Цены снижены! Бесплатная доставка контурной маркировки по всей России

От чего зависит крутящий момент двигателя: Что важнее — мощность или крутящий момент — Лайфхак

Содержание

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?

  1. 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.
  2. Расточка цилиндров. Более популярный метод, основанный на увеличении объема цилиндра. Метод доступен в большинстве автосервисных мастерских.
  3. Настройка карбюратора. Зачастую используется в дополнение к расточке.
  4. 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.
  5. 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.
  6. 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 двигателя, что это такое простыми словами

Мощность двигателя

Традиционно сложилось мнение, что чем выше мощность двигателя, тем машина производительней, быстрей и престижней. Этот показатель определяет работу двигателя за определенный момент времени. Измеряется физическая величина в ваттах и лошадиный силах. Полное приведение формулы занимает много времени и сил, а готовый результат можно выразить следующим образом.

1 кВт=1,36 л.с.

В технических характеристиках автомобиля можно встретить указание мощности как в лошадиных силах (л.с), так и в Ваттах. Для сравнения результата можно легко перевести заданное значение, но сама суть понятия мощности фактически мало зависит от указанной. На практике это выражается в том, что скорость и производительность двигателя определяется не только параметрами производителя, но и крутящим моментом, а также продолжительностью испытания. Дело в том, что технические характеристики указаны при измерении на максимальных оборотах, чего в реальности добиться довольно трудно. При эксплуатации авто на пределе мощности возникают другие проблемы, в частности, быстрый износ двигателя, поэтому ориентироваться исключительно на такой показатель как мощность категорически нельзя.

Крутящий момент двигателя

Крутящий момент простыми словами можно описать как скорость вращения коленвала мотора. Именно тогда происходит «разгон» двигателя, а значит, увеличивается его мощность. В чем измеряется крутящий момент двигателя также зависит от производителя. Обычно это ньютон-метр, но встречаются определения в килограмм-силах на метр. В двигателе крутящий момент возникает при торможении вращающегося коленвала, поэтому наблюдается некий парадокс. В двигателях внутреннего сгорания крутящий момент изменяется циклически: на низких оборотах (при разгоне авто) он относительно невысокий, после чего происходит его постепенное наращивание. По достижения определенных показателей, крутящий момент начинает снижаться, хотя обороты двигателя остаются высокими. Это можно проверить по технической документации автомобиля, в которой обычно указывается, что максимальная мощность двигателя составляет к примеру 150 л.с при 6000 об/мин. Показатель крутящего момента в таких случаях обычно указан как 3500-3700 об/мин, а ведь это его максимальное значение.

Если обратиться к школьным урокам физики, крутящий момент представляет собой усилие, умноженное на расстояние до центральной оси крепления коленвала (плечо). Таким образом, можно сформулировать, что крутящий момент авто — это сила давления на поршень, на что влияет объем и давление топливной смеси в цилиндрах. Кстати, в дизельных двигателях крутящим момент будет в разы выше, нежели в бензиновых с аналогичными показателями. Это достигается за счет чрезвычайно высокой степени сжатия дизельного топлива и воздуха в камере смешения. Для сравнения: в бензиновых двигателях пропорции примерно 10:1, а в дизельных в два раза больше (20:1).

Высокие показатели крутящего момента двигателя влияют непосредственно на динамику разгона авто, его грузоподъемность и проходимость. При равных показателях мощности двигателя, «дизель» будет демонстрировать гораздо большую выносливость и производительность именно за счет крутящего момента, ну и соответственно, по некоторым другим конструктивным особенностям.

Обороты двигателя

Разобравшись, что собой представляют два из важнейших показателей характеристик авто, остается еще один невыясненный момент: что означает показатель оборотов двигателя и на что он влияет. Этот параметр также важен при выборе авто, ведь крутящий момент начинает набираться при работающем двигателе через некоторый промежуток времени. Максимальное значение обычно достигается при оборотах в 5000-6000 (на бензиновых двигателях). Для некоторых моделях будет вполне достаточно набрать 1500-200 об/мин, чтобы начал проявляться крутящий момент. Это, безусловно, гораздо лучше и выгодней для автовладельца, поэтому можно сформулировать следующее утверждение: предпочтительней, чтобы крутящим момент возникал на минимальных оборотах двигателя, так авто будет гораздо более маневренным и легче в управлении.

Как мощность двигателя и крутящий момент влияют на разгон автомобиля

Если перейти от теории к практике, большинству автолюбителей неважно, в чем измеряется крутящий момент и как он взаимосвязан с указанной мощностью. Более важной является информация о том, как эти характеристики влияют на удобство управления автомобилем и его производительность. Здесь также не все так просто, ведь сравнивать приходится не только заявленные технические характеристики, но также и многие другие параметры. Условия эксплуатации, максимальная нагрузка и другие важные критерии обычно не всегда соответствуют желаемым, поэтому в большинстве случаев приходится идти на компромисс и выбирать оптимальный вариант среди возможных.

Среди различных типов двигателей можно выделить многоцилиндровые, у которых крутящий момент достигается на минимальных оборотах. Также к ним относятся турбированные агрегаты и дизельные двигатели, особенно использующиеся для оснащения сельскохозяйственной техники. Здесь все просто: тяговая мощность предпочтительней, нежели высокая скорость, поэтому большинство тракторов и комбайнов способны провоцировать возникновение крутящего момента уже при 1000 об/мин.

Что касается легковых автомобилей, здесь в лидеры выбиваются именно дизельные двигатели. Выбирая себя подходящую модель, следует учитывать, что мощность двигателя фиксируется на максимальных оборотах, а вот скорость, при которой эта мощность будет достигнута, определяется именно крутящим моментом.

Подытожив, можно выделить несколько ключевых моментов:

  • Оценивая эксплуатационные характеристики авто и сравнивая с техническими показателями, величина крутящего момента является более важным критерием выбора, нежели мощность двигателя.
  • В процессе эксплуатации авто для достижения оптимальных показателей тяговой силы и скорости разгона, необходимо поддерживать режим вращения коленвала именно в тех значениях, когда величина крутящего момента достигает пика.
  • Силовые агрегаты с приблизительно одинаковыми рабочими и техническими характеристиками, предпочтение стоит отдать тем моделям, где крутящий момент будет выше.
  • Крутящий момент, который двигатель приобретает на более низких оборотах, позволяет успешней ускорять авто и обеспечивает большую производительность механизма.
  • Максимальная скорость автомобиля напрямую зависит от мощности двигателя, причем крутящий момент на это практически не влияет.

Обычно споры вокруг мощности и крутящего момента двигателя возникают нечасто. Мы привыкли оперировать другими показателями, представляющими модель в самом выгодном свете. Такая маркетинговая хитрость позволяет позабыть, что мощность и крутящий момент двигателя — понятия взаимосвязанные и зачастую противоречивые. Более точное определение этих параметров, а также основные отличия и взаимосвязь рассмотрены в приведенной информации.

Что такое крутящий момент двигателя автомобиля

Читая характеристики двигателя той или иной модели, мы встречаем такие понятия:

  • мощность — лошадиные силы;
  • максимальный крутящий момент — Ньютон/метры;
  • обороты в минуту.

Люди, увидев значение 100 или 200 лошадиных сил, полагают, что это очень хорошо. И они правы — 200 лошадиных сил для мощного кроссовера или 100 л.с. для компактного городского хетчбэка действительно неплохие показатели. Но нужно обращать внимание также на максимальный крутящий момент и обороты двигателя, поскольку такая мощность достигается на пике работы двигателя.

Говоря простым языком, максимальную мощность в 100 л.с. ваш двигатель может развить при определенных оборотах двигателя. Если же вы ездите по городу, а стрелка тахометра показывает 2000-2500 оборотов, тогда как максимум составляет 4-5-6 тысяч, то в данный момент используется лишь часть этой мощности — 50 или 60 лошадиных сил. Соответственно и скорость будет небольшая.

Если же вам нужно перейти на более быстрый режим движения — выехали на скоростную трассу или хотите обогнать фуру — вам нужно увеличить количество оборотов, тем самым увеличив скорость.

Момент силы, он же крутящий момент, как раз и определяет, как быстро ваша машина может ускориться и выдать максимум мощности.

Другой пример — вы едете по трассе, на большой скорости на 4-5 передаче. Если же дорога начинает подниматься в гору и уклон довольно ощутимый, то мощности двигателя может просто не хватить. Поэтому приходится переключаться на пониженные передачи, при этом выжимая большую мощность с двигателя. Крутящий момент в данном случае служит для увеличения мощности и помогает активизировать все силы вашего двигателя на преодоление препятствия.

Наибольший крутящий момент выдают бензиновые двигатели — при 3500-6000 оборотов в минуту в зависимости от марки автомобиля. У дизельных моторов максимальный крутящий момент наблюдается при 3-4 тысячах оборотов. Соответственно, у дизельных автомобилей динамика разгона лучше, им проще быстро разгоняться и выжимать всех “лошадей” с мотора.

Однако, по максимальной мощности они проигрывают своим бензиновым собратьям, поскольку при 6000 оборотах мощность у бензинового автомобиля может достигать нескольких сотен лошадиных сил. Не зря ведь все самые быстрые и мощные автомобили, о которых мы писали на Vodi.su ранее, работают исключительно на высокооктановом бензине А-110.

Ну и чтоб стало совсем понятно, что такое крутящий момент, нужно посмотреть на единицы его измерения: Ньютоны на метры. Говоря простым языком, это сила с которой мощность передается от поршня через шатуны и коленчатый вал на маховик. А уже от маховика эта сила передается на трансмиссию — коробку передач и от нее на колеса. Чем быстрее движется поршень, тем быстрее вращается маховик.

Отсюда приходим к выводу, что мощность двигателя производит крутящий момент. Есть техника, в которой максимальная тяга вырабатывается на низких оборотах — 1500-2000 об/мин. Действительно, в тракторах, самосвалах или внедорожниках мы прежде всего ценим мощность — водителю джипа некогда раскручивать коленвал до 6-ти тысяч оборотов, чтобы выехать из ямы. То же самое можно сказать о тракторе, который тянет тяжелую дисковую борону или трехкорпусный плуг — максимальная мощность нужна ему на малых оборотах.

От чего зависит крутящий момент

Понятно, что самые мощные моторы обладают самым большим объемом. Если у вас какая-нибудь малолитражка типа Daewoo Nexia 1.5L или компактный хетчбэк Hyundai i10 1.1L, то резко разогнаться или стартовать с места с пробуксовкой вряд ли получится, хотя умение правильно переключать передачи и использовать всю мощь мотора делает свое дело.

Соответственно, на малолитражках мы используем лишь часть потенциала двигателя, тогда как на более мощных автомобилях с хорошими показателями и эластичностью двигателя — диапазонами переключения передач — можно разгоняться практически с места, при этом не переключая передачи так быстро.

Эластичность двигателя — это важный параметр, говорящий о том, что соотношение мощности и количества оборотов оптимальное. Можно ехать на пониженных передачах с довольно большой скоростью, выжимая при этом максимум с двигателя. Это очень хорошее качество как для городского режима езды, где нужно постоянно тормозить, разгоняться и снова останавливаться, — так и для трассы — одним нажатием на педаль можно разогнать двигатель до высоких оборотов.

Крутящий момент — один из самых важных параметров двигателя

Таким образом мы приходим к выводу, что все параметры двигателя тесно связаны между собой: мощность, крутящий момент, количество оборотов в минуту, при которых достигается максимальный крутящий момент.

Крутящий момент является той силой, которая помогает полностью использовать всю мощь двигателя. Ну а чем больше мощность мотора, тем больше крутящий момент. Если же он еще и достигается на невысоких оборотах, то на такой машине можно будет легко разогнаться с места, или взобраться на любую горку, не переходя на пониженные передачи.

На этом видео прекрасно разобрали что такое крутящий момент и лошадиные силы.

Загрузка…

Поделиться в социальных сетях

Крутящий момент и мощность – основные характеристики двигателя — Автомобильный журнал АВТОГИД 174

Крутящий момент и мощность – основные характеристики двигателя

Итак, что же это за основные характеристики и на что они влияют. Если с мощностью более-менее понятно и среднестатистический автолюбитель скажет, что для бюджетного хатчбека 100 лошадиных сил вполне хватает, то с крутящим моментом начинается полная неразбериха.

Мощность автомобиля характеризует его скоростные качества – чем выше мощность, тем выше можно развить скорость. Так уж повелось, что в автомобильном мире мощность принято измерять лошадиными силами. Однако, мощность двигателя является величиной не постоянной и напрямую зависит от его оборотов. Другими словами, на низких оборотах в работе двигателя задействован далеко не весь «табун лошадей», а только некоторая его часть. Так для бензиновых двигателей большинства современных автомобилей максимальная мощность (которую указывают в паспорте) достигается при 5000-6000 оборотах в минуту, а для дизельных – 3000-4000. Однако, в повседневной городской езде обороты двигателя, как правило, ниже, а значит, ниже мощность. А теперь представим, что нам надо ускориться для обгона – мы нажимаем на педаль и обнаруживаем, что «автомобиль не едет». В чем же причина? Причина – в крутящем моменте.

Крутящий момент – это произведение силы на плечо рычага, к которому она приложена, Мкр = F х L. Сила измеряется в ньютонах, рычаг – в метрах. 1 Нм – крутящий момент, который создает сила в 1 Н, приложенная к концу рычага длиной 1 м. В двигателе внутреннего сгорания роль рычага исполняет кривошип коленчатого вала. Сила, рождаемая при сгорании топлива, действует на поршень, через который и создает крутящий момент. В контексте настоящей статьи крутящий момент есть величина, определяющая насколько быстро двигатель может набрать максимальную мощность. Нетрудно догадаться, что именно эта величина характеризует динамику разгона. Также как и мощность, максимальный крутящий момент указывается для конкретных оборотов двигателя. При этом важным параметром является не столько величина момента, сколько обороты, на которых он достигается. Например, для резкого ускорения при спокойной езде (2000-2500 об./мин.) более предпочтителен тот двигатель, крутящий момент которого достигается на низких оборотах – нажал на педаль и машина выстрелила.

Известно, что серийные бензиновые двигатели развивают не самый большой крутящий момент, при этом максимальное значение достигается только на средних оборотах (обычно 3000-4000). Зато бензиновые двигатели могут раскручиваться до 7-8 тыс. об./мин., что позволяет им развивать довольно большую мощность. В противоположность таким моторам «тихоходные дизели», развивающие не более 5 000 об./мин., обладают внушительным моментом, доступным практически с самых «низов», при этом проигрывают в максимальной мощности.

И на десерт капелька математики. Мощность двигателя можно рассчитать по формуле:
P = Mкр*n/9549 [кВт],

где Mкр – крутящий момент двигателя (Нм), n – обороты коленчатого вала двигателя (об./мин.).

Для получения лошадиных сил необходимо полученный результат умножать на коэффициент 1,36.

На практике известно, что мощность двигателя в большей степени зависит от оборотов, потому что эту величину «проще нарастить», чем крутящий момент.

Сухой остаток: для максимальной скорости важна мощность двигателя, а для ускорения – крутящий момент. При этом важной характеристикой являются обороты двигателя, на которых этот крутящий момент максимален, то есть на которых возможно максимальное ускорение.

Источник: CAR-TALES.RU

Что такое крутящий момент двигателя — коротко о главном |

Многим автолюбителям неоднократно доводилось слышать такое определение, как: «крутящий момент двигателя» , при этом далеко не каждый может объяснить своими словами, что это значит. Что лучше, высокий показатель крутящего момента или низкий?

В принципе, за незнание, что такое крутящий момент еще никого не лишали прав и не штрафовали, проще говоря, страшного в этом ничего нет, однако мне кажется каждый уважающий себя автомобилист должен иметь понятие о том, что такое крутящий момент двигателя. Несмотря на то, что источников готовых поведать вам об этом более чем достаточно, сегодня хочу все же поговорить о крутящем моменте двигателя и некоторых его моментах.

Довольно часто замечаю, что когда речь заходит о крутящем моменте, люди невольно начинают ассоциировать его с дрифтом, смею вас огорчить —  ничего общего между этими понятиями нет, ну разве что без первого не было бы второго. Итак, давайте разберемся в том, что такое крутящий момент разложив все, как говорится, по полочкам.

То, какой крутящий момент будет у двигателя, зависит от самого двигателя. В каждом паспорте к тому или иному автомобилю пишутся цифры, именуемые предельными скоростями, которые автомобилю удается развить за счет «лошадок». Наверное каждому доводилось наблюдать такую странную вещь, когда в паспорте указано скорость 100 км/ч., то автомобиль нормально разгоняется до 70 км/ч., после этого стрелка словно тяжелеет на несколько килограмм и ей все сложнее подниматься вверх. Замечали наверное, что выжимая максимум из своего двигателя он отдавал свою мощь лишь при определенном количестве оборотов. Поэтому, чем больше оборотов он продуцирует, тем больший запас силы у него появляется, следовательно, если максимум автомобиля составляет 5000-6000 об/мин, педаль газа уже не так легко будет вдавливаться в пол, имея хороший запас. Хотя в простых городских условиях, без наличия заторов и «пробок» не так уж и легко набрать все эти обороты, например, для того чтобы обогнать медленно тянущегося дальнобойщика. В итоге выходит, что чем больше скорости вам надо, тем дольше двигатель собирает все необходимые для этого «лошадки».

Именно здесь данный показатель и включается в работу. Чем выше у автомобиля будет показатель в ньютон-метрах, тем быстрее он будет набирать обороты, тем резвее мощь всех имеющихся «лошадок» будут собираться под вашей ступней и педалью газа.

Однако вернемся «к нашим баранам», хотя в нашем случае лошадям — не важно. Продолжим о наших 70 км/час. Не задумывались, почему авто имеющее хороший крутящий момент двигателя, так сложно разогнать? Все дело в том, что у каждого силового агрегата есть показатель под названием максимально выдаваемый крутящий момент. В переводе на «человеческий» язык — необходимо разогнать двигатель до определенного количества оборотов, и только после этого произойдет включение, так сказать второго дыхания и включится максимальный крутящий момент. Затем добавив газку, водитель может заставить весь «подкапотный табун лошадей» мчать ваш автомобиль стремительнее. Именно поэтому важно, какой это показатель у вашего автомобиля чем он будет больше, и чем меньшим будет количество максимальных оборотов при его допустимом максимуме, тем «живее» и быстрее будет езда на таком транспортном средстве.

Итак, мы вкратце рассмотрели, что такое крутящий момент, теперь предлагаю поговорить о том, от чего он зависит. А зависит он от литража или объема двигателя, здесь все вроде понятно — чем литров больше, тем больше будет у автомобиля возможностей  стремительно разогнаться. К примеру, всем наверное известно, что на малолитражках — 1.5 л и ниже, резко ускориться или «стартонуть» довольно сложно, если и вовсе невозможно.

Кроме мощности двигателя и крутящего момента существует еще одно важное понятие от которого зависят два первых, именуемое эластичностью двигателя. Допустим, если взять два автомобиля с двигателями одинакового объема и мощностью, и устроить им заезд, то к финишу придет первым тот автомобиль, у которого более эластичный двигатель.

Что такое эластичность? Это соотношение максимальной мощности мотора, количества его оборотов и оборотов при максимальном крутящем моменте. Чем ниже будет последней показатель относительно второго, тем эластичнее будет двигатель. Благодаря этому показателю водитель сможет легко работать только одной педалью газа, наращивая или снижая скорость, не переключая при этом передачи. Или такой еще пример, эластичный мотор может ехать на небольшой скорости, на высоких передачах. Максимально эластичный двигатель с хорошим показателем максимального крутящего момента позволит вам получать истинное удовольствие от езды, а ваш «стальной любимец» станет для вас предметом гордости и объектом вожделения для тех, кто в этом разбирается!

Ну вот, вроде бы все. Надеюсь теперь вам все понятно!? Полагаю теперь вам не придется робеть в случае если кто-то заведет разговор о мощности мотора или его «лошадистости». Удачи вам, заходите к нам почаще!

Текст принадлежит: АвтоПульсар

Что такое крутящий момент двигателя автомобиля

Привет автовладельцам и по совместительству автолюбителям. В этой статье я расскажу вам о том, что такое крутящий момент двигателя автомобиля.


Самыми важными параметрами, характеризующими автомобильный двигатель и его динамические показатели, являются мощность и крутящий момент.

Что означает первая величина ясно и первокласснику, а вот по поводу второй характеристики далеко не всем понятно, о чём идёт речь.

По крайней мере, не все правильно понимают, что это такое. Давайте я попытаюсь объяснить, от чего зависит крутящий момент двигателя автомобиля.

Если выразиться простым языком, крутящий или вращательный момент – это сила, умноженная на длину рычага, к которому приложена эта сила.

Применительно к двигателю – это усилие, снимаемое с коленчатого вала двигателя.

Нужно представить связку поршня с шатуном и действующие на них газы как силу, а кривошип (т. е. радиус между коренной и шатунной шейкой) коленвала – в качестве рычага.

Соответственно, чем больше оба этих значения, тем выше крутящий момент.

Таким образом, на значение величины крутящего момента влияют рабочая площадь поршня (т. е. диаметр цилиндра), давление в цилиндре (степень сжатия, турбонаддув, компрессор), ход поршня (он равен радиусу кривошипа).

Сам крутящий момент – одна из составляющих мощности, поскольку мощность рассчитывается произведением угловой частоты вращения (в радианах в секунду) на момент.

Надеюсь хоть в общих чертах вы представили, что такое крутящий момент двигателя автомобиля. Есть и ещё кое-что, от чего зависит крутящий момент двигателя.

На величину приложенной силы влияет не только сама сила, но и инерция движущихся деталей двигателя. Проще говоря, чем тяжелее поршень, шатун, коленвал, маховик – тем выше крутящий момент.

В качестве доказательства приведём такой пример. На старых моделях тракторов моторы были очень массивными, громоздкими и тяжёлыми, при этом их мощность была весьма небольшой – в пределах 100 лошадиных сил.

Не потому, что эти двигатели были несовершенными, просто мощность тракторам особо была не нужна.

Гораздо важнее для них была возможность длительное время работать на низких частоте вращения под значительной нагрузкой – вот для чего нужен крутящий момент.

То же самое характерно и для мощных двигателей тепловозов и теплоходов, где большие обороты двигатель развить просто не в силах, потому что инерция и центробежная сила таких массивных деталей просто разнесут всё на куски.

Итак, мы разобрались, что такое крутящий момент двигателя автомобиля, и какие особенности конструкции двигателя на него влияют.

Надеюсь, статья оказалась для вас понятной и полезной и не забудьте посмотреть статью «Контрактный двигатель это как?».

На этом к меня все всем удачи на дорогах.

C уважением автор блога: Doctor Shmi

Крутящий момент двигателя и тяговые возможности автомобиля — Узнайте !

Любой двигатель рассчитан на вполне конкретную мощность, которую он будет иметь, если наберет определенную частоту оборотов. Кроме этой максимальной мощности у двигателей есть не менее важный параметр – наибольший крутящий момент. Он достигается на оборотах не таких, при которых мощность двигателя максимальна.

Две важных параметра – максимальная мощность двигателя и максимальный крутящий момент достигаются на разных оборотах коленвала. Почему это происходит?

Крутящий момент – это момент силы, поворачивающей рычаг. Эта физическая величина, измеряемая Ньютонами на метр (Нм), определяется произведением плеча приложенной к рычагу силы и ее собственной величины. Иначе говоря, если к полуметровой монтировке прикладывается сила 20 Ньютонов (вес тела, массой двадцать килограммов), то крутящий момент получается равным 10 Нм.

Изменить крутящий момент возможно одним из двух способов. Изменением приложенной силы, либо изменением длины рычага. Конечно, можно изменять и то, и другое, но если обе эти величины увеличить в одинаковое количество раз, то увеличение крутящего момента не произойдет.

Можно утверждать, что тяговые возможности двигателя напрямую зависят от его крутящего момента.

Только ли крутящий момент влияет на тяговые возможности автомобиля?

Судить о тяговых способностях автомобильного двигателя по одной только максимальной мощности можно лишь косвенно. На максимальных оборотах вряд ли кто стремится ездить, а вот при движении с места, каждый желает от своей машины получать достаточно хорошее ускорение. Но одни автомобили могут это обеспечить это только на высоких оборотах, а другие и на низких резво разгоняются.

Почему становится возможным случай, когда автомобиль с двигателем в полтора раза менее сильный способен с легкостью обойти более мощного соседа?

Дело в том, что итоговая величина тяги будет связана сразу с несколькими показателями автомобиля. Их четыре – крутящий момент, передаточное число, КПД трансмиссии и размер колеса.

На каких оборотах достигается наибольший крутящий момент

В готовом моторе увеличить крутящий момент возможно только за счет увеличения одной величины – силы. Поэтому максимальным он будет тогда, когда горение рабочей смеси происходит наиболее эффективно. Одни моторы обеспечивают такую возможность при оборотах до 3000 об/мин, другим потребуется более высокие обороты.

При выборе автомобиля стоит поинтересоваться этим показателем.

Что такое крутящий момент двигателя? Его характеристики и формула-CarBikeTech

Определение крутящего момента двигателя и формула:

Что такое крутящий момент двигателя?

Крутящий момент, говоря простым языком, это « Крутящая или вращающая сила ». Это стремление силы вращать объект вокруг оси. В автомобильной терминологии это мера вращательного усилия, прилагаемого поршнем к коленчатому валу двигателя.

Крутящий момент = Сила x Расстояние. В системе СИ для измерения крутящего момента используется ньютон-метров (Нм).Другими единицами измерения являются килограмм-метров (кг-м) в метрических единицах и фут-фунт-сила ’ (фут-фунт) в имперских/британских единицах.

Диаграмма определения крутящего момента

Каждый двигатель спроектирован и изготовлен для определенной цели. Следовательно, его выход варьируется в зависимости от его применения. Выходной крутящий момент автомобильного двигателя в основном зависит от его отношения длины хода к диаметру цилиндра, степени сжатия, давления сгорания и скорости вращения в об/мин. Большинство «подквадратных» двигателей, у которых длина хода на больше, чем диаметр цилиндра , имеют тенденцию развивать высокое значение « крутящий момент на низких оборотах ».Величина крутящего момента, который может развить двигатель, зависит от оборотов двигателя.

Различные конструкции/конфигурации двигателей имеют разные характеристики крутящего момента, такие как пиковая кривая/плоская кривая . Большинство автомобильных двигателей создают полезный выходной крутящий момент в узком диапазоне всего диапазона оборотов двигателя. В бензиновых двигателях он характерно начинается на отметке 1000-1200 об/мин и достигает максимума в диапазоне 2500-4000 об/мин. Тогда как в дизельном двигателе он начинается на отметке 1500-1700 об/мин и достигает максимума при 2000-3000 об/мин.Bugatti Veyron — один из автомобилей с самыми высокими показателями крутящего момента.

График крутящего момента двигателя

Как рассчитать крутящий момент двигателя:

Если вам известна мощность двигателя, то вы можете использовать следующую формулу –

Крутящий момент = 5252 x л.с./об/мин

Почему важен крутящий момент двигателя?

Крутящий момент и мощность в лошадиных силах — это две характеристики двигателя. Они связаны и пропорциональны друг другу по скорости. « диапазон крутящего момента » на кривой двигателя представляет его тяговую способность , которая определяет « управляемость автомобиля » и « ускорение ».Крутящий момент больше всего необходим при трогании автомобиля с места и/или подъеме по склону. Точно так же чем тяжелее транспортное средство, либо транспортное средство с полной номинальной нагрузкой требует более высокого крутящего момента, чтобы тянуть его и приводить в движение. В обычном двигателе мощность определяет максимальную скорость автомобиля (посредством передаточных чисел), тогда как крутящий момент определяет его ускорение/приемистость. Скорость ускорения также зависит от веса транспортного средства и «нагрузки», которую несет транспортное средство.

Крутящий момент двигателя с плоской кривой и пиковой кривой:

Большинство бензиновых двигателей обычно производят значительное количество « низкий крутящий момент ».Однако, как правило, они демонстрируют крутящий момент « пик-кривая » в форме «пика» холма. В конструкции « пик-кривая » пик крутящего момента приходится на середину диапазона оборотов двигателя (около 2500–3000 об/мин). После этого он начинает быстро исчезать, в то время как мощность продолжает расти. HP достигает своего максимального значения позже при более высоких оборотах двигателя, а затем исчезает на красной линии.

Пиковый крутящий момент по сравнению с крутящим моментом с плоской кривой

Большинство современных дизельных двигателей развивают крутящий момент « с плоской кривой ».В конструкции с «плоской кривой» двигатель развивает максимальный крутящий момент при частоте вращения « от нижней до средней » частоты вращения двигателя, т. е. прибл. от 1500 об/мин. Его значение остается практически одинаковым или «плоским» в большей части диапазона оборотов двигателя (2500–4000 об/мин). Это способствует лучшему ускорению и меньшему количеству переключений передач во время вождения.

Что такое низкий крутящий момент?

Часто производители используют этот термин для описания характеристик крутящего момента двигателя. « Low-End-Torque » — это величина крутящего момента, развиваемого двигателем в нижнем диапазоне оборотов двигателя i.е. между 1000-2000 об/мин . Этот диапазон оборотов очень важен при трогании автомобиля с места или движении на низкой скорости, например, в пробке. Если двигатель создает больший крутящий момент в нижней части диапазона оборотов, это означает, что двигатель имеет более высокий « низкий крутящий момент » или лучшую тяговую способность на малых скоростях . Это также означает, что двигатель может быстро вывести автомобиль из состояния покоя, тянуть более тяжелые грузы или относительно легко подниматься по склону, в зависимости от обстоятельств, без резкого увеличения оборотов.

Крутящий момент двигателя и КПД:

Крутящий момент двигателя достигает максимального значения на скорости, при которой он наиболее эффективен. Другими словами, эффективность двигателя максимальна на скорости, при которой он развивает свой пиковый крутящий момент. Если поднять двигатель выше этой скорости, его крутящий момент начинает уменьшаться из-за повышенного трения движущихся частей двигателя. Таким образом, даже если вы увеличиваете обороты двигателя до скорости пикового крутящего момента, крутящий момент больше не увеличивается.

Крутящий момент двигателя умножается на шестерни.Понизьте выбранную передачу (т.е. 1 st передача с высоким передаточным числом), тем выше будет тяговая способность двигателя. Поэтому тяговитость автомобиля выше всего на первой передаче. Однако, если вы увеличите обороты двигателя на передаче 1 st , через некоторое время он достигнет своего предела; тем самым побуждая водителя переключиться на следующую передачу. Напротив, если вы переключаете передачу до того, как крутящий момент двигателя достигнет своего «пикового» значения, автомобиль может потерять ускорение. Это связано с тем, что колесам не хватило бы силы для вращения.Таким образом, вынуждая водителя переключиться на предыдущую/пониженную передачу.

Крутящий момент двигателя и вождение:

Лучшая топливная экономичность может быть достигнута путем переключения передач в «диапазоне мощности» автомобиля и переключения передач как можно ближе к значению пикового крутящего момента . Кроме того, для повышения эффективности выберите правильную передачу/передачи, соответствующие скорости автомобиля/об/мин двигателя в соответствии с рекомендациями производителя автомобиля.

1. Сценарий шоссе:

Самое верхнее доступное снаряжение (т.е. 5-я или 6-я или так далее) + самая низкая скорость двигателя = лучшая топливная экономичность

2. При подъеме по склону/уклону:

Пониженная передача (т.е. 1-я) + Высокие обороты двигателя = Наименьшая топливная экономичность, но большая тяговая способность.

Когда скорость вашего автомобиля превышает 60 км/ч, например, на шоссе, вам не нужны высокие обороты двигателя, чтобы продолжать движение. Это означает, что во время движения по автомагистралям и автомагистралям используйте самую верхнюю передачу и держите обороты двигателя ниже 2500, чтобы добиться максимальной эффективности.Точно так же при подъеме по склону вам нужно использовать более низкую передачу (т.е. 1-ю передачу) и более высокие обороты двигателя, чтобы тянуть автомобиль (и груз, если он есть) против силы тяжести. Однако это повлияет на эффективность использования топлива.

Мощность Крутящий момент Расход топлива

Эти значения указаны в каждом руководстве по эксплуатации. Сказав это, всегда запускать двигатель на «максимальной мощности/скорости» или доводить двигатель до зоны « Red Line » нет необходимости, если только вы не участвуете в гонке, поскольку это приведет только к сжиганию дополнительного топлива .

Помните, что такое дополнительное топливо, сожженное или сэкономленное, будет иметь большое значение в конце пути – будь то короткий или длинный…!!!

Подробнее: Что такое лошадиная сила?

Крутящий момент двигателя – обзор

5 НАСТРОЙКА ИЗМЕРЕНИЯ ДВИГАТЕЛЯ И ИССЛЕДОВАННЫЕ РАБОЧИЕ ТОЧКИ

На основе спецификации серийного производства турбонагнетателя испытательного двигателя был создан прототип турбокомпрессора, включающий описанную бесконтактную систему определения крутящего момента на валу.Затем стандартный турбокомпрессор серийного производства был заменен прототипом. Технические характеристики компрессора и турбины не изменились. Следовательно, что касается согласования двигателя и турбонагнетателя, двигатель можно безопасно эксплуатировать во всем его рабочем диапазоне.

Кроме того, поскольку был доступен частично программируемый ECU, некоторыми условиями рабочих точек можно было управлять независимо, например. фазы газораспределения, которая использовалась для организации специальных изменений параметров для детальных исследований взаимодействия между двигателем внутреннего сгорания и системой наддува.

Для измерений крутящего момента на валу турбины турбокомпрессора с временным разрешением использовалась частота записи более 100 кГц. С помощью DFT был исследован спектр измеренного сигнала относительно его полосы пропускания и максимальной соответствующей частоты. Затем необработанные данные были соответствующим образом отфильтрованы и преобразованы в угол поворота коленчатого вала (разрешение 0,1 ° CA). Этот рабочий процесс обеспечивает высокое качество данных с разрешением угла поворота коленчатого вала и разумные окончательные размеры файлов. Для показанных устойчивых рабочих точек было зарегистрировано около 200 последовательных циклов двигателя, проведена постобработка, фильтрация, а затем был рассчитан средний цикл двигателя.

В таблице 1 приведен обзор рабочих точек двигателя, представленных в этом документе. Все точки были зафиксированы при частоте вращения двигателя 1250 об/мин. Представлены четыре точки стационарной стабильной работы, в которых для регулировки нагрузки двигателя менялись только фазы кулачков впускных и выпускных клапанов, а дроссельная заслонка поддерживалась в режиме WOT. Нагрузка указана в процентах по отношению к крутящему моменту при полной нагрузке серийного двигателя при 1250 об/мин.

Таблица 1. Рабочие точки двигателя

° ЦРК
Скорость педали Нагрузка Cam_int Cam_exh Лямбда
оборотов в минуту% % ° ЦРК
116_00 1250 WOT / 100% 63.6 — 110 — 110 — 110 — 110 — 110
116_01
116_01 1250 WOT / 100% 78.5 85 — 85 — 85 — 85 1
116_02 WOT / 100% 91.6 82 — 80 1.09
116_03 1250 WOT / 100% 112,9 82 — 72 1,18

Очевидно, насколько существенно время перекрытия клапанов влияет на крутящий момент двигателя. Любое изменение нагрузки двигателя вызвано исключительно изменением фаз газораспределения впускных и выпускных клапанов и, таким образом, тесно связано с так называемым механизмом «продувки», который (в дополнение к обычному турбонаддуву) увеличивает мощность двигателя.С помощью этой хорошо известной операционной стратегии ([7], [8], [9]) крутящий момент двигателя можно увеличить почти вдвое. Даже крутящий момент при полной нагрузке серийного применения может быть превышен, что, как считается, связано с двумя основными причинами:

Перепускной клапан был механически заблокирован для минимизации утечки – состояние, которое, безусловно, не может быть достигнуто при последовательном серийный двигатель в условиях импульсного горячего газа. Увеличение массового расхода на турбинное колесо приводит к увеличению мощности на валу турбины и, следовательно, мощности компрессора.

OEM придерживается консервативной стратегии очистки, чтобы обеспечить долговечность двигателя, а также избежать преждевременного зажигания при любых обстоятельствах в полевых условиях.

В рассматриваемом случае двигатель был в хорошем состоянии и эксплуатировался под наблюдением системы контроля и управления, поэтому указанные выше ограничения могут быть превышены. Все четыре стационарные точки работали с температурной устойчивостью и близко к пределу детонации двигателя.

Для рабочих точек, перечисленных в Таблице 1, был проведен комбинированный анализ сгорания и газообмена на примере четвертого цилиндра с использованием имеющегося в продаже программного обеспечения Tiger [10]. Соответствующие результаты представлены на рисунке 5. Хотя из-за сложных режимов потока операцию очистки трудно точно проанализировать с помощью нульмерного или ограниченного одномерного кода, результаты четко указывают на долю поглощаемой массы. Эффективные площади клапанов показаны пунктирными черными линиями.Давление во впускном и выпускном каналах четвертого цилиндра показаны сплошными синими и красными кривыми. Соответствующие расчетные массовые потоки на впуске и выхлопе показаны в виде пунктирных синих и красных кривых.

Рисунок 5. Результаты анализа газообмена

Очевидно, что сдвиг кривых подъема клапанов вызывает два изменения: Во-первых, он дает возможность продувки вообще, так как впускные и выпускные клапаны могут открываться одновременно с некоторым перекрытием . Во-вторых, он также перемещает относительное положение импульсов давления и перекрытия клапанов в желаемом направлении.Для продувки давление на входе в цилиндр (~давление на выходе компрессора) должно быть выше, чем давление на выходе из цилиндра (давление на входе в турбину).

В конце процесса продувки (близко к закрытию выпускного клапана) может наблюдаться отрицательный массовый расход. Это вызвано абсолютной продолжительностью фазы (выпускного) клапана, поскольку событие открытия выпускного клапана следующего цилиндра отталкивает некоторый массовый расход, в то время как выпускной клапан фактического цилиндра все еще открыт. В четырехцилиндровом двигателе укороченная и/или регулируемая длина фазы выпуска может помочь избежать этого, как показано в [7], [8].Этот эффект свидетельствует о несовершенном разделении потоков выхлопных каналов, особенно в четырехцилиндровых двигателях, где продолжительность открытия выпускного клапана больше, чем расстояние между двумя тактами выпуска. Это также является одной из основных движущих сил концепций двойной или двойной улитки, в которых разделение потока осуществляется внутри корпуса турбины. Альтернативой является переменное открытие выпускного клапана, реализующее это разделение потока внутри головки блока цилиндров. Однако короткая продолжительность открытия выпускного клапана может быть эффективно использована только для области низкого предельного крутящего момента, так как при высоких скоростях и нагрузках требуется большая продолжительность (вместе с газодинамическими эффектами) для реализации обмена массы газа в цилиндре в очень короткие сроки. ограниченный период времени.

Как измерить крутящий момент (крутящая сила) вашего автомобиля

Независимо от того, покупаете ли вы новый автомобиль или строите хот-род в своем гараже, при определении характеристик двигателя в игру вступают два фактора: мощность и крутящий момент. Если вы похожи на большинство самодельных механиков или автомобильных энтузиастов, вы, вероятно, хорошо понимаете взаимосвязь между лошадиными силами и крутящим моментом, но вам может быть трудно понять, как достигаются эти цифры в «футо-фунтах». Хотите верьте, хотите нет, но на самом деле это не так сложно.

Прежде чем мы углубимся в технические детали, давайте разберем несколько простых фактов и определений, которые помогут понять, почему и мощность, и крутящий момент являются важными факторами, которые следует учитывать. Мы должны начать с определения трех элементов измерения производительности двигателя внутреннего сгорания: скорости, крутящего момента и мощности.

Часть 1 из 4: Понимание того, как скорость двигателя, крутящий момент и мощность влияют на общую производительность

В недавней статье в журнале Hot Rod одна из величайших загадок производительности двигателя была наконец разгадана путем возвращения к основам того, как на самом деле учитывается мощность в лошадиных силах.Большинство людей считают, что динамометры (динамометры двигателей) предназначены для измерения мощности двигателя в лошадиных силах.

На самом деле динамометры измеряют не мощность, а крутящий момент. Этот показатель крутящего момента умножается на число оборотов в минуту, при котором он измеряется, а затем делится на 5252, чтобы получить показатель мощности.

На протяжении более 50 лет динамометры, используемые для измерения крутящего момента и числа оборотов двигателя, просто не выдерживали высокой мощности, создаваемой этими двигателями. Фактически, один цилиндр на этих 500 кубических дюймах Hemis, сжигающих нитрометан, производит примерно 800 фунтов тяги через одну выхлопную трубу.

Все двигатели внутреннего сгорания или электрические работают на разных скоростях. По большей части, чем быстрее двигатель завершает свой рабочий такт или цикл, тем больше мощности он производит. Что касается двигателя внутреннего сгорания, то на его общую производительность влияют три элемента: скорость, крутящий момент и мощность.

Скорость определяется тем, насколько быстро двигатель выполняет свою работу. Когда мы применяем скорость двигателя к числу или единице измерения, мы измеряем скорость двигателя в оборотах в минуту или RPM.«Работа», которую выполняет двигатель, представляет собой силу, приложенную на измеренном расстоянии. Крутящий момент определяется как особый вид работы, производящий вращение. Это происходит, когда сила действует на радиус (или, для двигателя внутреннего сгорания, на маховик) и обычно измеряется в футо-фунтах.

лошадиных сил — это скорость, с которой совершается работа. В былые времена, если объекты нужно было переместить, люди обычно использовали для этого лошадь. Было подсчитано, что одна лошадь могла двигаться со скоростью примерно 33 000 футов в минуту.Отсюда и происходит термин «лошадиная сила». В отличие от скорости и крутящего момента, мощность в лошадиных силах может быть измерена в нескольких единицах, включая: 1 л.с. = 746 Вт, 1 л.с. = 2545 БТЕ и 1 л.с. = 1055 джоулей.

Работая вместе, эти три элемента создают мощность двигателя. Поскольку крутящий момент остается постоянным, скорость и мощность остаются пропорциональными. Однако по мере увеличения скорости двигателя мощность также увеличивается, чтобы поддерживать постоянный крутящий момент. Однако многие люди путаются в том, как крутящий момент и мощность влияют на скорость двигателя.Проще говоря, по мере увеличения крутящего момента и мощности увеличивается и скорость двигателя. Верно и обратное: когда крутящий момент и мощность уменьшаются, падает и скорость двигателя.

Часть 2 из 4: Как устроены двигатели для максимального крутящего момента

Современный двигатель внутреннего сгорания можно модифицировать для увеличения мощности или крутящего момента путем изменения размера или длины шатуна и увеличения отверстия или диаметра цилиндра. Это часто называют отношением диаметра цилиндра к ходу.

Крутящий момент измеряется в ньютон-метрах.Проще говоря, это означает, что крутящий момент измеряется при круговом движении на 360 градусов. В нашем примере используются два идентичных двигателя с одинаковым диаметром отверстия (или диаметром цилиндра сгорания). Однако один из двух двигателей имеет более длинный «ход» (или глубину цилиндра, создаваемую более длинным шатуном). Двигатель с более длинным ходом имеет более прямолинейное движение при вращении через камеру сгорания и имеет больше рычагов для выполнения той же задачи.

Крутящий момент измеряется в фунто-футах или в том, какая «крутящая сила» применяется для выполнения задачи.Например, представьте, что вы пытаетесь ослабить ржавый болт. Предположим, у вас есть два разных трубных ключа, один длиной 2 фута, другой длиной 1 фут. Предполагая, что вы прикладываете такое же количество силы (в данном случае давление 50 фунтов), вы фактически прикладываете крутящий момент 100 футо-фунтов для двухфутового ключа (50 x 2) и только 50 фунтов. крутящего момента (1 x 50) с помощью ключа с одной ножкой. Какой ключ поможет вам легче открутить болт? Ответ прост – тот, у которого больше крутящий момент.

Инженеры разрабатывают двигатель, обеспечивающий более высокое отношение крутящего момента к мощности для транспортных средств, которым требуется дополнительная «мощность» для ускорения или набора высоты.Как правило, вы видите более высокие значения крутящего момента для большегрузных автомобилей, используемых для буксировки, или для высокопроизводительных двигателей, где критично ускорение (например, в приведенном выше примере NHRA Top Fuel Engine).

Вот почему производители автомобилей часто подчеркивают потенциал двигателей с высоким крутящим моментом в рекламе грузовиков. Крутящий момент двигателя также можно увеличить, изменив угол опережения зажигания, отрегулировав топливно-воздушную смесь и даже увеличив выходной крутящий момент в определенных сценариях.

Часть 3 из 4: Понимание других переменных, влияющих на общий номинальный крутящий момент двигателя

Когда дело доходит до измерения крутящего момента, в двигателе внутреннего сгорания необходимо учитывать три уникальных параметра:

Сила, создаваемая при определенных оборотах: это максимальная мощность двигателя, создаваемая при заданных оборотах. Когда двигатель разгоняется, возникает кривая числа оборотов в минуту или лошадиных сил. По мере увеличения оборотов двигателя мощность также увеличивается, пока не достигнет максимального уровня.

Расстояние: это длина хода шатуна: чем длиннее ход, тем больший крутящий момент создается, как мы объяснили выше.

Константа крутящего момента: Это математическое число, которое присваивается всем двигателям, 5252 или постоянное число оборотов в минуту, когда мощность и крутящий момент сбалансированы. Число 5252 было получено из наблюдения, что одна лошадиная сила эквивалентна 150 фунтам, которые преодолевают 220 футов за одну минуту. Чтобы выразить это в футо-фунтах крутящего момента, Джеймс Уатт ввел математическую формулу, изобретшую первую паровую машину.

Формула выглядит следующим образом:

Если предположить, что сила в 150 фунтов приложена к одному футу радиуса (или окружности, которая находится внутри цилиндра двигателя внутреннего сгорания, например), вам придется преобразовать это в футо-фунты крутящего момента.

220 футов в минуту необходимо экстраполировать на число оборотов в минуту. Для этого умножьте два числа Пи (или 3,141593), что равно 6,283186 футов. Возьмите 220 футов и разделите на 6,28, и мы получим 35,014 оборотов в минуту на каждый оборот.

Возьмите 150 футов и умножьте на 35,014, и вы получите 5252,1 — нашу константу, которая учитывается при измерении крутящего момента в футо-фунтах.

Часть 4 из 4: Как рассчитать крутящий момент автомобиля

Формула для определения крутящего момента: крутящий момент = мощность двигателя в лошадиных силах x 5252, которая затем делится на число оборотов в минуту.

Однако проблема с крутящим моментом заключается в том, что он измеряется в двух разных местах: непосредственно от двигателя и к ведущим колесам.К другим механическим компонентам, которые могут увеличивать или уменьшать номинальный крутящий момент на колесах, относятся: размер маховика, передаточные числа трансмиссии, передаточные числа ведущего моста и окружность шины/колеса.

Чтобы вычислить крутящий момент на колесе, все эти элементы должны быть учтены в уравнении, которое лучше оставить для компьютерной программы, включенной в динамический стенд. На этом типе оборудования автомобиль размещается на стеллаже, а ведущие колеса размещаются рядом с рядом катков.Двигатель подключен к компьютеру, который считывает число оборотов двигателя, кривую расхода топлива и передаточные числа. Эти числа учитываются со скоростью вращения колес, ускорением и числом оборотов в минуту, когда автомобиль движется на динамометрическом стенде в течение желаемого периода времени.

Расчет крутящего момента двигателя определить намного проще. Следуя приведенной выше формуле, становится ясно, как крутящий момент двигателя пропорционален лошадиным силам и оборотам двигателя, как объяснялось в первом разделе. Используя эту формулу, вы можете определить номинальные значения крутящего момента и мощности в каждой точке кривой оборотов.Чтобы рассчитать крутящий момент, вам необходимо иметь данные о мощности двигателя, предоставленные производителем двигателя.

Калькулятор крутящего момента

Некоторые люди используют онлайн-калькулятор, предлагаемый MeasureSpeed.com, который требует ввода максимальной мощности двигателя (предоставляется производителем или заполняется во время профессионального динамометрического стенда) и желаемых оборотов.

Если вы заметили, что производительность вашего двигателя с трудом набирает обороты и у него нет той мощности, которая, по вашему мнению, должна быть, обратитесь к одному из сертифицированных механиков YourMechanic для проведения проверки, чтобы определить источник проблемы.

лошадиных сил и крутящий момент: как обе модели дают представление о производительности двигателя

крутящий момент

Крутящий момент — это измерение скручивающей или вращательной силы. В двигателях тяжелой техники крутящий момент представляет собой вращающую силу, создаваемую валом двигателя. Чем больше крутящий момент выдает двигатель, тем больше его способность выполнять работу.

лошадиных сил

Лошадиная сила определяется как скорость выполнения работы или скорость ее выполнения. Значение лошадиных сил говорит вам, какую работу способен выполнить ваш двигатель за определенный период времени.Это значение зависит как от крутящего момента, так и от оборотов.

Основные уравнения, связывающие крутящий момент и скорость вращения с мощностью, следующие:

Мощность (л.с.) = крутящий момент (фут-фунт) x об/мин / 5252

Мощность (кВт) = крутящий момент (Нм) x об/мин / 9550

Как измерить крутящий момент и мощность двигателя

Наиболее распространенным методом измерения крутящего момента и мощности двигателя является динамометрический тест. Этот тест обычно работает путем подключения выходного вала двигателя к установке, которая прикладывает резистивную нагрузку.

При приложении резистивной нагрузки динамометр измеряет как крутящий момент, так и скорость вращения двигателя. Конечным результатом является кривая производительности двигателя, которая отображает крутящий момент, скорость и мощность. Этот метод используется производителями двигателей для разработки спецификаций для конкретного двигателя. Это также распространенный метод количественного определения истинной выходной мощности автомобилей, как показано на изображении ниже:

.

  Рис. 1. Стенд для автомобильных динамометрических испытаний.Ролики под колесами измеряют крутящий момент и скорость, а затем рассчитывают мощность по приведенному выше уравнению.

Хотя этот метод является простым для передвижных механизмов (таких как транспортные средства), он не идеален в ситуациях, когда оборудование уже установлено. Испытания на динамометрическом стенде в таких ситуациях требуют, чтобы оборудование было физически разобрано и отправлено на место испытаний. Затраты и время простоя, связанные с этим подходом, могут быть значительными.

Существует несколько способов измерения истинного крутящего момента (и мощности) вашего двигателя, которые не требуют разборки или модификации оборудования.Как эксперты по телеметрии крутящего момента, мы обнаружили, что система телеметрии крутящего момента для поверхностного монтажа , основанная на тензометрическом датчике , является наиболее точным вариантом. Испытания можно проводить на установленном оборудовании, и данные о мощности выдаются быстро и точно.

Рис. 2.  Система телеметрии крутящего момента Бинсфельда в сочетании с датчиком скорости помогает проверить выходную мощность на морском судне. (Для полного примера нажмите ЗДЕСЬ )

 

Почему мощность и крутящий момент важны для понимания и проверки характеристик двигателя?

Для точного количественного определения производительности двигателя необходимы мощность и крутящий момент.Давайте рассмотрим сценарий, в котором оба эти значения важны.

Допустим, вы судовладелец и обеспокоены тем, что ваш недавно переоборудованный корабль не выдает той мощности, которая должна быть. Вам нужно, чтобы этот корабль функционировал на своей номинальной мощности, чтобы гарантировать, что вы работаете эффективно. Корабли, которые функционируют ниже своих определенных возможностей, неэффективны, вероятно, потребляют больше топлива и, как правило, работают в убыток.

Чтобы убедиться, что ваш корабль работает так, как сказал производитель, вы должны выполнить тест, который количественно определяет реальную мощность двигателя — проверочный тест мощности двигателя.Вы знаете, на какую мощность должен быть рассчитан корабль, но чтобы определить реальную выходную мощность корабля, вы начнете с измерения крутящего момента.

Используя тензодатчик, подключенный к системе телеметрии крутящего момента , вы можете увидеть, какой крутящий момент выдает двигатель. Объедините это с числом оборотов корабля, завершите расчет лошадиных сил, и вы получите фактическую мощность корабля.

Вы можете сравнить расчетную мощность с заявленной производителем, чтобы увидеть, как ведет себя ваш корабль.Если эти значения совпадают, ваш корабль работает должным образом. Если ваши расчеты ниже заявленных производителем, теперь у вас есть информация, необходимая для определения того, почему ваш корабль работает не так, как должен.

На этом этапе вы можете поговорить либо с консультантом, либо с изготовителем двигателя, либо с изготовителем гребного винта, чтобы определить источник проблемы с производительностью судна и решить, как ее исправить.

Мощность и крутящий момент обеспечивают базовую информацию о характеристиках двигателя

Не зная фактического крутящего момента вашей машины, невозможно точно оценить ее производительность.Вы можете смотреть на число оборотов в минуту и ​​другие показатели двигателя, но вам нужно знать крутящий момент, чтобы рассчитать мощность и эффективно оценить производительность двигателя.

Как мы упоминали ранее в нашей статье о мониторинге производительности корабля, когда у вас есть возможность точно измерять и контролировать мощность, вы можете следить за рядом показателей диагностики производительности. От профилактического обслуживания до оптимизации топливной экономичности, когда вы можете регулярно контролировать работу двигателя, вы можете повысить эффективность работы и сократить время простоя.

Измерение крутящего момента

может предоставить вам информацию, необходимую для правильной и эффективной работы тяжелого промышленного и производственного оборудования. Если вы готовы инвестировать в высококачественную систему измерения крутящего момента, поговорите со специалистами Binsfeld.

Другой драйвер, другой крутящий момент | Power & Motion

1. Когда бензиновый (показан здесь) или дизельный двигатель будет основным двигателем гидравлической силовой установки, расчеты размеров будут отличаться от расчетов при использовании электродвигателя.Это связано с тем, что электродвигатели развивают очень высокий пусковой крутящий момент, в то время как бензиновые и дизельные двигатели развивают примерно одинаковый крутящий момент во всем диапазоне скоростей. (Изображение предоставлено York Portable Machine)

 

При выборе компонентов для гидравлического силового агрегата размер первичного двигателя определяется исходя из требований к крутящему моменту, скорости и мощности гидравлического насоса. Это довольно просто для электродвигателей, потому что они обычно имеют пусковой крутящий момент, который намного превышает рабочий крутящий момент.Однако часто конструкторы указывают двигатели большего размера, чем необходимо. Это приводит к напрасной трате энергии, поскольку двигатель работает с менее чем максимальной эффективностью.

Другое дело

Дизельные и бензиновые двигатели. У них гораздо более пологая кривая крутящий момент-скорость, поэтому они обеспечивают примерно такой же крутящий момент на высокой скорости, как и на низкой. Это означает, что двигатель внутреннего сгорания (фиг. 1) может развивать достаточно высокий крутящий момент для приведения в действие нагруженного насоса, но недостаточный для его разгона до рабочей скорости.Следовательно, при прочих равных условиях для силовой установки, требующей электродвигателя заданной номинальной мощности, обычно требуется бензиновый или дизельный двигатель с номинальной мощностью, более чем вдвое превышающей мощность электродвигателя.

Расчет параметров электродвигателя

Стоимость электроэнергии для работы электродвигателя в течение всего срока службы во много раз превышает стоимость самого двигателя. Таким образом, правильный подбор двигателя для гидравлического силового агрегата может сэкономить значительную сумму денег в течение всего срока службы машины.Если давление и расход в системе постоянны, для определения размера двигателя используется стандартное уравнение:

.

л.с. = ( Q × P ) / (1714 × E M )

, где л.с. — мощность,
Q — расход в галлонах в минуту,
P — давление в фунтах на квадратный дюйм, а
E M — механический КПД насоса.

Однако, если приложение требует разного давления в разных частях рабочего цикла, часто можно рассчитать среднеквадратичную (RMS) мощность и выбрать меньший по размеру и менее дорогой двигатель.Наряду с расчетом среднеквадратичной мощности необходимо также найти максимальный крутящий момент, требуемый при самом высоком рабочем давлении насоса. На самом деле, два расчета довольно просты.

2. Показан рабочий цикл с несколькими давлениями для шестеренчатого насоса производительностью 6 галлонов в минуту с рассчитанными значениями мощности в лошадиных силах.

 

Например, . На рис. 2 показано применение шестеренчатого насоса производительностью 6 галлонов в минуту и ​​скоростью вращения 3450 об/мин для питания рычажного механизма цилиндра, работающего в течение 85 с. Системе требуется 3000 фунтов на квадратный дюйм в течение первых 10 секунд., 2200 фунтов на квадратный дюйм в течение следующих 30 секунд, 1500 фунтов на квадратный дюйм в течение следующих 10 секунд и 2400 фунтов на квадратный дюйм в течение следующих 10 секунд. Затем насос работает по инерции при 500 фунтов на квадратный дюйм в течение 20 секунд, а затем в течение 15 секунд. с выключенным мотором.

Заманчиво использовать стандартную формулу, включить сегмент цикла с самым высоким давлением, а затем вычислить:

л.с. = (6 × 3000)/(1714 × 0,9)
     = 11,7 л.с. за 10 сек.

Для обеспечения такой мощности некоторые конструкторы выбрали двигатель мощностью 10 л.с.; другие были бы ультраконсервативны и использовали двигатель мощностью 15 л.с.; и некоторые могут рискнуть с 7½ л.с.Эти двигатели в открытых водонепроницаемых моделях C-образной формы с опорами будут иметь относительную цену около 570, 800 и 400 долларов соответственно, поэтому можно сэкономить от 170 до 400 долларов на единицу мощности, выбрав двигатель мощностью 7½ л.с. это сделает работу.

Чтобы определить это, сначала рассчитайте мощность в лошадиных силах для каждого сегмента давления цикла:

л.с. 1 = (6 × 2200)/(1714 × 0,9)
       = 8,5 л.с. за 30 сек.
л.с. 2 = (6 × 1500)/(1714 × 0.9)
       = 5,8 л.с. за 10 сек.
л.с. 3 = (6 × 500)/(1714 × 0,9)
      = 1,9 л.с. за 30 сек.

Среднеквадратичная мощность в лошадиных силах рассчитывается путем извлечения квадратного корня из суммы квадратов этих значений лошадиных сил, умножения на временной интервал этой мощности и деления на сумму времен плюс член ( t off ÷ F ):

где л.с. среднеквадратичное значение среднеквадратичное значение мощности в л.с.,

t интервал времени в секундах, а

F — постоянная: 3 для открытых каплезащищенных двигателей; 2 для полностью закрытых двигателей с воздушным охлаждением.

Подстановка значений из примера в уравнение в рамке и решение показывает, что л.с. среднеквадратичное значение = 7,2. Таким образом, двигатель мощностью 7½ л.с. можно использовать только с точки зрения лошадиных сил. Тем не менее, второй пункт, максимальный крутящий момент, все же необходимо проверить перед принятием окончательного решения. Максимальный крутящий момент, необходимый для привода этого конкретного насоса, достигается при самом высоком давлении, поскольку выходной поток шестеренчатого насоса постоянен. Используйте это уравнение:

Т = D × P /(12 × 6.28 × Е М )

, где T — крутящий момент в футо-фунтах, а
D — смещение в дюймах. 3

Для этого примера

D = (6 × 231)/(3450)
   = 0,402 дюйма 3

Затем

T = (0,402 × 3000)/(12 × 6,28 × 0,9)
   = 17,8 фут-фунт.

Поскольку электродвигатели, работающие со скоростью 3450 об/мин, развивают мощность 1,5 фут-фунт/л.с., для крутящего момента в 17,8 фут-фунта требуется 11.9 л.с. (17,8 ÷ 1,5) при 3000 фунтов на квадратный дюйм. Это достаточно точно соответствует примеру приложения. (При других стандартных скоростях двигателя 1725 об/мин дают 3 футо-фунта на л.с., 1150 об/мин — 4,5 футо-фунта на л.с., а 850 об/мин — 6 футо-фунтов на л.с.)

Теперь второй критерий можно сравнить с тем, какой крутящий момент способен обеспечить предлагаемый двигатель. Каков пусковой момент выбранного двигателя мощностью 7½ л.с.? Поскольку крутящий момент минимален при разгоне двигателя от 0 до 3450 об/мин, он должен быть выше 11,9 футо-фунтов с приемлемым запасом прочности.Обратите внимание, что двигатель, работающий при низком напряжении на 10 %, создаст только 81 % номинального тягового момента; другими словами, (208 ÷ 230) 2 = 0,81. Обзор кривых производительности производителей двигателей покажет несколько доступных моделей мощностью 7,5 л.с. с более высоким пусковым моментом. Любой из этих двигателей может быть хорошим выбором для этого приложения.

Теперь оба критерия двигателя проверены. Среднеквадратическая мощность в лошадиных силах равна или меньше номинальной мощности двигателя в лошадиных силах. Тяговый момент двигателя больше максимально необходимого.

Мощность бензинового и дизельного двигателя

Правильный выбор размера электродвигателя для гидравлического силового агрегата — несложная процедура. И если давление нагрузки и расход остаются довольно постоянными, определить требуемую мощность относительно просто с помощью знакомого уравнения:

л.с. = ( q × p ) / (1,714 × E M )

, где q — расход, гал/мин (и учитывает объемный КПД насоса),
p — давление в системе при полной нагрузке, фунт/кв. дюйм, а
E M — механический КПД насоса.

Например, предположим, что для приложения требуется расход 13,7 галлонов в минуту при максимальном давлении 2000 фунтов на кв. дюйм и эффективности насоса 0,80. Из уравнения выше:

л.с. = (13,7 × 2000) / (1714 × 0,80)
     = 20 л.с.

Может показаться, что бензиновый или дизельный двигатель в качестве первичного двигателя будет иметь такую ​​же номинальную мощность, как и электродвигатель. Однако общее эмпирическое правило заключается в том, чтобы указать двигатель внутреннего сгорания с номинальной мощностью в 2,5 раза больше, чем у эквивалентного электродвигателя (рис.2) . Это связано в первую очередь с тем, что у двигателей внутреннего сгорания соотношение крутящий момент-скорость иное, чем у электродвигателей. Изучение различных характеристик крутящего момента позволит сделать выбор на основе твердых рассуждений, а не полагаться на эмпирическое правило.

Требования к крутящему моменту насоса

Мощность, безусловно, представляет собой сочетание крутящего момента и скорости вращения. Требуемый крутящий момент насоса является основным фактором, определяющим, подходит ли двигатель или двигатель для применения.Скорость менее критична, потому что, если насос работает медленно, он все равно будет перекачивать жидкость. Однако, если первичный двигатель не развивает достаточный крутящий момент для привода насоса, насос не будет производить выходной поток.

Чтобы определить крутящий момент, требуемый гидравлическим насосом, используйте следующее уравнение:

T = ( p × D )/(6,28 × 12 × E M )

, где T — крутящий момент, фунт-фут, а
D — рабочий объем, дюймы. 3 /оборот.

Рабочий объем насоса указан в документации производителя. Используя приведенные выше уравнения, если рабочий объем насоса составляет 1,75 дюйма 3 об/об, требуемый крутящий момент рассчитывается следующим образом:

T = (2000 × 1,75)/(75,36 × 0,80)
T = 58 фунто-футов

Крутящий момент также можно рассчитать с помощью известного уравнения мощности в лошадиных силах:

л.с. = ( T × n )/5250

где n — частота вращения вала, об/мин.

Подставляем значения из примера:

20 = ( T × 1800)/5250
T   = 58 фунто-футов.

Сигнатура крутящего момента электродвигателя

Чтобы понять разницу в мощностных характеристиках электродвигателя и двигателя внутреннего сгорания, сначала рассмотрим характеристики стандартного трехфазного электродвигателя. На рис. 3 показано соотношение крутящий момент-скорость двигателя NEMA Design B мощностью 20 л.с., 1800 об/мин. При получении питания двигатель развивает первоначальный крутящий момент с заблокированным ротором , и ротор вращается.По мере ускорения ротора крутящий момент немного уменьшается, а затем начинает увеличиваться, когда ротор ускоряется выше 400 об/мин. Этот провал на кривой крутящего момента обычно упоминается как подтягивающий крутящий момент . В конечном итоге крутящий момент достигает максимального значения около 1500 об/мин, что соответствует крутящему моменту двигателя . Когда скорость ротора превышает эту точку, крутящий момент, приложенный к ротору, резко уменьшается. Он известен как рабочий крутящий момент , который становится крутящим моментом при полной нагрузке , когда двигатель работает с номинальной скоростью при полной нагрузке — обычно 1725 или 1750 об/мин.

3. Кривая крутящий момент-скорость электродвигателя переменного тока показывает, что на низкой скорости может быть создан гораздо более высокий крутящий момент, чем требуется для привода гидравлического насоса на скорости с полной нагрузкой.

 

Кривая крутящий момент-скорость для двигателя со скоростью 3600 об/мин будет выглядеть почти так же, как для двигателя со скоростью 1800 об/мин. Разница в том, что значения скорости удваиваются, а значения крутящего момента уменьшаются вдвое.

Обычной практикой является обеспечение того, чтобы крутящий момент, требуемый от двигателя, всегда был меньше пробивного крутящего момента.Применение крутящего момента, равного или превышающего опрокидывающий момент, приведет к внезапному и резкому падению скорости двигателя, что приведет к остановке двигателя и, скорее всего, к его перегоранию. Если двигатель уже работает, можно мгновенно нагрузить двигатель почти до его предельного крутящего момента. Но для простоты обсуждения предположим, что электродвигатель выбирается на основе крутящего момента при полной нагрузке.

Обратите внимание, что на рис. 3 показано временное значительное превышение крутящего момента, которое может обеспечить дополнительную мощность для привода гидравлического насоса при кратковременном увеличении нагрузки.Эти типы электродвигателей также могут работать неограниченное время при их номинальной мощности плюс дополнительный процент в зависимости от их эксплуатационного фактора — обычно от 1,15 до 1,25 (на высоте до 3300 футов).

Каталожные характеристики электродвигателей указывают их полезную мощность при номинальной скорости. Если нагрузка увеличивается, скорость двигателя снижается, а крутящий момент увеличивается до значения, превышающего крутящий момент при полной нагрузке (но меньше крутящего момента пробоя). Таким образом, при работе насоса на скорости 1800 об/мин запаса крутящего момента электродвигателя более чем достаточно для привода насоса.

Характеристики крутящего момента двигателей

Бензиновый двигатель имеет резко отличающуюся кривую (рис. 4) от скорости вращения электродвигателя. Это означает, что бензиновый двигатель демонстрирует гораздо менее переменный выходной крутящий момент во всем диапазоне скоростей. В зависимости от своей конструкции дизельные двигатели с той же номинальной мощностью могут генерировать немного более высокий или более низкий крутящий момент на более низких скоростях, чем бензиновые двигатели, но дизели демонстрируют аналогичную кривую крутящего момента во всем диапазоне рабочих скоростей.

4. Кривая крутящий момент-скорость для двигателя внутреннего сгорания гораздо более линейна, чем для электродвигателя. Это показывает, что для обеспечения крутящего момента для привода гидравлического насоса на низких скоростях газовые и дизельные двигатели должны иметь более высокую мощность, чем электродвигатель для привода того же насоса.

 

Приведенные выше расчеты показали, что для привода насоса на любой скорости требуется крутящий момент 58 фунто-футов. Что касается рис. 4, бензиновый двигатель мощностью 20 л.с. развивает максимальный крутящий момент всего 31 фунт-фут, что явно недостаточно для привода насоса.Это связано с тем, что его мощность в 20 л.с. основана на производительности при 3600 об/мин. Максимальный крутящий момент возникает при скоростях около 3000 об/мин, но все еще значительно ниже 58 фунт-футов, требуемых насосом. Даже если бы двигатель создавал достаточный крутящий момент на этой скорости, мощности все равно было бы недостаточно из-за более низкой скорости.

Вот откуда взялось правило размера 2½. Для HPU, требующего электродвигателя мощностью 20 л.с. для привода насоса со скоростью 1800 об/мин, потребуется бензиновый или дизельный двигатель мощностью около 50 л.с. Кроме того, эти значения основаны на двигателе, работающем с максимальным крутящим моментом и номинальной мощностью.Тем не менее, производители рекомендуют, чтобы бензиновые и дизельные двигатели работали непрерывно только при 85% их максимальных номинальных значений, чтобы предотвратить серьезное сокращение их срока службы. Таким образом, снова обращаясь к рис. 4, бензиновый двигатель мощностью 20 л.с. будет развивать чуть более 26 фунт-футов максимального крутящего момента и только 24 фунт-фута при 3600 об/мин.

Также интересно сравнить эти показатели с расходом топлива. Диаграмма расхода топлива (рис. 5) показывает, что бензиновый двигатель мощностью 20 л.с. достигает наибольшей топливной экономичности примерно при 2400 об/мин, где он потребляет чуть более 8.2 фунта / час (0,41 фунта / л.с. × 20 л.с.). При 3600 об/мин двигатель будет значительно менее экономичным.

5. В зависимости от конструкции двигателя внутреннего сгорания оптимальная топливная экономичность часто достигается при скорости, отличной от той, на которой он создает максимальный крутящий момент.

 

Действия

К настоящему моменту должно быть ясно, что указание бензинового или дизельного двигателя для привода гидравлического силового агрегата осуществляется по другой процедуре, чем определение электродвигателя.Если вы привыкли указывать электродвигатели для гидравлических силовых агрегатов, у вас может возникнуть соблазн определить размер насоса для привода со скоростью 1800 об/мин, а затем указать двигатель увеличенной мощности, который может развивать достаточный крутящий момент для привода насоса на этой скорости. Этот метод позволит получить надежную силовую установку, но относительно тяжелую, громоздкую, неэффективную и шумную.

Вместо того, чтобы следовать этой процедуре, следует рассмотреть любой из нескольких вариантов. Один из них — управлять насосом со скоростью выше 1800 об/мин.В литературе по насосам для мобильного оборудования должны быть указаны номинальные значения для различных скоростей. Если это не так, обратитесь к производителю насоса. Работа насоса на более высокой скорости уменьшает его требуемый рабочий объем, тем самым уменьшая его размер, вес и требуемый крутящий момент. Таким образом, работа силового агрегата на более высокой скорости обеспечивает более точное соответствие характеристик двигателя условиям применения за счет увеличения крутящего момента, создаваемого двигателем, и снижения крутящего момента, требуемого насосом.

В частности, работа насоса в нашем примере при 2800 об/мин увеличит крутящий момент двигателя до более чем 30 футо-фунтов и снизит крутящий момент, требуемый насосом, примерно до 38 футо-фунтов.Хотя крутящий момент двигателя по-прежнему не соответствует требуемому, очевидно, что он гораздо ближе к соответствующему крутящему моменту насоса, чем при работе на 1800 об/мин.

У конструкторов может возникнуть соблазн запустить газовый или дизельный двигатель на скорости или близкой к такой, при которой он демонстрирует оптимальную топливную экономичность. Однако рабочая скорость, при которой двигатель развивает максимальный крутящий момент, обычно имеет приоритет. Это связано с тем, что, если двигатель не развивает достаточный крутящий момент при скорости оптимального расхода топлива, потребуется двигатель большего размера.Но более крупный двигатель потребляет больше топлива, что противоречит цели экономии топлива за счет работы на определенной скорости.

Кроме того, насосы обычно имеют диапазон скоростей, при котором они наиболее эффективны. Следовательно, даже если двигатель работает на несколько сотен оборотов в минуту выше или ниже оптимальной для топливной экономичности скорости, создаваемый крутящий момент и динамика насоса обычно оказывают более выраженное влияние на общую эффективность силового агрегата. Поэтому скорость, с которой работает бензиновый или дизельный двигатель, должна учитывать все эти соображения.

Что касается производительности насосов, то многие конструкции демонстрируют более высокий механический и объемный КПД при работе на скоростях выше 1800 об/мин. С другой стороны, работа насоса на скорости выше той, на которую он рассчитан, сократит срок его службы. Поэтому важно выбрать скорость насоса, обеспечивающую наилучшее сочетание производительности насоса и двигателя.

Возможно, даже лучшей альтернативой было бы установить коробку передач или другой тип редуктора скорости между двигателем и насосом.Хотя это добавит компоненты силовой установке, это увеличит крутящий момент и снизит скорость, позволяя двигателю и насосу работать на оптимальных скоростях. Дополнительные затраты на редуктор могут быть компенсированы более низкой стоимостью меньшего, более легкого и менее дорогого двигателя.

Другие соображения

Поскольку газовые и дизельные двигатели не обладают запасом крутящего момента электродвигателей, особенно при разгоне из состояния покоя, особенно важно, чтобы насос был разгружен при каждом запуске ГСУ.Это можно сделать гидравлически или механически с помощью центробежной муфты или другого типа приводного элемента.

Наконец, как и в случае с ГНС, приводимыми в действие электродвигателями, размер насоса и, следовательно, размер первичного двигателя часто можно уменьшить за счет включения аккумуляторов в гидравлическую систему. Если гидравлическая система работает в циклах, когда полный поток необходим только в течение коротких периодов времени, аккумулятор может накапливать гидравлическую мощность в периоды низкого расхода и высвобождать эту энергию, когда требуется полный поток.

Эта информация взята из справочника и каталога Fluid Power Handbook & Directory .

Что такое крутящий момент в двигателе внутреннего сгорания? – Rampfesthudson.com

Что такое крутящий момент в двигателе внутреннего сгорания?

Применительно к двигателям внутреннего сгорания или электродвигателям крутящий момент указывает силу, которой подвергается приводной вал. Крутящий момент выражается в фунт-футах (lb-ft) или ньютон-метрах (Nm). Взаимодействие крутящего момента и частоты вращения двигателя (об/мин) определяет мощность двигателя.

Что определяет крутящий момент двигателя?

Величина создаваемого крутящего момента прямо пропорциональна количеству воздуха, проходящего через двигатель. Большие двигатели перекачивают больше воздуха и, следовательно, создают больший крутящий момент.

Каковы характеристики двигателя внутреннего сгорания?

Основные конструктивные и эксплуатационные параметры двигателей внутреннего сгорания включают степень сжатия, рабочий объем, объем зазора, выходную мощность, указанную мощность, тепловой КПД, указанное среднее эффективное давление, среднее эффективное тормозное давление, удельный расход топлива и многое другое.

Каким образом достигается требуемый крутящий момент двигателя?

Крутящий момент на коленчатом валу создается силой, прикладываемой к шатунной шейке через шатун. Крутящий момент T будет создаваться коленчатым валом на каждой шатунной шейке каждый раз, когда поршень находится в рабочем такте. Плечо рычага а в этом случае представляет собой радиус кривошипа (вылет).

Почему крутящий момент двигателя зависит от скорости?

При высоких оборотах крутящий момент падает в основном из-за ограничения потока на впуске и выпуске.Объемная эффективность снижается, потому что двигатель не может дышать быстрее. Механический КПД также снижается при более высоких оборотах из-за увеличения сопротивления трения. Это дополнительно снижает крутящий момент на выходе.

Как определить крутящий момент?

Чтобы рассчитать момент нагрузки, умножьте силу (F) на расстояние от оси вращения, которое является радиусом шкива (r). Если масса груза (синяя рамка) составляет 20 ньютонов, а радиус шкива составляет 5 см, то требуемый крутящий момент для приложения составляет 20 Н x 0.05 м = 1 Нм.

Как определяется скорость двигателя?

Скорость вращения электродвигателя зависит от двух факторов: его физической конструкции и частоты (Гц) питающего напряжения. Инженеры-электрики выбирают скорость двигателя в зависимости от потребностей каждого приложения, подобно тому, как механическая нагрузка определяет требуемую мощность.

Каковы основные компоненты двигателя внутреннего сгорания?

Двигатель внутреннего сгорания

  • С – коленчатый вал.
  • Е – распредвал выпускных клапанов.
  • I – распредвал впускных клапанов.
  • П – поршень.
  • Р – шатун.
  • S – свеча зажигания.
  • В – клапаны. красный: выхлоп, синий: впуск.
  • W – рубашка водяного охлаждения.

Что такое двигатель внутреннего сгорания и его типы?

Как двигатели внутреннего сгорания, так и двигатели ЕС бывают двух типов, т. е. поршневые и роторные двигатели. IC. Двигатель, аббревиатура от двигателя внутреннего сгорания, — это двигатель, в котором воспламенение и сгорание топлива происходят внутри двигателя.

Почему крутящий момент уменьшается с частотой вращения двигателя?

Какая нагрузка в двигателе внутреннего сгорания?

Нагрузка двигателя в основном определяет способность двигателя производить мощность. Это сила, которая противодействует мощности, вырабатываемой двигателем. Каждый двигатель рассчитан на определенную нагрузку, называемую номинальной нагрузкой или максимальной нагрузкой при определенной скорости. Всякий раз, когда нагрузка на двигатель увеличивается, частота вращения двигателя уменьшается.

Как крутящий момент связан со скоростью?

Крутящий момент обратно пропорционален скорости.Таким образом, при увеличении скорости крутящий момент будет уменьшаться.

Откуда берется крутящий момент в ИС?

В IC крутящий момент двигателя создается коленчатым валом, как описано ниже. Крутящий момент, прикладываемый к коленчатому валу, называется «указанный крутящий момент Ti». Выходной крутящий момент двигателя на трансмиссионном конце коленчатого вала отличается от Ti из-за потерь на трение и перекачки и называется тормозным моментом (обозначается Tb).

Каков максимальный крутящий момент двигателя?

С турбиной с двойным входом максимальный крутящий момент двигателя составляет 66.7 процентов от максимальной скорости двигателя, а резервный крутящий момент составляет 49,30 процента. Это разумный компромисс между мощностью и крутящим моментом на низких оборотах. позволяя транспортному средству использовать пяти- или шестиступенчатую коробку передач. Максимальная мощность достигается при 85,7% максимальной скорости двигателя.

Каковы характеристики быстроходного двигателя?

Крутящий момент – Характеристики тока якоря (ii). Скорость – токовые характеристики якоря (iii). Характеристики скорость-крутящий момент 1. Характеристики крутящего момента и тока якоря: В случае последовательного двигателя, последовательная обмотка возбуждения несет весь ток якоря.Создаваемый поток пропорционален току якоря.

Что показывают кривые крутящего момента и мощности при полной нагрузке?

Кривые крутящего момента и мощности при полной нагрузке показывают максимальное распределение крутящего момента и мощности во всем диапазоне частоты вращения двигателя. Форма приведенных выше кривых крутящего момента и мощности не соответствует реальному двигателю, цель состоит в том, чтобы объяснить основные параметры.

Автомобиль — Требуемая мощность и крутящий момент

Мощность двигателя

Мощность двигателя, необходимая для поддержания постоянной скорости автомобиля, может быть рассчитана как

P = F T v / η                

P = мощность двигателя (Вт)

F T = суммарные силы, действующие на автомобиль — сила сопротивления качению, сила сопротивления градиенту и аэродинамическое сопротивление (Н)

v = скорость автомобиля (м/с)

η = общий КПД передачи, обычно равный 0.85 (пониженная передача) — 0,9 (прямой привод)

Для автомобиля, который разгоняется, к общей силе необходимо добавить силу ускорения.

Пример — Автомобиль и требуемая мощность двигателя

Требуемая мощность двигателя для автомобиля, движущегося по ровной 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 W

= 19 кВт

Момент двигателя или момента

Моторный момент против мощности и об / мин может быть рассчитан

T = P / (2 π N RPS )

= 0.159 P / N RPS RPS

= P / ( 2 π (N RPM /60))

= 9.55 P / N RPM (2)

, где

T = крутящий момент или момент (нм)

N RPS = скорость двигателя (RPS, REV / SEC)

N RPM = Частота вращения двигателя (об/мин, об/мин)

Пример — автомобиль и требуемый крутящий момент двигателя

Момент, развиваемый двигателем в автомобиле выше с двигателем, работающим на скорости 1500 об/мин , может быть рассчитан как 9 0007

Т = 9.55 (19118 Вт) / (1500 об/мин)

   = 121 Н·м

Усилие на колесо

Суммарная сила (1) , действующая на автомобиль, равна силе тяги между ведущими колесами и поверхностью дороги :

F W = F W = F T = F T = F T = F T = F T

9042

9042, где

F W = сила, действующая между водительными колесами и поверхностью дороги (N)

Тяговая сила может быть выражена крутящим моментом двигателя и скорости и скорости скоростей и скоростей колес:

F W = F T = F T = F T = F T

= (T η / r) (N RPS / N W_RPS )

= ( T η / r) (N RPM / N W_RPM )

= (2 T η / d) (N RPM / N W_RPM )   (3)

R = радиус колеса (M)

D = диаметр колеса (M)

N W_RPS = скорость колеса (RPS, REV / SEC)

n w_rpm = скорость вращения колеса (об/мин, об/мин)

Обратите внимание, что движение по кривой добавляет центростремительную силу к общей силе, действующей между колесами и поверхностью дороги.

alexxlab / 20.07.1994 / Разное

Добавить комментарий

Почта не будет опубликована / Обязательны для заполнения *