Крутящий момент через мощность и число оборотов: гидравлика, гидравлические оборудование, пневматические оборудование, смазочное оборудование, фильтры

7.2: Классическая механика

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

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

ЧАСТОТА ВРАЩЕНИЯ – Скорость может также выражаться во вращении, то есть насколько быстро объект движется по кругу. Измеряется в единицах углового перемещения во времени (то есть в градусах в секунду), или в циклах вращения в единицу времени (например, в оборотах в минуту).

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

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

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

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

В примере с колесом, катящемся по земле, если известен крутящий момент, приложенный к оси с закрепленным на ней колесом, мы можем рассчитать количество силы, прикладываемой колесом к поверхности.

Сила = Крутящий момент/Радиус колеса

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

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

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

Пример 7.2

Пример 7. 3

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

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

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

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

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

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

Пример 7.4

Пример 7.5

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

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

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

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

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

РАБОТА – Мера силы, приложенной на расстоянии, называется работой. Например, для удерживания объекта необходимо 10 фунтов силы. Далее, чтобы поднять этот объект на высоту 10 дюймов, требуется определенное количество работы.

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

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

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

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

1 Ватт = 1 (Ньютон х Метр) / Секунда

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

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

Как выбрать максимальная и номинальная мощность двигателей

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

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

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

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

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

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

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

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

КРУТЯЩИЙ МОМЕНТ или МОЩНОСТЬ двигателя

Вот уже более 100 лет двигатели внутреннего сгорания используются практически во всех областях транспорта. Они являются «сердцем» автомобиля, трактора, тепловоза, корабля, самолёта и за последние тридцать-сорок лет стали представлять собой своеобразный симбиоз последних достижений науки и техники. Для нас уже привычными стали такие термины, как МОЩНОСТЬ и КРУТЯЩИЙ МОМЕНТ, которые являются необходимым критерием оценки силовых возможностей двигателя. Но возникает вопрос — на сколько правильно каждый из нас сможет оценить потенциал двигателя, имея перед глазами лишь цифры с техническими данными автомобиля?

Уверены, что Вы не станете целиком полагаться на заверения продавца в автосалоне, что мотор приобретаемого Вами авто достаточно мощный и полностью Вас удовлетворит. Поэтому Вы приняли решение модернизировать свой двигатель и стоите перед дилеммой – провести оптимизацию для увеличения мощности или увеличить крутящий момент? Для того, чтобы потом не пожалеть о не правильном приобретении и выборе, рекомендуем ознакомиться со всем изложенным ниже.

С давних времён для строительства, перемещения грузов, а так же транспортировки людей человечество использовало всевозможные механизмы и устройства. С изобретением более чем 5 тыс. лет назад ЕГО ВЕЛИЧЕСТВА КОЛЕСА, теория механики претерпела серьёзные изменения. Изначально, роль колеса сводилась только к банальному уменьшению сопротивления (силы трения) и переводу силы трения в качение. Конечно, катить круглое гораздо приятней, чем тащить квадратное!

Но качественное изменение способа применения колеса произошло намного позднее благодаря появлению другого гениального изобретения ― ДВИГАТЕЛЯ! Отцом парового локомотива, чаще называют Джорджа Стивенсона, который построил в 1829 году свой знаменитый паровоз «Ракета». Но ещё в 1808 году англичанин Ричард Тревитик демонстрирует одно из самых революционных изобретений в истории – первый паровоз. Но к нашей всеобщей радости Тревитик сначала построил паровой автомобиль для уличного движения, а затем уж только пришел к мысли o паровозе. Таким образом, автомобиль является в некотором роде прародителем паровоза. К сожалению, судьба первооткрывателя Ричард Тревитика, как впрочем, многих инженеров, но не коммерсантов, сложилась печально. Он разорился, долго жил на чужбине, и умер в нищете. Но не будем о грустном…

Наша задача ― понять, что такое крутящий момент и мощность двигателя, и она значительно упростится, если вспомнить устройство паровоза. Кроме пассивного преобразователя трения из одного вида в другой, колесо стало выполнять еще одну задачу — создавать движущую (тяговую) силу, то есть, отталкиваясь от дороги, приводить в движение экипаж. Давление пара действует на поршень, тот, в свою очередь, давит на шатун, последний проворачивает колесо, создавая КРУТЯЩИЙ МОМЕНТ. Вращение колеса под действием крутящего момента вызывает появление пары сил. Одна из них — сила трения между рельсом и колесом — как бы отталкивается от рельса назад, а вторая — та самая искомая нами СИЛА ТЯГИ через ось колеса передается на детали рамы паровоза. На примере паровоза заметно, что чем больше давление пара, действующее на поршень, а через него — на шатун, тем большая сила тяги будет толкать его вперед. Очевидно, изменяя давление пара, диаметр колеса и положение точки крепления шатуна относительно центра колеса, можно менять силу и скорость паровоза. То же самое происходит в автомобиле.

Разница в том, что все преобразования сил осуществляются непосредственно в самом двигателе. На выходе из него мы имеем просто вращающийся вал, то есть, вместо силы, толкающей паровоз вперёд, здесь мы получаем круговое движение вала с определенным усилием ― КРУТЯЩИМ МОМЕНТОМ. А МОЩНОСТЬ, развиваемая двигателем, ― это всего лишь его способность вращаться как можно быстрее, одновременно создавая при этом на валу крутящий момент. Затем вступает в действие силовая передача автомобиля (трансмиссия), которая этот крутящий момент изменяет так, как нам нужно, и подводит к ведущим колесам. И только в контакте между колесом и дорожным покрытием крутящий момент снова «выпрямляется» и становится тяговой силой.

Очевидно, что тяговую силу предпочтительно иметь наибольшую. Это обеспечит нужную интенсивность разгона, способность преодолевать подъемы и перевозить больше людей и груза. В технической характеристике автомобиля есть такие параметры, как число оборотов двигателя при максимальной мощности и максимальном крутящем моменте и величина этой мощности и момента. Как правило, они измеряются соответственно в оборотах в минуту (мин־¹), киловаттах (кВт) и ньютонометрах (Нм). Необходимо уметь правильно понимать внешнюю скоростную характеристику двигателя. Это графическое изображение зависимости мощности и крутящего момента от оборотов коленчатого вала. Наиболее показательной является форма кривой крутящего момента, а не его величина. Чем раньше достигается максимум и чем более полого кривая падает по мере увеличения оборотов (то есть мотор имеет неизменную тягу), тем правильнее спроектирован и работает двигатель. Однако получить двигатель, обладающий достаточным запасом мощности, высокими оборотами, да еще и стабильным КРУТЯЩИМ МОМЕНТОМ в широком диапазоне оборотов, непросто. Именно на это направлены применение наддува различных систем, электронного регулирования впрыска топлива, переменные фазы газораспределения, настройка выпускной системы и ряд других мероприяти

Давайте рассмотрим пример. Вам предстоит преодолеть подъем, а увеличить скорость движения (разогнать автомобиль перед подъемом) нельзя из-за дорожной обстановки. Для сохранения темпа движения потребуется увеличить силу тяги. Тут часто возникает ситуация, которая выглядит так, добавление газа не даёт прироста силы тяги. Это вызывает снижение скорости, а значит, и оборотов двигателя, сопровождающееся дальнейшим уменьшением силы тяги на ведущих колесах.

Так что же делать? Как поддержать большую тяговую силу при малой скорости движения, если двигатель «не тянет», то есть, не обеспечивает достаточный КРУТЯЩИЙ МОМЕНТ? Вступает в действие трансмиссия. Вы вручную, или автоматическая коробка передач самостоятельно, измените передаточное число так, чтобы сила тяги и скорость движения находились в оптимальном соотношении. Но это дополнительные неудобства в управлении автомобилем. Напрашивается вывод: было бы лучше, если бы двигатель сам приспосабливался к работе в таких ситуациях. Например, вы въезжаете на подъем. Сила сопротивления движению автомобиля возрастает, скорость падает, но силу тяги можно добавить, просто сильнее нажав на педаль газа. Автомобильные инженера для оценки этого параметра используют термин «ЭЛАСТИЧНОСТЬ ДВИГАТЕЛЯ».

Под эластичностью двигателя понимается соотношение между числом оборотов максимальной мощности и оборотов максимального крутящего момента (об/мин Pmax/об/мин Mmax). Оно должно быть таковым, чтобы по отношению к оборотам максимальной мощности обороты максимального крутящего момента были как можно ниже. Это позволит снижать и увеличивать скорость только за счет работы педалью газа, не прибегая к переключению передач, а также ехать на повышенных передачах с малой скоростью. Практически оценить эластичность мотора можно путем проверки способности автомобиля разгоняться от 60 до 100 км/ч на четвёртой передаче. Чем меньше времени займет этот разгон, тем эластичнее двигатель.

В подтверждение вышеизложенного, обратимся к результатам тестов автомобилей, проведенных в Европе:
— Audi А6 (двигатель 2,0 / 170 лс при 4300 об/мин / 280 Нм при 1800 об/мин)
— BMW 523i (двигатель 2,5 / 177 лс при 5800 об/мин / 230 Нм при 3500 об/мин)
— Mercedes E200 Kompressor Classic (двигатель 1,8 / 163 лс при 5500 об/мин / 240 Нм при 3000 об/мин)

Главным образом, рассмотрим характеристики Audi и BMW. Двигатель Audi, гораздо меньшего объёма и почти такой же мощности, практически не уступает баварцу в разгоне с места, но зато в замерах на эластичность и экономичность кладёт конкурента на обе лопатки. Почему это происходит? Потому что коэффициент эластичности мотора Audi 2,39 (4300/1800) против 1,66 (5800/3500) у BMW, а поскольку вес автомобилей приблизительно равный, жеребец из Мюнхена позволяет дать завидную фору своему соотечественнику. Причём эти впечатляющие результаты достигаются на топливе АИ-95.

Итак, подведём итог!
Из двух двигателей одинакового объема и мощности, предпочтителен тот, у которого выше эластичность. При прочих равных условиях такой мотор будет меньше изнашиваться, работать с меньшим шумом и меньше расходовать топливо, а также упростит манипуляции с рычагом коробки передач. Под все эти условия попадают современные бензиновые и дизельные двигатели с наддувом. Эксплуатируя автомобиль с таким мотором, Вы получите массу приятных впечатлений!

Крутящий момент двигателя: что это такое?

В списке ключевых характеристик любого бензинового или дизельного ДВС обязательно указывается мощность и крутящий момент двигателя. Что касается самого транспортного средства, отдельный акцент делается на разгонной динамике автомобиля 0-100 км/ч. независимо от типа силового агрегата под капотом (бензин, дизель, гибридный двигатель и т.д.). Традиционно сложилось, что максимум внимания покупателей изначально обращен на мощность двигателя, выраженную в лошадиных силах (л.с.). Прочно укоренилось мнение, что чем больше л.с. выдает двигатель, тем быстрее, динамичнее и, зачастую, престижнее окажется автомобиль в конечном итоге. Параллельно с этим показатель крутящего момента, который выражается в ньютон-метрах (Н∙м), маркетологи сознательно отодвигают на второй план.

Такой подход хорошо иллюстрирует распространенное выражение среди продавцов автомобилей в США. Как они говорят, продавать машины помогают «лошади», то есть мощность, при этом двигает автомобиль вперед крутящий момент. Далее мы подробно рассмотрим, что такое крутящий момент двигателя внутреннего сгорания, а также взглянем на зависимость характеристик мощности двигателя, крутящего момента и разгонной динамики.

Содержание статьи

Мощность и крутящий момент ДВС

Для большинства рядовых автолюбителей понятие о показателе максимальной мощности и крутящего момента сводится к тому, что чем больше мощность, тем больше окажется и крутящего момента, а также более мощный двигатель всегда лучше. При этом чёткое понимание указанных характеристик мотора у многих отсутствует.

Смятение в этот лагерь также внесло растущее число «дизелистов», среди которых намного больше внимания уделяется именно кутящему моменту, а не мощности дизельного мотора. Также следует упомянуть и о турбомоторах, которые могут разгонять автомобиль намного быстрее, хотя мощность самого ДВС с наддувом заметно уступает атмосферным аналогам с намного более внушительным количеством «лошадей» под капотом. Получается, мощнее, но не всегда динамичнее и быстрее? Давайте разбираться, почему так происходит и чем «моментная» характеристика отличается от «мощностной».

Как мощность двигателя и крутящий момент влияют на разгон автомобиля

Как уже было сказано, в технических характеристиках указывается максимальная мощность двигателя и крутящий момент. Итак, крутящий момент представляет собой силу вращения коленвала  ДВС. Измеряется крутящий момент в ньютон-метрах. Также моментная характеристика может быть выражена в килограмм-силах на метр. Крутящий момент возникает тогда, когда свободно вращающийся коленвал начинают тормозить.

Другими словами, на коленвал подается нагрузка, которая заставляет двигать автомобиль.  Отметим, что крутящий момент имеет прямую зависимость от числа оборотов двигателя. Для двигателей внутреннего сгорания характерной особенностью является то, что на низких оборотах крутящий момент небольшой, затем наблюдается рост момента параллельно росту оборотов силового агрегата, далее происходит спад момента, хотя обороты остаются высокими. Обратите внимание, в характеристиках указывается максимальная мощность двигателя, например, 150 л. с. при 6000 об/мин. При этом максимальный крутящий момент указан на отметке 3500-3700 об/мин.

Так происходит по причине того, что на разных оборотах в камере сгорания происходят разные процессы, что отражается на эффективности наполнения цилиндров, качестве сгорания топливно-воздушной смеси, вентиляции цилиндров и т.д. Другими словами, количество воздуха на впуске, угол опережения зажигания, объем отработавших газов и ряд других параметров меняется в зависимости от числа оборотов коленвала. По этой причине каждому водителю бензиновой машины с малообъемным атмосферным мотором хорошо знакома ситуация, когда на «низах» при езде на высокой передаче двигатель не тянет, то есть крутящий момент очень мал.

Нажатие на педаль газа и поднятие оборотов до средних значений приводит к тому, что эффективность наполнения воздухом на впуске растет, топливно-воздушная смесь сгорает более полноценно, цилиндры лучше вентилируются. Результатом становится то, что крутящий момент растет.  Добавим, что турбомоторы в среднем диапазоне оборотов полностью преодолевают эффект турбоямы, после чего у двигателя возникает желаемый подхват. Дело в том, что поток отработавших газов после раскручивания двигателя начинает эффективно вращать крыльчатку турбокомпрессора для подачи большего количества воздуха в цилиндры.

Дальнейший рост оборотов вызывает то, что в двигателе существенно растут механические потери. К таким потерям следует отнести трение поршневых колец о стенки цилиндров, а также различные инерционные потери в других узлах и механизмах двигателя. В результате КПД мотора падает, энергия начинает расходоваться на преодоление таких потерь в условии езды на приближенных к максимальным оборотах.  Закономерно, что крутящий момент начинает уменьшаться с учетом растущих нагрузок. Турбомоторы также теряют отдачу, так как сам турбонагнетатель не обеспечивает должную производительность на максимальных оборотах.

Если сказать иначе, мощность двигателя означает количество работы, которую агрегат способен выполнить за определенный промежуток времени. Мощность ДВС измеряется в киловаттах (кВт) и напрямую зависит от показателя крутящего момента на конкретных оборотах. Не вдаваясь в подробности, мощность является расчетной величиной и не измеряется отдельно от кутящего момента. Что касается максимальной мощности, такая мощность представляет собой условную точку начала уменьшения крутящего момента, но произведение мощности и оборотов еще не стремится к увеличению. С учетом данной информации становится понятно, что такое полка крутящего момента, которая часто отображается на графиках. Под такой полкой следует понимать диапазон оборотов, на которых постоянно доступен максимум крутящего момента.

Простыми словами, крутящий момент и есть мощность двигателя, которая будет доступна на разных оборотах мотора. Этой фактической мощностью, а не разрекламированной маркетологами «максималкой», водители каждый день пользуются во время обгонов и резких ускорений. Вот и получается, что ездим мы на крутящем моменте, а не на максимальной мощности, оценивая динамику разгона на том или ином двигателе. 

Что касается самой максимальной мощности, от данного показателя зависит, прежде всего, та максимальная скорость, с которой способен двигаться автомобиль. Максимальная скорость становится доступной в том случае, когда расходуемая мощность равна мощности ДВС. При этом для определения «максималки» конструкторами учитывается ряд потерь на инерцию и трение, сопротивление потокам воздуха и качению колес. Если проще, от запаса мощности зависит способность мотора преодолевать растущие потери и сопротивление, что и позволяет агрегату разогнать автомобиль только до определенного предела и далее поддерживать набранную скорость.

Крутящий момент дизельного двигателя

Особенностью дизельных двигателей сравнительно с бензиновыми аналогами является более высокий крутящий момент и меньшая мощность. Дело в том, что дизельные моторы имеют суженный диапазон оборотов. Это связано с конструктивными отличиями таких моторов (ход поршня), а также более высокой степенью сжатия и спецификой процесса сгорания дизтоплива.

Другими словами, дизель изначально не приспособлен для работы на высоких оборотах. Следовательно, агрегат не так хорошо раскручивается. Параллельно с этим температура выхлопа у дизельного двигателя ниже по сравнению с бензиновым, а также на «низах» моторы на солярке не так склонны к детонации.  В результате конструкторы смогли установить сложные и максимально эффективные системы турбонаддува именно на дизель.

Благодаря таким особенностям крутящий момент дизельного двигателя на низких оборотах намного выше аналогичных атмосферных или тубированных бензиновых ДВС. Поднимать мощность такого агрегата не имеет смысла, так как уверенная тяга на низах, высокий КПД и топливная экономичность полностью перекрывают небольшое отставание дизелей по показателю мощности и максимальной скорости.

Добавим, что потенциал дизеля позволяет сделать его даже мощнее бензиновых собратьев, но это приведет к существенному удорожанию и утяжелению всей конструкции двигателя. Также понадобится доработка системы питания дизельного мотора и установка более выносливой КПП, которая будет способна выдерживать просто огромный крутящий момент. Не следует забывать и об экологических нормах, для соответствия которым мощные дизели потребуют серьезной модернизации. Получается, поднимать мощность дизеля сегодня попросту нецелесообразно.

Подведем итоги

Если вы столкнулись с возможностью выбрать автомобиль с незначительно отличающимися по характеристикам двигателями, тогда оптимально выбирать агрегат с большим крутящим моментом. Данное правило особенно актуально для машин с МКПП. Например, производитель может выпускать одну и ту же модель, которая получает ДВС с рабочим объемом 1.8 литра (140 л.с.) и 2.0 (155 л.с.). Также следует учитывать и упомянутую выше полку крутящего момента, то есть зависимость мощности и крутящего момента от оборотов двигателя.

Лучшим вариантом двигателя будет тот, когда мотор выходит на пик момента не на определенных оборотах, а в максимально широком диапазоне. Например, простой атмосферный двигатель может иметь пик крутящего момента на 3500 об/мин, в то время как его продвинутый высокотехнологичный аналог с турбиной выходит на пик момента уже при 1500 об/мин, сохраняя «ровную» полку до 4500 об/мин. Это значит, что в первом случае для уверенного разгона мотор нужно крутить, удерживать ДВС на оборотах максимального момента, а также чаще переключать передачи вниз при возникновении нагрузок. Во втором случае максимум крутящего момента будет доступен водителю в широком диапазоне оборотов, что позволяет эффективно ускоряться и справляться с меняющимися нагрузками без частого переключения передачи на пониженную. Другими словами, доступность высокого крутящего момента в расширенном диапазоне фактически означает, что и мощности почти всегда достаточно.

Указанные особенности разных ДВС и умение справляться с нагрузками определяют следующий показатель, который известен как эластичность двигателя. Под эластичностью мотора следует понимать способность агрегата набирать обороты и разгонять автомобиль в условиях растущей нагрузки без переключения передачи на пониженную.

Различные силовые установки тестируются на эластичность путем анализа тяги и разгона с 60 до 100 км/ч при движении на четвёртой передаче или ускорения с 80 до 120 км/ч на включенной пятой передаче. По этой причине малообъемный высокофорсированный двигатель, который имеет отличный подхват на низких оборотах и широкую полку момента, покажет себя отличным вариантом для города. Именно в городском цикле, то есть в условиях умеренных скоростей и режимов ускорение-замедление, потенциала такого ДВС более чем достаточно. При этом следует учитывать, что на более высокой скорости в режиме трассы подобный агрегат может не обеспечить уверенного обгона, уступив в этом плане простому атмосферному двигателю с большим крутящим моментом и мощностью.

Читайте также

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)

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, что это и зачем он нужен?

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

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

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

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

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

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

Технический обзор компании YANMAR — Компании

Промышленный двигатель 3TNV80FT: обеспечивая лучшие в мире характеристики крутящего момента для дизельных двигателей объемом 1 л

Двигатель 3TNV80FT разработан, чтобы быть одновременно компактным и обеспечивающим высокие характеристики крутящего момента, имея при этом мощность менее 19 кВт.

Сочетание высокого крутящего момента и низкого уровня выбросов было достигнуто за счет использования турбонаддува с регулятором 2G Eco. Разработанный в компании Yanmar, регулятор 2G Eco является электронно-управляемым регулятором оборотов, который обеспечивает высокую степень свободы в управлении количеством впрыска топлива.

Кроме того, такие возможности позволяют двигателю сохранять высокую производительность в различных условиях окружающей среды и отвечать требованиям различных областей применения.

Ужесточение требований регламентов в области выбросов в последние годы привело к необходимости оснащения двигателей мощностью более 19 кВт системами впрыска с общим нагнетательным трубопроводом, дизельными сажевыми фильтрами (DPF) и другими дорогостоящими устройствами ограничения выбросов, что и привело к повышению спроса на менее дорогие двигатели мощностью до 19 кВт. Наряду с нормативными изменениями, Yanmar также увидела возможность спроса на двигатели мощностью чуть менее 19 кВт в качестве замены для двигателей 20 кВт. Требование в этом случае заключается в обеспечении высокого крутящего момента, несмотря на то, что двигатель относится к классу мощности менее 19 кВт.

Двигатели мощностью до 19 кВт удовлетворяют широкому спектру потребностей рынка, повсеместно используются в машинах, применяемых в обычном домашнем хозяйстве, таких как газонокосилки, а также в строительной технике и других коммерческих областях.

Обзор продукта

Двигатель 3TNV80FT был разработан для удовлетворения рыночного спроса на компактные дизельные двигатели с превосходными характеристиками крутящего момента из линейки двигателей мощностью менее 19 кВт. На Рис. 2 представлена кривая крутящего момента новой модели в сравнении с предыдущим двигателем Yanmar из этой же категории. За счет увеличения крутящего момента на средних и малых оборотах, а также улучшения номинального крутящего момента, насколько это возможно, оставаясь в категории двигателей мощностью чуть менее 19 кВт, новый агрегат способен обеспечить высокий крутящий момент в широком диапазоне оборотов. Одной из целей разработки двигателя было обеспечение соответствия требованиям американских норм токсичности Tier 4 Final. Кроме того, недавно он прошел аттестацию на соответствие европейским стандартам Stage V. В результате был получен чистый двигатель, одновременно мощный и экологичный.

В то время как вышеуказанные регламенты требуют, чтобы двигатели выполняли их предписания в отношении выбросов при работе на большой высоте (где давление воздуха низкое), проблема с предыдущей моделью с механическим регулятором заключалась в чрезмерном падении производительности, поскольку он не был способен линейным образом снижать количество впрыска топлива (которое имеет прямое отношение к количеству выбросов в выхлопных газах) в зависимости от высоты. Эта проблема была решена в новой модели, оснащенной электронным управляемым регулятором 2G Eco собственной разработки компании Yanmar, способным адаптировать крутящий момент двигателя в зависимости от высоты, тем самым сводя к минимуму потери мощности на больших высотах.

Рис. 1. Двигатель 3TNV80FT

Рис. 2. Кривая крутящего момента 3TNV80FT

• Значительное увеличение крутящего момента благодаря использованию регулятора 2G Eco и турбонаддува

Превосходные характеристики крутящего момента (запас по крутящему моменту), являющиеся главным преимуществом нового двигателя, были достигнуты в результате использования на новом двигателе турбокомпрессора в сочетании с регулятором 2G Eco, который обеспечивает высокую степень свободы управления количеством впрыскиваемого топлива.

Поскольку сохранение мощности двигателя ниже 19 кВт было ключевым требованием, необходимо было увеличить количество впрыскиваемого топлива на низких и средних оборотах при одновременном ограничении количества впрыскиваемого топлива при работе на номинальных оборотах, чтобы оставаться в диапазоне мощностей чуть ниже 19 кВт. Поскольку такая способность регулировать количество впрыска топлива на разных оборотах не могла быть обеспечена механическим регулятором, используемым на предыдущей модели, она была реализована путем установки регулятора 2G Eco. Этот новый регулятор обеспечивает высокую степень свободы управления количеством впрыскиваемого топлива.

Затем, поскольку увеличение количества впрыскиваемого топлива при сохранении объема воздуха, вероятно, должно привести к увеличению выбросов твердых частиц, был добавлен турбокомпрессор для обеспечения достаточного количества воздуха, чтобы соответствовать увеличенному количеству впрыскиваемого топлива на низких и средних оборотах. На Рис. 4 показаны компромиссные варианты производительности, которые необходимо учитывать при выборе турбокомпрессора. Для определения оптимального выбора был построен и испытан ряд опытных образцов с различными техническими характеристиками (см. Рис. 5).

В совокупности эти меры позволили добиться на новом двигателе как улучшенных показателей выбросов, так и значительного увеличения крутящего момента.

Рис. 3. График крутящего момента

Рис. 4. Компромиссные варианты, которые следует учитывать при выборе турбокомпрессора

Рис. 5. Влияние различных технических характеристик турбокомпрессора на производительность

• Улучшение эксплуатационных характеристик на больших высотах

Рис. 6. Корректировки крутящего момента на большой высоте

• Усовершенствования стали возможными благодаря функции электронного регулирования

• Использование неравномерного регулирования оборотов для повышения эксплуатационных характеристик

Рис. 7. Графики неравномерного регулирования оборотов и астатического регулирования

• Улучшение расхода топлива за счет устранения избыточного впрыска при запуске или ускорении

Рис. 8. Сравнение характеристик впрыска топлива в переходных режимах

• Возможность интеграции системы управления с машиной, на которой установлен двигатель

Благодаря возможности обмена данными CAN регулятор оборотов 2G Eco способен как передавать информацию, такую как число оборотов двигателя, нагрузка или сигналы тревоги, в систему управления главной машины, так и управлять условиями работы двигателя в соответствии с командами, отправленными из системы главной машины. Поэтому стало возможным разработать систему для машины, оснащенной гидравлическим оборудованием, например которая использовала бы этот функционал для обеспечения оптимального расхода топлива путем управления гидравликой и нагрузкой/оборотами двигателя одновременно.

Рис. 9. Блок-схема системы обмена данными

• Благодаря оптимальному подбору турбокомпрессора к двигателю и использованию регулятора оборотов 2G Eco для управления впрыскиваемым количеством топлива, новый двигатель отвечает мировым требованиям к параметрам крутящего момента для двигателей мощностью менее 19 кВт, а также соответствует нормам выбросов, принятым в развитых странах.
• Оптимальное управление количеством впрыска топлива с помощью регулятора оборотов 2G Eco сводит к минимуму падение производительности на большой высоте (где давление воздуха низкое), поддерживая отличные характеристики крутящего момента в таких условиях.
  
• Использование возможностей обмена данными регулятора оборотов 2G Eco имеет потенциал для предоставления различных преимуществ в ответ на запросы от машины, на которой установлен двигатель.
  Несмотря на заметное увеличение количества гибридных и полностью электрических систем в качестве источников энергии в последние годы, в случае промышленного применения дизельные двигатели, как ожидается, сохранят свое превосходство с точки зрения долговечности и надежности еще в течение определенного времени. Компания Yanmar намерена продолжать разработку технологий для дизельных двигателей, поскольку она стремится поставлять продукцию, которая представляет максимальную ценность для своих клиентов на протяжении всего срока службы.
  

ВАЖНОЕ ЗАМЕЧАНИЕ

Оригинальный технический отчет написан на японском языке.

Настоящий документ был переведен отделом управления исследованиями и разработками.

Зависимость мощности, крутящего момента и скорости

Следующие расчеты показывают взаимосвязь между мощностью, крутящим моментом и скоростью вращения при прохождении вращательного движения через коробку передач с мощностью в кВт, равной П .

P вход = P вых + редукционные потери

Потери шестерен = 1% на ступень.Если это игнорировать, можно предположить идеальный случай.

Тогда применимо общее уравнение мощности:

P = Tω

Где:

Если ω — скорость вращения в радианах / с, T — крутящий момент в Н · м, а n — частота вращения в об / мин.

Принцип лучше всего пояснить на примере. При снижении частоты вращения на 25 через редуктор со стандартной входной частотой вращения для электродвигателя

n = 1475 об / мин:

Тогда по:

P вход = P выход = Tω

Таким образом, по мере уменьшения скорости вращения коробки передач крутящий момент увеличивается, и наоборот. Изменение крутящего момента через коробку передач равно передаточному отношению коробки передач.

Hansen Transmissions специализируется на поставках редукторов для многих отраслей промышленности, уделяя особое внимание:

• Водоподготовка

• Градирни

• Смесители и мешалки

• Погрузочно-разгрузочные работы

• Переработка пальмового масла

• Ветряные турбины

Коробки передач Hansen предлагают ряд специально разработанных коробок передач для любого применения, где требуется связь между приводным двигателем и ведомой системой.Муфты также поставляются для особых требований применения, например, жесткие муфты для передачи высокого крутящего момента и редукторы на валу, гидравлические муфты для плавного пуска и гибкие муфты при небольшом перекосе.

против крутящего момента — x-engineer.org

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

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

Определение крутящего момента

Крутящий момент можно рассматривать как вращающую силу , приложенную к объекту. Крутящий момент (вектор) — это 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 ручки 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] .

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 0,25 м , а приложенная сила составляет 100 Н (что приблизительно эквивалентно толкающей силе 10 кг )

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

Тот же принцип применим 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 вале на каждой шейке шатуна каждый раз, когда поршень находится в рабочем ходе. Плечо a в данном случае является радиусом кривошипа (смещение) .

Величина силы F зависит от давления сгорания внутри цилиндра.Чем выше давление в цилиндре, чем выше сила на коленчатом валу, тем выше выходной крутящий момент.

Изображение: функция вычисления крутящего момента двигателя для давления в цилиндре

Длина плеча рычага влияет на общую балансировку двигателя . Слишком большое его увеличение может привести к дисбалансу двигателя, что приведет к увеличению усилий на шейках коленчатого вала.

Пример : Рассчитать крутящий момент на коленчатом валу для двигателя со следующими параметрами:

Сначала мы вычисляем площадь поршня (предполагая, что головка поршня плоская, а ее диаметр равен диаметру отверстия цилиндра):

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

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

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 :

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

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

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 четырехтактного двигателя n _r = 2 )

Определение мощности

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

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

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

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

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

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:

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

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. Поэтому крутящий момент двигателя измеряется во всем диапазоне скорости и нагрузки с помощью динамометра (испытательный стенд) и отображается (сохраняется) в блоке управления двигателем.

Изображение: Схема динамометрического стенда двигателя

Динамометр представляет собой тормоз (механический, гидравлический или электрический), который поглощает мощность, производимую двигателем. Самый используемый и лучший тип динамометра — это электрический динамометр . На самом деле 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 вращения 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 нагрузки . Чтобы сбалансировать ротор, статор будет прижиматься к датчику нагрузки. Крутящий момент T вычисляется путем умножения силы F , измеренной в датчике нагрузки, на длину плеча a рычага.

Параметры двигателя: тормозной момент, мощность в лошадиных силах (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 карты крутящего момента (поверхности), которые дают значение крутящего момента двигателя при определенных оборотах двигателя и нагрузке (стационарные рабочие точки). Нагрузка двигателя эквивалентна положению педали акселератора.

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

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

3 мощность

Двигатель
Л. с.]

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.

Построение графика крутящего момента и мощности, функции частоты вращения и нагрузки двигателя дает следующие поверхности:

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

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 (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 двигателя при максимальной мощности двигателя; также называется номинальная частота вращения двигателя
N _max — максимальная стабильная частота вращения двигателя

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

Крутящий момент двигателя при полной нагрузке кривая T _e [Нм] характеризуется четырьмя точками:

T ₀ — крутящий момент двигателя при минимальных оборотах двигателя
T _max — максимальный двигатель крутящий момент (максимальный крутящий момент или номинальный крутящий момент )
T _P — крутящий момент двигателя при максимальной мощности двигателя
T _M — крутящий момент двигателя при максимальной частоте вращения двигателя

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

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

P ₀ — мощность двигателя при минимальной частоте вращения двигателя
P _max — максимальная мощность двигателя мощность (пиковая мощность или номинальная мощность )
P _T — мощность двигателя при максимальном крутящем моменте двигателя
P _M — мощность двигателя при максимальной частоте вращения двигателя

Область между минимальными оборотами двигателя N _мин и максимальная частота вращения двигателя N _Tmax называется зоной нижнего конца крутящего момента.Чем выше крутящий момент в этой области, тем лучше возможности запуска / разгона автомобиля. Когда двигатель работает в этой области при полной нагрузке, если сопротивление дороги увеличивается, частота вращения двигателя будет уменьшаться, что приведет к падению крутящего момента двигателя и останову 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 выбранная передача снижает частоту вращения двигателя до максимального крутящего момента, что обеспечивает оптимальное ускорение. Переключение передач на максимальной мощности двигателя позволит поддерживать частоту вращения двигателя в пределах диапазона мощности.

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

Когда частота вращения двигателя поддерживается между максимальной частотой вращения двигателя N _Tmax и максимальной частотой вращения двигателя N _max , если сопротивление транспортного средства возрастает, 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.

155
N Pmax [об / мин]	6000
N макс. [об / мин]	6800

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

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	2 макс. с турбонаддувом Синхронизация клапана фиксированная T макс. [Нм] 265 N Tmax [об / мин] 2500 175 N Pmax [об / мин] 5500 N 9023 1 макс. [об / мин] 6300 Audi 2.0 Крутящий момент и мощность двигателя TFSI при полной нагрузке с турбонаддувом Время работы клапана 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 фиксированное T макс. [Нм] 280 N Tmax [об / мин] 1800-5000 1 макс. Л.с.] 9 0004 N макс. [об / мин] 200 N Pmax [об / мин] 5100 — 6000 6500 Toyota 2.0 Крутящий момент и мощность двигателя D-4D при полной нагрузке воздухозаборник Архитектура цилиндров 4-рядный Изображение: Двигатель Toyota 2.0 CI — кривые крутящего момента и мощности при полной нагрузке Топливо дизельное топливо (CI) Объем двигателя [см 3 ] 1998 Впрыск топлива прямой 007 турбина Время работы клапана [Л. с.] фиксированное T макс. [Нм] 300 N Tmax [об / мин] 2000 — 28002 2000 — 28002 126 N Pmax [об / мин] 3600 N макс. [об / мин] 5200 Mercedes-Benz 1.8 Крутящий момент и мощность двигателя Kompressor при полной нагрузке 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 с наддувом синхронизация фиксированная T макс. [Нм] 230 N Tmax [об / мин] 2800 — 4600 1 макс. ] 90 011 156 N Pmax [об / мин] 5200 N max [об / мин] 6250 BMW 3.0 крутящий момент и мощность двигателя TwinTurbo при полной нагрузке с двойным наддувом Время работы клапана 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 03 переменная T макс. [Нм] 400 N Tmax [об / мин] 1300 — 1300 — [Л.с.] 306 N Pmax [об / мин] 5800 N макс. [об / мин] 7000 Mazda 2.6 крутящий момент и мощность роторного двигателя при полной нагрузке 9102 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 Впуск воздуха атмосферный 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 44 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 атмосферный переменный T макс. [Нм] 405 N Tmax [об / мин] 5500 P P макс. N Pmax [об / мин] 7600 N макс. [об / мин] 8400 Ключевые положения, которые следует учитывать в отношении мощности и крутящего момента двигателя: крутящий момент крутящий момент является компонентом мощности крутящий момент может быть увеличен путем увеличения среднего эффективного давление двигателя или за счет снижения потерь крутящего момента (трение, накачивание) с более низким максимальным крутящим моментом, распределенным в диапазоне скоростей двигателя, с точки зрения тяги лучше, чем наличие более высокой точки максимального крутящего момента нижний конечный крутящий момент очень важно для пусковых возможностей автомобилей высокий крутящий момент полезен в условиях бездорожья, когда 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. Распределение мощности двигателя при полной нагрузке в диапазоне оборотов двигателя влияет на способность транспортного средства к ускорению на высоких скоростях. работать в диапазоне мощности, между максимальным крутящим моментом двигателя и мощностью По любым вопросам или наблюдениям относительно этого руководства, пожалуйста, используйте форму комментариев ниже. Не забывайте ставить лайки, делиться и подписываться! В чем разница между скоростью и крутящим моментом? Целью роторного двигателя является обеспечение желаемой выходной скорости вращения при одновременном преодолении различных вращательных нагрузок, противодействующих этому выходному вращению (крутящий момент). Скорость и крутящий момент напрямую связаны и являются двумя основными факторами производительности при правильном выборе двигателя для конкретного применения или использования. Чтобы узнать, как выбрать правильный двигатель для вашего применения, первым делом необходимо понять взаимосвязь между скоростью, крутящим моментом и выходной мощностью двигателя. Скорость в зависимости от крутящего момента Выходная мощность двигателя устанавливает границы характеристик скорости и крутящего момента двигателя на основе уравнения: Мощность (P) = Скорость (n) x Крутящий момент (M) Мощность: Механическая выходная мощность двигателя определяется как выходная скорость, умноженная на выходной крутящий момент, и обычно измеряется в ваттах (Вт) или лошадиных силах (л.с.). Скорость: Скорость двигателя определяется как скорость, с которой двигатель вращается.Скорость электродвигателя измеряется в оборотах в минуту или об / мин. Крутящий момент: Выходной крутящий момент двигателя — это величина силы вращения, которую развивает двигатель. Крутящий момент небольшого электродвигателя обычно измеряется в дюймах-фунтах (дюймах-фунтах), ньютон-метрах (Н-м) или других единицах измерения с прямым преобразованием. Поскольку номинальная выходная мощность двигателя является фиксированным значением, скорость и крутящий момент обратно пропорциональны. По мере увеличения выходной скорости доступный выходной крутящий момент пропорционально уменьшается.По мере увеличения выходного крутящего момента выходная скорость пропорционально уменьшается. Это соотношение мощности, скорости и крутящего момента обычно иллюстрируется кривой производительности двигателя, которая часто включает потребляемый двигателем ток (в амперах) и КПД двигателя (в%). Скорость и крутящий момент при выборе электродвигателя Ключ к выбору правильного двигателя для конкретной функции — сначала понять требования приложения. Поскольку большинство применений двигателей являются динамическими, а это означает, что требования к крутящему моменту и скорости меняются внутри приложения, очень важно определить различные рабочие точки в приложении.Знание или расчет требований к скорости и крутящему моменту в каждой рабочей точке приложения определит общие требования к скорости и крутящему моменту для соответствующего двигателя. Выбор двигателя можно проверить, нанеся на график рабочих характеристик выбранного двигателя различные рабочие точки, чтобы убедиться, что каждая точка зависимости скорости от крутящего момента попадает в соответствующую зону кривой (непрерывные или прерывистые зоны). Во многих случаях прикладные требования вынуждают выбирать стандартный двигатель значительно большего размера, чтобы обеспечить охват всех рабочих точек.Применение двигателей, размер которых слишком велик для конкретного применения, приводит к ненужным расходам, а также к более крупной и тяжелой конструкции всего продукта. К счастью, поставщики двигателей на заказ могут разработать двигатели с оптимизированными характеристиками, которые точно соответствуют требованиям приложения. Это достигается путем изменения электромагнитных характеристик двигателя путем изменения либо размера провода, либо количества витков провода в обмотке, либо того и другого. Чем больше витков провода меньшего диаметра, тем выше крутящий момент и меньше скорость, тогда как меньшее количество витков провода большего диаметра обеспечивает более высокую скорость, но меньший крутящий момент.В некоторых приложениях добавление зубчатой ​​передачи к выходной мощности двигателя обеспечивает идеальное соотношение скорости и крутящего момента, сводя к минимуму стоимость и размер всего решения. какие они и в чем их отличие? — Блог CLR В электромеханических инженерных проектах все чаще спорят о том, что важнее: для двигателя, обеспечивающего высокий крутящий момент , или для него, чтобы обеспечить высокую максимальную мощность . Эти концепции не совсем понятны большинству профессионалов или менеджеров по закупкам.В этой статье мы постараемся ответить, что такое каждый из них. Записать! Вас может заинтересовать: Что такое серводвигатель и когда он используется? Во-первых, чтобы их можно было различить, мы должны сначала четко указать их определение. Что такое крутящий момент? Крутящий момент — это сила, создаваемая двигателем. Каждый раз, когда в цилиндре происходит взрыв, выделяется энергия, которая заставляет двигатель вращаться.Крутящий момент используется для измерения этой силы, которая выражается во вращении. В практическом смысле мы могли бы сказать, что крутящий момент является движущей силой, которую будет иметь выход вала , которая полностью не зависит от времени, необходимого для передачи этой силы — это будет сила . В целом, применительно к мотор-редуктору, когда мы говорим о крутящем моменте (M) , мы имеем в виду силу, прилагаемую к выходному валу. Это зависит от каждого двигателя и будет увеличиваться в зависимости от передаточного числа (передаточное число коробки передач ). Механическая мощность и электрическая мощность Теперь, когда мы можем определить понятие крутящего момента, давайте более точно проанализируем концепцию мощности . Мощность напрямую зависит от крутящего момента и скорости вращения. Если бы любой из двух увеличился, мощность тоже увеличилась бы. Но если углубиться, можем ли мы определять, рассчитывать и различать механическую и электрическую мощность? — Механическая мощность (Вт): Эту мощность можно сравнить с крутящим моментом (M).Как видно из приведенных ниже формул, для расчета этих данных необходимо знать крутящий момент и угловую скорость (w) (последняя рассчитывается с использованием выходной скорости в выбранной точке крутящего момента). W = M (Нм) x w (рад / с). W = 16,4 Нм (M при максимальной отдаче в Нм) x скорость (при максимальной отдаче в рад / с). 10 об / мин = 10 × (1 оборот) / мин × (1 мин) / (60 с) × (2π рад) / (1 оборот) = (10 x 2 x π) / 60 = 1047 рад / с W = 16,4 Нм x 1047 рад / с = 17 Вт. — Электрическая мощность (Вт): эта мощность зависит от потребления электроэнергии и напряжения. Как видно из формул, он рассчитывается с использованием напряжения (В) и потребления электроэнергии (I). W = V x I. W = 24V x 1,4 = 33,6 Вт Наиболее частой ошибкой в ​​этих случаях является смешение механической и электрической мощности. Как мы видели, обе части данных совершенно не связаны с информацией, которую они предоставляют. Как мы можем использовать параметр крутящего момента, чтобы помочь нам при покупке небольшого электродвигателя После определения понятий мощности и крутящего момента мы можем ответить на этот вопрос. В этом случае решение зависит от покупателя, так как мощность и крутящий момент — это два взаимосвязанных параметра . Крутящий момент и мощность — это две характеристики работы электродвигателя , поскольку они говорят нам, сколько силы он может генерировать и как быстро он может работать.Анализ потребностей приложения поможет вам получить общее представление о технических характеристиках, которым должен соответствовать наш электродвигатель. У вас остались вопросы? Вам нужно больше информации? Группа инженеров и коммуникаций CLR разработала для вас подробное руководство . Загрузите за бесплатно наше руководство «Как выбрать лучший электродвигатель для малых приводов » и начинайте покупать двигатели с полной уверенностью. Расчет мощности, крутящего момента и частоты вращения Последнее обновление Сохранить как PDF Требования для обеспечения согласованных и точных результатов Расчетная мощность VBOX Test Suite VBOX Tools Расчет об / мин Расчет крутящего момента VBOX Test Suite и Инструменты VBOX Программное обеспечение для расчета BHP на колесах с помощью любого регистратора данных Racelogic VBOX, который может регистрировать скорость и продольное ускорение. Для получения наиболее точных результатов необходимо, чтобы: Вводится точное значение веса автомобиля — оно должно включать вес автомобиля, а также топливо, пассажиров и багаж. Если возможно, получение показаний веса с автомобильных весов — лучший вариант. Место проведения испытаний является идеальным — для сбора данных используется чистая, открытая, ровная дорога. Требования для обеспечения стабильно точных результатов Открытая испытательная площадка: поблизости нет деревьев, зданий или мостов. Используется чистая, открытая, ровная дорога. На выбранной передаче резко увеличьте скорость с низких оборотов до максимума диапазона оборотов. Открыть зарегистрированный файл в VBOX Test Suite или VBOX Tools. Расчетная мощность Набор тестов VBOX Загрузите зарегистрированный файл в VBOX Test Suite и откройте вкладку Test Setup . Нажмите кнопку « Maths Channel », чтобы открыть средство Maths Channel, нажмите кнопку « + », чтобы создать новый канал. Введите одно из следующих уравнений. Чтобы это было как можно более точным, вам нужно знать снаряженную массу транспортного средства и добавить вес всего, что может быть в транспортном средстве (водитель, топливо и т. Д.). Нажмите кнопку « ОК, », чтобы применить расчет. На вкладке « Диаграмма » выберите новый канал по оси X или Y, чтобы его можно было просмотреть в области диаграммы. Для расчета забойного давления введите следующее уравнение: Масса (фунты) * Продольное ускорение (г) * Скорость (км / ч) / 1.609344 * 0,003054 Для расчета кВт введите следующее уравнение: Масса (кг) * Продольное ускорение (g) * Скорость (км / ч) * 0,0031107 Пример расчета BHP в VBOX Test Suite Инструменты VBOX Загрузите зарегистрированный файл в VBOX Tools и откройте средство Graph screen , чтобы просмотреть зарегистрированный файл. Нажмите кнопку « Generate New Channel », чтобы открыть средство математического канала. Введите одно из следующих уравнений. Чтобы это было как можно более точным, вам нужно знать снаряженную массу транспортного средства и добавить вес всего, что может быть в транспортном средстве (водитель, топливо и т. Д.). Нажмите кнопку « Generate Channel », чтобы применить расчет, а затем закройте окно настройки канала Maths. Отметьте новый канал мощности, чтобы его можно было просмотреть на экране графика. Для расчета забойного давления введите следующее уравнение: Вес (фунты) * LongAcc (г) * Канал скорости (миль / ч) * 0,003054 Для расчета кВт введите следующее уравнение: Масса (кг) * LongAcc (г) * Канал скорости (км / ч) * 0,0031107 Пример расчета BHP в VBOX Tools Расчет об / мин Если число оборотов в минуту не измерялось и не регистрировалось в файле VBOX, следующее руководство можно использовать для создания канала числа оборотов в минуту. Эта теория применима только потому, что испытание на ускорение проводится только на одной передаче. Управляйте тестовым автомобилем на выбранной передаче ускорения и запишите точную скорость в точной точке об / мин, то есть 54 км / ч при 3000 об / мин. Разделите значение об / мин на значение скорости, т. Е. 3000/54 = 55,56, получится «коэффициент преобразования скорости в об / мин». Создайте канал об / мин, используя функцию «Создать (математический) канал на экране графика, скорость x« Коэффициент преобразования скорости в об / мин », Теперь у вас будет канал RPM, который вы можете просмотреть на экране графика. Примечание. Это будет правильно для автомобиля, только когда он будет на выбранной передаче ускорения. Расчет крутящего момента Чтобы рассчитать крутящий момент, вам необходимо рассчитать мощность автомобиля и число оборотов в минуту. Если у вас нет числа оборотов в минуту, его можно сгенерировать в VBOX Test Suite или VBOX Tools, используя Maths Channels, как подробно описано ниже. Чтобы вычислить крутящий момент в Нм, создайте новый математический канал и введите следующее уравнение: Мощность (кВт) * 9549 / частота вращения (об / мин) Чтобы рассчитать крутящий момент в фут-фунтах, создайте новый математический канал и введите следующее уравнение: Мощность (л.с.) * 5252 / частота вращения (об / мин) Что такое крутящий момент и рекомендации по его правильному расчету Вы когда-нибудь задумывались над , что такое крутящий момент? Хотите узнать, как вычислить ? Не волнуйтесь, в следующем посте мы подробно изучим этот термин и дадим вам несколько рекомендаций по его правильному вычислению. Крутящий момент — это физическая величина , которая измеряет момент силы, прикладываемой к валу, вращающемуся вокруг себя с определенной скоростью. Это момент , который двигатель воздействует на карданный вал; — тренд силы для вращения объекта вокруг вала или опоры. Каждый раз, когда в цилиндре происходит взрыв, выделяется энергия, которая заставляет двигатель вращаться. И крутящий момент используется для измерения этой силы, которая проявляется в форме вращения. Чтобы было легче понять, крутящий момент двигателя — это движущая сила , передаваемая на выходной вал , независимо от времени, которое требуется для приложения такой силы — это будет мощность. Мощность Мощность , создаваемая крутящим моментом, пропорциональна угловой скорости приводного вала. При применении этих концепций к мотор-редуктору крутящий момент (M) — это сила, прилагаемая выходным валом. Это зависит от двигателя и будет увеличиваться в зависимости от передаточного числа. Механическая мощность и электрическая мощность Несмотря на то, что мощность и крутящий момент не совпадают , они взаимосвязаны . Обе концепции относятся к силе, создаваемой двигателем , и к скорости, с которой он может работать. Мощность напрямую зависит от крутящего момента и скорости вращения. Если какой-либо из двух увеличится, он также будет. Часто самая распространенная проблема , с которой мы сталкиваемся, — это , не зная, как различать механическую и электрическую мощность. Хотите разделить обе концепции и знать, как их вычислить? Продолжай читать! — Механическая мощность (Вт) : Эту мощность можно сравнить с крутящим моментом (М). Для расчета этих данных необходимо знать крутящий момент и угловую скорость (w) (последняя рассчитывается с использованием выходной скорости в выбранной точке крутящего момента). W = M (Нм) м (рад / с) W = 16,4 Нм (крутящий момент при максимальной производительности в Нм) x скорость (при максимальной производительности в рад / с) 10 р. pm = 10 × (1 оборот) / мин × (1 мин) / (60 с) × (2π рад) / (1 оборот) = (10 x 2 x π) / 60 = 1,047 рад / с Вт = 16,4 Нм x 1,047 рад / с = 17 Вт — Электрическая мощность (Вт) : Эта мощность зависит от потребления электроэнергии и напряжения. Он рассчитывается с использованием напряжения (В) и потребления электроэнергии (л). W = V x I W = 24V x 1,4 = 33,6 Вт Концепция крутящего момента в редукторном двигателе Крутящий момент — это сила вращения , чьи единицы килограммы — метр, фунт — фут, фунт — дюйм или ньютон — метр. Этот крутящий момент в сочетании с характеристиками, временем применения или выполнения превращается в мощность : Электродвигатель имеет определенную мощность в л.с. — лошадиных сил — и определенную рабочую скорость, с которой вращается выходной вал. И скорость, и мощность связаны с определенным крутящим моментом, который может выдавать двигатель. Чем выше крутящий момент, тем большую нагрузку мы можем вращать, поэтому наша способность вращать конкретную нагрузку будет зависеть от крутящего момента. И наоборот, скорость, с которой мы можем вращать эту нагрузку, будет зависеть от мощности мотор-редуктора. Сочетание мощности, крутящего момента и скорости двигателя или мотор-редуктора рассчитывается по следующей формуле: МОМЕНТ (в кг-м) = Мощность (в л.с.) x 716 / Скорость вращения вала или редуктора (об / мин. ) об / мин = число оборотов вала в минуту T = л.с. · 716 / об / мин в кг-м Вот почему для определенной мощности ниже конечная частота вращения вала редукторного двигателя, тем выше крутящий момент, независимо от равной мощности.И чем выше конечная скорость редуктора скорости или мотор-редуктора, тем ниже крутящий момент, даже когда мощность остается равной. Если мы знаем, какой крутящий момент нам нужен для перемещения нагрузки и с какой скоростью вращения требуется выполнять работу лучше всего, мы можем рассчитать требуемый мотор-редуктор и мощность двигателя. Возможно, вам будет интересно: Как выбрать лучший электродвигатель для малых приводов Расчет передаточного числа Эта концепция также важна при работе с концепциями, упомянутыми выше.В частности, передаточное число кинематической цепи описывает соотношение между оборотами в минуту (об / мин) входного вала и оборотами выходного вала, когда мы намереваемся увеличить крутящий момент, снизить скорость или и то, и другое. Как рассчитывается передаточное число? Если, например, у нас есть система, состоящая из трех шестерен, где приводной вал вращается со скоростью N1 , для каждой установленной группы будет существовать передаточное число , которое будет пропорционально диаметрам зацепленных шестерен. Но если количество зубьев (Z) каждой шестерни не совпадает с , имеют место следующие отношения: N2 = N1 · (Za / Zb) N3 = N2 · (Z / Zf) N4 = N3 · (Ze / Zf) В этом случае мы видим, что частота вращения выходного вала по отношению к карданному валу составляет: N4 = N1 · (Za / Zb) · (Zc · Zd) · (Ze · Zf) N4 = N1 (Za · Zc · Ze) / (Zb · Zd · Zf) Если мы намерены чтобы вычислить передаточное число этой системы, нам нужно будет умножить каждое передаточное число друг на друга: Если зубчатая передача состоит из равных двойных шестерен , будет верно следующее: Za = Zc = Zę y Zb = Zd = Zf Наконец, для трехступенчатой ​​системы: N4 = N1 · (Za / Zb) ³ i = (Zb / Za) ³ 9 0006 Теперь, когда мы выяснили, что такое крутящий момент , как его рассчитать и как он модифицируется , вы сможете выбрать необходимый двигатель или мотор-редуктор , чтобы с легкостью создать свое изобретение или проект. В Mootio мы предлагаем широкий выбор двигателей и мотор-редукторов с широким диапазоном крутящих моментов , которые помогают инженерам и изобретателям найти лучший вариант на основе их потребности или приложения. Вы ищете мотор или мотор-редуктор ? У вас есть сомнения при расчете необходимого крутящего момента, мощности или частоты вращения для вашего проекта? Расскажите нам подробнее о своем проекте, и мы поможем передать ему движение. Основные сведения о мощности и крутящем моменте Не многие люди понимают, что на самом деле означает мощность и крутящий момент, не говоря уже о том, как они влияют на характеристики автомобиля. Тем не менее почти в каждой рекламе тяжелых грузовиков в какой-то момент упоминаются эти характеристики. Если вы никогда не замечали, попробуйте прислушаться к нему в следующий раз, когда увидите его. Мощность, производимая двигателем, называется мощностью лошадиных сил. В физике мощность определяется как скорость, с которой что-то работает.Для автомобилей мощность означает скорость. Итак, если вы хотите ехать быстрее и быстрее набирать скорость, вам нужно больше лошадиных сил. Крутящий момент, с другой стороны, является выражением силы вращения или скручивания . В автомобилях двигатели вращаются вокруг оси, создавая крутящий момент. Крутящий момент можно рассматривать как «силу» автомобиля. Это сила, которая разгоняет спортивный автомобиль от 0 до 60 за секунды и толкает вас обратно в сиденье. Это также то, что приводит в движение большие грузовики, перевозящие тяжелые грузы. Это основные сведения о мощности и крутящем моменте, но как эти понятия измеряются и как они взаимосвязаны? За цифрами С математической точки зрения, лошадиные силы — это сила, необходимая для перемещения 550 фунтов на один фут в секунду или 33 000 фунтов на один фут в минуту. Мощность двигателя измеряется с помощью динамометра, но на самом деле динамометр измеряет выходной крутящий момент двигателя, а также число оборотов в минуту — или «оборотов в минуту». Эти числа подставляются в формулу (крутящий момент x об / мин / 5 252) для определения мощности.Мощность в лошадиных силах определяется путем измерения крутящего момента, потому что крутящий момент легче рассчитать. Крутящий момент, как упоминалось ранее, является выражением крутящей силы и измеряется в единицах силы, умноженной на расстояние от оси вращения. Так, например, если вы используете гаечный ключ длиной 1 фут для приложения усилия в 10 фунтов к концу болта, то вы прикладываете крутящий момент в 10 фунт-футов (10 фунт-фут). Ram 1500 2021: Грузовик года MotorTrend Третий год подряд грузовик RAM получает награду MotorTrend Truck of the Year, давая миру знать — а также своим конкурентам — что они кое-что знают, когда дело доходит до производительности, меняющей правила игры. грузовик. Узнать больше Взаимосвязь между мощностью и крутящим моментом И мощность, и крутящий момент влияют на общую скорость автомобиля, поэтому вы можете понять, почему люди смешивают эти два понятия. Однако в реальном мире вождения и перевозки их различия — наряду с конструкцией транспортного средства — имеют большое значение. Например, чем больше мощность двигателя, тем выше потенциал крутящего момента. Этот «потенциальный» крутящий момент трансформируется в реальные приложения через дифференциалы оси автомобиля и трансмиссию.Это объясняет, почему гоночный автомобиль и трактор, имеющие одинаковую мощность, могут так сильно различаться. В гоночном автомобиле весь крутящий момент используется для увеличения скорости через зубчатую передачу, в то время как трактор преобразует мощность в толкание и тягу чрезвычайно тяжелых грузов. Другой способ понять, насколько мощность зависит от крутящего момента, — это открутить крышку с новой банки с рассолом. Когда вы используете все свои силы, чтобы открыть банку, вы прилагаете крутящий момент независимо от того, оторвется крышка или нет.Однако лошадиные силы существуют только в движении. Итак, вам нужен крутящий момент, чтобы сначала ослабить крышку, а затем вы можете приложить силу рукой, быстро повернув крышку. Итак, что лучше всего иметь в вашем автомобиле — мощность или крутящий момент? Все зависит от того, как вы собираетесь использовать свой автомобиль или грузовик. Молниеносно быстрый Dodge Charger, например, будет иметь больше лошадиных сил, а грузовик Cummins Diesel будет иметь больший крутящий момент, чтобы помочь тянуть эти тяжелые грузы. Здесь, в Bryant Motors, у нас есть огромный выбор как новых, так и подержанных автомобилей, чтобы удовлетворить все различные предпочтения и потребности — от скоростного и элегантного Dodge Dart GT 2014 года до обновленного Ram 1500, который также доступен в ультрасовременном исполнении. , турбонаддув EcoDiesel. No related posts. alexxlab / 10.10.2019 / Разное Добавить комментарий Отменить ответ Почта не будет опубликована / Обязательны для заполнения * Комментарий * Имя Почта Сайт