC of…
Узнайте в деталях о самых экстремальных видах …
2 сезоны · Эпизод 18
Формула расчета крутящего момента

Что такое крутящий момент двигателя автомобиля: определение, формула
Автоликбез29 сентября 2019
Среди всех важных параметров двигателя авто наиболее показательным является мощность. Автолюбители часто оперируют «лошадиными силами» и забывают про еще один важный параметр, характеризующий машину – крутящий момент двигателя. Хотя данный показатель считается менее значимым, он определяет, насколько резким будет старт и дальнейшее ускорение авто.
Понятие крутящего момента двигателя
КМ можно представить как показатель силы вращения коленвала. Перед тем, как в нем разобраться, начнем с мощности и количества оборотов, а также разберем, почему все эти параметры взаимосвязаны. Первая характеристика подразумевает работу, которая производится за временную единицу. Под работой подразумевается преобразование энергии сгорания топлива в кинетическую. Вторая характеристика говорит о количестве оборотов вала в минуту. Ну, а крутящий момент можно назвать производной от этих характеристик величиной.
Учитывая принятую систему измерения силы в ньютонах (Н), а длины в метрах (м), крутящий момент измеряется в «Нм», поскольку речь о силе, прикладываемой к поршню и длине плеча коленчатого вала. Чем больше эта величина, тем выше динамика авто, соответственно, тем быстрее оно развивает заявленное количество «лошадок».
От чего зависит величина крутящего момента двигателя?
радиус кривошипа коленвала;
давление, создаваемое в цилиндре;
поршневая площадь;
объем.
По большей части, величина будет зависеть от объема ДВС: с его увеличением будет расти сила, которая воздействует на поршень. Конечно, немаловажную роль играет и радиус кривошипа, но учитывая конструктивные особенности современных двигателей, варьирование этой величины возможно только в небольших пределах. Также стоит сказать о зависимости от давления: чем оно больше, тем больше прикладываемая сила.
Формула расчета крутящего момента
Сначала посмотрим на формулу расчета мощности:
Р(мощность, кВт) = М(крутящий момент, Нм) х n (число оборотов в минуту) / 9550.
Расчет КМ выглядит следующим образом:
М(крутящий момент, Нм) = Р(мощность, кВт) x 9550 / n (число оборотов в минуту).

Дабы рассчитать нужные величины и не запутаться, достаточно воспользоваться конвертером, который доступен на многих автолюбительских сайтах.
Как измеряется крутящий момент?
Для этого достаточно взглянуть на техническую документацию своего авто. Но реальные измерения также доступны: необходимо использовать специальные датчики. Они позволят провести статические и динамические измерения.
Измерение заключается в создании ситуации, где двигатель набирает максимальные обороты, затем тормозится: в процессе создается график, демонстрирующий максимальный момент мотора в момент нажатия на тормоз. Сначала показатель будет небольшим, затем будет наблюдаться рост, достижение пика и падение.
СТО должны оснащаться профессиональными тензометрами: все измерения обрабатывает специальное ПО, а результаты отображаются в виде графиков. Основная сложность в измерении КМ – достичь высокой точности показаний. Устаревшие контактные, светотехнические или индукционные тензометры не обеспечивали должной эффективности, поэтому в настоящий момент используются измерители в виде компактного передатчика, закрепляемого на вал: он передает данные на прибор-приемник, предоставляющий данные, не нуждающиеся в обработке.
Мощность или крутящий момент – что важнее?
Для решения этой дилеммы необходимо понять несколько фактов:
мощность имеет линейную зависимость от частоты оборотов коленвала: быстрее вращение – больше показатель;
мощность – производная КМ;
до определенного значения рост КМ зависим от числа оборотов: быстрее вращение – выше КМ. Но преодолев пиковое значение, он снижается.
Отсюда можно прийти к выводу, что крутящий момент – приоритетный параметр, характеризующий возможности мотора. В то же время, нельзя пренебрегать мощностью: это значит, что производители автомобилей должны настроить работу агрегата таким образом, чтобы соблюдался баланс этих величин.
Как можно увеличить крутящий момент двигателя?
Смена коленчатого вала. К недостатка метода можно отнести тот факт, что это редкая для многих марок авто деталь: часто ее делают на заказ. Кроме того, это снизит долговечность двигателя.

Расточка цилиндров. Более популярный метод, основанный на увеличении объема цилиндра. Метод доступен в большинстве автосервисных мастерских.
Настройка карбюратора. Зачастую используется в дополнение к расточке.
Увеличение турбонаддува. Доступно в моделях с турбированным двигателем. Тем не менее, снимая ограничения в блоке, который отвечает за управление компрессором – достаточно опасный способ, снижающий запас нагрузок в моторе. Тем, кто на него решается, также приходится прибегать к увеличению камеры сгорания, улучшению охлаждения, регулировке впускного клапана и смене распредвала, коленвала и поршней.
Изменение газодинамики. Еще один метод, который по плечу только профессионалам. К тому же, убирая ограничения можно столкнуться не только с выросшей динамикой, а и с ухудшением сцепления.
Использование масляного фильтра. Простой способ, снижающий засорение двигателя и продлевающий срок эксплуатации его запчастей.
Как видно, мотор – это сложный агрегат. Он уже рассчитан с использованием сложных инженерных формул и технологий, а значит, увеличение характеристики крутящего момента нежелательно. Если желание все же есть, стоит обратить внимание на два первых пункта. Можно, конечно, попытаться устранить заводские дефекты: убрать в камерах сгорания непродуваемые зоны и убрать в стыках заостренные углы, а также, неровности на клапанах. Но придется доверить эти операции специалистам своего дела.
Отдельно стоит сказать о так называемых усилителях КМ: их принцип основан на отборе мощности уменьшением оборотов, что не лучшим способом сказывается на долговечности конструкции. Подобные решения не увеличивают КМ, а позволяют его плавно менять на постоянных оборотах.
Какому двигателю отдать предпочтение?
В настоящий момент к привычным ДВС на дизельном топливе или бензине добавились еще и электродвигатели. Во всех этих конструкциях крутящий момент двигателя может кардинально отличаться.
Бензиновый двигатель
Действие основано на впрыске и формировании воздушно-топливной смеси с последующим возгоранием от искры свечей зажигания. Процесс происходит при температуре в 500 градусов, а коэффициент сжатия находится в районе 10 единиц.
Дизельный двигатель
Здесь коэффициент сжатия достигает уже 25 единиц, а температура составляет 900 градусов. При таких условиях смесь воспламеняется без необходимости в использовании свечей.
Электродвигатель
Пожалуй, самый простой и прогрессивный вариант, который лучше вообще исключить из списка. Дело в том, что трехфазный асинхронный двигатель работает по другому принципу, кардинально отличающемуся от традиционных ДВС. Здесь пикового КМ в 600 Нм можно достичь на любой скорости. Если же говорить о «лошадях», у Теслы их количество составит 416.
Но пока электрокары не получили повсеместного распространения. И если этот вариант по каким-либо причинам недоступен, рассмотрим особенности бензиновых и дизельных агрегатов. При одинаковых объемах первый способен давать высокую скорость, второй – быстрый разгон.
В заключение
Как уже отмечалось, КМ требует внимания непосредственно при выборе авто. Зная ключевые особенности двигателей, теперь не составит труда определиться с выбором. Что до увеличения значений крутящего момента в имеющейся машине, не стоит забывать о балансе, заложенном производителем, и уж тем более нежелательно прибегать к кардинальным мерам. Увеличение динамики можно рекомендовать только в силовых агрегатах, причем КМ должен располагаться в диапазоне, где он может достигать пиковых значений. Как бы там ни было, планомерное распространение электрокаров вскоре может избавить от мук выбора. А пока, лучше быть осведомленным в технических деталях машины, как минимум, это позволит не теряться среди вопросов коллег-автолюбителей.
Крутящий момент и зависимость крутящего момента
Как рассчитать крутящий момент, зная обороты и мощность двигателя?
Крутящий момент напрямую зависит от мощности и числа оборотов двигателя в минуту. Имеется общепринятая формула расчета крутящего момента, выражаемого в Ньютон-метрах ( русское обозначение Н·м, международное N·m )

M = P х 9550 / N

Где P — это мощность двигателя в киловаттах (кВт)
N — обороты вала в минуту

Как рассчитать мощность двигателя, зная крутящий момент и обороты?

Для такого расчета существует формула:

P = M х N / 9550

Где M — это крутящий момент двигателя
N — это обороты двигателя

Для скорости и простоты расчета воспользуйтесь удобным калькулятором крутящего момента. Впишите в ячейки калькулятора имеющиеся значения и калькулятор автоматически проставит результаты расчета.

Калькулятор крутящего момента
Мощность момент — Энциклопедия журнала «За рулем»
Может ли бульдозер обогнать «формулу 1»? Может, но только на очень короткой дистанции
Часто эксперты автомобильных изданий, рассказывая о выдающейся динамике машины, в первую очередь превозносит огромный крутящий момент двигателя, оставляя мощности роль второго плана. Мол, благодаря именно моменту машина ровно и напористо разгоняется в широком диапазоне оборотов и скоростей. Особенно востребовано это качество на высших передачах, – ведь тяговые силы и ускорения на них в любом случае не столь велики, как на первой или второй передаче. А для безаварийного движения в потоке транспорта возможность быстро прибавить скорость зачастую играет судьбоносную роль. Ездить на таком автомобиле даже психологически легче. И все же, когда нужно быстрей разогнаться, что важней – мощность или крутящий момент?
Сразу отметим: чаще всего эти два параметра «конфликтуют»… в головах журналистов, охотно повторяющих признанные публикой «истины» без какого-либо их анализа. На самом же деле смешно рассматривать мощность в отрыве от крутящего момента и наоборот. Первая показывает энергию, ежесекундно вырабатываемую двигателем, тогда как крутящий момент – всего лишь силовой фактор, показывающий, как нагружен при работе коленчатый вал. Крутящий момент может существовать и сам по себе, без мощности. Например, при неожиданной остановке перегруженного двигателя на крутом подъеме, в песке, при буксировке тяжелого прицепа в какой-то миг момент еще есть, а движения уже нет. А в некоторых механизмах можно обнаружить и длительно действующий на какой-нибудь вал момент, удерживающий его от поворота. Например, в рулевом механизме, когда мы лишь удерживаем управляемые колеса в нужных положениях, тогда как дорога пытается их нарушить. А самый типичный пример: пытаясь открутить «прикипевший» болт, ключ удлинили метровой трубой, – а болт ни с места. Момент огромный, а работа не идет. А коли нет работы – то нет и мощности.
Тут впору вспомнить школьную физику. Нарисуйте круг радиуса R – это будет сечение вала – и приложите к нему «касательную» силу F. Крутящий момент этой силы М = F • R. За один оборот вала сила F пройдет путь 2πR – и выполнит работу: А = F • R • 2π = М • 2π. А работа за n оборотов: А = М • 2π • n. Если n – число оборотов в минуту, то работа за одну секунду – то есть, мощность – составит N = М • 2πn /60.
Выражение 2π n /60 = 0,1047 n = ω – угловая скорость вала. Итак, N = М • 0,1047 n (Формула [1]).
Но мы имеем дело не только с вращающимися деталями, но и движущимися линейно. В этом случае в формуле (1) момент М заменим силой F, а угловую скорость ω – линейной v. Получим: N = F • v (Формула [2]).
Эти формулы равноправны. Замерив, например, тяговую силу колес, умножим на достигнутую машиной скорость – и найдем затрачиваемую мощность. Но если крутящий момент на ведущей оси умножить на угловую скорость колес, получим то же самое.
Итак, мощность – это работа (или энергия) израсходованная или произведенная за 1 секунду. Конечно, о «законе сохранения энергии» знает каждый. Говоря по пионерски, она «не возникает из ничего», но и не исчезает, не оставив следа. Так, лишь около четверти тепловой энергии, получаемой двигателем от сгорания топлива, превращается в механическую, соответствующая мощность (эффективная) тратится на движение машины. Большая же часть полученной в цилиндрах двигателя теплоты идет на «обогрев» окружающего нас мира.
Эффективная мощность тоже доходит до ведущих колес не вся – до 15 % ее может рассеять в виде тепла трение в узлах и агрегатах трансмиссии. Но для нас важней другое: если при открытом дросселе (или при полной подаче топлива в дизель) двигатель выдает на колеса сколько-то киловатт, то это – его «потолок». Никакими простыми механизмами вроде коробок передач, редукторов и т. п. превысить эту величину невозможно – этого «закон сохранения» не допустит.
Итак, крутящий момент – это удобный для нас «инструмент», связывающий процессы в двигателе с трансмиссией машины и ведущими колесами. Но не более того! Ракетчики, например, запрягают пламя напрямую, получают гигантские тяги и мощности, но о крутящих моментах вспоминают лишь в расчетах турбонасосных агрегатов, – да и то, если двигатели не твердотопливные!
Из формулы (1) видно, что для получения достаточной мощности вовсе не обязателен огромный крутящий момент, ведь в произведении два сомножителя. Почему бы, например, не увеличивать мощность при постоянном моменте, наращивая угловую скорость в каком-то диапазоне оборотов? При этом мощность растет по оборотам линейно. А постоянство момента в заданном диапазоне – не чудо, которым некоторые почему-то восторгаются, а всего лишь признак постоянства тяговых сил. Если пренебречь сопротивлением воздуха (к примеру, на первой передаче оно невелико), то и ускорение машины в этом диапазоне постоянное. Это довольно удобно для водителя. Но спросим себя: если бы в начале диапазона момент был таким же, а ближе к пресловутым «верхам» стал больше, стал бы с таким «подхватом» автомобиль хуже? – Вряд ли. Разве только что-нибудь нарушилось бы в смысле экологии.
Мощность можно менять и при постоянных оборотах. Пример: мы ехали со скоростью 90 км/ч по горизонтальному шоссе, а с началом подъема, дабы сохранить скорость, пришлось больше открыть дроссель. Это увеличение момента в чистом виде.
Итак, имеем дело с формулой (1). К примеру, перед нами скромный двигатель грузовика с моментом 35 кгм при оборотах 3000 в минуту. Какова мощность? Тут отметим, что в расчетах всегда важен правильный выбор единиц измерений параметров. Угловую скорость измеряют в 1/сек. А момент? – В старых единицах это кгм. Получаем: N = 35 кгм . 0,1047 . 3000 1/сек = 10993 кгм/сек ≈ 146,6 л.с. А в современной системе СИ: 35 кгм = 343,35 Нм. Тогда N = 343,45 Нм • 0,1047 • 3000 1/сек ≈ 107846 Вт.
На всякий случай напомним, что 1 лс = 75 кгм/сек = 75 • 9,81 Нм/сек = 735,75 Вт. Поэтому 107846 Вт ≈ 146,6 л.с.
А теперь прикинем мощность «формульного» двигателя с таким же скромным моментом, но при оборотах 18 тысяч! Результат – 880 л.с. (647 кВт), которые обеспечивают машине роскошную динамику. Никакого чуда нет: чем больше циклов совершит наш «моментик» за одну секунду, тем больше и совершенная им работа. Еще пример. В авиатехнике ныне практически господствуют газотрубинные двигатели. Повторив наш расчет для небольшого двигателя, с оборотами свободной турбины 40 тысяч в минуту, получим мощность около 1950 л. с. или 1438 кВт. Момент турбины невелик, но ведь воздушный винт приводится от нее не напрямую, а через редуктор, – а уж «мощи» ему хватает!
Но вернемся к автомобилю. Как уже сказано, любому комфортней ездить на машине, у которой под капотом достаточно и мощности, и момента. Но многим приходится ездить на скромных авто, возможности коих, как нынче говорят, «очень бюджетные»! Всякий, кто не умеет вовремя переключать передачи, с ними испытывает неприятности. Значит, надо учиться, друзья. Ну а что делать владельцу авто с АКП? На смену недовольству двигателем зачастую приходят претензии к автомату. Нередко – справедливые, ведь у АКПП тоже случаются специфические болячки, требующие ремонта. Но часто они оказываются не обоснованными: современный автомобиль, насыщенный электроникой и настроенный изготовителем на строгое выполнение жестких экологических норм, вовсе не обязан подстраиваться под любую российскую лихость!
Гусеничному трактору дернуться и оборвать сцепку – плевое дело. Это похоже на выстрел из ружья – можно на миг и «формулу I» опередить. А дольше – никак. Ружье от ракеты отличается принципиально: последняя сохраняет нужное ускорение достаточно долго. В свое время, при стартах к Луне гигант «Сатурн 5» массой свыше 3100 т отделялся от пускового устройства мягко, как пассажирский поезд, – с ускорением чуть больше 1 м/сек². А минут через пять, по мере выгорания топлива, настолько «терял в весе», что его скорость перед выключением первой ступени составляла 3 км/сек.
Низшая передача бульдозера крайне «коротка»: чуть «перекрутил» – тяга упала. А другие не лучше, – вон и «формула» уже растворилась за горизонтом, так что для серьезных игрищ «мощи» на гусеницах маловато.
Если пренебречь разницей в КПД передач (она невелика), то на любой передаче машину движут одни и те же киловатты. Но движут по-разному. Момент и тяговая сила на ведущих колесах подчиняются «золотому правилу»: сколько процентов выиграешь в скорости, столько потеряешь в силе. Это показывают рис. 1 и 2. Если двигатель заведомо слаб, с ним сильно не разгонишься.
Рис. 1. Величины мощности N1 … N5 на ведущей оси не зависят от включенной передачи. Точки пересечения кривой Nсопр с кривыми N3, N4 и N5 дают информацию о максимальных скоростях автомобиля на этих передачах. Здесь самая скоростная на горизонтальной дороге в безветрие – четвертая.
Вся история современной транспортной техники – это непрерывная борьба за большие мощности. У наиболее знаменитых ракетоносителей они давно превысили 100 миллионов кВт. Это не ошибка — именно 100 000 000 000 Вт, или 100 ГигаВатт. И хотя притязания автомобилиста не столь велики, «прохватить» на динамичной машине всякий не прочь.
Главные враги любителя скорости – не гаишники, а силы, тормозящие движение, – от этих не откупишься! Мощность сопротивления воздуха вкупе с мощностью шинных потерь показаны на рис. 1 линией Nсопр.
(Желающие посчитать, могут воспользоваться следующими формулами. N_сопр. = N_w + N_f. Мощность аэродинамических потерь N_w для автомобиля весом 15000 Н при плотности воздуха 1,25 кг/м³, С_х = 0,3 и лобовой площади S = 2 • м² составляет: N_w = (0,3 • 2 • 1,25)/2 • v³ = 0,375 v³ Вт. А мощность шинных потерь N_f = 0,015 • 15000 • v = 225 v Вт. При 100 км/ч N_сопр составляет лишь 14,5 кВт. А при 200 км/ч – 77 кВт. Разница впечатляет?)
Колеса автомобиля, борясь с мощностями сил сопротивления, при максимальной скорости полностью расходуют мощность, получаемую от двигателя. Но ее характеристика (например, показанная кривой N₄ на рис.1) при полностью открытом дросселе похожа на гору с округлой макушкой, тогда как характеристика мощности сопротивлений N_сопр. поднимается как крутая парабола. Чтобы полностью использовать арсенал мощности двигателя – и получить максимум скорости V₄ (на горизонтальной трассе, без ветра), передаточное число трансмиссии и размер шин подбирают так, чтобы кривая N_сопр пересекла кривую N₄ возле вершины. Максимальные скорости на третьей и пятой передачах (V₃ и V₅) существенно ниже. Но на спуске или с ветром вдогон выгодней может стать пятая передача, а на подъеме или с ветром в лоб – третья.
Другие враги скорости – подъем дороги и встречный ветер. Подъем с углом всего 1,5% добавит к потерям в шинах еще столько же. Но еще коварней ветер. Его скорость сложится со скоростью машины относительно дороги, – и уже эту сумму в расчете затрат мощности надо возвести в куб! При скорости по спидометру 36 км/ч (10 м/сек) и ровном встречном ветре 5 м/сек мощность N_сопр вырастет лишь на 0,9 кВт, а вот при 180 км/ч (50 м/сек) – аж на 15,5 кВт. Но придуманный нами автомобиль так ехать не может… Маловато мощи! Максимальная скорость снизится почти на 20 км/ч.
Рис. 2 — Так зависит крутящий момент (М1….М5) или тяговая сила (F_{тяг 1} …F_{тяг 5}) на ведущей оси от включенной передачи. При коэффициенте сцепления шин с дорогой 0,7 ведущая ось, нагруженная половиной веса машины (G_автом = 15000 н), может создать реальную тяговую силу не больше F_{макс. доп.} = 5250 Н.
На рис.2 величины крутящего момента М₁…М₅, а заодно и теоретические тяговые силы F₁…F₅ на ведущей оси, показаны одними и теми же кривыми, – ведь тяговые силы пропорциональны моментам. Величины сил – на вертикальной оси справа. Но тут важно учесть следующее.
Разгоняет машину не вся тяговая сила, а лишь избыточная – то есть разница между полной тяговой силой колес и сопротивлением воздуха. Отношение этой силы к весу машины академик Чудаков назвал динамическим фактором D. На первой передаче сопротивление воздуха мало, его можно не учитывать – считать, что машину разгоняет полная сила F_тяг.1. Но отталкиваться от дороги сильней, чем позволяет сцепление шин, невозможно! Если, например, ведущая ось несет половину веса машины – 7500 Н, то при коэффициенте сцепления φ = 0,7 тяговая сила не может превысить 35% ее веса. Это неплохо согласуется с такой официальной характеристикой любого автомобиля как предельно возможный угол подъема. С «моноприводом» трудно получить больше. Правда, у машины с задним приводом на подъемах ведущие колеса несколько догружаются весом машины, а вот передний тут невыгоден. Лучшая схема, но сложная и дорогая, – полный привод (конечно, не с такой скромной мощностью, как у «Нивы» или УАЗа!).
Если избыточная сила (на первой передаче, например) слишком велика, машина «шлифует» дорогу. Дело нелепое, нужно перейти на следующую передачу. А вот при разработке нового авто конструктор учитывает высокую мощность двигателя и ее следствие – тяговые силы в передаточных числах трансмиссии. Передачи проектируются как достаточно «длинные», расширяющие диапазон скоростей при достаточных ускорениях. А это значит, что и при более высоких скоростях действуют нужные тяговые силы (или моменты) на колесах. Иначе говоря, реализуется весь арсенал мощности! Значит, она все же важнее.
Споры на тему влияния мощности-момента ведутся давно, и конца им не видно. Вроде бы сто раз уже объясняли самыми разными способами, что тут к чему, а воз и ныне там. Вызывает неподдельный интерес, откуда все же берется заблуждение и почему оно такое устойчивое?
Причин видится две. Одна из них в том, что мощность есть функция от момента. Зависимость мощности от момента стоит барьером, который преодолеть оказывается непросто. Что странно. Поскольку очевидность того, что мощность есть функция не только от момента, но и от оборотов, не оспаривается, и тот факт, что у разных двигателей бывает весьма большой разброс по соотношению мощности к моменту, также не подвергается сомнению. То есть существует молчаливое согласие с тем, что мощность есть функция от двух аргументов — оборотов и момента, но при этом зависимость от оборотов как бы игнорируется. Почему?
А в этом и есть вторая, главная причина заблуждения. И ключевая фраза здесь: «Человек совершенно может не иметь понятие про мощность.А вот разницу в ускорении на 3 и 4 передаче он вполне способен почувствовать.» Ясно, что на динамику автомобиля оказывают большое влияние и передаточные числа КПП. На графике 1 видны кривые мощности двигателя, смещенные в зависимости от разных передаточных чисел и кривая сопротивлений. Видно, что с ростом передаточного числа динамика резко возрастает. Это очевидно и вопросов не вызывает. Странно, что не менее очевидный факт, что бОльшая часть времени при разгоне приходится вовсе не на 1 и 2 передачи, а на 3-4, при этом упускается из виду.
При разгоне здравомыслящий водитель пользуется всеми четырьмя передачами и весьма широким диапазоном частот вращения двигателя. При этом редко задумывается о том, что динамика разгона на высокой скорости мала и плохо ощущается, но именно на нее и приходится львиная доля времени разгона (по той простой причине, повторю, что на высших передачах динамика хуже и потому занимае
Как рассчитать крутящий момент электродвигателя
Крутящий момент электродвигателя – это сила вращения его вала. Именно момент вращения определяет мощность Вашего двигателя. Измеряется в ньютонах на метр или в килограмм-силах на метр.
Виды крутящих моментов:
Номинальный – значение момента при стандартном режиме работы и стандартной номинальной нагрузке на двигатель.
Пусковой – это табличное значение. Сила вращения, которую в состоянии развивать электродвигатель при пуске. При подборе эл двигателя убедитесь, что данный параметр выше, чем статический момент Вашего оборудования — насоса, либо вентилятора и т.д. В противном случае электродвигатель не сможет запуститься, что чревато перегревом и перегоранием обмотки.
Максимальный – предельное значение, по достижении которого нагрузка уравновесит двигатель и остановит его.
Таблица крутящих моментов электродвигателей
В данной таблице собраны крутящие моменты наиболее распространенных в Украине электродвигателей АИР, а также требуемый при пуске – пусковой, максимально допустимый для данного типа электродвигателя – максимальный крутящий момент и момент инерции двигателей АИР (усилие важное при подборе электромагнитного тормоза, например)
Двигатель
кВт/об
Мном, Нм
Мпуск, Нм
Ммакс, Нм
Минн, Нм
АИР56А2
0,18/2730
0,630
1,385
1,385
1,133
АИР56В2
0,25/2700
0,884
1,945
1,945
1,592
АИР56А4
0,12/1350
0,849
1,868
1,868
1,528
АИР56В4
0,18/1350
1,273
2,801
2,801
2,292
АИР63А2
0,37/2730
1,294
2,848
2,848
2,330
АИР63В2
0,55/2730
1,924
4,233
4,233
3,463
АИР63А4
0,25/1320
1,809
3,979
3,979
3,256
АИР63В4
0,37/1320
2,677
5,889
5,889
4,818
АИР63А6
0,18/860
1,999
4,397
4,397
3,198
АИР63В6
0,25/860
2,776
6,108
6,108
4,442
АИР71А2
0,75/2820
2,540
6,604
6,858
4,064
АИР71В2
1,1/2800
3,752
8,254
9,004
6,003
АИР71А4
0,55/1360
3,862
8,883
9,269
6,952
АИР71В4
0,75/1350
5,306
13,264
13,794
12,733
АИР71А6
0,37/900
3,926
8,245
8,637
6,282
АИР71В6
0,55/920
5,709
10,848
12,560
9,135
АИР71В8
0,25/680
3,511
5,618
6,671
4,915
АИР80А2
1,5/2880
4,974
10,943
12,932
8,953
АИР80В2
2,2/2860
7,346
15,427
19,100
13,223
АИР80А4
1,1/1420
7,398
16,275
17,755
12,576
АИР80В4
1,5/1410
10,160
22,351
24,383
17,271
АИР80А6
0,75/920
7,785
16,349
17,128
12,457
АИР80В6
1,1/920
11,418
25,121
26,263
20,553
АИР80А8
0,37/680
5,196
10,393
11,952
7,275
АИР80В8
0,55/680
7,724
15,449
16,221
10,814
АИР90L2
3/2860
10,017
23,040
26,045
17,030
АИР90L4
2,2/1430
14,692
29,385
35,262
29,385
АИР90L6
1,5/940
15,239
30,479
35,051
28,955
АИР90LА8
0,75/700
10,232
15,348
20,464
15,348
АИР90LВ8
1,1/710
14,796
22,194
32,551
22,194
АИР100S2
4/2850
13,404
26,807
32,168
21,446
АИР100L2
5,5/2850
18,430
38,703
44,232
29,488
АИР100S4
3/1410
20,319
40,638
44,702
32,511
АИР100L4
4/1410
27,092
56,894
65,021
43,348
АИР100L6
2,2/940
22,351
42,467
49,172
35,762
АИР100L8
1,5/710
20,176
32,282
40,352
30,264
АИР112М2
7,5/2900
24,698
49,397
54,336
39,517
АИР112М4
5,5/1430
36,731
73,462
91,827
58,769
АИР112МА6
3/950
30,158
60,316
66,347
48,253
АИР112МВ6
4/950
40,211
80,421
88,463
64,337
АИР112МА8
2,2/700
30,014
54,026
66,031
42,020
АИР112МВ8
3/700
40,929
73,671
90,043
57,300
АИР132М2
11/2910
36,100
57,759
79,419
43,320
АИР132S4
7,5/1440
49,740
99,479
124,349
79,583
АИР132М4
11/1450
72,448
173,876
210,100
159,386
АИР132S6
5,5/960
54,714
109,427
120,370
87,542
АИР132М6
7,5/950
75,395
150,789
165,868
120,632
АИР132S8
4/700
54,571
98,229
120,057
76,400
АИР132М8
5,5/700
75,036
135,064
165,079
105,050
АИР160S2
15/2940
48,724
97,449
155,918
2,046
АИР160М2
18,5/2940
60,094
120,187
192,299
2,884
АИР180S2
22/2940
71,463
150,071
250,119
4,288
АИР180М2
30/2940
97,449
214,388
341,071
6,821
АИР200М2
37/2950
119,780
275,493
383,295
16,769
АИР200L2
45/2940
146,173
380,051
584,694
19,003
АИР225М2
55/2955
177,750
408,824
710,998
35,550
АИР250S2
75/2965
241,568
628,078
966,273
84,549
АИР250М2
90/2960
290,372
784,003
1161,486
116,149
АИР280S2
110/2960
354,899
887,247
1171,166
212,939
АИР280М2
132/2964
425,304
1233,381
1488,563
297,713
АИР315S2
160/2977
513,268
1231,844
1693,786
590,259
АИР315М2
200/2978
641,370
1603,425
2116,521
962,055
АИР355SMA2
250/2980
801,174
1281,879
2403,523
2163,171
АИР160S4
15/1460
98,116
186,421
284,538
7,457
АИР160М4
18,5/1460
121,010
229,920
350,930
11,375
АИР180S4
22/1460
143,904
302,199
402,932
15,110
АИР180М2
30/1460
196,233
470,959
588,699
27,276
АИР200М4
37/1460
242,021
532,445
847,072
46,952
АИР200L4
45/1460
294,349
647,568
941,918
66,229
АИР225М4
55/1475
356,102
997,085
1317,576
145,289
АИР250S4
75/1470
487,245
1218,112
1559,184
301,605
АИР250М4
90/1470
584,694
1461,735
1871,020
467,755
АИР280S4
110/1470
714,626
2072,415
2429,728
578,847
АИР280М4
132/1485
848,889
1697,778
2886,222
1612,889
АИР315S4
160/1487
1027,572
2568,931
3802,017
2363,416
АИР315М4
200/1484
1287,062
3217,655
4247,305
3603,774
АИР355SMA4
250/1488
1604,503
3690,356
4492,608
8985,215
АИР355SMВ4
315/1488
2021,673
5054,183
5862,853
12534,375
АИР355SMС4
355/1488
2278,394
5012,466
6151,663
15493,078
АИР160S6
11/970
108,299
205,768
314,067
12,021
АИР160М6
15/970
147,680
339,665
443,041
20,675
АИР180М6
18,5/970
182,139
400,706
546,418
29,324
АИР200М6
22/975
215,487
517,169
711,108
50,209
АИР200L6
30/975
293,846
617,077
881,538
102,846
АИР225М6
37/980
360,561
721,122
1081,684
186,050
АИР250S6
45/986
435,852
784,533
1307,556
440,210
АИР250М6
55/986
532,708
1012,145
1811,207
633,922
АИР280S6
75/985
727,157
1454,315
2326,904
1090,736
АИР280М6
90/985
872,589
1745,178
2792,284
1657,919
АИР315S6
110/987
1064,336
1809,372
2873,708
4044,478
АИР315М6
132/989
1274,621
2166,855
3696,400
5735,794
АИР355МА6
160/993
1538,771
2923,666
3539,174
11848,540
АИР355МВ6
200/993
1923,464
3654,582
4423,968
17118,832
АИР355MLA6
250/993
2404,330
4568,228
5529,960
25485,901
AИР355MLB6
315/992
3032,510
6065,020
7278,024
40029,133
АИР160S8
7,5/730
98,116
156,986
235,479
13,246
АИР160М8
11/730
1007,329
1712,459
2417,589
181,319
АИР180М8
15/730
196,233
333,596
529,829
41,994
АИР200М8
18,5/728
242,685
509,639
606,714
67,952
АИР200L8
22/725
289,793
579,586
724,483
88,966
АИР225М8
30/735
389,796
701,633
1052,449
214,388
АИР250S8
37/738
478,794
861,829
1196,985
481,188
АИР250М8
45/735
584,694
1052,449
1520,204
695,786
АИР280S8
55/735
714,626
1357,789
2143,878
1071,939
АИР280М8
75/735
974,490
1754,082
2728,571
1851,531
АИР315S8
90/740
1161,486
1509,932
2671,419
4413,649
АИР315М8
110/742
1415,768
2265,229
3964,151
6370,957
АИР355SMA8
132/743
1696,635
2714,616
3902,261
12215,774
AИР355SMB8
160/743
2056,528
3496,097
4935,666
18097,443
AИР355MLA8
200/743
2570,659
4627,187
6940,781
26991,925
AИР355MLB8
250/743
4498,654
7647,712
10796,770
58032,638
Расчет крутящего момента – формула
Примечание: при расчете стоит учесть коэффициент проскальзывания асинхронного двигателя. Номинальное количество оборотов двигателя не совпадает с реальным. Точное количество оборотов вы сможете найти, зная маркировку, в таблице выше.
Расчет онлайн
Для расчета крутящего момента электродвигателя онлайн введите значение мощности ЭД и реальную угловую скорость (количество оборотов в минуту)
тут будет калькулятор
После расчета крутящего момента, посмотрите схемы подключения асинхронных электродвигателей звездой и треугольником на сайте «Слобожанского завода»
Крутящий момент формула расчета — Автомобильный портал AutoMotoGid
Лучшие ответы в теме
Заку.Если редуктор понижающий на выходном валу (там где отбирается мощность) обороты выходного вало уменьшатся, а крутящий момент возрастет.Насколько возрастет зависит от ПЕРЕДАТОЧНОГО числа редуктора.Узнать это число просто.Нужно посчитать сколько сделает оборотов входной вал пока выходной вал сделает один оборот.Вообще-то это число должно быть указано на табличке.Для вашего случая входные обороты делим на передаточное число, получаем выходные обороты.Или входной крутящий момент УМНОЖАЕМ на .
Друзья. Всё ещё проще. КПД редуктора, как правило пренебрегают, т.к. в любом случае мощность выбирается с запасом. А считать по формуле: Q= P/n где Q- момент на валу.(кг*м) P-мощность (вт) n- обороты в минуту Если хотите момент на валу в N*m – надо умножить на 9.8
Вопрос конечно интересный. Хотя для специалиста это не вопрос. Но специалисты молчат и я рискну изложить ход своих мыслей. Мощность двигателя и мощность на вторичном валу можно принять равными, если не учитывать КПД редуктора. Наверное КПД зависит от типа передачи ( червячная, цилиндрическая, клиноременная, глобоидная и другие, о которых я и не догадываюсь), от количества ступеней и других факторов. Вряд ли он будет меньше 0.8. Дальше. Мощность – работа за единицу времени. Зная эту раб.
Крутящий момент асинхронного электродвигателя
Крутящий момент электродвигателя – это сила вращения его вала. Именно момент вращения определяет мощность Вашего двигателя. Измеряется в ньютонах на метр или в килограмм-силах на метр.
Крутящий момент электродвигателя таблица
В данной таблице собраны крутящие моменты наиболее распространенных в Украине электродвигателей АИР, а также требуемый при пуске – пусковой, максимально допустимый для данного типа электродвигателя – максимальный крутящий момент и момент инерции двигателей АИР (усилие важное при подборе электромагнитного тормоза, например)
Номинальный
Номинальный – значение момента при стандартном режиме работы и стандартной номинальной нагрузке на двигатель.
Пусковой
Пусковой – это табличное значение. Сила вращения, которую в состоянии развивать электродвигатель при пуске.
При подборе эл двигателя убедитесь, что данный параметр выше, чем статический момент Вашего оборудования – насоса, либо вентилятора и т.д. В противном случае электродвигатель не сможет запуститься, что чревато перегревом и перегоранием обмотки.
Максимальный
Максимальный – предельное значение, по достижении которого нагрузка уравновесит двигатель и остановит его.
Расчет крутящего момента – формула
Примечание: при расчете стоит учесть коэффициент проскальзывания асинхронного двигателя. Номинальное количество оборотов двигателя не совпадает с реальным. Точное количество оборотов вы сможете найти, зная маркировку, в таблице выше.
Расчет онлайн
Для расчета крутящего момента электродвигателя онлайн введите значение мощности ЭД и реальную угловую скорость (количество оборотов в минуту)
тут будет калькулятор
После расчета крутящего момента, посмотрите схемы подключения асинхронных электродвигателей звездой и треугольником на сайте «Слобожанского завода»
Харьков, Полтавский шлях, 56, тел.: +38 (050) 775-43-34
© 2017 Слобожанский электромеханический завод. Все права защищены
Мощность двигателя – важнейший его показатель. Как в плане эксплуатации, так и в плане начисления налогов на авто. Крутящий момент нередко путают с мощностью или упускают его из виду в процессе оценки ходовых качеств авто. Многие упрощают автомобиль, считая, что большое количество лошадиных сил – главное преимущество любого мотора. Однако, вращающий момент – более важный показатель. Особенно, если автомобиль не предполагается использовать в качестве спортивного.
Что такое крутящий момент
Крутящим моментом называют единицу силы, которая необходима для поворота коленчатого вала ДВС. Эта не «лошадиная сила», которой должна обозначаться мощность.
ДВС вырабатывает кинетическую энергию, вращая таким образом коленвал. Показатель мощности двигателя (сила давления) зависит от скорости сгорания топлива. Крутящий момент – результат от действия силы на рычаг. Эта сила в физике считается в ньютонах. Длина плеча коленвала считается в метрах. Поэтому обозначение крутящего момента – ньютон-метр.
Технически, крутящий момент – это усилие, которое должно осуществляться двигателем для разгона и движения машины. При этом сила, оказывающая действие на поршень, пропорциональна объему двигателя.
Маховик – одна из важнейших деталей, которая должна через редуктор передавать вращательный момент от мотора к коробке передач, от стартера на коленвал, от коленвала на нажимной диск. Собственно, крутящий момент – итог давления на шатун.
Формула расчета крутящего момента
Показатель КМ рассчитывается так: мощность (в л. с.) равно крутящий момент (в Нм) умножить на обороты в минуту и разделить на 5,252. При меньших чем 5,252 значениях крутящий момент будет выше мощности, при больших – ниже.
В пересчете на принятую в России систему (кгм – килограмм на метр) – 1кг = 10Н, 1 см = 0,01м. Таким образом 1 кг х см = 0,1 Н х м. Посчитать вращательный момент в разных системах измерений ньютоны/килограммы и т.д. поможет конвертер – в практически неизменном виде он доступен на множестве сайтов, с его помощью можно определять данные по практически любому мотору.
График:
На графике изображена зависимость крутящего момента двигателя от его оборотов
От чего зависит крутящий момент
На КМ будут влиять:
Объем двигателя.
Давление в цилиндрах.
Площадь поршней.
Радиус кривошипа коленвала.
Основная механика образования КМ заключается в том, что чем больше двигатель по объему, тем сильней он будет нагружать поршень. То есть – будет выше значение КМ. Аналогична взаимосвязь с радиусом кривошипа коленвала, но это вторично: в современных двигателях этот радиус сильно изменить нельзя.
Давление в камере сгорания – не менее важный фактор. От него напрямую зависит сила, давящая на поршень.
Для снижения потерь крутящего момента при тряске машины во время резкого газа можно использовать компенсатор. Это специальный (собранный вручную) демпфер, компенсация которого позволит сохранить вращающий момент и повысить срок эксплуатации деталей.
На что влияет крутящий момент
Главная цель КМ – набор мощности. Часто мощные моторы обладают низким показателем КМ, поэтому не способны разогнать машину достаточно быстро. Особенно это касается бензиновых двигателей.
ВАЖНО! При выборе авто стоит рассчитать оптимальное соотношение вращательного момента с количеством оборотов, на которых чаще всего мотор будет работать. Если держать вращательный момент на соответствующем уровне, это позволит оптимально реализовать потенциал двигателя.
Высокий КМ также может влиять на управляемость машины, поэтому при резком увеличении скорости не лишним будет использование системы TSC. Она позволяет точнее направлять авто при резком разгоне.
Широко распространенный 8-клапанный двигатель ВАЗ выдает вращательный момент 120 (при 2500-2700 оборотах). Ручная коробка или АКПП стоит на машине – не принципиально. При использовании КПП немаловажен опыт водителя, на автоматической коробке плавный старт обеспечивает преобразователь.
Как увеличить крутящий момент
Увеличение рабочего объема. Чтобы повышать КМ используются разные методы: замена установленного коленвала на вал с увеличенным эксцентриситетом (редко встречающаяся запчасть, которую трудно находить) или расточка цилиндров под больший диаметр поршней. Оба способа имеют свои плюсы и минусы. Первый требует много времени на подбор деталей и снижает долговечность двигателя. Второй, увеличение диаметра цилиндров с помощью расточки, более популярен. Это может сделать практически любой автосервис. Там же можно настроить карбюратор для повышения КМ.
Изменение величины наддува. Турбированные двигатели позволяют достичь более высокого показателя КМ благодаря особенностям конструкции – возможности отключить ограничения в блоке управления компрессором, который отвечает за наддув. Манипуляции с блоком позволят повысить объем давления выше максимума, указанного производителем при сборке автомобиля. Способ можно назвать опасным, поскольку у каждого двигателя есть лимитированный запас нагрузок. Кроме того, часто требуются дополнительные усовершенствования: увеличение камеры сгорания, приведение охлаждения в соответствие повышенной мощности. Иногда требуется отрегулировать впускной клапан, иногда – сменить распредвал. Может потребоваться замена чугунного коленвала на стальной, замена поршней.
Изменение газодинамики. Редко используемый вариант, поскольку двигатель – сложная конструкция, созданием которого занимаются профессионалы. Теоретически можно придумать, как убрать ограничения, заложенные конструкторами для увеличения срока эксплуатации двигателя и его деталей. Но на практике, если убрать ограничитель, результат не гарантирован, поскольку поменяются все характеристики: например, динамика вырастет, но шина не будет цепляться за дорогу. Чтобы усовершенствовать двигатель такие образом надо быть не просто автомобильным конструктором, но и математиком, физиком и т.д.
ВАЖНО! Простой способ повысить КМ – использовать масляный фильтр. Он снизит засорение двигателя и продлит срок эксплуатации всех деталей.
Определение крутящего момента на валу
Что такое мощность двигателя и крутящий момент. Как рассчитать мощность мотора
Автор Павел Александрович Белоусов На чтение 6 мин. Просмотров 148
Мощность двигателя – это величина, показывающая, какую работу способен совершить мотор в единицу времени. То есть то количество энергии, которую двигатель передает на трансмиссию за определенный временной промежуток. Измеряется в киловаттах (кВт) или лошадиных силах (л. с.).
Как рассчитывается мощность двигателя?
Расчет мощности мотора проводится несколькими способами. Самый доступный способ – через крутящий момент. Умножаем крутящий момент на угловую скорость – получаем мощность двигателя.
N_дв=M∙ω=2∙π∙M∙n_дв
где:
N_дв – мощность двигателя, кВт;
M – крутящий момент, Нм;
ω – угловая скорость вращения коленчатого вала, рад/сек;
π – математическая постоянная, равная 3,14;
n_дв – частота вращения двигателя, мин-1.
Мощность рассчитывается и через среднее эффективное давление. Камера сгорания имеет определенный объем. Разогретые газы воздействуют на поршень в цилиндре с определенным давлением. Двигатель вращается с некоторой частотой. Произведение объема двигателя, среднего эффективного давления и частоты вращения, поделенное на 120, и даст теоретическую мощность двигателя в кВт.
N_дв=(V_дв∙P_эфф∙n_дв)/120
где:
V_дв – объем двигателя, см3;
P_эфф – эффективное давление в цилиндрах, МПа;
120 – коэффициент, применяемый для расчета мощности четырехтактного двигателя (у двухтактных ДВС этот коэффициент равен 60).
Для расчета лошадиных сил киловатты умножаем на 0,74.
N_(дв л.с.)=N_дв∙0,74
где:
N_дв л.с. – мощность двигателя в лошадиных силах, л. с.
Другие формулы мощности двигателя используются в реальных расчетах реже. Эти формулы включают в себя специфичные переменные. И чтобы измерить мощность двигателя по другим методикам, нужно знать производительность форсунок или массу потребленного двигателем воздуха.
На практике расчет мощности автопроизводители выполняют эмпирическим способом, то есть замеряют на стенде и строят график зависимости по факту, на основании полученных во время испытаний показателей.
Мощность двигателя – величина непостоянная. Для каждого мотора есть кривая, которая отображает на графике зависимость мощности от частоты вращения коленчатого вала. До определенного пика, примерно до 4-5 тысяч оборотов, мощность растет пропорционально оборотам. Далее идет плавное отставание роста мощности, кривая наклоняется. Примерно к 7-8 тысячам оборотов мощность идет на спад. Сказывается перекрытие клапанов на большой частоте вращения коленвала и падение КПД мотора из-за недостаточно интенсивного газообмена.
Чтобы узнать мощность двигателя, обратитесь к инструкции по эксплуатации авто. В разделе с техническими характеристиками мотора будет указана мощность и обороты, при которых она достигает пикового значения. Если мощность указана киловаттах, чтобы рассчитать лошадиные силы двигателя, воспользуйтесь приведенной выше формулой. В некоторых случаях автопроизводитель предоставляет график, на котором есть зависимость мощности двигателя и крутящего момента от частоты оборотов.
Видео: Простыми словами без сложных формул и расчетов, что такое мощность, крутящий момент и обороты двигателя.
Мощность ДВС определяет, насколько быстро автомобиль способен передвигаться или ускоряться (совершать работу). Полезная мощность двигателя рассчитывается с учетом потерь в трансмиссии, то есть указывает, сколько от изначальной мощности мотора по факту доходит до колес авто.
Что такое крутящий момент
Крутящий момент в двигателе автомобиля – это вращающая сила, которая численно равна произведению приложенной силы (давление раскаленных газов на поршень) на плечо (расстояние между осями коренных и шатунных шеек коленчатого вала в проекции, перпендикулярной оси вращения коленвала). Измеряется крутящий момент в ньютонах на метр (Нм).
Крутящий момент ДВС зависит от силы давления на поршень и расстояния между коренными и шатунными шейками. Зависимость здесь прямая. Чем больше плечо и чем больше давление на поршень – тем больше крутящий момент двигателя.
У дизельных двигателей степень сжатия больше. Больше и ход поршня в цилиндре (при равном с бензиновым мотором диаметре цилиндров). А это значит, что и расстояние между коренными и шатунными шейками будет больше. То есть длиннее плечо. За счет большей степени сжатия при рабочем такте у дизелей выше сила, давящая на поршень. Крутящий момент в дизельных моторах при прочих равных больше, чем в бензиновых.
Крутящий момент влияет на то, сколько энергии отдает мотор в текущий момент времени. Крутящий момент есть та величина, которая определяет фактически передаваемую в данный момент времени энергию на трансмиссию. Чем больше момент, тем сильнее тяга двигателя при текущих оборотах.
Что лучше: мощность или крутящий момент
Мощность и крутящий момент двигателя – величины взаимосвязанные. Это хорошо видно в формуле из первого пункта.
Пик крутящего момента на графике зависимости от частоты вращения мотора появляется раньше, чем пик мощности. Это справедливо как для дизельных, так и для бензиновых моторов. Однако у дизелей крутящий момент достигается раньше, и плато (интервал частоты вращения при пиковом значении) длиннее. У бензиновых ДВС мощность выше, хотя для ее достижения нужно раскрутить мотор почти до максимальных оборотов.
Сказать определенно, что лучше: мощность или крутящий момент, нельзя. Все зависит от случая. Трансмиссия современного авто способна трансформировать эти величины под требуемые условия. Поясним на примерах.
Для тяжелой техники, которой важна тяга в широком диапазоне оборотов, важнее крутящий момент. Мотор должен хорошо тянуть. Раскручивать его до предельных оборотов не нужно. Отчасти поэтому почти вся коммерческая техника оснащается дизельными моторами.
В гоночных автомобилях важнее мощность. Моторы этих авто по оборотам пилоты во время заездов держат в красной зоне. Двигатель отдает максимальную мощность. А трансмиссия преобразовывает мощность в тягу.
Для гражданских авто важен стиль вождения. Для езды на автомате подойдут оба мотора. Автоматическая трансмиссия будет держать мотор в диапазоне оборотов, при которых двигатель отдает максимум своего потенциала.
Для агрессивной езды на механике с раскручиванием двигателя в красную зону тахометра лучше подойдет бензиновый мотор. Но в этом случае нужно понимать, что для получения максимальной производительности от мотора потребуется держать его на пике оборотов и часто переключать передачи. Пик мощности у бензинового ДВС имеет малый диапазон и находится около максимальных оборотов. Для уверенных обгонов и ускорений нужно будет понижать передачу и раскручивать двигатель.
Для размеренной езды, особенно в городе, больше подходит дизель. Для обгона на дизельном авто зачастую не потребуется переходить на пониженную передачу, а высокий крутящий момент в широком диапазоне оборотов позволит реже переключаться.
Формула крутящего момента (момент инерции и угловое ускорение)
При вращательном движении крутящий момент требуется для создания углового ускорения объекта. Величина крутящего момента, необходимого для создания углового ускорения, зависит от распределения массы объекта. Момент инерции — это величина, описывающая распределение. Его можно найти путем интегрирования по массе всех частей объекта и их расстояниям до центра вращения, но также можно найти моменты инерции для общих форм.Крутящий момент на данной оси является произведением момента инерции и углового ускорения. Единицы крутящего момента — ньютон-метры (Н ∙ м).
крутящий момент = (момент инерции) (угловое ускорение)
τ = Iα
τ = крутящий момент вокруг определенной оси (Н ∙ м)
I = момент инерции (кг ∙ м ²)
α = угловое ускорение (радиан / с ²)
Формула крутящего момента Вопросы:
1) Момент инерции твердого диска равен, где M — масса диска, а R — радиус.Каждое колесо игрушечной машинки имеет массу 0,100 кг и радиус 20,0 см. Если угловое ускорение колеса составляет 1,00 радиан / с ², каков крутящий момент?
Ответ: Крутящий момент можно найти с помощью формулы крутящего момента и момента инерции твердого диска. Крутящий момент:
τ = Iα
τ = 0,0020 Н ∙ м
Крутящий момент, прилагаемый к одному колесу, составляет 0,0020 Н ∙ м.
2) Момент инерции тонкого стержня, вращающегося на оси, проходящей через его центр, равен, где M — масса, а L — длина стержня.Предположим, что лопасть вертолета представляет собой тонкий стержень массой 150,0 кг и длиной 8,00 м. Какой крутящий момент требуется для достижения углового ускорения 18,00 радиан / с ²?
Ответ: Крутящий момент можно найти с помощью формулы крутящего момента и момента инерции тонкого стержня. Крутящий момент:
τ = Iα
τ = 14 400 Н ∙ м
Требуемый крутящий момент составляет 14 400 Н ∙ м.
.
Калькулятор крутящего момента болта
Соотношение между прилагаемым крутящим моментом и осевой силой — или нагрузкой — в болте может быть рассчитано в этом общем уравнении как
T = KF d (1 — л / 100) (1)
где
T = крутящий момент ключа (Нм, фунт _f футов)
K = постоянная, которая зависит от материала и размера болта
d = номинальный диаметр болта (м, фут)
F = осевое усилие болта (Н, фунт _f)
l = коэффициент смазки (%)
Типичные значения для K с болтами из мягкой стали в диапазоне от 1/4 «до 1»:
нормальная сушка: K = 0.2
без покрытия, черное покрытие: K = 0,3
оцинкованное: K = 0,2
слегка смазанное: K = 0,18
с кадмиевым покрытием: K = 0,16
Примечание ! — имейте в виду, что это грубый расчет, в который не входит шаг винта. Типичные моменты затяжки болтов в метрической и британской системе указаны по ссылкам ниже:
Производственные данные всегда следует проверять перед использованием.
Кроме того, точность динамометрического ключа обычно не лучше + -25%.
Типичный крутящий момент болта в метрической и британской системе
Калькулятор момента затяжки болта
Калькулятор ниже может использоваться для расчета крутящего момента, необходимого для достижения заданного осевого усилия или нагрузки на болт. Калькулятор является универсальным и может использоваться для британских и метрических единиц при условии, что единицы используются последовательно.
K — постоянная
d — диаметр болта (м, фут)
F — осевое усилие или нагрузка болта (Н, фунт _f)
снижение крутящего момента из-за смазки (%)
Обратите внимание, что стандартные крутящие моменты в сухом состоянии обычно рассчитываются для создания растягивающего напряжения — или осевого усилия, или зажимной нагрузки — в болте, равного 70% минимальной прочности на разрыв или 75% условного сопротивления.
Пример — Требуемый крутящий момент для затяжки болта с дюймовой системой мер
Требуемое усилие зажима болта для соединения составляет 20000 фунтов . Крутящий момент, необходимый для сухого стального болта 3/4 « со смазкой 0% для достижения этого натяжения, можно рассчитать как
T _сухой = (0,2) (20000 фунтов) (0,75 дюйма) (1 / 12 футов / дюйм) (1 — (0%) / (100%))
= 250 (фунт _на футов)
Пример — Требуемый момент затяжки метрического болта до испытательной нагрузки
Испытательная нагрузка для метрического болта M30 град. 8.8 — 337000 N . Крутящий момент, необходимый для достижения этого натяжения с сухим болтом со смазкой 0% , можно рассчитать как
T _{без смазки} = (0,2) ( 337000 Н ) (30 мм) (10 ^-3 м / мм)
= 2022 (Нм)
Смазка болта маслом SAE 30 снижает крутящий момент, необходимый для достижения такого же натяжения, примерно на 40%. Приведенный крутящий момент может быть рассчитан
T _SAE30 = (2022 Нм) (1 — (40%) / (100%))
= 1213 Нм
Усилие болта vs.Крутящий момент
Ур. 1 можно переставить, чтобы выразить усилие болта как
F = T / (K d (1 — л / 100)) (1a)
Пример — болт без смазки и сухой
Испытательная нагрузка для M30 Болт метрический град. 8,8 — 337000 Н . Крутящий момент, необходимый для достижения этой силы с сухим болтом , рассчитывается как 2022 Нм .
При выходе из строя болт смазывают и затягивают с тем же моментом 2022 Нм .Сила, действующая в смазанном болте, может быть рассчитана как
F _{со смазкой} = (2022 Нм) / (0,2 (0,03 м) (1 — (40%) / (100%)))
= 561667 N
Это намного больше, чем может выдержать болт, и вероятен фатальный отказ .
Калькулятор силы болта
Этот калькулятор можно использовать для вычисления силы, действующей на болт.
T — крутящий момент (Нм, фунт _f футов)
K — постоянный
d — диаметр болта (м, фут)
Снижение крутящего момента из-за смазки (%)
.
Урок физики — Расчет крутящего момента и мощности из журналов данных
Урок физики — Расчет крутящего момента и мощности из журналов данных
Автор: Хием Динх
Хием Динь — инженер Технологии на момент написания этой статьи. Все заявления и мнения, выраженные Кхием Дином, принадлежат исключительно Кхием Дину и не отражают Honeywell Turbo Technologies.
Движением автомобилей управляет физика, поэтому использование некоторых основ физики и данных позволяет нам вычислять крутые вещи. Всем нравятся крутые вещи, верно? В современном автомобиле есть электроника, которая дает нам возможность собирать полезные данные, позволяя рассчитывать полезные вещи. В этом случае мы собираемся вычислить крутящий момент и мощность, превратив себя в виртуальный динамометрический стенд.
Недавно у меня была установлена Hondata KPro, позволяющая получать необходимые данные. Для расчета крутящего момента и мощности необходимо регистрировать только частоту вращения двигателя и время.Используя только эти два параметра, мы можем применить хорошее значение F = ma (Сила = масса x ускорение). Нам действительно нужно знать другие параметры, характерные для автомобиля, чтобы выполнить расчеты: размер шин, вес автомобиля, передаточные числа, главную передачу, коэффициент лобового сопротивления, площадь лобовой поверхности и плотность воздуха.
Во-первых, нам нужно взглянуть на силы, действующие на автомобиль. У нас есть сила в колесах, толкающая автомобиль вперед, и сила аэродинамического сопротивления, толкающая автомобиль в противоположном направлении.Разница между ними — остающаяся сила, обеспечивающая ускорение. Конечная скорость — это ситуация, когда сила сопротивления равна силе на колесах, что приводит к нулевой силе ускорения. Я назвал силу, действующую на шину, чистой силой, поскольку есть также потери на трение; На самом деле нет хорошего способа отделить потери на трение от силы, приложенной к шинам (которую я назвал общей силой), поэтому я сложил их вместе в чистую силу. Это эквивалент измерения крутящего момента на колесах на динамометрическом стенде, где автомобиль привязан к роликам.
Основное уравнение, необходимое для расчета крутящего момента и мощности: F = ma. Мы знаем массу автомобиля, поэтому нам нужно вычислить ускорение автомобиля, которое дает нам силу. Помните обороты двигателя и время, которое мы регистрировали? Мы собираемся использовать эту информацию для расчета скорости, дающей нам ускорение и силу сопротивления. Знание этих двух вещей дает нам чистую силу на шинах.
Чтобы получить скорость, нам нужно знать, с какой скоростью вращается шина, а также окружность шины.Расчет длины окружности шины — это простой вопрос установки и изменения ширины шины, соотношения сторон и диаметра колеса. Скорость вращения шины вычисляется путем деления скорости двигателя на передачу. В случае S2000 он имеет редуктор первичной передачи в дополнение к каждому индивидуальному передаточному числу и главной передаче.
Теперь, когда мы знаем скорость, осталось просто вычислить ускорение. За счет ускорения мы получаем чистую силу на шине. Используя значение чистой силы и радиус шины, мы можем рассчитать крутящий момент на шине.Для преобразования в крутящий момент на двигателе (измеренный на колесах / шинах, таких как большинство динамометрических стендов), значение крутящего момента на шине делится на передачу. Как только вы узнаете крутящий момент двигателя, мощность в лошадиных силах станет просто уравнением.
Связанные .
Расчет размеров двигателя
Правильный размер и выбор двигателя для вашего оборудования являются ключом к обеспечению производительности, надежности и стоимости оборудования. В дополнение к приведенной ниже информации по правильному подбору двигателя Oriental Motor предлагает онлайн-инструменты для определения размеров двигателя, а также помощь сотрудников нашей службы технической поддержки.
Наша служба технической поддержки готова помочь вам правильно определить размер и выбрать двигатель в зависимости от вашего индивидуального применения.Просто позвоните по телефону 1-800-GO-VEXTA (468-3982) (с понедельника по пятницу с 7:30 до 17:00 по тихоокеанскому стандартному времени).
Процедура выбора
Первый шаг — определить приводной механизм для вашего оборудования. Некоторые примеры: прямое вращение, шариковый винт, ремень и шкив или рейка и шестерня. Наряду с типом приводного механизма необходимо также определить размеры, массу, коэффициент трения и т. Д., Необходимые для расчета нагрузки:
Размеры и масса (или плотность) груза
Размеры и масса (или плотность) каждой детали
Коэффициент трения скользящей поверхности каждой подвижной части
Далее вам необходимо будет определить требуемые характеристики оборудования:
Скорость движения и время работы
Расстояние позиционирования и время позиционирования
Разрешение
Точность остановки
Удержание позиции
Электропитание и напряжение
Операционная среда
Особенности и требования, такие как; Открытый цикл, замкнутый цикл, программируемый, обратная связь, рейтинг IP, утверждения агентов и т. Д.
Чтобы определить необходимую мощность двигателя, необходимо вычислить три фактора; Момент инерции, крутящий момент и скорость. (Обратитесь к нижеследующим разделам по расчетам для каждого.)
После того, как вы рассчитали инерцию, крутящий момент и скорость двигателя, вы выберете тип двигателя на основе требуемых характеристик. Oriental Motor предлагает широкий ассортимент шаговых двигателей, серводвигателей, двигателей переменного тока и бесщеточных двигателей для удовлетворения конкретных потребностей вашего оборудования.
Наконец, после выбора типа двигателя вы сделаете окончательное определение двигателя, подтвердив, что характеристики выбранного двигателя (и редуктора, если применимо) удовлетворяют всем требованиям, таким как механическая прочность, время ускорения и момент ускорения.
Расчет размеров двигателя
При выборе двигателя необходимо учитывать три фактора; Момент инерции, крутящий момент и скорость.
Момент инерции
Момент инерции — это мера сопротивления объекта изменениям скорости его вращения.
Когда объект просто сидит без движения, момент инерции равен 0.
Когда вы пытаетесь заставить его двигаться, что означает, что вы хотите изменить скорость объекта с 0 на любую, возникнет эффект момента инерции.
Основная инерция (Дж) Уравнение :
Расчет момента инерции вращающегося объекта
Расчет момента инерции цилиндра
Расчет момента инерции полого цилиндра
Расчет момента инерции для смещенной оси
Расчет момента инерции для прямоугольной опоры
Расчет момента инерции для объекта в линейном движении
Единицы измерения момента инерции
Единицы инерции обычно используются двумя способами: унций в секунду и унций в секунду .Первое включает в себя гравитацию, второе — только массу.
Теоретически инерция — это фактор массы, поэтому он не должен включать гравитацию, однако практически мы не можем легко измерить массу на Земле.
Oriental Motor обычно обеспечивает инерцию в унциях на дюйм. Затем, когда мы вычисляем момент ускорения в расчете крутящего момента, мы делим общую инерцию на силу тяжести.
Плотность = 386 дюйм / сек²
унций-дюйм² = инерция в зависимости от веса
унций в секунду² = инерция в зависимости от массы
Расчет для унций-дюймов² в унций-дюймов²
Момент
Крутящий момент — это стремление силы вращать объект вокруг оси.Крутящий момент состоит из двух компонентов; компонент нагрузки (постоянный) и компонент ускорения.
Составляющая момента нагрузки обычно возникает из-за трения и / или силы тяжести и всегда действует на двигатель. Этот компонент обычно можно определить путем расчета или путем наложения динамометрического ключа на систему и считывания значения крутящего момента. Когда его невозможно измерить, мы используем некоторые уравнения для расчета приблизительного значения.
Однако ускоряющий момент действует на двигатель только тогда, когда он ускоряется или замедляется.Как только двигатель работает с постоянной скоростью, этот компонент уходит. Измерять составляющую ускорения сложно, не говоря уже об опасности. Если вы хотите, чтобы нагрузка разгонялась до скорости в течение 50 миллисекунд, вполне вероятно, что динамометрический ключ слетит. Поэтому рассчитываем составляющую ускорения. Этот компонент является функцией инерции системы и скорости ускорения. Итак, как только мы определим эти значения, мы сможем вычислить момент ускорения.
Момент нагрузки ( T )
Нагрузка крутящего момента очень проста.
Как вы видите, крутящий момент в этом уравнении является произведением силы и расстояния между силой и центром вращения. Например, если вы хотите удержать силу, действующую на конец шкива, T = F x r . Таким образом, вычисление момента нагрузки определяет силу в системе и логическое расстояние между валом двигателя и местом действия силы.
Когда механика усложняется, нам нужно преобразовать F и r, чтобы они соответствовали механике.
Момент нагрузки — фактическое измерение
Если вы можете измерить силу, это наиболее точный способ найти силу, поскольку он учитывает всю эффективность и коэффициент трения каждой части.
FB = Усилие, когда главный вал начинает вращаться
Силы
Есть три типа сил; вертикальный, горизонтальный и наклонный. Сила варьируется в зависимости от того, как она действует.
Расчет вертикальной силы
Расчет горизонтальной силы
Расчет силы наклона
Расчет момента нагрузки — шарико-винтовая передача
Расчет крутящего момента нагрузки — шкив
Расчет крутящего момента нагрузки — тросовый или ременной привод, реечный привод
Момент ускорения
Как упоминалось ранее, момент ускорения состоит из инерции и скорости ускорения.Если нам известны эти два значения, мы можем рассчитать момент ускорения.
Рассчитайте момент ускорения ( Ta )
Если скорость двигателя изменяется, всегда необходимо устанавливать момент ускорения или момент замедления.
Основная формула одинакова для всех двигателей. Однако используйте приведенные ниже формулы при вычислении момента ускорения для шаговых или серводвигателей на основе скорости импульса.
Общая формула для всех двигателей
При расчете момента ускорения для шаговых или серводвигателей на основе скорости импульса
Есть два основных профиля движения.Операция разгона / замедления является наиболее распространенной. Когда рабочая скорость низкая, а инерция нагрузки мала, можно использовать режим пуска / останова.
Расчет необходимого крутящего момента ( TM )
Требуемый крутящий момент рассчитывается путем умножения суммы крутящего момента нагрузки и момента ускорения на коэффициент безопасности.
Расчет эффективного крутящего момента нагрузки ( Trms ) для серводвигателей и бесщеточных двигателей серии BX
Если требуемый крутящий момент двигателя изменяется со временем, определите, можно ли использовать двигатель, вычислив эффективный момент нагрузки.Эффективный крутящий момент нагрузки становится особенно важным для режимов работы, таких как операции с быстрым циклом, когда ускорение / замедление является частым. Рассчитайте эффективный момент нагрузки при выборе серводвигателей или бесщеточных двигателей серии BX.
Скорость
Скорость определяется путем вычисления расстояния, разделенного на время. Для шаговых или серводвигателей необходимо также учитывать время разгона.
Расчет стандартной скорости
Скорость = Расстояние / Время
Для шаговых или серводвигателей
Скорость = Расстояние / (Время — Время разгона ( t1 )
Хотите узнать больше?
Команда технической поддержки
Oriental Motor и инженеры по применению будут работать с вами, чтобы определить лучшее решение для вашего приложения.Опытные члены команды ORIENTAL MOTOR знают эту технологию от и до. Мы найдем подходящее решение в соответствии с вашими потребностями и объясним альтернативы. Позвоните по телефону 1-800-GO-VEXTA (468-3982), чтобы поговорить с членом группы технической поддержки Oriental Motor.
.
Крутящий момент, необходимый для подъема нагрузки Калькулятор
Решенный пример
Приведенный ниже шаг за шагом решенный пример задачи может помочь пользователям понять, как входные значения используются в таких расчетах для расчета крутящего момента, необходимого для подъема нагрузки или горизонтального перемещения против силы с помощью винта с квадратной резьбой (винта питания) в передача энергии.
Пример задачи
Тиски с квадратной резьбой с номинальным диаметром винта d = 12 мм, шириной шага p = l = 2.5 мм, коэффициент трения квадратной резьбы μ = 0,25, коэффициент трения для манжеты & mu _c = 0,25, средний диаметр d _м = 10 мм, средний диаметр манжеты d _c = 18 мм и емкость зажима тисков составляет 900 Ньютон. Рассчитайте крутящий момент, необходимый для затяжки зажима тисков на полную мощность.
Решение
Приведенные данные
нагрузка в Ньютонах F = 900 Н
средний диаметр d _м = 10 мм
средний диаметр втулки d _c = 18 мм
шаг квадратной резьбы расстояние l = 2.5 мм
коэффициент трения для резьбы μ = 0,25
коэффициент трения для воротника & mu _c = 0,25
Пошаговый расчет
Формула для нахождения T _R = {[(F xd _m) / 2] x [l + (π x μ xd _m)] / [(π xd _m) — (μ xl)] + [(F x μ _c xd _c) / 2]}
Если даны только номинальный диаметр и шаг приводного винта
, средний диаметр d _м = d _n — (p / 2)
, замените значения в приведенной выше формуле
= [900 x 10/2] x [(2.5 + (π x 0,25 x 10)) / ((π x 10) — (0,25 x 2,5))] + [(900 x 0,25 x 18) / 2]
= 3,53 Н-мм
T _R = 3,53 Н-мм
разделите его на 1000, чтобы преобразовать его Н-мм в Нм
T _R = 3,53 / 1000
T _R = 0,0353 Нм
В области передачи энергии с помощью квадратной резьбы или винта с приводом В машиностроении важно проанализировать требуемый крутящий момент для перемещения нагрузки против силы. Приведенная выше формула, пошаговый расчет и решенный пример задачи могут быть полезны для пользователей, чтобы понять, как значения используются в формуле для определения минимального крутящего момента, необходимого для увеличения нагрузки T _R, однако, когда дело доходит до онлайн для быстрых расчетов этот крутящий момент силового винта, необходимый для подъема калькулятора нагрузки, помогает пользователю выполнять и проверять такие инженерные расчеты как можно быстрее.
.
Момент затяжки болта, осевое усилие зажима, Калькулятор диаметра болта | Инженеры Edge
Формула расчета крепежа и винта / болта Расчетные данные
Прочность материалов
См. Веб-страницу Уравнения расчета крутящего момента и страницу таблицы крутящих моментов для получения информации о рекомендуемом крутящем моменте и уравнениях.
Этот калькулятор крутящего момента болта крепления рассчитает неизвестный крутящий момент, диаметр, приложенную осевую силу и коэффициент трения при повороте для данных условий. Требуется минимум три (3) входа, затем нажмите кнопку «Найти», чтобы получить неизвестное
Для правильной работы этого калькулятора требуется браузер с поддержкой JAVA.
Инструкции:
1) Введите известные числовые значения (минимум два входа) в центральные поля ввода.
2) Нажмите соответствующую нижнюю кнопку для вычисления неизвестного значения.
Примечание. В данном калькуляторе изначально предполагается сухая и идеальная резьба, сделанная из стали и / или оцинкованной.Расчетные значения являются приблизительными. Расчетные значения не компенсируют жесткость материалов.
Расчетные уравнения силы затяжки болта
Связанный:
.
Расчет мощности и выбор электродвигателей для ЭП
Элементы электропривода
Выбор электродвигателя предполагает:
а) выбор рода тока и номинального напряжения, исходя из экономических соображений, с учетом того, что самыми простыми, дешевыми и надежными являются асинхронные двигатели, а самыми дорогими и сложными — двигатели постоянного тока.
б) выбор номинальной частоты вращения,
в) выбор конструктивного исполнения двигателя, учитывая три фактора: защиту его от воздействия окружающей среды, способ и обеспечение охлаждения и способ монтажа.
Расчет мощности двигателей для длительного режима работы
При постоянной нагрузке (рис. 17.3, а) определяется мощность Рс или момент Mс механизма, приведенные к валу двигателя, и по каталогу выбирается двигатель, имеющий ближайшую не меньшую номинальную мощность

Для тяжелых условий пуска осуществляется проверка величины пускового момента двигателя так, чтобы он превышал момент сопротивления механизма. Пусковой момент, Н*м,
где λ — кратность пускового момента двигателя, выбираемого по каталогу.
При длительной переменной нагрузке (рис. 17.3, б) определение номинальной мощности двигателя производят по
методу средних потерь, либо методу эквивалентных величин (мощности, момента или тока).
Расчет мощности двигателя по методу средних потерь
Метод основан на предположении, что при равенстве номинальных потерь двигателя ΔРН и средних потерь ΔРср, определяемых по диаграмме нагрузки, температура двигателя не будет превышать допустимую, °С:

1. Определяется средняя мощность нагрузки, кВт,

2. Предварительно подбирается двигатель с номинальной мощностью Рн. При этом

3. Определяются номинальные потери подобранного двигателя, кВт,

4. Определяются по диаграмме потери ΔP1, ΔР2,…, ΔРп, кВт,

где ηп — КПД, соответствующий мощности Рп и зависящий
от загрузки двигателя. При
5. Определяются по диаграмме средние потери, кВт,
где а — отношение постоянных потерь в двигателе, указанных в каталоге, к номинальным

6. Проверяется условие равенства средних и номинальных потерь. При их расхождении более чем на 10% подбирают другой двигатель и повторяют расчет.
Расчет мощности двигателя по методу эквивалентных величин
Метод основан на понятии среднеквадратичного или эквивалентного тока (мощности, момента). Переменные потери в двигателе пропорциональны квадрату тока нагрузки. Эквивалентным, неизменным по величине током называют ток, создающий в двигателе такие же потери, как и изменяющийся во времени фактический ток нагрузки.
1. Определяют величину эквивалентного тока, А,
2. По каталогу выбирают двигатель, номинальный ток которого равен или несколько больше 1$.
3. Двигатель проверяют по перегрузочной способности: отношение наибольшего момента сопротивления к номинальному не должно превышать допустимого значения, приводимого в каталогах (см. также, например, гл. 6 и 7).
или эквивалентного момента, Н*м:
Если мощность и вращающий момент двигателя пропорциональны величине тока, то для расчета можно воспользоваться выражениями для эквивалентной мощности, кВт:

Расчет мощности двигателей
для повторно-кратковременного
и кратковременного режимов работы
Повторно—кратковременный режим работы (рис. 17.3, б).
По нагрузочной диаграмме определяют среднюю мощность Рср.
Выбирают двигатель, номинальная мощность которого не меньше средней мощности.
Определяют эквивалентную мощность Р$ ( или Мэ).
Эквивалентную мощность (момент, ток) пересчитывают для ближайшего стандартного значения ПВН0М:
По каталогу выбирают двигатель с номинальной мощностью Рн при ПВН0М так, чтобы Рн ≥ Р.
Выбранный двигатель проверяют по перегрузочной способности.
Кратковременный режим работы (рис. 17.3, а).
Стандартные продолжительности рабочего периода для этого режима составляют 15, 30, 60 и 90 мин. Мощность двигателя определяется по методу эквивалентных величин.
В этом режиме могут использоваться и двигатели» рассчитанные на длительный режим работы. Двигатель выбирают заниженной мощности. Следовательно, ток двигателя в период работы в этом режиме может существенно превышать номинальный, однако превышение температуры при этом не должно быть больше допустимого, X:
Ток двигателя в кратковременном режиме работы, допустимый в течение времени tP, A:

— постоянная времени нагрева двигателя, с.
Коэффициент тепловой перегрузки двигателя
Если постоянные потери К неизвестны, то для номинального режима их ориентировочно принимают равными переменным
потерям в двигателе, Вт:
Если известны потери ΔРкр и ΔРн, то постоянная времени, с, определяется из соотношения

«Понимание взаимосвязи между двумя», EPI Inc.
ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ:

Измеряется крутящий момент; Мощность рассчитана
ПРИМЕЧАНИЕ: Все наши продукты, конструкции и услуги являются ОРГАНИЧЕСКИМИ, БЕЗ ГЛЮТЕНА, НЕ СОДЕРЖАТ ГМО и не нарушают чьи-либо драгоценные ЧУВСТВА.
Для того, чтобы подробно обсудить силовые установки, важно понимать концепции POWER и TORQUE .
ОДНАКО, чтобы понять POWER , вы должны сначала понять ENERGY и WORK .
Если вы какое-то время не знакомились с этими концепциями, было бы полезно сделать это перед изучением этой статьи. НАЖМИТЕ ЗДЕСЬ, чтобы получить быстрый обзор Energy and Work.
Часто кажется, что люди не понимают отношения между МОЩНОСТЬЮ и МОМЕНТОМ. Например, мы слышали, как производителей двигателей , консультантов по распределительным валам и другие « технических экспертов» спрашивали клиентов:
«Вы хотите, чтобы ваш двигатель выдавал ЛОШАДЬ или МОМЕНТ?»
И этот вопрос обычно задают тоном, который убедительно свидетельствует о том, что эти «эксперты» верят, что мощность и крутящий момент каким-то образом исключают друг друга.
На самом деле верно обратное, и вы должны четко понимать следующие факты:
МОЩНОСТЬ (скорость выполнения РАБОТ) зависит от МОМЕНТА и ОБ / МИН .
МОМЕНТ и ОБ / МИН — ИЗМЕРЕНИЕ мощности двигателя.
МОЩНОСТЬ ВЫЧИСЛЯЕТСЯ от крутящего момента и числа оборотов в минуту по следующему уравнению:
л.с. = крутящий момент x об / мин ÷ 5252
(Для всех, кто интересуется, внизу этой страницы показан вывод этого уравнения.)
Двигатель производит МОЩНОСТЬ за счет ВРАЩАЮЩЕГОСЯ ВАЛА, который может оказывать заданное значение МОМЕНТ на нагрузку при заданных об / мин . Величина МОМЕНТА, который может проявить двигатель, обычно зависит от числа оборотов.
МОМЕНТ
МОМЕНТ определяется как СИЛА вокруг данной точки, приложенная на РАДИУС от этой точки. Обратите внимание, что единицей МОМЕНТА является один фунт-фут (часто неверно), а единицей РАБОТА является один фут-фунт .
Рисунок 1
Обращаясь к , рис. 1 , предположим, что ручка прикреплена к шатуну так, чтобы она была параллельна поддерживаемому валу и расположена на радиусе 12 дюймов от центра вала. В этом примере рассмотрим вал должен быть прикреплен к стене. Пусть стрелка представляет силу в 100 фунтов, приложенную в направлении, перпендикулярном как рукоятке, так и шатуну, как показано.
Поскольку вал прикреплен к стене, вал не вращается, но к валу прилагается крутящий момент , равный 100 фунт-фут (100 фунтов на 1 фут).
ПРИМЕЧАНИЕ , что ЕСЛИ шатун на эскизе был вдвое длиннее (т. Е. Рукоятка была расположена в 24 дюймах от центра вала), то же усилие в 100 фунтов, приложенное к рукоятке, дало бы 200 фунт-фут. крутящего момента (100 фунтов умножить на 2 фута)
МОЩНОСТЬ
МОЩНОСТЬ — это мера того, сколько РАБОТ можно выполнить за указанное ВРЕМЯ. В примере на странице «Работа и энергия» парень, толкающий машину, сделал 16 500 фут-фунтов из РАБОТЫ .Если бы он проделал эту работу за две минуты, он произвел бы 8250 фут-фунтов в минуту POWER (165 футов x 100 фунтов ÷ 2 минуты). Если вам неясно, что такое РАБОТА и ЭНЕРГИЯ, было бы полезно ознакомиться с этими концепциями ЗДЕСЬ.
Точно так же, как один тонны — это большой вес (по определению, 2000 фунтов), один лошадиных сил, — это большое количество мощности. Определение одной лошадиных сил составляет 33000 фут-фунтов в минуту . Мощность, которую парень произвел, толкая свою машину по участку (8250 футов фунтов в минуту), равна лошадиных сил (8 250 ÷ 33 000).
Хорошо, все в порядке, но как толкание машины через парковку связано с вращающимися механизмами?
Рассмотрим следующее изменение в приведенном выше эскизе рукоятки и кривошипа . Рукоятка все еще находится на расстоянии 12 дюймов от центра вала, но теперь, вместо того, чтобы быть прикрепленным к стене, вал теперь проходит через стену, опираясь на подшипники качения, и прикреплен к генератору за стеной.
Предположим, как показано на рис. , рис. 2 , что постоянная сила в 100 фунтов.каким-то образом прикладывается к ручке, так что сила всегда перпендикулярна как ручке, так и шатуну, когда шатун поворачивается. Другими словами, «стрелка» вращается вместе с рукояткой и остается в том же положении относительно рукоятки и рукоятки, как показано в приведенной ниже последовательности. (Это называется «касательной силой»).
Рисунок 2
Если эта постоянная тангенциальная сила в 100 фунтов, приложенная к 12-дюймовой рукоятке (крутящий момент 100 фунт-фут), заставляет вал вращаться со скоростью 2000 об / мин, тогда мощность , , которую вал передает генератору за стеной, равна 38 HP , рассчитывается следующим образом:
100 фунт-фут крутящего момента (100 фунт-футов)x 1 фут), умноженное на 2000 об / мин, деленное на 5252, составляет 38 л.с.
Следующие примеры иллюстрируют несколько различных значений МОМЕНТА, которые производят 300 л.с.
Пример 1 : Какой МОМЕНТ требуется для производства 300 л.с. при 2700 об / мин?
, поскольку HP = МОМЕНТ x ОБ / МИН ÷ 5252
, затем переформулируя уравнение:
МОМЕНТ = HP x 5252 ÷ ОБ / МИН
Ответ: МОМЕНТ = 300 x 5252 ÷ 2700 = 584 фунт-фут.
Пример 2: Какой МОМЕНТ требуется для производства 300 л.с. при 4600 об / мин?
Ответ: МОМЕНТ = 300 x 5252 ÷ 4600 = 343 фунт-фут.
Пример 3: Какой МОМЕНТ требуется для производства 300 л.с. при 8000 об / мин?
Ответ: МОМЕНТ = 300 x 5252 ÷ 8000 = 197 фунт-фут.
Пример 4: Какой МОМЕНТ дает секция турбины 41 000 об / мин газотурбинного двигателя мощностью 300 л.с.?
Ответ: МОМЕНТ = 300 x 5252 ÷ 41000 = 38,4 фунт-фут.
Пример 5: Выходной вал коробки передач двигателя в Примере 4 выше вращается со скоростью 1591 об / мин.Какой МОМЕНТ доступен на этом валу?
Ответ: МОМЕНТ = 300 x 5252 ÷ 1591 = 991 фунт-фут.

(без учета потерь в редукторе, конечно).
Из этих чисел следует понять, что определенное количество лошадиных сил может быть получено из бесконечного числа комбинаций крутящего момента и числа оборотов в минуту.
Подумайте об этом по-другому: в автомобилях равного веса 2-литровый двигатель с двумя распредвалами, развивающий 300 л.с. при 8000 об / мин (197 фунт-фут) и 400 л.с. при 10000 об / мин (210 фунт-фут), поможет вам. угла точно так же, как 5-литровый двигатель, который развивает 300 л.с. при 4000 об / мин (394 фунт-фут) и 400 л.с. при 5000 об / мин (420 фунт-фут).Фактически, в автомобилях равного веса меньший двигатель, вероятно, будет гоняться ЛУЧШЕ, потому что он намного легче и, следовательно, снижает нагрузку на переднюю часть. И, в действительности, автомобиль с более легким 2-литровым двигателем, вероятно, будет весить меньше, чем большой автомобиль с двигателем V8, поэтому он будет лучшим гоночным автомобилем по нескольким причинам.
Измерение мощности
Динамометр определяет МОЩНОСТЬ , которую производит двигатель, прикладывая нагрузку к выходному валу двигателя с помощью водяного тормоза, генератора, поглотителя вихревых токов или любого другого управляемого устройства, способного поглощать мощность.Система управления динамометром заставляет поглотитель точно соответствовать количеству МОМЕНТ , которое двигатель производит в этот момент, затем измеряет , что МОМЕНТ и об / мин вала двигателя, и на основе этих двух измерений он вычисляет Наблюдается , мощность . Затем он применяет различные факторы (температура воздуха, барометрическое давление, относительная влажность), чтобы скорректировать наблюдаемую мощность до значения, которое было бы, если бы оно было измерено при стандартных атмосферных условиях , называемое скорректированной мощностью .
Мощность для привода насоса
В ходе работы с множеством различных проектов двигателей мы часто слышим предположение, что мощность двигателя может быть увеличена за счет использования «лучшего» масляного насоса. В этом предположении подразумевается вера в то, что «лучший» масляный насос имеет более высокую эффективность перекачивания и, следовательно, может обеспечивать требуемый поток при требуемом давлении, потребляя при этом меньше энергии от коленчатого вала. Хотя это технически верно, величина улучшения на удивление мала.
Сколько мощности требуется, чтобы привести в действие насос с известным потоком при известном давлении? Мы уже показали, что мощность — это работа в единицу времени, и пока мы будем придерживаться старых добрых американских единиц (фут-фунт в минуту и дюйм-фунт в минуту). И мы знаем, что расход раз давление равно МОЩНОСТЬ , как показано:
Расход (кубические дюймы / минуту) умноженный на давление (фунты / квадратный дюйм) = МОЩНОСТЬ (дюйм-фунты / минуту)
Далее достаточно просто умножить на соответствующие константы, чтобы получить уравнение, которое вычисляет HP по давлению, умноженному на расход.Поскольку расход чаще всего указывается в галлонах в минуту, и поскольку хорошо известно, что в галлоне содержится 231 кубический дюйм, то:
Расход (галлонов в минуту) x 231 (кубический дюйм / галлон) = расход (кубический дюйм в минуту).
Поскольку, как объяснено выше, 1 л.с. — это 33 000 фут-фунтов работы в минуту, умножение этого числа на 12 дает количество дюйм-фунтов работы в минуту в одном HP (396 000). Разделив 396 000 на 231, мы получим коэффициент преобразования единиц 1714,3. Следовательно, простое уравнение:
Насос HP = расход (галлонов в минуту) x давление (PSI) / 1714.
Это уравнение представляет мощность, потребляемую насосом со 100% КПД. Когда в уравнение включается КПД насоса, оно становится:
.
Насос HP = (расход {GPM} x давление {PSI} / (1714 x эффективность)
Обычные шестеренчатые насосы обычно работают с КПД от 75 до 80%. Итак, предположим, что вашему полностью алюминиевому двигателю V8 требуется 10 галлонов в минуту при 50 фунтах на квадратный дюйм. Масляный насос будет рассчитан на поддержание некоторого предпочтительного уровня давления масла на холостом ходу, когда двигатель и масло горячие, поэтому насос будет иметь гораздо большую производительность, чем требуется для поддержания 10 галлонов в минуту при 50 фунтах на квадратный дюйм при рабочей скорости.(Это то, что делает «предохранительный» клапан: отводит избыточную пропускную способность обратно на вход насоса, что, в качестве дополнительного преимущества, также значительно снижает предполагаемую кавитацию во входной линии насоса.)
Итак, предположим, что ваш насос с КПД 75% поддерживает 50 фунтов на квадратный дюйм при рабочей скорости и обеспечивает 10 галлонов в минуту, необходимые двигателю. Фактически он перекачивает примерно 50 галлонов в минуту (10 из которых проходят через двигатель, а остальные 40 — через предохранительный клапан) при 50 фунтах на квадратный дюйм. Мощность для привода этой ступени нагнетательного насоса:
л.с. = (50 галлонов в минуту x 50 фунтов на кв. Дюйм) / (1714 x 0.75 КПД) = 1,95 л.с.
Предположим, вы поддались шумихе и выложили действительно большие деньги за насос с эффективностью 90%. Этот насос (при том же расходе и давлении) потребляет:
л.с. = (50 галлонов в минуту x 50 фунтов на кв. Дюйм) / (эффективность 1714 x 0,90) = 1,62 л.с.
ВАУ. Чистый прирост 1/3 HP. Может ли ВАШ дино даже точно измерить разницу в 1 л.с.?
Общие наблюдения
Чтобы спроектировать двигатель для конкретного применения, полезно построить график оптимальной кривой мощности для этого конкретного приложения, а затем на основе этой проектной информации определить кривую крутящего момента, которая требуется для получения желаемой кривой мощности.Оценивая требования к крутящему моменту по сравнению с реалистичными значениями BMEP, вы можете определить разумность целевой кривой мощности.
Обычно пик крутящего момента происходит при значительно более низких оборотах в минуту, чем пиковая мощность. Причина в том, что, как правило, кривая крутящего момента не спадает (в%) так быстро, как увеличивается число оборотов в минуту (в%). Для гоночного двигателя часто бывает выгодно (в рамках граничных условий приложения) эксплуатировать двигатель намного выше пиковой мощности, чтобы обеспечить максимальную среднюю мощность в требуемом диапазоне оборотов.
Однако для двигателя, который работает в относительно узком диапазоне оборотов, такого как авиационный двигатель, обычно требуется, чтобы двигатель вырабатывал максимальную мощность при максимальных оборотах. Для этого требуется, чтобы пик крутящего момента был достаточно близок к максимальным оборотам в минуту. Для авиационного двигателя вы обычно проектируете кривую крутящего момента так, чтобы она была максимальной при нормальном крейсерском режиме и оставалась ровной до максимальных оборотов. Такое расположение кривой крутящего момента позволило бы двигателю производить значительно большую мощность, если бы он мог работать на более высоких оборотах, но цель состоит в том, чтобы оптимизировать производительность в пределах рабочего диапазона.
Пример этой концепции показан на Рисунке 3 ниже. Три пунктирные линии представляют три разные кривые крутящего момента, каждая из которых имеет точно такую же форму и значения крутящего момента, но с пиковыми значениями крутящего момента, расположенными при разных значениях числа оборотов в минуту. Сплошные линии показывают мощность, создаваемую кривыми крутящего момента того же цвета.
Рисунок 3
Обратите внимание, что с пиковым крутящим моментом 587 фунт-футов при 3000 об / мин розовая линия электропередачи достигает пика примерно 375 л.с. между 3500 и 3750 об / мин.С той же кривой крутящего момента, перемещенной вправо на 1500 об / мин (черный, пик крутящего момента 587 фунт-фут при 4500 об / мин), пиковая мощность подскакивает примерно до 535 л.с. при 5000 об / мин. Опять же, перемещение той же кривой крутящего момента вправо еще на 1500 об / мин (синий, пик крутящего момента 587 фунт-фут при 6000 об / мин) приводит к пику мощности около 696 л.с. при 6500 об / мин
Используя черные кривые в качестве примера, обратите внимание, что двигатель выдает 500 л.с. при 4500 и 5400 об / мин, что означает, что двигатель может выполнять такой же объем работы за единицу времени (мощности) при 4500, что и при 5400.ОДНАКО, он будет сжигать меньше топлива для выработки 450 л.с. при 4500 об / мин, чем при 5400 об / мин, потому что паразитные потери мощности (мощность, потребляемая для вращения коленчатого вала, компонентов возвратно-поступательного движения, клапанного механизма) увеличивается пропорционально квадрату частоты вращения коленчатого вала.
Диапазон оборотов, в котором двигатель развивает максимальный крутящий момент, ограничен. Вы можете настроить двигатель так, чтобы он имел высокий пиковый крутящий момент с очень узким диапазоном или более низкое значение пикового крутящего момента в более широком диапазоне. Эти характеристики обычно продиктованы параметрами приложения, для которого предназначен двигатель.
Пример этого показан на Рисунке 4 ниже. Он такой же, как график на Рисунке 3 (выше), ЗА ИСКЛЮЧЕНИЕМ, синяя кривая крутящего момента была изменена (как показано зеленой линией), поэтому она не спадает так быстро. Обратите внимание, как это приводит к тому, что зеленая линия электропередачи выходит за пределы пикового крутящего момента. Такого рода изменение кривой крутящего момента может быть достигнуто путем изменения различных ключевых компонентов, включая (но не ограничиваясь ими) профили выступов кулачков, расстояние между выступами кулачков, длину впускных и / или выпускных направляющих, поперечное сечение впускных и / или выпускных направляющих.Изменения, направленные на расширение пикового крутящего момента, неизбежно уменьшат значение пикового крутящего момента, но желательность данного изменения определяется применением.
Рисунок 4
Вывод уравнения мощности

(для всех, кто интересуется)
Эта часть может не представлять интереса для большинства читателей, но несколько человек спрашивали:
«Хорошо, если л.с. = ОБ / МОМ x МОМЕНТ ÷ 5252 , то откуда 5252?»
Вот ответ.
По определению МОЩНОСТЬ = СИЛА x РАССТОЯНИЕ ÷ ВРЕМЯ (как описано выше под заголовком МОЩНОСТЬ )
Используя пример на Рисунке 2 выше, где постоянная тангенциальная сила в 100 фунтов была приложена к 12-дюймовой рукоятке, вращающейся со скоростью 2000 об / мин, мы знаем задействованную силу , поэтому для расчета мощности нам потребуется расстояние до ручки перемещений на единицу время , выражается как:
Мощность = 100 фунтов x расстояние в минуту
Хорошо, как далеко перемещается рукоятка кривошипа за одну минуту? Сначала определите расстояние, на которое он проходит за один оборот :
РАССТОЯНИЕ за оборот = 2 x π x радиус
РАССТОЯНИЕ за оборот.= 2 x 3,1416 x 1 фут = 6,283 фута
Теперь мы знаем, как далеко кривошип перемещается за один оборот. Как далеко заводится за одну минуту ?
РАССТОЯНИЕ в мин. = 6,283 фута на оборот х 2000 изм. за мин. = 12,566 футов в минуту
Теперь мы знаем достаточно, чтобы вычислить мощность, определенную как:
МОЩНОСТЬ = СИЛА x РАССТОЯНИЕ ÷ ВРЕМЯ
, так что
Мощность = 100 фунтов x 12566 футов в минуту = 1256600 фут-фунтов в минуту
Пухло, а как насчет ЛОШАДЕЙ? Помните, что одна ЛОШАДЬ определяется как 33000 фут-фунтов работы в минуту .Следовательно, HP = МОЩНОСТЬ (фут-фунт в минуту) ÷ 33000. Мы уже подсчитали, что мощность, подаваемая на кривошипное колесо выше, составляет 1 256 600 фут-фунтов в минуту.
Сколько это HP?
л.с. = (1,256,600 ÷ 33,000) = 38,1 л.с.
Теперь мы объединяем кое-что, что мы уже знаем, чтобы произвести магию 5252. Мы уже знаем это:
МОМЕНТ = СИЛА x РАДИУС.
Если мы разделим обе части этого уравнения на РАДИУС, мы получим:
(a) СИЛА = МОМЕНТ ÷ РАДИУС
Теперь, если РАССТОЯНИЕ на оборот = РАДИУС x 2 x π, то
(b) РАССТОЯНИЕ в минуту = РАДИУС x 2 x π x об / мин
Мы уже знаем
(c) МОЩНОСТЬ = СИЛА x РАССТОЯНИЕ в минуту
Итак, если мы подставим эквивалент FORCE из уравнения (a) и расстояние в минуту из уравнения (b) в уравнение (c), мы получим:
МОЩНОСТЬ = (МОМЕНТ ÷ РАДИУС) x (ОБ / МИН x РАДИУС x 2 x π)
Разделив обе стороны на 33000, чтобы найти HP,
л.с. = МОМЕНТ ÷ РАДИУС x ОБ / МИН x РАДИУС x 2 x π ÷ 33,000
Путем уменьшения получаем
л.с. = МОМЕНТ x ОБ / МИН x 6.28 ÷ 33,000
с
33000 ÷ 6.2832 = 5252
Следовательно,
л.с. = МОМЕНТ x ОБ / МИН ÷ 5252
Обратите внимание, что при 5252 об / мин крутящий момент и л.с. равны. При любом числе оборотов ниже 5252 значение крутящего момента больше, чем значение HP; Выше 5252 об / мин значение крутящего момента меньше значения л.с.
лошадиных сил против крутящего момента: в чем разница?
Эндрю Трэхан Автомобиль и водитель
Что лучше? Вот как можно прекратить споры о ночном баре.
Йоги Берра, который никогда не останавливался на деталях двигателя, пришел бы к выводу, что крутящий момент и мощность — это одно и то же, только разные. Собственно, это упрощение отчасти верно.
Крутящий момент и мощность — это то, что двигатели производят, когда вы поворачиваете ключ и нажимаете педаль акселератора. Воздух и топливо, воспламеняющиеся в камерах сгорания, вызывают скручивание коленчатого вала, трансмиссии и ведущих мостов. Это чудо преобразования энергии: потенциальная энергия, содержащаяся в галлоне переработанного динозавра, эффективно изменилась на кинетическую энергию, необходимую для вождения.
Копая глубже, рассмотрим эти определения из учебников:
Энергия — это способность выполнять работу. В этом случае двигатели выполняют ту тяжелую работу (работу), которую раньше выполняли лошади.
Работа является результатом силы, действующей на некотором расстоянии. Единица измерения работы (а также энергии) в США — фут-фунт. В Международной системе (СИ) работа измеряется в джоулях и, в редких случаях, в ньютон-метрах.
Крутящий момент — это сила вращения, создаваемая коленчатым валом двигателя.Чем выше крутящий момент двигатель, тем выше его способность выполнять работу. Измерение такое же, как у работы, но немного отличается. Поскольку крутящий момент является вектором (действующим в определенном направлении), он измеряется в единицах фунт-фут и ньютон-метр.
Конечно, всегда есть исключения. В этом случае различие составляет статический крутящий момент , который вы прикладываете с помощью гаечного ключа для затягивания болтов головки. Во избежание путаницы единицами измерения статического крутящего момента традиционно являются фунты-футы.Напротив, SI придерживается ньютон-метров как для статических, так и для динамических измерений крутящего момента.
Мощность — это скорость выполнения работы. Шотландский изобретатель восемнадцатого века Джеймс Ватт дал нам удобный эквивалент: одна лошадиная сила — это мощность, необходимая для подъема 33000 фунтов ровно на один фут за одну минуту. В соответствии с этим вкладом единицей измерения мощности в системе СИ является киловатт.
Возвращаясь к теореме Берра, крутящий момент — это способность выполнять работу, а мощность — это скорость, с которой можно выполнить некоторую трудоемкую задачу.Другими словами, мощность — это скорость выполнения работы (или приложения крутящего момента) за заданный промежуток времени. Математически мощность в лошадиных силах равна крутящему моменту, умноженному на число оборотов в минуту. H = T x об / мин / 5252, где H — мощность в лошадиных силах, T — фунт-фут, об / мин — это скорость вращения двигателя, а 5252 — постоянная, заставляющая единицы двигаться. Таким образом, для получения большей мощности двигателю необходимо генерировать больший крутящий момент, работать на более высоких оборотах или и то, и другое.
Хотя определения эскизов отлично подходят для учебников, применение их к реальным движкам — другое дело.Одна проблема заключается в том, что у каждого автомобильного двигателя есть рабочий диапазон от холостого хода до красной черты. Например, 6,2-литровый двигатель Hellcat V-8 Dodge Challenger выдает 707 лошадиных сил ТОЛЬКО при 6000 об / мин. Он выдает существенно меньшую мощность на холостом ходу (достаточную только для вращения аксессуаров с приводом от двигателя) и чуть меньше 700 лошадиных сил на красной границе 6200 об / мин. И он обеспечивает максимальный крутящий момент 650 фунт-фут ТОЛЬКО при 4000 об / мин.
Другая проблема — точное определение мощности и крутящего момента вращающегося коленчатого вала.Инструмент для этой задачи — динамометр двигателя. Хотя это слово означает «устройство измерения мощности», на практике крутящий момент и частота вращения двигателя измеряются, а его мощность рассчитывается по формуле, приведенной выше.
Вихретоковые динамометры используют магнитное поле для передачи крутящего момента от вращающегося коленчатого вала на опору плеча рычага относительно статического датчика силы (известного как датчик нагрузки), расположенного на точном расстоянии от центра кривошипа. Другой широко используемый тип динамометра — это водяной тормоз; он использует один вращающийся и один статический набор лопаток насоса для передачи крутящего момента коленчатого вала через плечо рычага на датчик нагрузки.
Совершенный двигатель развивает достаточный крутящий момент на низких оборотах и поддерживает его до минимального уровня. Величина создаваемого крутящего момента прямо пропорциональна потоку воздуха, проходящего через двигатель. Большие двигатели перекачивают больше воздуха и, следовательно, развивают больший крутящий момент. Бустеры — нагнетатели, турбокомпрессоры — доставляют дополнительный воздух, помогая малым двигателям работать крупными. Конечно, в камеры сгорания должно подаваться соответствующее количество топлива, но это простая часть, особенно с электронным управлением впрыском.
Чтобы восполнить легкость впрыска нужного количества топлива, конструкторы двигателей сталкиваются с несколькими сложными задачами. Один из них — сделать все компоненты достаточно прочными, чтобы выдерживать нагрузки, которым они подвергаются из-за давления сгорания и, в случае движущихся частей, их собственной инерции. Потребности в охлаждении и смазке примерно пропорциональны производимой мощности. А закачка воздуха в любой двигатель на сверхвысоких оборотах и из него — это то место, где инженерное дело становится видом искусства.Включите в уравнение разработки топливную экономичность и чистоту выхлопных газов, и станет ясно, почему мастера двигателей редко тусуются у водоохладителя.
На этом этапе обсуждения должно быть ясно, что крутящий момент и лошадиные силы подобны разлученным братьям и сестрам; они тесно связаны, но не имеют много общего. Но как насчет более серьезной моральной проблемы, стоящей перед человечеством в целом и автолюбителями в частности: что лучше?
Мы ответим, что Йоги Берра был бы признателен.В бейсболе, если крутящий момент аналогичен кетчеру, то питчер — это лошадиные силы. И то, и другое необходимо для игры в мяч, но ответственность питчера — определение скорости и траектории каждого брошенного мяча — определяет ход игры. Крутящий момент жизненно важен для работы каждого двигателя, но мощность — это то, что отличает отличный двигатель от хорошего.
Этот контент создается и поддерживается третьей стороной и импортируется на эту страницу, чтобы помочь пользователям указать свои адреса электронной почты.Вы можете найти больше информации об этом и подобном контенте на сайте piano.io.
Мощность
в зависимости от крутящего момента — x-engineer.org
В этой статье мы собираемся понять, как создается крутящий момент двигателя , как рассчитывается мощность двигателя и что такое крутящий момент и кривая мощности . Кроме того, мы собираемся взглянуть на карты крутящего момента и мощности двигателя (поверхности).
К концу статьи читатель сможет понять разницу между крутящим моментом и мощностью, как они влияют на продольную динамику автомобиля и как интерпретировать кривые крутящего момента и мощности при полной нагрузке.
Определение крутящего момента
Крутящий момент можно рассматривать как крутящее усилие , приложенное к объекту. Крутящий момент (вектор) — это произведение между силой (вектором) и расстоянием (скаляр). Расстояние, также называемое плечом рычага , измеряется между силой и точкой поворота. Подобно силе, крутящий момент является вектором и определяется амплитудой и направлением вращения.
Изображение: Момент затяжки на колесном болте
Представьте, что вы хотите затянуть / ослабить болты колеса.Нажатие или вытягивание рукоятки гаечного ключа, соединенного с гайкой или болтом, создает крутящий момент (усилие поворота), который ослабляет или затягивает гайку или болт.
Крутящий момент Т [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 рычаг гаечного ключа имеет значение 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 и усилие всего 25 Н .
Тот же принцип применяется к двигателям внутреннего сгорания. Крутящий момент на коленчатом валу создается силой, прикладываемой к шейке шатуна через шатун.
Изображение: Крутящий момент на коленчатом валу
Крутящий момент T будет создаваться на коленчатом валу на каждой шейке шатуна каждый раз, когда поршень находится в рабочем ходе.Плечо рычага и в данном случае соответствует радиусу (смещению) кривошипа . 2} {4} = \ frac {\ pi \ cdot 0.2 \]
Во-вторых, мы вычислим силу, приложенную к поршню. Чтобы получить силу в Н, (Ньютон), мы будем использовать давление, преобразованное в Па (Паскаль).
\ [F = p \ cdot A_p = 120000 \ cdot 0,0056745 = 680.94021 \ text {N} \]
Предполагая, что вся сила в поршне передается на шатун, крутящий момент рассчитывается как:
\ [T = F \ cdot a = 680.94021 \ cdot 0.062 = 42.218293 \ text {Нм} \]
Стандартная единица измерения крутящего момента — Н · м (Ньютон-метр).В частности, в США единицей измерения крутящего момента двигателя является фунт-сила · фут (фут-фунт). Преобразование между Н · м и фунт-сила · фут :
\ [\ begin {split}
1 \ text {lbf} \ cdot \ text {ft} & = 1.355818 \ text {N} \ cdot \ text {m} \\
1 \ text {N} \ cdot \ text {m} & = 0.7375621 \ text {lbf} \ cdot \ text {ft}
\ end {split} \]
Для нашего конкретного примера крутящий момент в британских единицах (США):
\ [T = 42.218293 \ cdot 0.7375621 = 31.138615 \ text {lbf} \ cdot \ text {ft} \]
Крутящий момент T [Н] также может быть выражен как функция среднее эффективное давление двигателя.
\ [T = \ frac {p_ {me} V_d} {2 \ pi n_r} \]
где:
p _me [Па] — среднее эффективное давление
V _d [m ³ ] — объем двигателя (объем)
n _r [-] — количество оборотов коленчатого вала за полный цикл двигателя (для 4-тактного двигателя n _r = 2 )
Определение мощности
В физике мощность — это работа, выполненная во времени, или, другими словами, — скорость выполнения работы .В системах вращения мощность P [Вт], является произведением крутящего момента T [Нм] и угловой скорости ω [рад / с] .
\ [\ bbox [# FFFF9D] {P = T \ cdot \ omega} \]
Стандартная единица измерения мощности — Вт, (ватт) и скорости вращения — рад / с, (радиан в секунду) . Большинство производителей транспортных средств предоставляют мощность двигателя в л.с., (мощность торможения) и скорость вращения в об / мин, (оборотов в минуту).Поэтому мы будем использовать формулы преобразования как для скорости вращения, так и для мощности.
Для преобразования об / мин в рад / с , мы используем:
\ [\ omega \ text {[rad / s]} = N \ text {[rpm]} \ cdot \ frac {\ pi} { 30} \]
Чтобы преобразовать рад / с в об / мин , мы используем:
\ [N \ text {[rpm]} = \ omega \ text {[rad / s]} \ cdot \ frac {30 } {\ pi} \]
Мощность двигателя также может быть измерена в кВт вместо Вт для более компактного значения.Чтобы преобразовать кВт в л.с. и обратно, мы используем:
\ [\ begin {split}
P \ text {[bhp]} & = 1.36 \ cdot P \ text {[кВт]} \\
P \ text {[кВт]} & = \ frac {P \ text {[bhp]}} {1.36}
\ end {split} \]
В некоторых случаях вы можете найти л.с., (мощность в лошадиных силах) вместо л.с. как единица измерения мощности.
Имея скорость вращения, измеренную в об / мин , и крутящий момент в Нм , формула для расчета мощности следующая:
\ [\ begin {split}
P \ text {[кВт]} & = \ frac {\ pi \ cdot N \ text {[об / мин]} \ cdot T \ text {[Nm]}} {30 \ cdot 1000} \\
P \ text {[HP]} & = \ frac {1.36 \ cdot \ pi \ cdot N \ text {[rpm]} \ cdot T \ text {[Nm]}} {30 \ cdot 1000}
\ end {split} \]
Пример . Рассчитайте мощность двигателя как в кВт, , так и в л.с. , если крутящий момент двигателя составляет 150 Нм, и частота вращения двигателя составляет 2800 об / мин .
\ [\ begin {split}
P & = \ frac {\ pi \ cdot 2800 \ cdot 150} {30 \ cdot 1000} = 44 \ text {kW} \\
P & = \ frac {1.36 \ cdot \ pi \ cdot 2800 \ cdot 150} {30 \ cdot 1000} = 59,8 \ text {HP}
\ end {split} \]
Динамометр двигателя
Скорость двигателя измеряется с помощью датчика на коленчатом валу (маховике).В идеале, чтобы рассчитать мощность, мы должны также измерить крутящий момент на коленчатом валу с помощью датчика. Технически это возможно, но не применяется в автомобильной промышленности. Из-за условий эксплуатации коленчатого вала (температуры, вибрации) измерение крутящего момента двигателя с помощью датчика не является надежным методом. Также довольно высока стоимость датчика крутящего момента. Следовательно, крутящий момент двигателя измеряется во всем диапазоне скорости и нагрузки с помощью динамометра (испытательный стенд) и отображается (сохраняется) в блоке управления двигателем.
Изображение: Схема динамометра двигателя
Динамометр — это, по сути, тормоз (механический, гидравлический или электрический), который поглощает мощность, производимую двигателем. Самый используемый и лучший тип динамометра — это электрический динамометр . Фактически это электрическая машина , которая может работать как генератор или двигатель . Изменяя крутящий момент нагрузки генератора, двигатель может быть переведен в любую рабочую точку (скорость и крутящий момент).Кроме того, при отключенном двигателе (без впрыска топлива) генератор может работать как электродвигатель для раскрутки двигателя. Таким образом можно измерить трение двигателя и потери крутящего момента насоса.
У электрического динамометра ротор соединен с коленчатым валом. Связь между ротором и статором электромагнитная. Статор закреплен через плечо рычага на датчике веса . Чтобы уравновесить ротор, статор будет прижиматься к датчику нагрузки. Крутящий момент T рассчитывается путем умножения силы F , измеренной в датчике нагрузки, на длину плеча a рычага.
\ [T = F \ cdot a \]
Параметры двигателя: тормозной момент, тормозная мощность (л.с.) или удельный расход топлива при торможении (BSFC) содержат ключевое слово «тормоз», потому что для их измерения используется динамометр (тормоз). .
В результате динамометрического испытания двигателя получается карт крутящего момента (поверхности), которые дают значение крутящего момента двигателя при определенных оборотах двигателя и нагрузке (стационарные рабочие точки). Нагрузка двигателя эквивалентна положению педали акселератора.
Пример карты крутящего момента для бензинового двигателя с искровым зажиганием (SI) :
905 905 905 905 905 905 905 905 905
Двигатель
крутящий момент
[Нм] Положение педали акселератора [%]
5 10 20 30 40 50 60 100
Двигатель
частота вращения [об / мин40] 900 45 90 107 109 110 111 114 116
1300 60 105 13340 905 905 905 138 141
1800 35 89 133 141 1 42 144 145 149
2300 19 70 133 147 148 150 1540 151 150 151 3 55 133 153 159 161 163 165
3300 0 41 126 905 905 905 401 126 905 905 171
3800 0 33 116 150 160 167 170 175 167 170 175
900 900 155 169 176 180 184
4800 9054 1 0 18 106 155 174 179 185 190
5300 0 12 181 187
5800 0 4 84 136 161 170 175 183
72 120 145 153 159 171
Пример диаграммы мощности для бензинового двигателя с искровым зажиганием (SI) :
Двигатель Л.с.] 900 900 14540 108
мощность Положение педали акселератора [%]
5 10 20 9 0541 30 40 50 60 100
Двигатель
скорость
[об / мин] 1090 800 540 540 12 13 13 13 13
1300 11 19 24 25 25 25 905 40 1800 9 23 34 36 36 37 37 38
2300 6 48541 2300 6 23 44 49 49 51
2800 1 22 53 61 63 64 65 66
3300 0 19 59 71 76 78 78
0 18 63 81 87 90 92 95
4300 0 16 67 905 905 905 9540 905 905 905 905 110 113
4800 0 12 72 106 119 122 126 130
130 53541
9005 72 111 126 132 137 141
5800 0 90 541 3 69 112 133 140 145 151
6300 0 0 65 153
Электронный блок управления (ЕСМ) ДВС имеет карту крутящего момента, хранящуюся в памяти.Он вычисляет (интерполирует) функцию крутящего момента двигателя от текущих оборотов двигателя и нагрузки. В ECM нагрузка выражается как давление во впускном коллекторе для бензиновых двигателей (искровое зажигание, SI) и время впрыска или масса топлива для дизельных двигателей (воспламенение от сжатия, CI). Стратегия расчета крутящего момента двигателя имеет поправки на основе температуры и давления всасываемого воздуха.
График данных крутящего момента и мощности, функции частоты вращения и нагрузки двигателя дает следующие поверхности:
Изображение: поверхность крутящего момента двигателя SI
Изображение: поверхность мощности двигателя SI
Для Для лучшей интерпретации карт крутящего момента и мощности можно построить двухмерную линию крутящего момента для фиксированного значения положения педали акселератора.
Изображение: кривые крутящего момента двигателя SI
Изображение: кривые мощности двигателя SI
Крутящий момент и мощность двигателя при полной нагрузке
Как вы видели, крутящий момент и мощность внутреннего сгорания двигатель зависит как от частоты вращения двигателя, так и от нагрузки. Обычно производители двигателей публикуют характеристики крутящего момента и кривых (кривые) при полной нагрузке и (100% положение педали акселератора). Кривые крутящего момента и мощности при полной нагрузке подчеркивают максимальный крутящий момент и распределение мощности во всем диапазоне оборотов двигателя.
Изображение: параметры крутящего момента и мощности двигателя при полной нагрузке
Форма приведенных выше кривых крутящего момента и мощности не соответствует реальному двигателю, их целью является объяснение основных параметров. Тем не менее, формы аналогичны реальным характеристикам искрового зажигания (бензин), левого впрыска, атмосферного двигателя.
Частота вращения двигателя N _e [об / мин] характеризуется четырьмя основными моментами:
N _min — минимальная стабильная частота вращения двигателя при полной нагрузке
N _Tmax — частота вращения двигателя при максимальном крутящем моменте двигателя
N _Pmax — частота вращения коленчатого вала двигателя при максимальной мощности; также называется номинальная частота вращения двигателя
N _max — максимальная стабильная частота вращения двигателя
При минимальной частоте вращения двигатель должен работать плавно, без колебаний и остановок.Двигатель также должен позволять работать на максимальной скорости без каких-либо повреждений конструкции.
Крутящий момент двигателя при полной нагрузке кривая T _e [Нм] характеризуется четырьмя точками:
T ₀ — крутящий момент двигателя при минимальных оборотах двигателя
T _max — максимальный двигатель крутящий момент (максимальный крутящий момент или номинальный крутящий момент )
T _P — крутящий момент двигателя при максимальной мощности двигателя
T _M — крутящий момент двигателя при максимальной частоте вращения двигателя
В зависимости от типа всасываемого воздуха (атмосферный или с турбонаддувом) максимальный крутящий момент может быть точечным или линейным.Для двигателей с турбонаддувом или наддувом максимальный крутящий момент может поддерживаться постоянным между двумя значениями частоты вращения двигателя.
Мощность двигателя при полной нагрузке Кривая P _e [л.с.] характеризуется четырьмя точками:
P ₀ — мощность двигателя при минимальных оборотах
P _max — максимальная мощность двигателя мощность (пиковая мощность или номинальная мощность )
P _T — мощность двигателя при максимальном крутящем моменте двигателя
P _M — мощность двигателя при максимальной частоте вращения
Область между минимальными оборотами двигателя N _мин. и максимальная частота вращения двигателя N _Tmax называется зоной нижнего конца крутящего момента .Чем выше крутящий момент в этой области, тем лучше возможности запуска / ускорения транспортного средства. Когда двигатель работает в этой области при полной нагрузке, если сопротивление дороги увеличивается, частота вращения двигателя будет уменьшаться, что приведет к падению крутящего момента двигателя и остановке двигателя . По этой причине эта область также называется областью нестабильного крутящего момента .
Область между максимальной частотой вращения двигателя N _Tmax и максимальной частотой вращения двигателя N _Pmax называется диапазоном мощности .Во время разгона автомобиля для достижения наилучших характеристик переключение передач (вверх) следует выполнять на максимальной мощности двигателя. В зависимости от передаточных чисел коробки передач после переключения на выбранной передаче частота вращения двигателя снижается до максимального крутящего момента, что обеспечивает оптимальное ускорение. Переключение передач на максимальной мощности двигателя позволит удерживать частоту вращения двигателя в пределах диапазона мощности.
Область между максимальной частотой вращения двигателя N _Pmax и максимальной частотой вращения двигателя N _max называется зоной крутящего момента верхнего конца .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 максимальной частотой вращения двигателя N _Tmax и максимальной частотой вращения двигателя N _max , если сопротивление транспортного средства увеличивается, частота вращения двигателя падает, а выходной крутящий момент увеличивается, таким образом компенсация увеличения дорожной нагрузки. По этой причине эта область называется областью стабильного крутящего момента .
Ниже вы можете найти несколько примеров кривых крутящего момента и мощности при полной нагрузке для различных типов двигателей. Обратите внимание на форму кривых в зависимости от типа двигателя (с искровым зажиганием или с компрессионным зажиганием) и типа воздухозаборника (атмосферный или с турбонаддувом).
Крутящий момент и мощность двигателя Honda 2.0 при полной нагрузке
атмосферный 905 макс. Л.с.] 9053 9
Архитектура цилиндров 4-рядный
Изображение: Двигатель Honda 2.0 SI — кривые крутящего момента и мощности при полной нагрузке
Топливо бензин (SI)
Объем двигателя [см ³] 1998
Впрыск топлива порт клапана
Воздухозаборник Выбор фаз газораспределения регулируемый
T _макс. [Нм] 190
N _Tmax [об / мин] 4500
155
Н _Pmax [об / мин] 6000
Н _макс. [об / мин] 6800
Saab 2.Крутящий момент и мощность двигателя 0T при полной нагрузке
92
905
Архитектура цилиндров 4-рядный
Изображение: Двигатель Saab 2.0T SI — кривые крутящего момента и мощности при полной нагрузке
Топливо бензин (SI)
Объем двигателя [см ³] 1998
Впрыск топлива порт клапана
Воздухозаборник турбокомпрессор Выбор фаз газораспределения фиксированный
T _макс. [Нм] 265
N _Tmax [об / мин] 2500
175
N _Pmax [об / мин] 5500
N 9059 1 макс. [об / мин] 6300
Audi 2.0 Крутящий момент и мощность двигателя TFSI при полной нагрузке
9 0540 N _макс. [об / мин]
Архитектура цилиндров 4-рядный
Изображение: Двигатель Audi 2.0 TFSI SI — кривые крутящего момента и мощности при полной нагрузке
Топливо бензин (SI)
Объем двигателя [см ³] 1994
Впрыск топлива прямой
Воздухозаборник турбина Синхронизация клапана фиксированная
T _max [Нм] 280
N _Tmax [об / мин] 1800 — 5000 905 905 905 905 905 Л.с.] 200
N _Pmax [об / мин] 5100 — 6000
6500
Toyota 2.0 Крутящий момент и мощность двигателя D-4D при полной нагрузке
Синхронизация клапана
Архитектура цилиндров 4-рядный
Изображение: Двигатель Toyota 2.0 CI — кривые крутящего момента и мощности при полной нагрузке
Топливо дизель (CI)
Объем двигателя [см ³] 1998
Впрыск топлива прямой
Воздухозаборник 5 с турбонаддувом
фиксированная
T _макс. [Нм] 300
N _Tmax [об / мин] 2000 — 2800 [Л.с.] 126
Н _Pmax [об / мин] 3600
N _макс. [об / мин] 5200
Mercedes-Benz 1.8 Крутящий момент и мощность двигателя Kompressor при полной нагрузке
905 905 905 ] 90 544
Архитектура цилиндров 4-рядный
Изображение: Двигатель Mercedes Benz 1.8 Kompressor SI — кривые крутящего момента и мощности при полной нагрузке
Топливо бензин
Объем двигателя [см ³] 1796
Впрыск топлива порт клапана
Воздухозаборник с наддувом воздухозаборник с наддувом синхронизация фиксированная
T _макс. [Нм] 230
N _Tmax [об / мин] 2800 — 4600
156
N _Pmax [об / мин] 5200
Н _макс. [об / мин] 6250
BMW 3.0 Крутящий момент и мощность двигателя TwinTurbo при полной нагрузке
Архитектура цилиндров 6-рядный
Изображение: Двигатель BMW 3.0 TwinTurbo SI — кривые крутящего момента и мощности при полной нагрузке
Топливо бензин
Объем двигателя [см ³] 2979
Впрыск топлива прямой
Воздухозаборник с двойным наддувом Синхронизация клапана переменная
T _макс. [Нм] 400
N _Tmax [об / мин] 1300 — 5000 макс. [Л.с.] 306
Н _Pmax [об / мин] 5800
N _макс. [об / мин] 7000
Mazda 2.6 крутящий момент и мощность роторного двигателя при полной нагрузке
905
Архитектура цилиндров 2 Ванкель
Изображение: Двигатель Mazda 2.6 SI — кривые крутящего момента и мощности при полной нагрузке
Топливо бензин
Объем двигателя [см ³] 1308 (2616)
Впрыск топлива порт клапана
Впускной воздухозаборник атмосферный фиксированный
T _макс. [Нм] 211
N _Tmax [об / мин] 5500
макс. 231
N _Pmax [об / мин] 8200
N _макс. [об / мин] 9500
Porsche 3.6 крутящий момент и мощность двигателя при полной нагрузке
регулируемый клапан
Архитектура цилиндров 6 плоских
Изображение: двигатель Porsche 3.6 SI — кривые крутящего момента и мощности при полной нагрузке
Топливо бензин
Объем двигателя [см ³] 3600
Впрыск топлива порт клапана
Воздухозаборник атмосферное газораспределение
T _max [Нм] 405
N _Tmax [об / мин] 5500
P
1 905 905 905 905 905 905 905 905
N _Pmax [об / мин] 7600
N _max [об / мин] 8400
Ключевые утверждения, которые следует учитывать в отношении мощности и крутящего момента двигателя:
крутящий момент
крутящий момент является составляющей мощности
крутящий момент может быть увеличен путем увеличения среднего эффективного давление в двигателе или за счет снижения потерь крутящего момента (трение, накачивание) очень важно для пусковых возможностей автомобилей
высокий крутящий момент выгоден в условиях бездорожья, когда автомобиль эксплуатируется на больших уклонах дороги, но на низкой скорости
Мощность
Мощность двигателя зависит как от крутящего момента, так и от скорости
мощность может быть увеличена за счет увеличения крутящего момента или частоты вращения двигателя
высокая мощность важна для высоких скоростей автомобиля eds: чем выше максимальная мощность, тем выше максимальная скорость транспортного средства. работать в диапазоне мощности, между максимальным крутящим моментом двигателя и мощностью
. По любым вопросам или наблюдениям относительно этого руководства, пожалуйста, используйте форму комментариев ниже.
Не забывайте ставить лайки, делиться и подписываться!
Самый простой способ расчета тормозной мощности
Расчет тормозной мощности
Расчет тормозной мощности очень прост для любого, если он знает точную формулу BHP.
Здесь, в этой статье, мы подробно обсудим расчет тормозной мощности, чтобы вы могли рассчитать очень быстро BHP.
Формула для расчета тормозной мощности:
1. л.с. = (крутящий момент × об / мин) / 5252, где крутящий момент составляет фунт-фут и n = оборот в минуту.
2. л.с. = BP / 33000, где BP (в ваттах) = крутящий момент × 2π × RPM (об / мин в мин.), Где крутящий момент в формуле BP выражается в фунт-фут
3.BHP = BP (в ваттах) / 746 мы получаем в лошадиных силах, так как 1 л.с. = 746 Вт
Для расчета тормозной мощности нам необходимо помнить единицу измерения всех параметров.
Ниже вы можете более подробно ознакомиться с простыми формулами и выводами.
Прежде чем узнать, как рассчитать BHP, сначала мы должны знать три важных термина: что такое мощность, мощность и мощность тормоза?
Что такое мощность?
Мощность определяется как скорость выполнения работы или скорость передачи энергии.
Проще говоря, скорость выполнения работы называется мощностью.
Выведение из
прочих величин
P = E / t
P = F · v
P = V · I
P = Fs (для линейного движения )
P = τ · ω (для вращательного движения )
Для вращательного движения мы находим мощность, чтобы вам было легко понять BHP.
Мощность = (Сила × Расстояние) / Время
Мощность = [Сила × Расстояние (на оборот)] / Время (в мин.)
Расстояние на оборот = 2π × Радиус
Расстояние на оборот за время = 2 π × Радиус × об / мин
Мы знаем, что крутящий момент = сила × перпендикулярное расстояние (радиус)
Сейчас, Сила = Крутящий момент / Радиус
Как мы знаем, мощность = [сила × расстояние (на оборот)] / время (в мин.)
Теперь выставляем значение силы и расстояния
Получаем, Мощность = {Крутящий момент / Радиус} × {2 π × Радиус × Об / мин}
Наконец, мощность (в ваттах) = крутящий момент × 2π × об / мин.Или
Мощность (в ваттах) = (Крутящий момент × 2π × RPS) / 60
Для расчета тормозной мощности сначала необходимо понять мощность
Что такое лошадиные силы?
Лошадиная сила (л.с.) — это единица измерения мощности или скорости выполнения работы, обычно в зависимости от мощности двигателей или двигателей.
Существует ряд общих стандартов и типов лошадиных сил. Сегодня используются два общих определения: механическая мощность (или имперская лошадиная сила), которая составляет примерно 745.7 Вт, а метрическая мощность составляет примерно 735,5 Вт.
Джеймс Ватт, пионер паровых двигателей, хотел измерить производительность своих двигателей по сравнению с лошадью, которая раньше работала.
Позже этот прибор используется для измерения мощности поршневых двигателей различных типов, турбин, электродвигателей, а также другого оборудования.
Джеймс Ватт описал одну лошадиную силу как эквивалент энергии, затрачиваемой одной лошадью на подъем 33 000 фунтов на фут в воздух от поверхности Земли за одну минуту.
1 л.с. (механическая) = 33000 фут-фунт-сила / мин = 550 фут-фунт / с
1 л.с. = 550 × 0,3048 × 0,4535 = 76,04 кгс / м / с
1 л.с. = 76,04 × 9,80 = 746 Вт, где 1 фут = 0,3048 м и 1 фунт = 0,4535 кг
Или, мы можем сказать, что одна лошадиная сила равна работе, выполненной одной лошадью по поднятию веса 75 кг на высоту одного метра за одну секунду.
мы можем сказать, что одна лошадиная сила равна работе, выполненной одной лошадью по поднятию веса 75 кг на высоту одного метра за одну секунду.
1 л.с. (Метрическая лошадиная сила) = 75 кгс м / с
1 л.с. = 75 × 9.8066 м / с2. м / с = 735,498 Ватт
Мы понимаем, что лошадиная сила — это единица измерения мощности.
л.с. определяется как
1 л.с. = 550 фунт-футов в секунду
1 л.с. = 550 фунт-футов в секунду × 60
1 л.с. = 33000 фут-фунтов в минуту
Как преобразовать мощность в HP
Чтобы преобразовать мощность в HP, нам нужно просто разделить мощность на 33000
л.с. = Мощность (фут-фунт в минуту) ÷ 33000
Мы знаем, что указанная мощность — это мощность, развиваемая двигателем при его сгорании.
Если указанная мощность выражена в единицах фут-фунт в минуту, и мы разделим указанную мощность на 33000, то получим указанную мощность в лошадиных силах
.
IHP = IP (фут-фунт в минуту) / 33000
Но IP в основном в ваттах
Формула IP для 4-тактного двигателя: (ПЛАН x n) / 2
IHP = ((ПЛАН x n) / 2) ÷ 4500
(где P = среднее эффективное давление в кг / см², L = длина хода, A = площадь поршня в см², N = частота вращения коленчатого вала, n = количество цилиндров)
или
Если указанная мощность выражена в ваттах, разделите ее на 746,
.
IHP = IP (в ваттах) / 746
Аналогично для BHP
Тормозная мощность (фунт-фут в мин.) = Крутящий момент × 2π × об / мин фунт-фут в мин.
Разделить на 33000 с обеих сторон
л.с. = (крутящий момент × 2π × об / мин) / 33000
л.с. = (крутящий момент × об / мин) / 5252
В обеих приведенных выше формулах единицей крутящего момента является фут-фунт.
Другой преобразователь HP
Согласно соглашениям, 1 HP соответствует:
745,5 Вт
1,01389 л.с.
33000 фунт-сила-футов / мин
42,2 БТЕ / мин
Что такое мощность торможения?
Тормозная мощность — это измерение мощности двигателя на маховике или коленчатом валу после того, как двигатель потерял мощность из-за трансмиссии и сопротивления коробки передач.
Примечание: -Если нам известна мощность на маховике или коленчатом валу двигателя в фут-фунтах в минуту. (это называется тормозной мощностью). Чтобы получить мощность в лошадиных силах тормоза, нужно разделить только на 33000 I.e BHP = BP (в фут-фунтах в минуту) / 33000
В противном случае BHP = (крутящий момент × об / мин) / 5252, единица измерения крутящего момента — фут-фунт
Или просто BHP = BP (в ваттах) / 746
Как измеряется мощность тормозной системы?
л.с. измеряется путем приложения крутящего момента сопротивления в качестве тормоза к валу.Из-за трения выделяется тепло, которое отводится циркулирующей охлаждающей средой, такой как вода.
Формула мощности тормозной системы
1.BHP = (2πnFR) / 33000, где 2πnFR = мощность в фунт-фут в минуту.
(n = число оборотов в минуту, F = сила сопротивления разрыву, R = радиус приложения силы)
2. мощность прерывания вала при крутящем моменте
Мощность = Крутящий момент x 2π x Оборотов в минуту
A) BHP = (2πnT) / 33000, 2πnT = мощность в фунт-фут в минуту.
n = нет. оборотов в минуту двигателя, T = крутящий момент, приложенный к валу.
B) л.с. = (крутящий момент × об / мин) / 5252
3.BHP = BP в ваттах / 746
Как рассчитывается тормозная мощность
Мощность торможения (мощность на валу) = 2πnT Вт
Как известно, 1 л.с. = 33000 фунт-футов. / мин.
Разделим обе стороны на указанное выше значение, получим
.
л.с. = (крутящий момент × n) / 5252
Примечание. Вот что мы получили для уравнения
.
33000 фунт-фут / мин = фунт-фут.x 2π x об / мин
Разделив каждую сторону на 2π (6,28315), мы получим 5 252 фунт-фут / мин = фунт-фут. x оборотов / мин.
Далее делим каждую сторону на 5252, получаем окончательные уравнения: —
1 л.с. = крутящий момент x об / мин. / 5252
Примечание: — Согласно этой математике, крутящий момент и мощность в фунтах на фут всегда будут одинаковыми при 5 252 об / мин.
Наконец-то у нас есть,
1.BP = 2πnFR в ваттах
2π = 6,2831853, n = количество оборотов в минуту
F = сила сопротивления
R = радиус приложения силы
2.BP = 2πnT в фунт-фут в минуту.
2π = 6,2831853
n = Число оборотов в минуту
T = крутящий момент, приложенный к валу
3. л.с. = мощность (фунт-фут в минуту) / 33000
4. л.с. = (крутящий момент x об / мин) ÷ 5,252
Помните, что единица крутящего момента — фут-фунт
Сообщите нам, как появилась эта формула,
Тормозная мощность — это разница между указанной мощностью и потерями на трение. Это фактическая мощность, передаваемая на мощность.
Мощность, подаваемая на гребной винт для полезной работы, известна как тормозная мощность (л.с.).
Также читайте: Взрыв картера
Разница между указанной и тормозной мощностью известна как мощность трения, которая представляет собой мощность, необходимую для преодоления механических потерь, таких как перекачивающее действие поршней, трение поршней и трение всех других движущихся частей.
Единицы в расчете тормозной мощности
Измерение мощности двигателя включает измерение величины, известной как крутящий момент или крутящий момент.Крутящий момент — это произведение силы и расстояния силы от оси, на которую она действует.
Как мы знаем, BHP = (крутящий момент × n) / 5252, где крутящий момент составляет фунт-фут и n = оборот в минуту.
Крутящий момент = Сила × Смещение
Крутящий момент: —
Крутящий момент — это мера силы или нагрузки, которая вызывает вращение вала вокруг оси.
Как выражается крутящий момент
Обычно крутящий момент выражается в фунт-футах (фунт-фут) или фунт-дюймах (фунт-дюйм).
Примечание. — Крутящий момент не следует путать с рабочим моментом, который выражается в дюймах-фунтах (дюймах-фунтах) или фут-фунтах (фут-фунтах).
Как измерить крутящий момент
Для измерения крутящего момента существует множество устройств, таких как динамометр или измеритель крутящего момента.
Prony Brake — одно из самых простых устройств, которое используется для расчета крутящего момента.
Также читайте: Разница между 2-тактным и 4-тактным двигателями
Отношение забойных давлений в другой системе единиц
Связь BHP для расчета тормозной мощности с другой системой единиц
Соотношение между BHP, Ps и кВт:
1 л.с. = 1.01 PS = 0,70 кВт
1кВт = 1,34 л.с. = 1,4 л.с.
1 PS = 0,98 л.с. = 0,70 кВт
Тормозная мощность (л.с.), Pferdestärke (PS), что является немецким переводом лошадиных сил. В метрической системе используется единица измерения киловатт и (кВт), в то время как в случае имперской / британской системы это « фут-фунт-сила в секунду» (кадр / с).
Расчет мощности тормозной системы для поршневого насоса
л.с. = Q × P / (1714 × n)
л.с. = Тормозная мощность в лошадиных силах
Q = Расход в галлонах в минуту
P = Давление в фунтах на квадратный дюйм
n = Эффективность, выраженная в десятичном значении *
Предполагается, что многие поршневые насосы прямого вытеснения работают с КПД 90%.Иногда для этого измерения используется значение 0,9. Для большей точности обратитесь к тестовым листам производителя вашего насоса.
Мощность тормоза [л.с.] = расход [галлонов в минуту] × давление [фунт / кв. Дюйм] / (1714 × эффективность)
Расчет мощности в лошадиных силах для насоса
Чтобы преобразовать MGD в GPM, используйте следующее:
Википедия: — Мощность
лошадиных сил
Читайте также: Центробежный насос | Запчасти | Рабочая | Схема
Рекомендуемый: Принцип работы дизельного генератора | Детали и функции
Подробнее: ПРИНЦИП РАБОТЫ ДВИГАТЕЛЯ ПОСТОЯННОГО ТОКА | Запчасти | Строительство
TOP 50+ Часто задаваемых вопросов на собеседовании по IC Engine
Подробнее: что такое поршень и его функции
Прочтите другие важные темы
Главная Электрооборудование двигателя внутреннего сгорания Важные файлы PDF Котлы Морской экзамен Synergy Военно-морская арка Интервью Вопросы Разница между типами насосов Типы клапанов Вспомогательные машины MEO класса 4
Расчет мощности двигателя
Следующие два калькулятора можно использовать для оценки мощности двигателя транспортного средства на основе веса транспортного средства, затраченного времени и скорости, использованной для завершения пробега на четверть мили.Вес транспортного средства должен включать не только транспортное средство, но также водителя, пассажира и все, что имеет значительный вес. Чтобы оценить максимальную мощность в лошадиных силах, от начала до конца следует применять максимальную производительность. Результаты всех расчетов являются приблизительными.
Метод истекшего времени (ET)
Этот метод использует вес транспортного средства и прошедшее время (ET) для прохождения четверти мили (402,3 метра) по формуле
Лошадиная сила = Вес
(ET / 5.825) ³
.
Метод скорости ловушки
В этом методе используются вес транспортного средства и скорость, с которой транспортное средство проехало четверть мили (402,3 метра) по формуле
Лошадиная сила = Вес × ( Скорость ) ³
234
. Используемая скорость должна быть скоростью, достигнутой на четверти мили, а не средней скоростью.
Меры предосторожности
При измерении прошедшего времени или скорости улавливания при максимальной мощности двигателя необходимо соблюдать особые меры предосторожности.Во-первых, все водители должны точно знать, что они делают. Неопытность может привести к последствиям, некоторые из которых могут быть серьезными и опасными для жизни. Во-вторых, не измеряйте прошедшее время на четверти мили на общественных улицах или шоссе; превышение скоростного режима является незаконным, и необходимо сосредоточить внимание на вождении, а не на измерении времени. Эти действия могут представлять опасность не только для водителя, но и для других людей. Существуют законные места для измерения прошедшего времени, например, на драг-полосах, сельских дорогах, находящихся в частной собственности, а также во время специальных мероприятий, которые проходят на гоночных трассах или в аэропортах.В-третьих, убедитесь, что автомобиль находится в полном рабочем состоянии, так как доведение автомобиля до предела влечет за собой определенные риски. Убедитесь, что шины накачаны должным образом и надежно закреплены, подушки безопасности исправны, двигатель настроен правильно и находится в хорошем состоянии.
Что такое мощность?
Идея лошадиных сил была создана инженером 19 ^-го-го века Джеймсом Ваттом, который построил одни из первых паровых двигателей. Работа Ватта была замечательной, и в его честь его именем была названа единица мощности, ватт (нет, он не изобрел лампочку, но его имя написано на каждой).
Ватт работал в шахте, используя лошадей, чтобы тянуть фургоны с углем. Он хотел определить, сколько угля пони может втащить в повозку на заданную длину. Он измерил, сколько футов лошадь может вытащить 22 000 фунтов угля за одну минуту. Затем он увеличил это количество до 33000 футов фунтов в минуту и назвал это лошадиными силами.
Это совершенно произвольная величина, но она стала мерой того, сколько работы могут выполнять двигатели — никто никогда раньше этого не измерял. Итак, представьте лошадь, вытаскивающую телегу с углем из шахты; с усилием в 1 л.с. лошадь вытаскивает 330 фунтов угля на 100 футов за одну минуту.
Измерение мощности
Мощность в лошадиных силах измеряется динамометром, который представляет собой ротор в корпусе. Чтобы заставить ротор вращаться с определенной скоростью, требуется определенная мощность.
Если вы поставите автомобиль на нейтраль, а затем опустите двигатель, когда он прикреплен к динамометру, устройство нагружает двигатель и видит, может ли он повернуть нагрузку или как быстро он может повернуть нагрузку. Если вы запустите двигатель со скоростью 5000 оборотов в минуту (об / мин), вы увидите, какая нагрузка включается на динамометр для расчета мощности.
Каждый двигатель имеет пиковую мощность — значение оборотов, при котором мощность, доступная от двигателя, является максимальной. Вы часто увидите, что это выражается в брошюре или обзоре журнала как «320 л.с. при 6500 об / мин».
Полная или полезная мощность в лошадиных силах
Полная мощность в лошадиных силах — это мера выходной мощности двигателя на динамометре, когда двигатель не подключен к обычным аксессуарам, используемым в движущемся автомобиле. Полезная мощность в лошадиных силах измеряет выходную мощность двигателя при подключении к аксессуарам с ременным приводом, таким как водяные насосы, насосы гидроусилителя рулевого управления и генераторы переменного тока.Существуют также паразитные потери мощности, вызванные сопротивлением трансмиссии и проскальзыванием муфты или гидротрансформатора, которые учитываются в чистой мощности. В результате приведения в действие этих движущихся частей полезная мощность может быть значительно ниже, чем полная мощность.
Мощность против крутящего момента
Крутящий момент определяется как вращающая сила. Он измеряется как величина силы, умноженная на длину рычага, через который она действует. Например, если вы используете гаечный ключ длиной один фут для приложения силы 10 фунтов к головке болта, вы создаете крутящий момент в 10 фунт-фут.Обратите внимание, что крутящий момент измеряется в фунт-футах, а мощность — в фут-фунтах в секунду.
Крутящий момент — это сила, которая может толкать автомобиль вперед. При заданной массе транспортного средства высокий крутящий момент означает, что транспортное средство может ускоряться быстрее и более отзывчиво. Хотя это не всегда верно, как правило, чем больше крутящий момент, создаваемый двигателем, тем больше у него рабочего потенциала. Точно так же двигатель, который производит больше лошадиных сил, обычно имеет большую способность генерировать более высокий крутящий момент.
Чтобы лучше понять взаимосвязь между мощностью и крутящим моментом, подумайте о разнице между гоночным автомобилем и трактором. Гоночный автомобиль легкий, поэтому его высокая мощность передает крутящий момент через систему передач, чтобы он двигался быстро. С другой стороны, трактор — это массивная и тяжелая машина, предназначенная для работы. Трактор не может двигаться быстро, но его передача создает крутящий момент, так что он может толкать и тянуть. Если вы установите один и тот же мощный двигатель на гоночный автомобиль и трактор, в результате получится быстрая гоночная машина, но не машина, способная разрушить бетонную стену.Медленный трактор прикладывает свою работу к давлению на стену и разрушает ее.
Вот почему, когда вы посмотрите спецификации автомобиля в автомобильном журнале, вы увидите указания как для мощности, так и для крутящего момента.
Мощность и производительность
То, что мы называем «высокопроизводительным» автомобилем, — это просто транспортное средство с большой мощностью и небольшим весом. Таким образом, соотношение мощности к массе является важнейшим критерием для высокопроизводительного автомобиля. Типичным примером может быть Ferrari, которая может иметь 800 лошадиных сил на автомобиле весом 3500 фунтов.Таким образом, удельная мощность составляет примерно 0,229. Для сравнения, Ford Explorer, который продается примерно за десятую часть цены Ferrari, может иметь около 300 лошадиных сил, чтобы переместить около 4500 фунтов. Его удельная мощность будет намного ниже, примерно 0,067. Ferrari разгоняется до 100 км намного быстрее, чем Ford Focus.
На этом этапе должно быть ясно, почему калькуляторы используют уравнения, основанные на весе, времени и скорости для расчета мощности.
Автомобиль — Требуемая мощность и крутящий момент
Мощность двигателя
Требуемая мощность двигателя для поддержания постоянной скорости автомобиля может быть рассчитана как
P = F _T v / η (1)
где
P = мощность двигателя (Вт)
F _T = суммарные силы, действующие на автомобиль — сила сопротивления качению, сила сопротивления градиенту и сопротивление аэродинамическому сопротивлению (Н)
v = скорость автомобиля (м / с)
η = общий КПД трансмиссии, обычно в диапазоне 0.85 (низкая передача) — 0,9 (прямой привод)
Для автомобиля, который ускоряется, сила ускорения должна быть добавлена к общей силе.
Пример — Автомобиль и требуемая мощность двигателя
Требуемая мощность двигателя для движения автомобиля по плоской поверхности с постоянной скоростью 90 км / ч с силой аэродинамического сопротивления 250 Н и силой сопротивления качению 400 Н и общий КПД 0,85 — можно рассчитать как
P = ((250 Н) + (400 Н)) (90 км / ч) (1000 м / км) (1/3600 ч / с) / 0.85
= 19118 Вт
= 19 кВт
Крутящий момент или момент двигателя
Можно рассчитать крутящий момент двигателя в зависимости от мощности и частоты вращения
T = P / (2 π n _{об / с})

= 0,159 P / n _{об / с}
= P / ( 2 π (n _{об / мин}/60))
= 9,55 P / n _{об / мин} (2)
где
T = крутящий момент или момент (Нм)
n _{об / с} = частота вращения двигателя (об / с, об / с)
n _{об / мин} = Обороты двигателя (об / мин, об / мин)
Пример — Автомобиль и требуемый момент двигателя
Момент, передаваемый двигателем в автомобиле выше при двигателе, работающем на частоте вращения 1500 об / мин можно рассчитать как 9 0008
Т = 9.55 (19118 Вт) / (1500 об / мин)
= 121 Нм
Усилие на колесах
Общая сила (1) , действующая на автомобиль, равна силе тяги между ведущими колесами и дорожным покрытием :
F _w = F _T
где
F _w = сила, действующая между ведущими колесами и дорожным покрытием (Н)
Сила тяги может быть выражена крутящим моментом двигателя скорость и размеры колес и скорости:
F _w = F _T
= (T η / r) (n _{об / с} / n _{w_rps})
= ( T η / r) (n _{об / мин} / n _{w_rpm})
= (2 T η / d) (n _{об / мин} / n _{w_rpm}) (3)

r = радиус колеса (м)

d = диаметр колеса (м)
n _{w_rps} = частота вращения колеса (об / с, об / с)

n _{w_rpm} = скорость вращения колеса (об / мин, об / мин)
Обратите внимание, что движение по криволинейным участкам добавляет центростремительную силу к общей силе, действующей между колесами и дорожным покрытием.
Для мощности, необходимой для наклона, проверьте пример автомобиля в конце раздела «Силы, действующие на тело, движущееся по наклонной плоскости».
Выходная мощность двигателя электромобиля — Easy Electric Life
Что означает выходная мощность двигателя автомобиля?
В физике выходная мощность относится к количеству энергии, доставленной в течение заданного периода времени. Применительно к автомобильной промышленности это означает количество механической энергии, производимой двигателем, опять же в течение заданного периода времени.Это влияет на ускорение, тяговое усилие автомобиля (вес, который он может перемещать) и его способность подниматься в гору.
Будь то двигатель внутреннего сгорания или электродвигатель, выходная мощность механической энергии определяется произведением скорости вращения (измеряется в оборотах в минуту) и крутящего момента. Выраженный в Ньютон-метрах (Нм) крутящий момент описывает тяговую мощность двигателя.
Этим объясняется тот факт, что два двигателя с одинаковой выходной мощностью могут вести себя по-разному и чувствовать себя водителем по-разному.Спортивный автомобиль демонстрирует характеристики, которые не могут сравниться с характеристиками большого грузовика, даже если они оба одинаково мощны с точки зрения мощности двигателя!
Как рассчитывается выходная мощность двигателя электромобиля?
Производители не могут просто заявить мощность двигателя: это измерено во время процесса тестирования, что иллюстрируется изменениями крутящего момента в зависимости от скорости вращения. Значение, используемое производителями автомобилей, обычно относится к максимальной измеренной выходной мощности.Выражается в ваттах (Вт) и, в более общем смысле, в киловаттах (кВт).
Как определить выходную мощность двигателя электромобиля
Если говорить об электрической системе, такой как в электромобиле, механическая мощность выражается в ваттах (Вт), киловаттах (кВт) или лошадиных силах (л.с.) — рассчитывается путем умножения скорости (об / мин) на крутящий момент, вращательный эквивалент линейной силы, измеренной в фунт-футах (фунт-фут) или ньютон-метрах (Нм). Но прежде чем приступить к каким-либо долгим вычислениям, быстрый поиск в Интернете приведет к появлению ряда веб-сайтов, на которых вы просто вводите скорость и крутящий момент вашего электромобиля, чтобы рассчитать его выходную мощность в киловаттах.Или вы можете посмотреть руководство по эксплуатации вашего автомобиля.
Как киловатты (кВт) соотносятся с лошадиными силами (л.с.)?
«Лошадиная сила» исторически относится к выходной мощности автомобильного двигателя и восходит к концу девятнадцатого века. Это способ выразить выходную мощность более буквально, приравняв ее к рабочей нагрузке, которую люди могут понять. Таким образом, мощность в лошадиных силах, иногда обозначаемая аббревиатурой PS (немецкое «Pferdestärke»), относится к выходной мощности, создаваемой лошадью, чтобы поднять 75-килограммовый груз на высоту одного метра за одну секунду.В метрической системе это равно примерно 736 Вт.
Таким образом, мощность двигателя электромобиля может быть взаимозаменяемо указана в кВт или л.с. Например, двигатель R135 в ZOE выдает мощность двигателя 100 кВт или 135 л.с. — отсюда и название! Его крутящий момент теперь улучшен до 245 Нм по сравнению с 225 Нм у двигателя ZOE R110, выпущенного в 2018 году, чтобы сделать электромобиль более динамичным в ситуациях, когда требуется ускорение, например, при проезде или выезде на шоссе.
Какие факторы определяют выходную мощность электромобиля?
Роль двигателя заключается в создании механической энергии из другого вида энергии.Таким образом, его выходная мощность определяется максимальной способностью преобразования энергии. В случае электромобиля его выходная мощность зависит от размера двигателя (его объема) и мощности входящего тока.
Что такое «полезная» энергия, выделяемая электродвигателем?
Выходная мощность также является результатом доходности, т. Е. Количественного отношения поставляемой входящей электроэнергии к исходящей доставленной механической энергии.
Не вся энергия, вырабатываемая электросетью или зарядной станцией, в конечном итоге используется для питания двигателя.Его можно потерять из-за тепла или трения по пути. Другими словами, механическая энергия, фактически используемая двигателем, является «полезной» энергией. Разделив фактическую выходную мощность электродвигателя на идеальную выходную мощность (равную начальной потребляемой мощности), вы получите механический КПД двигателя.
Итак, для электромобиля расчет «полезной» энергии можно найти, разделив выходную мощность (скорость x крутящий момент) на входную и выразив результат в процентах. Это иначе известно как формула эффективности r = P / C, где P — количество полезной продукции («продукта»), произведенной на количество C («стоимость») потребленных ресурсов.
Цель состоит в том, чтобы уменьшить эти потери выходной мощности для достижения максимальной энергоэффективности. Таким образом, большая часть энергии, хранящейся в аккумуляторе, используется для увеличения запаса хода электромобиля. В этом отношении ZOE работает особенно хорошо. Имея запас хода по WLTP * в 395 км благодаря аккумулятору на 52 кВтч, он предлагает одно из лучших соотношений на рынке электромобилей во всех сегментах вместе взятых.
Выходная мощность, потребление и запас хода
При этом максимальная выходная мощность не влияет напрямую на запас хода электромобиля, поскольку стиль вождения в наибольшей степени влияет на потребление энергии двигателем.Следовательно, речь идет не о самом эффективном двигателе электромобиля, а о самом эффективном поведении при вождении. Например, резкое ускорение будет означать скачок потребления электроэнергии. Периоды высокоскоростной езды также значительно расходуют заряд аккумулятора. Чем выше скорость, тем больше энергии требуется для ее поддержания.
И наоборот, расслабленное вождение снижает мгновенный расход и делает рекуперативное торможение более эффективным. Это принцип экологического вождения, который является одним из лучших способов увеличить запас хода электромобиля.

Как электродвигатели могут увеличивать мощность?
Хотя «идеальной машины», которая не теряет мощность между входом и выходом, не существует (однако она существует как гипотетическая механическая система), существуют способы увеличения выходной мощности. Чем эффективнее двигатель электромобиля, тем большую мощность на входе он может использовать для создания полезной выходной механической энергии для привода электромобиля.
Эффективность — ключевое слово для инженеров электромобилей, которое применяется на каждом этапе производственного процесса: от передачи электроэнергии из сети в автомобиль (через зарядную станцию или напрямую) до ее преобразования из переменного тока в постоянный, аккумулятору энергии за счет его преобразования в переменный ток и, наконец, эффективности самого механического двигателя. Короче говоря, чем эффективнее транспортное средство, тем больше оно может использовать получаемую мощность и тем более рентабельно для всех участников; от производителя к водителю.
По сравнению со своими собратьями по двигателям внутреннего сгорания электромобили значительно опережают их в гонке за эффективностью. По данным Министерства энергетики США, «электромобили преобразуют более 77 процентов электроэнергии из сети в энергию на колесах. Обычные автомобили с бензиновым двигателем преобразуют только около 12–30% энергии, хранящейся в бензине, в приводы в движение ».
* WLTP: Всемирная согласованная процедура испытаний легковых автомобилей. Стандартный цикл WLTP соответствует 57% поездок по городу, 25% поездок в пригород и 18% поездок по автомагистралям.
Авторские права: MOUNOURY Жан-Кристоф, Renault Marketing 3D-Commerce
Читайте также
Электромобиль
Различные способы хранения энергии
10 июня 2021 г.
Посмотреть больше
Электромобиль
Все, что нужно знать о подключаемом к сети гибридном автомобиле
10 июня 2021 г.
Посмотреть больше
Электромобиль
Все, что нужно знать о зарядке гибридных автомобилей с подзарядкой от сети
09 июня 2021
Посмотреть больше .