Что такое крутящий момент? Что такое лошадиная сила?
Каждый автопроизводитель всегда ищет преимущество над своими конкурентами. Чаще всего автомобильные компании обращают внимание именно на мощность автомобиля, пытаясь тем самым привлечь к себе потенциального покупателя. Но мощность автомашины не говорит еще о том, что автомобиль в действительности таковым является. Например автомобиль, имеющий большую мощность в лошадиных силах вполне может быть слабее другого автомобиля, у которого меньшее количество этих лошадиных сил, но больший крутящий момент. В чем же разница между этими двумя измерениями? Что они обозначают? На ваше удивление, эти, совершенно разные по своему смыслу измерения, очень даже между собой взаимосвязаны.
Некоторые транспортные средства при небольшом объеме двигателя имеют довольно большую мощность. Так, рекордсменом среди традиционных атмосферных двигателей является спортивный автомобиль Honda S2000 производство которого было прекращено несколько лет назад.
Первые модели этой марки машины оснащались 2,0-х литровым бензиновым двигателем мощностью в 240 л.с.!!! Потрясает здесь только одно, что достигнуть такой мощности Японской автокомпании удалось без использования в двигателе турбонагнетателей (турбин). Вся мощность, которую выдавал двигатель автомобиля Хонда S2000, была естественной, и все это благодаря возможности работы двигателя почти- что на 9000 оборотах!!! Вы можете теперь представить какой рев мотора был при максимальном ускорении автомашины?
Но если подробнее ознакомиться с техническими характеристиками этого автомобиля, то можно увидеть, что сам крутящий момент у двигателя составляет всего 208Нм (Ньютон-метр), что сопоставимо с простыми маломощными автомобилями.
Но не смотря на такие скромные данные Honda S2000 была мощным автомобилем, и это достигалось благодаря лишь бешенным оборотам ее двигателя который, ревел как звук сирены или воздушной тревоги, где эти обороты постоянно находились в опасной зоне красной линии тахометра.
Возьмем для рассмотрения например, другой, совершенно противоположный автомобиль, такой, как Dodge Ram 3500-пикап. Покупатели могут выбрать для себя супер-мощную комплектацию этой машины с дизельным двигателем от компании Cummins, объем которого составит 6,7 литра, который будет выдавать мощность в 330 л.с. с крутящим моментом 895Нм. Это очень мощный и сильный автомобиль, который способен сдвинуть с места все что угодно (Примеч. авт. «или почти-что все»)
Происхождение лошадиных сил
Есть один поворотный момент в истории, когда всего один человек сыграл огромную и немаловажную роль в оказании содействия в развитии всего мира, в котором мы и продолжаем жить по настоящее время. Этим человеком стал инженер-изобретатель- Джеймс Уатт, положивший начало промышленной революции в Англии, а затем, начиная с 1700-ых годов, и во всем мире. Самыми знаменитыми изобретениями Джеймса стали, так называемый ножной стартер и улучшенный паровой двигатель, который инженер сделал более эффективным, более мощным и более производительным. Но это еще не все. Данный изобретатель впервые в мире, разработал и создал паровой котел (паровой двигатель), а также, придумал понятие для мощности, которая выражается, в «Ваттах» (Ватт), в лошадиных силах и в крутящем моменте.
По своей сути, понятия и систему измерения мощности Джеймс Уайт придумал для того, чтобы при продаже своих паровых котлов (двигателей) ему было бы проще объяснить потенциальному клиенту, какую мощность может выдавать его котел. Ведь согласитесь, намного проще сказать покупателю котла следующее:- «паровой двигатель будет выполнять работу двух лошадей», чем сказать, да еще и в 18-веке,- мощность парового двигателя составляет N-ое количество «Нм» или «Фунт-Футов» силы. Никто бы его не понял.
Используйте силу
Сила- это самое главное, чтобы достичь какой-то скорости. Ведь без затраты определенных сил не будет и необходимой скорости. Соответственно от сюда вытекает следующее, скорость будет зависеть от того, какой объем силы мы затратили для достижения скорости. Для примера: Если расстояние в несколько метров пробежать за 5 секунд или за 10 секунд, то соответственно и сила, которую мы затратим для этой короткой пробежки будет различна друг от друга. Ведь для более быстрой пробежки необходима и большая сила.
Другой пример: Если вы передвигаете в доме мебель, а вы хотите ее передвинуть как можно быстрее, то вам необходима куда большая сила, если эту же мебель передвигать медленнее и не спеша. Выходит, что сила при такой работе куда важнее, чем та же скорость.
Л.с. и Н.м.
Мощность и крутящий момент в моторе неразрывно между собой связаны, так как эта лошадиная сила происходит из крутящего момента. Формула для расчета мощности двигателя очень проста.
Изначально необходимо, силу, которая выражается в Ньютон-метрах (Н.м.) надо умножить на 0,7376, все это для того, чтобы перевести значения в Британскую и Американскую единицу измерения силы (Фунт-Фут), далее, воспользовавшись выше указанной формулой умножить таковые данные на количество оборотов двигателя (RPM), и, полученное после умножения значение необходимо разделить на число
Разницу между мощностью и силой легко понять еще на одном примере. Допустим, что вы на автомобиле буксируете какой-то груз в гору, значит вам будет необходим низкий крутящий момент, но естественно потребуется и больше силы для более легкого буксирования. А если же вы хотите максимально быстро разогнать свой автомобиль с 0 до 100 км/час, то ему потребуется уже максимальное количество оборотов двигателя, а силы для такого разгона за короткий промежуток времени уже потребуется не так много. Но чем больше будет мощность двигателя, тем быстрее вы разгоните свою автомашину до 100 километров.
Поэтому различная грузовая и подъемная техника всегда, как правило оснащается дизельными двигателями, которые имеют большую тягу и не высокое максимальное количество оборотов двигателя, если их сравненивать с бензиновыми силовыми агрегатами. Дизельные двигатели способны передвигать транспортные средства имеющие огромную весовую массу. Но такой автотранспорт из-за небольшого количества л.с. очень медленно трогается и разгоняется.
Вот почему, такой автомобиль как Honda S2000 может сорваться с места и разогнаться до 100 километров в час примерно за 6 секунд, Dodge RAM 3500 может буксировать груз весом более 8000 тыс. килограмм (на прицепе). Это и есть абсолютное различие между крутящим моментом и лошадиной силой.
В транспортных средствах есть еще один элемент, который помогает автомобилю передавать крутящий момент на колеса,- это коробка переключения скоростей передач, которая предназначена для передачи максимального крутящего момента при определенной скорости. Например, тракторные тягачи и трактора для перевозки тяжелых грузов в прицепах оснащаются большими дизельными двигателями, у которых большой крутящий момент и большая сила, которая выражается в Ньютон-метрах (Н.м.). Но такие двигатели не имеют большого количества лошадиных сил. Такие двигатели созданы не для разгона транспортного средства до высокой скорости, как правило, они нужны в основном для перевозки тяжелых грузов. Некоторые такие тракторы оснащены 10 ступенчатыми коробками передач.
Так мощность и крутящий момент непосредственно близко связаны друг с другом. Лошадиная сила зависит от крутящего момента (силы Н.м.) и от количества оборотов в минуту двигателя.
Крутящий момент по своей сути,- это сила и мощность с которой можно сделать определенную работу. И чем меньше затрачивается времени для выполнения (или набора определенной скорости) такой работы, тем больше мощность самого автомобиля, которая выражается в лошадиных силах.
Автомобиль, который с места может преодолеть 1,5 километра всего за 4 секунды, нуждается в более большей мощности, чем та автомашина, которая проезжает это же расстояние за 12 секунд.
Мощность и крутящий момент | Тюнинг ателье VC-TUNING
Мощность и крутящий момент… Эти термины часто вводят в ступор многих посетителей автомобильных форумов. Энцо Феррари однажды сказал: «Лошадиные силы продают автомобиль, крутящий момент выигрывает гонки».
Мы не собираемся представлять здесь все уравнения и формулы, позволяющие рассчитать мощность и крутящий момент: объяснить многие вещи в одной статье достаточно трудно. Да это вам и не понадобится, если, конечно, вы не планируете стать крупным специалистам в данной области. Но мы постараемся доступным языком объяснить, как мощность и крутящий момент соотносятся друг с другом и как они влияют на производительность автомобиля.
Лошадиная сила
Термин «лошадиная сила» был впервые использован Джеймсом Уаттом, британским изобретателем, чье имя неразрывно связано с созданием парового двигателя. Строго говоря, лошадиная сила – это скорость, с которой может быть выполнена работа. Уатт использовал этот термин для сравнения мощности парового двигателя с мощью рабочей лошадки. Наравне с лошадиными силами сегодня используется и системная единица измерения мощности – ватт (Вт).
1 л.с. = 746 Вт
Эффективная мощность двигателя измеряется на коленчатом валу с помощью динамометра. Производители автомобилей, как правило, используют для ее обозначения термин «пиковая мощность» (максимальная мощность при определенном числе оборотов в минуту).
Мощность рассчитывается путем умножения крутящего момента двигателя на число оборотов и последующего деления на 5252. Откуда взялась последняя цифра? Если вы не хотите скучных и путаных объяснений, просто поверьте на слово и запомните эту константу.
крутящий момент * угловая скорость (RPM)
мощность = —————————————————
5252
Здесь не мешало бы упомянуть о динамометрических роликовых стендах, но из-за большого разнообразия стендовых динамометров, мы опишем основные из них в другой статье. Следует отметить, что существует немало причин, по которым цифры, наблюдаемые при езде по дороге, оказываются ниже полученных на стенде. Автомобиль на стенде неподвижен, а на открытой дороге свой вклад вносят давление воздуха, перепады температуры и многие другие факторы, которые сложно учесть при испытаниях, хотя многие пытаются компенсировать их отсутствие с помощью вентиляторов и т.д.
Крутящий момент
Крутящий момент – вращательное усилие, которое будет применено к ведущим колесам автомобиля. Крутящий момент можно рассматривать в качестве меры способности двигателя выполнить работу. Единицы измерения крутящего момента – фунт*фут и Ньютон*метр (Нм). Один фунт*фут крутящего момента представляет собой усилие, необходимое для поворота 1-футовой оси, на конце которой прикреплен груз весом 1 фунт. Если на конце 1-футовой оси находится груз весом 200 фунтов, крутящий момент будет составлять 200 фунтов*фут. Очевидно, что чем больше это число, тем больше вращательное усилие на колесах.
1 фунт*фут = 1.36 Н*м
Однако важно понимать, что по мере увеличения крутящего момента вашего двигателя возрастает вероятность самопроизвольного поворота колес. Это довольно частое явление у мощных переднеприводных (FWD) автомобилей с большим крутящим моментом. Поскольку в данном случае передние колеса задействованы также и в управлении автомобилем, вы можете столкнуться с эффектом, называемым паразитным силовым подруливанием. В принципе проблема «непослушания» приводных колес свойственна не только переднеприводным машинам, а любым мощным автомобилям с большим крутящим моментом. Однако, разделив крутящий момент на все четыре колеса (в случае полноприводных (4WD) автомобилей), вы можете уменьшить этот эффект и больше мощности передать дороге. Хотя есть еще много факторов (например, размер и структура шин, настройка подвески и ходовой части, передаточные числа), которые могут помочь переднеприводным (FWD) или заднеприводным (RWD) автомобилям эффективно использовать свою мощность.
Сравнение мощности и крутящего момента
(Как мощность и крутящий момент влияют на производительность)
Причина недопонимания ряда вопросов автолюбителями кроется в том, что в качестве характеристики двигателя автомобиля производители, как правило, приводят пиковые показатели мощности. Это ведет к путанице, люди пытаются сравнивать производительность автомобиля с его мощностью. «Моя машина имеет большее количество лошадиных сил, поэтому она будет быстрее вашей» – некорректное, но достаточно распространенное сравнение.
Есть много факторов, влияющих на производительность автомобиля, и крутящий момент, безусловно, один из них. Кроме того, и мощность, и крутящий момент будут зависеть от передаточных чисел. И, конечно же, большую роль играет то, как и для чего используется автомобиль.
Если вы когда-либо управляли машиной с высоким крутящим моментом (например, автомобилем с большим объемом двигателя или турбодизелем), вы, вероятно, заметили, что способны с легкостью ускоряться на большинстве передач. Это является результатом того, что имеется достаточно мощности в виде крутящего момента, чтобы автомобиль двигался при более широком диапазоне оборотов. Ускорение прямо пропорционально крутящему моменту, т.е. машина, будет ускоряться в соответствии с кривой крутящего момента.
Однако, если вы используете численно более высокое передаточное отношение для увеличения крутящего момента, вы на самом деле уменьшаете максимальную скорость вращения привода. Это может привести к тому, что автомобиль с высоким крутящим моментом (допустим, 680 НМ) достигнет своего предела уже при 30 км/ч.
При всем этом разговоры о крутящем моменте не просто игра слов. Следует понять, что лошадиная сила – просто другой способ измерения мощности (вспомните приведенное выше уравнение: лошадиная сила – это крутящий момент, умноженный на угловую скорость и деленный на 5252). Однако двигатель может быть рассчитан на более высокие обороты и более высокую мощность и, таким образом, на создание большего крутящего момента.
Из всего вышесказанного следует, что лошадиные силы и крутящий момент связаны друг с другом, однако это не одно и то же. Автомобиль с большим крутящим моментом будет ускоряться иначе, чем автомобиль с большим числом лошадей под капотом, с разными точками переключения передач и диапазонами оборотов в минуту. Автомобили с меньшим крутящим моментом (большим числом лошадиных сил), как правило, набирают больше оборотов, но максимальная мощность достигается только на больших оборотах. Машины с большим крутящим моментом (меньшим числом лошадиных сил) имеют меньшую мощность, но сравнительно более широкий диапазон оборотов. Все очень запутано: вроде бы крутящий момент и лошадиные силы – это одно и то же, но разгоняют машину по-разному. Хорошим автомобилем можно считать тот, что имеет оптимальное соотношение крутящего момента и лошадиных сил и возможность повышения обоих параметров.
Что еще влияет на ускорение
- Вес автомобиля. Многие ошибочно полагают, что чем больше весит машина, тем больше нужно энергии, чтобы сдвинуть ее с места.
- Аэродинамика. Снова требуется много энергии, чтобы машина могла преодолевать сопротивление встречным потокам воздуха.
- Сопротивление качению. Шины и привод (шестерни, приводные валы, оси и т.д.) требуют энергии, чтобы они могли вращаться с контактирующими поверхностями.
- Шестерни/передачи. Чтобы автомобиль мог разгоняться и ускорятся, он оборудован коробкой передач. Шестеренки в коробке влияют на крутящий момент, передаваемый на ведущие колеса, но они не могут изменить количество лошадиных сил в машине. В коробке передач все начинается с шестерни, которая запускает крутящий момент. Он позволяет ускоряться в относительно умеренном темпе, но избежать быстрых оборотов двигателя. Каждая последующая передача помогает развить скорость. Вот почему автомобиль, например, может разогнаться от 0 до 96 км/час за 5 секунд, но от 0 до 160 км/час разгон уже займет 13 секунд, поскольку ему нужно еще 8 секунд, чтобы набрать добавочную скорость в 64 км/час. При этом важно учитывать кинетическую энергию и аэродинамику (сопротивление ветру).
Динамометр фиксирует хороший крутящий момент не только на низких оборотах, но и во всем диапазоне оборотов. В сочетании с равномерно возрастающей кривой лошадиных сил, такой двигатель дает возможность машине разгоняться и выжимать педаль газа до упора. Хотя, все зависит от привода и комплектации самой машины. Но в целом, он имеет хорошую мощность и динамику.
Хочется надеяться, что после прочтения статьи о лошадиных силах и крутящем моменте вы не будете путать эти два понятия. Главное – запомнить, что машина с очень хорошим разгоном – это та, у которой двигатель может выдавать постоянно высокую мощность, даже на самых больших оборотах. Например, система газораспределительного механизма VVT-i эффективна для небольших двигателей, она помогает оптимизировать мощность на переменных оборотах. На самом деле не столь важно, с большим количеством лошадей ли машина или с высоким крутящим моментом, потому, что есть много других факторов, влияющих на ее характеристики.
Ускорение
И снова не будем вас утомлять скучными техническими терминами, а просто подсчитаем кое-что. Крутящий момент двигателя зависит от шестерней в коробке передач. Он нарастает по мере того, как вы переключаетесь на другую скорость. На автомобиле с низким крутящим моментом, его можно увеличить путем изменения передаточного числа. В результате этого трансмиссия или коэффициент привода изменяют диапазон оборотов двигателя, а также то, как используется крутящий момент (не оценивайте это в процессе). A V8 и Vtec производят крутящий момент разными способами посредством зубчатой передачи. Эти способы зависят от конструкции двигателя.
При всем этом интересно, как уже упоминалось ранее, что, хорошо набирающая скорость машина, имеет хорошую динамику крутящего момента, которая распространяется в самом широком диапазоне оборотов (высокий диапазон оборотов помогает поддерживать максимальный крутящий момент). Чтобы добиться максимума от машины, нужно знать, как выглядит динамика мощности и какие обороты у двигателя на каждой из передач. Также необходимо знать, как меняются обороты двигателя, когда переключается скорость: повышается или понижается передача. Это поможет вам узнать, что такое динамика крутящего момента на каждой отдельной передаче. Автомобиль разгоняется сильнее всего на пике крутящего момента, но стоит вам переключиться, как падают обороты, и ослабевает крутящий момент. Вся фишка в том, чтобы найти на каких оборотах будет хороший крутящий момент на следующей передаче, без потери динамики на текущей. Конечно, многое зависит от авто и его водителя, но есть наиболее общие рекомендации. Итак, если ваша машина производит максимальный крутящий момент на 4000 оборотах, и вы не хотите переключаться на следующую скорость с этой отметки, поскольку думаете, что потеряете сейчас эти ценные обороты и не сможете сохранить такой же крутящий момент на следующей передаче, а соответственно и скорость движения. Общая рекомендация в этом случае – для максимального ускорения переключаться тогда, когда стрелка тахометра ляжет на красную отметку (у некоторых легковых и гоночных авто есть специальные индикаторы).
Обозначение мощности авто в лошадиных силах
Американские машины
Лошадиные силы (HP Gross)
До 1972 года в Америке мощность двигателя автомобиля измерялась в лошадиных силах следующим образом: на стенде испытывался двигатель, который не оснащен воздушным фильтром, системой выхлопа или системой контроля над выбросами, но иногда оснащенный коллектором. В результате показатели максимальной мощности и крутящего момента отражали только теоретические значения, но не демонстрировали реальную мощность двигателя. Таким образом, измерялась общая мощность двигателя.
Лошадиные силы (HP net)
После 1972 года в Америке стали измерять полезную мощность двигателя. У полностью укомплектованного и установленного двигателя измерялась мощность на маховике, но при этом не учитывались потери при переключении передачи.
Запомните, что американские автомобили оснащены большими двигателями CU, которые выдают высокий крутящий момент и обеспечивают высокую производительность машины.
Лошадиные силы (bhp)
Мощность измеряется в лошадиных силах при помощи динамометра. Замер происходит на испытательном стенде в месте выхода вала из двигателя (коленчатый вал, который соединяется с маховиком). Окончательная цифра получается из крутящего момента, который используется для вычисления мощности в лошадиных силах (bhp).
Обратите внимание, что показатель мощности в лошадиных силах PS, принятый в Германии, отличается от обозначения bhp. Многие производители используют значение PS для лошадиных сил BHP.
Значения приблизительные:
- 1 Bhp = 1.005 Hp (net) – (разница не существенная)
- 1 Bhp = 1.0187 PS
- 1 PS = 0.986 Hp
- 1 Hp = 1.01387 PS
Иногда происходит путаница потому, что одни говорят о мощности в лошадиных силах, измеренной динамометром, другие об измерении с учетом потерь, а третьи о способе измерения по колесам WHP.
Крутящий момент — что это такое?
Автолюбители постоянно спорят о том, чей двигатель мощнее, но не все знают, из чего складывается этот параметр.Всем знакомый термин «лошадиная сила» был предложен изобретателем Джеймсом Уаттом в восемнадцатом веке. Идея появилась у изобретателя, пока он наблюдал за лошадью, запряженной в машину, поднимавшую уголь из шахты.
Расчеты показали, что одна лошадьспособна за минутуподнять 150 кг угля на высоту 30 метров.Н•м (Ньютон-метр) — единица измерения момента силы, входящая в международную систему единиц«СИ». Лошадиная сила стала «несистемной» величиной для измерения мощности. Одна лошадиная сила равна 735,5 Вт (Ватт — системная единица измерения, названная в честь того же английского ученого). Впоследствии лошадиные силы стали применять для обозначения мощности двигателя автомобиля.
Что интересует людей, изучающих технические характеристики того или иного автомобиля? В первую очередь мощность, затем расход топлива и максимальная скорость. О крутящем моменте вспоминают редко. А зря.
Что такое крутящий момент?
Крутящий момент двигателя – это тяговая характеристика двигателя, которая в отличие от мощности дает весьма отдаленное представление об истинных возможностях автомобиля. Для того чтобы наиболее полно ответить на вопрос: «Крутящий момент что это?», необходимо, прежде всего, уяснить, что момент двигателя и момент на колесах автомобиля – это две большие разницы. Крутящий момент двигателя, будучи величиной, равной силе на плечо (Н*м) – сила давления сгоревших в двигателе газов через поршень и шатун на плечо кривошипа коленвала, показывает лишь потенциал мотора, а сам автомобиль, в конечном итоге, движет крутящий момент на колесах.
Для оценки реальных тягово-динамических возможностей автомобиля на основе крутящего момента двигателя, необходимо провести довольно утомительный расчет крутящего момента на колесах автомобиля. Для данного расчета также понадобятся, указанные в технических характеристиках, величины оборотов двигателя, передаточных чисел КПП и главной передачи, диаметра колес и т.д. Тогда как указанная величина мощности двигателя, не требуя дополнительных данных и расчетов, наглядно демонстрирует тягово-динамические возможности автомобиля, то есть крутящий момент на колесах.
Пример №1. Суперкар мощностью 500 сил с крутящим моментом двигателя 500 Н*м и магистральная фура-тягач с отдачей 500 сил и 2500 Н*м, на колесах, тем не менее, имеют абсолютно равный крутящий момент при движении с одинаковой скоростью на оборотах максимальной мощности: М (момент на колесах, приводящий машины в движение) = N (мощность двигателя) / n (обороты колеса, при условии, что у суперкара и фуры они одинакового диаметра).
Вывод: цифра мощности отражает тягу и динамику автомобиля, а цифра крутящего момента двигателя, не учавствующая в вычислениях, может быть любой и не имеет значения.
Пример №2. Зайдем с другой стороны. Тот же суперкар и фура с вышеуказанными характеристиками (аналоги Porsche 911 GT3 RS 4.0, Scania R500 и многие другие суперкары и грузовики), как правило, имеют максимальные обороты двигателя около 9000 и 1800 соответственно. Для того чтобы компенсировать пятикратную разницу в оборотах (иметь ту же скорость движения), на фуре придется применять в пять раз более «длинную» трансмиссию, которая, соответственно, будет передавать в 5 раз меньше момента на колеса: 2500 Н*м делим на 5 и получаем те же 500 Н*м (приведенный момент), как в суперкаре.
Вывод: мы получили то же равенство тягово-динамического потенциала машин равной мощности, что и в примере №1.
Роль мощности в крутящем моменте
Мощности и крутящему моменту уделяют много внимания, ведь именно они наглядно показывают важнейшие характеристики грузового и легкового транспорта. Более того, эти цифры важны для определения поведения автомобиля в реальных условиях езды.
Крутящий момент — показатель работы двигателя, а мощность — основной показатель выполнения этой работы. Например, редуктор может напрямую влиять на функционирование мотора. Так, пикап для большего крутящего момента способен работать на низкой передаче, к примеру, при выполнении каких-либо задач: транспортировка очень больших и тяжелых грузов. Но если Dodge RAM 1500 или Saturn SL1 поедут на одной передаче, то грузоподъемность первого будет значительно выше по причине большего числа лошадиных сил. Получается, что чем больше производится л.с., тем больше потенциал крутящего момента.
Отметим, что это именно потенциал, который применяется в реальных условиях через трансмиссию и полуоси автомобиля. Соединение этих элементов вместе определяет, как мощность может переходить в крутящий момент.
Чтобы понять всё вышесказанное, рассмотрим отличия трактора от гоночного автомобиля.У гоночного автомобиля л.с. много, однако крутящий момент здесь нужен для увеличения скорости через редуктор. Чтобы такая машина двигалась вперед, нужно совсем немного работы, так что основная часть мощности направлена на развитие скорости.
Что касается трактора, то у него может быть мотор с таким же объемом, который вырабатывает столько же л.с. Мощность здесь необходима для работы через редуктор. Как известно, трактор не развивает высоких скоростей, но он может легко буксировать и толкать немалые грузы. Крутящий момент и мощность двигателя тесно связаны, но они выполняют абсолютно разные функции в работе легкового и грузового транспорта.
Как повысить крутящий момент?
Дорогие и сложные способы увеличения мощности и крутящего момента
Дорогостоящие и сложные способы подразумевают внутреннее вмешательство в устройство двигателя автомобиля (технический тюнинг) и требуют значительных временных затрат на исполнение и большого опыта специалиста, осуществляющего тюнинг, а так же очень значительных финансовых вложений со стороны заказчика. При этом разница в работе двигателя автомобиля после осуществления дорогостоящего технического тюнинга будет очень ощутимой, но и заметно скажется на его моторесурсе. В дальнейшем ремонт форсированного двигателя будет сильно бить по карману, если Вам вообще удастся найти исполнителей. К дорогостоящим способам увеличения мощности и крутящего момента двигателя относятся:
Установка наддува на атмосферный двигатель
Это самый дорогостоящий и сложный способ технического тюнинга автомобиля, включающий в себя ряд сложных мероприятий (подбор нагнеталеля, форсирование двигателя, доработка коллекторов, тестирование и т.д. и т.п.). При этом установка наддува может в огромной степени увеличить как мощность, так и крутящий момент за счет значительного увеличения поступаемого в камеру сгорания воздуха. Наддув бывает двух типов: наиболее распространенный турбонаддув (анг. «turbocharger») и механический наддув (компрессор, анг. «supercharger»).
Замена двигателя
Определенно чтобы увеличить мощность и крутящий момент таким способом требуется большой опыт исполнителя и значительные финансовые затраты как на новый мотор, так и на его установку, которая подразумевает под собой ряд мероприятий: определение подходящего двигателя для замены, доработка подкапотного пространства, подключение электрики, замена ЭБУ и прочее.
Форсирование
Подразумевает механическое вмешательство в устройство двигателя: замена определенных его элементов (например, распредвала, дроссельной заслонки или турбины) на спортивные, а так же расточка блока цилиндров, что приведет к увеличению объема мотора и соответственно к увеличению мощности и крутящего момента. Кроме того, двигатель станет намного требовательнее к обслуживанию.
Бюджетные и доступные способы увеличения мощности и крутящего момента
Так же существуют менее затратные и доступные способы, не подразумевающие технического вмешательства в устройство двигателя. Основным принципом подобных методов является устранение ограничителей в работе двигателя, предусмотренных изготовителем в целях соответствия автомобиля экологическим стандартам, а так же в целях снижения числа гарантийных обращений в сервисные центры. К доступным способам увеличения мощности относятся:
Чип-тюнинг
Программная оптимизация работы двигателя, подразумевает собой изменение установленных заводом параметров работы ЭБУ различными методами: с помощью электронных модулей или при помощи ручной корректировки («прошивки») программы блока управления. Электронные модули имеют большой ряд преимуществ перед услугой «прошивки» ЭБУ, а негативные отзывы в их сторону, как правило, не подкреплены никакими фактами. При этом новейшие электронные модули ProRacing OBD способны автоматически, автономно и безопасно увеличивать скоростные характеристики автомобилей. Чип-тюнинг — самый действенный из бюджетных способов увеличения мощности и крутящего момента и не требующий никакого технического вмешательства. Кроме того, грамотный чип-тюнинг способствует снижению расхода топлива.
Доработка или замена системы впуска воздуха
Это достигается установкой фильтра нулевого сопротивления либо полной заменой штатной системы впуска. В первом случае прирост мощности будет в пределах 2-5% за счет снижения сопротивления фильтрующего элемента входящему потоку воздуха, во втором же случае увеличение может быть весьма значительным не только за счет снижения сопротивления фильтра, но и за счет увеличения поступления холодного воздуха. Данный способ заслуживает подробного изучения и требует правильного подхода к осуществлению, иначе можно серьезно навредить двигателю либо просто не ощутить результат.
Доработка или замена системы выпуска выхлопных газов
В угоду экологии, а так же для значительного снижения исходящего шума стандартная система выхлопа в определенной мере ограничивает возможности двигателя. Определенные меры, например, замена катализатора на пламегаситель и удаление антисажевого фильтра, облегчат «выдох» двигателя и обеспечат определенное количество дополнительных лошадиных сил и ньютон-метров. Более дорогим, но и более действенным способом является полная замена штатной выхлопной системы на спортивную. Это даст не только заметную прибавку мощности и крутящему моменту, но и уровняет срок жизни выхлопной системы со сроком жизни автомобиля в целом, т.к. спортивные системы выхлопа изготавливаются из качественной нержавеющей стали.
Использование качественных расходных материалов
Иридиевые свечи зажигания
Данный способ нельзя назвать тюнингом, но это не значит, что им нужно пренебрегать. Использование качественных и дорогих расходных материалов, таких как моторное масло, фильтры, свечи зажигания, а так же топливо, самым непосредственным образом влияют как на мощность, так и на крутящий момент. Отдельным пунктом можно выделить использование дорогих иридиевых или платиновых свечей зажигания, которые очень значительно влияют на работу бензиновых двигателей и способны не только увеличить мощность и крутящий момент, но и снизить расход топлива.
Подписывайтесь на наши ленты в таких социальных сетях как, Facebook, Вконтакте, Instagram, Pinterest, Yandex Zen, Twitter и Telegram: все самые интересные автомобильные события собранные в одном месте.
Что такое крутящий момент? | megapaskal.ru
Крутящий момент – это тенденция силы вызывать или изменять вращательное движение тела. Крутящий момент рассчитывается умножением силы и расстояния. Это векторная величина, то есть она имеет как направление, так и величину. Либо изменяется угловая скорость для момента инерции объекта, либо и то, и другое.
Крутящий момент также известен как: момент кручения, момент силы.
ЕДИНИЦЫ ИЗМЕРЕНИЯ КРУТЯЩЕГО МОМЕНТА
Единицы измерения в СИ – это ньютон-метры или N*м.
Несмотря на то, что это то же самое, что и у Джоулей, крутящий момент – это не работа или энергия, поэтому это просто ньютон-метры. Крутящий момент в расчетах представлен греческой буквой tau: τ. Когда он называется моментом силы, он обозначается как – М. В имперских единицах вы можете встечать фунт-силы- фут (lb⋅ft), которые могут быть сокращены как фунт-футы, причем подразумевается «сила».
КАК РАБОТАЕТ МОМЕНТ
Величина крутящего момента зависит от того, какая сила приложена, длина рычага, который соединяет ось с точкой приложения силы, и угол между вектором силы и рычагом.
Расстояние – это плечо, часто обозначаемое буквой r. Это вектор, указывающий от оси вращения туда, где действует сила. Чтобы увеличить крутящий момент, необходимо применить силу дальше от точки опоры, т. е. Увеличить плечо или применить большее усилие. Как сказал Архимед, «дайте мне точку опоры с достаточно длинным рычагом, и я сдвину мир».
Пример: если вы надавите на дверь рядом с петлями, вам нужно использовать больше силы, чтобы открыть ее, чем если бы вы надавили на ее дверную ручку на пол метра дальше от петель.
Если вектор силы (плечо) θ = 0 ° или 180 °, то сила не будет приводить к вращению на оси. Он либо отодвигал бы ось вращения, потому что он находится с ней в одной плоскости или приближал бы ось вращения. Значение крутящего момента для этих двух случаев равно нулю.
Наиболее эффективными плечами силы для создания момента являются θ = 90 ° или -90 °, которые перпендикулярны плечу положения.
Трудность работы с крутящим моментом заключается в том, что он вычисляется с использованием направления вектора. Это означает, что вы должны применить правило правой руки. В этом случае возьмите правую руку и скрутите пальцы вашей руки в направлении вращения, вызванном силой. Теперь большой палец правой руки указывает в направлении вектора крутящего момента.
СУММАРНЫЙ МОМЕНТ
В реальном мире вы часто наблюдаете больше одной силы, действующие на объект, вызывающие крутящий момент. Суммарный крутящий момент представляет собой сумму отдельных крутящих моментов. Во вращательном равновесии нет чистого крутящего момента на объекте. Так же существуют отдельные моменты, которые складываются до нуля и отменяют друг друга (уравновешивают).
Все про мощность двигателя и крутящий момент — журнал За рулем
Mожет ли крутящий момент существовать при нулевой мощности? Способна ли коробка передач увеличить мощность? Как распределена мощность между ведущими колесами, когда заднеприводный автомобиль с блокированным дифференциалом движется по плохой дороге? На эти и другие каверзные вопросы по физике процесса предлагают ответить Михаил Колодочкин и Эдуард Коноп. Проверим себя?
Gonschiki MRW_zr 11_15
Материалы по теме
Мощность — это работа, совершаемая за единицу времени. Можно сказать, что мощность — это скорость выполнения работы. Например, трактор за секунду накосит больше сена, чем газонокосилка. Основная единица измерения мощности — ватт (Вт). Численно она характеризует собой работу в один джоуль (Дж), совершенную за одну секунду. Распространенная внесистемная единица — лошадиная сила, равная 0,736 кВт. Для примера: мощность двигателя 170 кВт соответствует 231,2 л.с.
А что такое крутящий момент? Со школы помним про силу, помноженную на плечо, — измеряется в ньютон-метрах (Н·м). Смысл очень простой: если момент, приложенный к колесу радиусом 0,5 м, составляет, скажем, 2000 Н·м, то толкать наш автомобиль будет сила в 4000 Н (с округлением — 400 кгс). Чем больше момент, тем энергичнее мотор тащит машину.
Связь между этими двумя основными параметрами неразрывная: мощность — это крутящий момент, умноженный на угловую скорость (грубо говоря, обороты) вала. А может ли существовать крутящий момент при нулевой мощности? Способна ли коробка передач увеличить мощность?
Tires_1600
Оцените уровень своих знаний — ответьте на вопросы. Это не так просто, как кажется на первый взгляд. Исходные условия: разного рода потери, например на трение, не учитываем, а нагрузки на колёса и условия сцепления шин с покрытием считаем одинаковыми, если не оговорено иное.
1. Автомобиль в глубокой колее сел на брюхо: ведущие колеса вертятся, не касаясь земли. Водитель упрямо газует. Какую полезную мощность может при этом выдать двигатель?
А — паспортную;
Б — в зависимости от оборотов;
В — нулевую;
Г — в зависимости от включенной передачи.
Правильный ответ: В. Автомобиль не движется, мотор не совершает полезной работы. Значит, и полезная мощность равна нулю.
2. Заднеприводный автомобиль с блокированным дифференциалом движется по плохой дороге. Как распределена мощность между ведущими колесами?
А — поровну;
Б — обратно пропорционально частоте вращения каждого из колес;
В — в зависимости от сил сцепления с покрытием;
Г — прямо пропорционально частоте вращения каждого из колес.
Правильный ответ: В. При блокированном дифференциале ведущие колеса вращаются с одинаковой скоростью, но моменты на них не выравниваются — они зависят только от сцепления с дорогой. Следовательно, реализуемые колесами мощности тоже определяются силами сцепления с покрытием.
колесо
3. На что влияет мощность мотора?
А — на динамику разгона;
Б — на максимальную скорость;
В — на эластичность;
Г — на все перечисленные параметры.
Правильный ответ: Г. Часто полагают, что машину тащит исключительно крутящий момент. Но поставщиком крутящего момента является мотор. Если тот перестанет снабжать колеса энергией, то все динамические параметры будут равны нулю. Например, резко тронуться на повышенной передаче не удастся: при низких оборотах просто не хватит мощности. А она-то и определяет запас энергии, которую способен выдать двигатель. И влияет на все перечисленные параметры.
Калькулятор Крутящий момент | Преобразование единиц крутящего момента
Крутящий момент, момент силы — направленность сил на осуществление поворота объекта вокруг оси или точки опоры. В математике крутящий момент определяется как векторное производное расстояния и силы, которой свойственно производить вращение. Проще говоря, крутящий момент — это мера силы вращения объекта, такого как маховик или болт. Как правило, символ — греческая буква Тау (Т) или иногда обозначается буквой «М», от слова «момент». Единицей СИ для крутящего момента является ньютон-метр (Н•м). Единицы фунт-сила-фут, фунт-сила-дюйм и унция-сила-фут также используются для крутящего момента. Для всех этих величин слово «сила» часто выпадает, к примеру, фунт-сила-дюйм сокращается до «фунт-дюйм».
Конвертер крутящего момента
Переводим из
Переводим в
| Основные единицы | |
| Килоньютон на метр | кН·м |
| Ньютон на метр | Н·м |
| Фунт-Сила-Дюйм | lbf∙in |
| Другие единицы | |
| Дина-сантиметр | дин·см |
| Дина-Метр | дин·м |
| Дина-Миллиметр | дин·мм |
| Грамм-Сила-Сантиметр | гс·см |
| Грамм-Сила-Метр | гс·м |
| Грамм-Сила-Миллиметр | гс·мм |
| Килограмм-Сила-Сантиметр | кгс∙см |
| Килограмм-Сила-Метр | кгс∙м |
| Килограмм-Сила-Миллиметр | кгс∙мм |
| Ньютон сантиметр | Н∙cм |
| Ньютон-Миллиметр | Н∙мм |
| Унция-Сила-Дюйм | ozf∙in |
| Основные единицы | |
| Килоньютон на метр | кН·м |
| Ньютон на метр | Н·м |
| Фунт-Сила-Дюйм | lbf∙in |
| Другие единицы | |
| Дина-сантиметр | дин·см |
| Дина-Метр | дин·м |
| Дина-Миллиметр | дин·мм |
| Грамм-Сила-Сантиметр | гс·см |
| Грамм-Сила-Метр | гс·м |
| Грамм-Сила-Миллиметр | гс·мм |
| Килограмм-Сила-Сантиметр | кгс∙см |
| Килограмм-Сила-Метр | кгс∙м |
| Килограмм-Сила-Миллиметр | кгс∙мм |
| Ньютон сантиметр | Н∙cм |
| Ньютон-Миллиметр | Н∙мм |
| Унция-Сила-Дюйм | ozf∙in |
Результат конвертации:
Что такое крутящий момент электродвигателя
Одним из важных параметров электродвигателя, который так же важен при его выборе, является крутящий момент. Эта величина определяется произведением приложенной к плечу рычага силы и зависит исключительно от степени нагрузки. Если в двигателях внутреннего сгорания данную нагрузку задаётся коленчатым валом, то асинхронные электродвигатели получают величину крутящего момента от токов возбуждения. При этом величина этого момента будет зависеть от скорости вращающегося в магнитном поле статора устройства, называемого ротор. В зависимости от периода и способа определения, крутящий момент разделяют на:
- статический (пусковой) – минимальный момент холостого хода;
- промежуточный – развивает значение при работе двигателя от 0 величины оборотов до максимального значения в номинальной величине напряжения;
- максимальный – развивающийся при эксплуатации двигателя;
- номинальный – соответствует номинальным значениям мощности и оборотов.
Для вычисления величины крутящего момента, определяющегося в «кгм» (килограмм на метр) или «Нм» (ньютон на метр), многие электротехнические пособия предлагают специальные формулы, учитывающие кроме основного действия вращающегося магнитного поля ряд всевозможных факторов, например:
- напряжения сети;
- величину индуктивного и активного сопротивления;
- зависимость от увеличения скольжения.
Но, рост скольжения не всегда приносит высокий момент. Зачастую, при достижении критических значений, наблюдается его резкое снижение. Такое явление обозначается как опрокидывающий момент. Одним из устройств, стабилизирующих скорость вращения ротора, а значит и величину момента кручения является частотный преобразователь, применение которого сейчас очень распространено во всех сферах, где от контроля работы двигателя зависит и успешность выполнения множественных производственных задач.
Выбираем электродвигатель по крутящему моменту
Для выбора, требуемого к выполнению тех или иных задач электродвигателя, берут в учёт практически все его характеристики, начиная от показателей мощности и заканчивая массогабаритными параметрами. Каждый из элементов по-своему важен в решении нюансов. Не меньшее значение припадает и на крутящий момент. Благодаря тому, что момент кручения напрямую связан с оборотами в соотношении: чем больше сами обороты, тем меньше будет момент, выбор электродвигателя будет исходить из следующих нюансов:
- из скоростных требований. В этом случае, более полезным будет выбор двигателя по малому моменту для работающих со слабыми усилиями и на большой скорости, и со средними либо высокими показателями моментов пуска для работающих в усиленных режимах. На малых скоростях;
- по пусковым напряжениям. Здесь учитывается первичное усилие, например, для управления лифтом следует подбирать двигатели высокого пускового момента, способного поднимать большие грузы со старта. Хотя, многие статьи про электродвигатели рекомендуют так же применять устройства плавного пуска, умеющие обезопасить от нежелательных перегрузов.
Стоит помнить, что выбор осуществляется не по одному из показателей, даже при ориентировании относительно крутящего момента, ведь каждый из показателей ориентируется по рабочей предрасположенности электротехнического приводного устройства и его рабочих нагрузок в статистических и динамических эксплуатационных условиях, задаваемых самим предприятием.
Электродвигатели Остались вопросы?
Специалисты ЭНЕРГОПУСК ответят на Ваши вопросы:
8-800-700-11-54 (8-18, Пн-Вт)
Крутящий момент двигателя — обзор
5 НАСТРОЙКА ИЗМЕРЕНИЯ ДВИГАТЕЛЯ И ИССЛЕДОВАННЫЕ РАБОЧИЕ ТОЧКИ
На основе технических характеристик серийного производства турбокомпрессора испытательного двигателя был создан прототип турбонагнетателя, включающий описанную бесконтактную систему определения крутящего момента на валу. Стандартный серийный турбонагнетатель был заменен прототипом. Компрессор и турбина не претерпели изменений. Следовательно, что касается согласования двигателя и турбонагнетателя, двигатель может безопасно эксплуатироваться в полном рабочем диапазоне.
Кроме того, поскольку был доступен частично программируемый ЭБУ, определенными условиями рабочих точек можно было управлять независимо, например фаз газораспределения, которая использовалась для организации специальных вариаций параметров для детального исследования взаимодействия между двигателем внутреннего сгорания и системой наддува.
Для измерений крутящего момента вала турбины турбонагнетателя с временным разрешением использовалась частота регистрации более 100 кГц. С помощью DFT был исследован спектр измеряемого сигнала на предмет его ширины полосы и максимальной соответствующей частоты.Затем необработанные данные были соответствующим образом отфильтрованы и пересчитаны на угол поворота коленчатого вала (разрешение 0,1 ° CA). Этот рабочий процесс обеспечивает высокое качество данных с разрешением по углу поворота коленчатого вала и разумный конечный размер файла. Для показанных устойчивых рабочих точек примерно 200 последовательных циклов двигателя были записаны, обработаны, отфильтрованы и затем рассчитан средний цикл двигателя.
В таблице 1 дается обзор рабочих точек двигателя, представленных в этой статье. Все точки были зафиксированы при частоте вращения двигателя 1250 об / мин.Представлены четыре стационарные стабильные рабочие точки, в которых для регулирования нагрузки двигателя изменялась только фаза кулачков впускных и выпускных клапанов, а дроссельная заслонка оставалась в условиях WOT. Нагрузка указана в процентах от полного крутящего момента двигателя серийного производства при 1250 об / мин.
Таблица 1. Рабочие точки двигателя
| № | Скорость | Педаль | Нагрузка | Cam_int | Cam_exh | Lambda |
|---|---|---|---|---|---|---|
| — | об / мин | % | % | ° CRK | ° CRK | — |
| 116_00 | 1250 | WOT / 100% | 63.6 | 110 | — 110 | 0,99 |
| 116_01 | 1250 | WOT / 100% | 78,5 | 85 | — 85 | 1 |
| 116_02 | 1250 | WOT / 100% | 91,6 | 82 | — 80 | 1,09 |
| 116_03 | 1250 | WOT / 100% | 112,9 | 82 | — 72 | 1,18 |
Это очевидно насколько сильно время перекрытия клапанов влияет на крутящий момент двигателя.Любое изменение нагрузки двигателя вызывается исключительно изменением фаз впускных и выпускных клапанов и, таким образом, тесно связано с так называемым механизмом «продувки», который (в дополнение к обычному турбонаддува) усиливает двигатель. Благодаря этой хорошо известной стратегии работы ([7], [8], [9]) крутящий момент двигателя может быть увеличен почти вдвое. Даже при серийном применении крутящий момент при полной нагрузке может быть превышен, что, как считается, связано с двумя основными причинами:
- ▪
Сливной клапан был механически заблокирован для минимизации утечки — состояние, которое, безусловно, не может быть достигнуто в последовательном режиме. производственный двигатель в импульсном режиме горячего газа.Повышенный массовый расход через турбинное колесо приводит к увеличению мощности на валу турбины и, следовательно, мощности компрессора.
- ▪
Производитель оригинального оборудования следует консервативной стратегии продувки, чтобы гарантировать долговечность двигателя, а также определенно избегать преждевременных воспламенений при любых обстоятельствах в полевых условиях.
В исследуемом случае двигатель был хорошо подготовлен и эксплуатировался под наблюдением системы контроля и управления, поэтому указанные выше ограничения могут быть превышены.Все четыре стационарные точки работали с термостойкостью и близкой к пределу детонации двигателя.
Для рабочих точек, перечисленных в Таблице 1, был проведен комбинированный анализ сгорания и газообмена, например, для четвертого цилиндра с использованием коммерчески доступного программного обеспечения Tiger [10]. Соответствующие результаты показаны на рисунке 5. Хотя — из-за сложных режимов потока — операцию очистки трудно точно проанализировать с помощью нульмерного или ограниченного одномерного кода, результаты ясно показывают долю поглощенной массы.Эффективные площади клапана показаны пунктирными черными линиями. Давления во впускном и выпускном каналах четвертого цилиндра показаны сплошными синими и красными кривыми. Соответствующие расчетные массовые потоки на впуске и выпуске показаны пунктирными синими и красными кривыми.
Рис. 5. Результаты анализа газообмена
Очевидно, смещение кривых подъема клапана вызывает два изменения: во-первых, это позволяет вообще продувку, поскольку впускные и выпускные клапаны могут открываться одновременно с определенным перекрытием. .Во-вторых, он также перемещает относительное положение импульсов давления и перекрытия клапана в желаемом направлении. Для продувки давление на входе в цилиндр (~ давление на выходе компрессора) должно быть выше давления 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 длиной синхронизации (выпускного) клапана, поскольку событие открытия выпускного клапана следующего цилиндра отодвигает некоторый массовый расход, в то время как выпускной клапан фактического цилиндра все еще открыт.В четырехцилиндровом двигателе укороченная и / или регулируемая длина момента выпуска может помочь избежать этого, как показано в [7], [8]. Этот эффект свидетельствует о несовершенном разделении потоков выхлопных каналов, особенно в четырехцилиндровых двигателях, где время открытия выпускного клапана больше, чем расстояние между двумя тактами выпуска. Это также одна из основных движущих сил для концепций двойной спирали или двойной спирали, где разделение потока осуществляется внутри корпуса турбины. Альтернативой является событие переменного открытия выпускного клапана, реализующее это разделение потока внутри головки блока цилиндров.Однако короткая продолжительность открытия выпускного клапана может быть эффективно использована только для области нижнего конечного крутящего момента, так как для высоких скоростей и нагрузок требуется более длительная продолжительность (вместе с газодинамическими эффектами) для реализации обмена массой газа в цилиндре в очень короткие сроки. ограниченный период времени.
Требования к электрическим соединениям и крутящему моменту
Когда дело доходит до электроустановок, возможно, одним из наиболее нарушаемых разделов Национального электротехнического кодекса была и остается правильная затяжка электрических соединений.
Во время обучения в Соединенных Штатах и даже за границей я обнаружил, что это несоблюдение требований производителя к крутящему моменту оказалось источником отказов оборудования, промышленных вспышек дуги и пожаров в домах.
Уроки, извлеченные из пожара передвижного дома
Как пожарный, меня познакомил с этой реальностью маршал пожарной охраны штата Индиана, когда я помогал ему в расследовании пожара в передвижном доме. Подрядчик обновлял главную питающую проводку с новыми опорами и питателями для 100 передвижных домов в большом парке передвижных домов.Источником возгорания оказалась недавно установленная панель управления на 200 ампер с сильно ослабленными алюминиевыми проводами. Требуемый крутящий момент составлял 20 фут-фунтов (250 фунт-дюймов). Соединения были затянуты только примерно до 12 футов на фунт (144 дюйма на фунт).
Я был молодым пожарным и дипломированным мастером-электриком, и я был очарован множеством исследовательских инструментов, которые имел в своем распоряжении маршал для определения причин электрических сбоев. Способы обнаружения причин возгорания из-за электрического сбоя варьируются от колориметрического анализа до чего-то столь же простого, как обратная проверка крутящих моментов.В этом конкретном случае наконечники главного проводника панели были затянуты против часовой стрелки, и было обнаружено, что крутящий момент составляет только половину требуемого значения крутящего момента. Когда используется медная проволока, колориметрический анализ часто позволяет определить точную причину. Но даже с алюминием такие индикаторы, как рисунок (-ы) электрического разбрызгивания, плавление проводов в сравнении с возгоранием изоляции и множество других подсказок могут указать точную причину электрического сбоя.
В этом случае нейтраль и один из горячих выводов выключателя внешнего источника питания показали явные признаки искрения.Некоторое количество брызг было очевидно вокруг того, что осталось от проводников, а также последующее оплавление оставшихся проводов после пожара. Об этом свидетельствует алюминий, стекавший по левому краю шкафа. Нейтраль полностью отсутствовала на расстоянии около 5 дюймов от проводника 4/0.
Впоследствии причиной пожара был назван подрядчик. Его страховая компания выплатила крупную сумму за полную утрату передвижного дома, а также за боль и страдания семьи. Кроме того, его лицензия на электротехнику была отозвана.Я уверен, что это было не то, что он ожидал, когда принял первоначальный контракт.
Стандарт и статистика
NEC (2017) требует, чтобы «перечисленное и промаркированное оборудование устанавливалось и использовалось в соответствии с любыми инструкциями, включенными в перечень и маркировку» в 110.3 (B). Новое дополнение в 2017 году идет дальше и требует , «где момент затяжки указывается в виде числового значения на оборудовании или в инструкциях по установке, предоставленных производителем, откалиброванный динамометрический инструмент должен использоваться для достижения указанного значения крутящего момента, если только производитель оборудования не предоставил инструкции по установке для альтернативного метода достижения требуемого крутящего момента.”(NEC 2017 110.14 (D))
Международная ассоциация электрических инспекторов опубликовала статью в июле-августе 2010 года и в январе-феврале 2015 года, в которой говорилось, что их исследование показало, что только 25% соединений, выполненных без динамометрического ключа, находились в пределах +/- 20% от рекомендованного производителем значения крутящего момента. . Эта статистика подтверждается снова и снова в моих классах, когда я спрашиваю класс: «У кого из вас есть И используют динамометрический ключ или динамометрическую отвертку для выполнения электрических соединений?» Средний ответ в моем ненаучном опросе составляет 5% или меньше — и, к сожалению, обычно ближе к 1%.
Конечно, затем я спрашиваю студентов, сколько из них на самом деле ПРОЧИТАЮТ инструкции по установке, и их ответы указывают на отсутствие затяжки. Практически ни один электрик или инженер на самом деле не открывает документы и не читает инструкции, и даже те, кто это делают, признаются, что не СОБЛЮДАЛИ инструкции из-за отсутствия надлежащих инструментов (калиброванный динамометрический ключ или динамометрическая отвертка).
Популярная шутка звучит так: «Если тайтовый — это хорошо, то тайтовый — лучше. Затягивайте, пока не услышите, как он начинает скрипеть! » Обычно это приводит либо к обдиранию резьбы на зажимном выступе, либо к повреждению (перетягиванию) проводника, что впоследствии может привести к выходу из строя.Эти сбои, к сожалению, могут иметь катастрофический характер, особенно когда неправильно затянутый провод является заземляющим проводом, питающим бассейн, что может легко привести к удару током или поражению электрическим током. Мы просто не можем позволить себе подобные ошибки в нашей отрасли.
Что делать
Найдите время, чтобы прочитать инструкции производителя , понять различные требования и, конечно же, выполнить . Характеристики крутящего момента часто указаны в документации производителя, на фактическом выступе или выводе или даже на передней или боковой стороне автоматического выключателя.
Вот несколько примеров:
Нравится:
Нравится Загрузка …
Три проверенных метода проверки характеристик крутящего момента
После определения крутящего момента соединение должно быть проверено, чтобы убедиться, что изделие было затянуто с указанным крутящим моментом. Важно проверить точность соединения и убедиться, что качество, безопасность и надежность вашего продукта не нарушаются. Отказ трехцентового крепежа, который не затянут должным образом, может привести к катастрофическим или скрытым отказам.Недостаточно затянутые крепежные детали могут расшататься, а чрезмерный крутящий момент может привести к повреждению резьбовых крепежных элементов. Для многих компаний важно обеспечить применение надлежащего крутящего момента и соблюдение требований к калибрам, соответствующих стандарту качества ISO 9001.
Для выполнения этого теста используются три общих метода, которые позволяют точно определить приложенный крутящий момент.
1) Тест первого движения — после затяжки крепежа используйте инструмент для измерения крутящего момента.Отметьте затянутую застежку и окружающее приложение. В направлении затяжки начните медленно прилагать усилие к инструменту, пока не будет отмечено первое движение застежки. Записанные показания являются хорошим показателем первоначального крутящего момента, приложенного к соединению. Это лучший способ определить остаточный крутящий момент.
2) Испытание на ослабление — процесс аналогичен первому испытанию на перемещение, описанному выше, за исключением того, что вместо затяжки крепежа крутящий момент прикладывается в направлении ослабления застежки.В момент ослабления крепежа записывается значение крутящего момента. Величина крутящего момента для ослабления крепежа — это приблизительный крутящий момент, приложенный к соединению.
3) Испытание на маркировку — после затяжки крепежа четко отметьте поверхность крепежа, гайки или болта и продолжите метку на зажимаемой поверхности для справки. На этот раз ослабьте крепеж и затягивайте до тех пор, пока метки на приложении и застежке не совпадут. Крутящий момент, необходимый для возврата крепежа в исходное положение, является ссылкой на исходный крутящий момент, приложенный к крепежу.
Что такое остаточный крутящий момент? Это величина напряжения, которое остается в соединении после закрепления резьбовой застежки.
Многие пользователи могут захотеть проверить остаточный крутящий момент. Проверяя крутящий момент после сборки, вы не только проверяете, что к крепежу прилагается соответствующий крутящий момент, но также можете обнаружить пропущенные или ослабленные крепежные детали или ослабление соединения. Но поскольку приложение уже установлено, а трение во время выбега отличается от трения в статическом соединении, показание крутящего момента будет отличаться от значений в стойке инструмента и от динамических значений.Эти различия необходимо учитывать при разработке спецификации остаточного крутящего момента.
Оборудование, используемое для этих методов тестирования:
Отвертки с круговой шкалой
Гаечные ключи
Цифровые динамометрические ключи
Измеритель крутящего момента с датчиком крутящего момента, датчиком динамометрической отвертки или датчиком динамометрического ключа для перемещения крепежа.
10,6 Момент | University Physics Volume 1
В следующих примерах мы вычисляем крутящий момент как абстрактно, так и применительно к твердому телу.
Сначала мы представляем стратегию решения проблем.
Пример
Расчет крутящего момента
Четыре силы показаны на (Рисунок) в определенных местах и ориентациях по отношению к данной системе координат xy . Найдите крутящий момент, создаваемый каждой силой относительно начала координат, а затем используйте полученные результаты, чтобы найти чистый крутящий момент относительно начала координат.
Рисунок 10.34 Четыре силы, создающие крутящие моменты.
Стратегия
Эта задача требует расчета крутящего момента.Все известные величины — силы с направлениями и плечами рычага — приведены на рисунке. Цель состоит в том, чтобы найти каждый отдельный крутящий момент и чистый крутящий момент путем суммирования отдельных крутящих моментов. Будьте осторожны, чтобы назначить правильный знак каждому крутящему моменту, используя перекрестное произведение [latex] \ overset {\ to} {r} [/ latex] и вектора силы [latex] \ overset {\ to} {F} [/ латекс].
Решение
Используйте [latex] | \ overset {\ to} {\ tau} | = {r} _ {\ perp} F = rF \ text {sin} \, \ theta [/ latex], чтобы найти величину и [латекс] \ overset {\ to} {\ tau} = \ overset {\ to} {r} \, × \, \ overset {\ to} {F} [/ latex], чтобы определить знак крутящего момента.
Крутящий момент от силы 40 Н в первом квадранте определяется как [latex] (4) (40) \ text {sin} \, 90 \ text {°} = 160 \, \ text {N} · \ text {m } [/ латекс].
Перекрестное произведение [латекса] \ overset {\ to} {r} [/ latex] и [latex] \ overset {\ to} {F} [/ latex] вне страницы, положительное.
Крутящий момент от силы 20 Н в третьем квадранте определяется как [latex] \ text {-} (3) (20) \ text {sin} \, 90 \ text {°} = — 60 \, \ text {N } · \ Text {m} [/ latex].
Перекрестное произведение [латекс] \ overset {\ to} {r} [/ latex] и [latex] \ overset {\ to} {F} [/ latex] находится на странице, поэтому оно отрицательное.
Крутящий момент от силы 30 Н в третьем квадранте определяется как [latex] (5) (30) \ text {sin} \, 53 \ text {°} = 120 \, \ text {N} · \ text {m } [/ латекс].
Перекрестное произведение [латекса] \ overset {\ to} {r} [/ latex] и [latex] \ overset {\ to} {F} [/ latex] вне страницы, положительное.
Крутящий момент от силы 20 Н во втором квадранте определяется как [latex] (1) (20) \ text {sin} \, 30 \ text {°} = 10 \, \ text {N} · \ text {m } [/ латекс].
Перекрестное произведение [латекс] \ overset {\ to} {r} [/ latex] и [latex] \ overset {\ to} {F} [/ latex] отсутствует на странице.
Таким образом, чистый крутящий момент равен [латекс] {\ tau} _ {\ text {net}} = \ sum _ {i} | {\ tau} _ {i} | = 160-60 + 120 + 10 = 230 \, \ text {N} · \ text {m} \ text {.} [/ latex]
Значение
Обратите внимание, что каждая сила, действующая в направлении против часовой стрелки, имеет положительный крутящий момент, тогда как каждая сила, действующая в направлении по часовой стрелке, имеет отрицательный крутящий момент. Крутящий момент больше, когда расстояние, сила или перпендикулярные компоненты больше.
Пример
Расчет крутящего момента на твердом теле (рисунок) показывает несколько сил, действующих в разных местах и под разными углами на маховик.У нас есть [латекс] | {\ overset {\ to} {F}} _ {1} | = 20 \, \ text {N}, [/ latex] [latex] | {\ overset {\ to} {F} } _ {2} | = 30 \, \ text {N} [/ latex], [latex] | {\ overset {\ to} {F}} _ {3} | = 30 \, \ text {N} [ / latex] и [latex] r = 0,5 \, \ text {m} [/ latex]. Найдите чистый крутящий момент на маховике вокруг оси, проходящей через центр.
Рисунок 10.35 Три силы, действующие на маховик.
Стратегия
Рассчитываем каждый крутящий момент индивидуально, используя векторное произведение, и определяем знак крутящего момента.Затем суммируем крутящие моменты, чтобы найти чистый крутящий момент.
Решение
Начнем с [латекса] {\ overset {\ to} {F}} _ {1} [/ latex]. Если мы посмотрим на (рисунок), мы увидим, что [latex] {\ overset {\ to} {F}} _ {1} [/ latex] составляет угол [latex] 90 \ text {°} +60 \ text {°} [/ latex] с радиус-вектором [latex] \ overset {\ to} {r} [/ latex]. Взяв перекрестное произведение, мы видим, что он отсутствует на странице и поэтому является положительным. Мы также видим это, посчитав его величину:
.[латекс] | {\ overset {\ to} {\ tau}} _ {1} | = r {F} _ {1} \ text {sin} \, 150 \ text {°} = 0.5 \, \ text {m} (20 \, \ text {N}) (0.5) = 5.0 \, \ text {N} · \ text {m}. [/ латекс]
Затем мы посмотрим на [латекс] {\ overset {\ to} {F}} _ {2} [/ latex]. Угол между [латексом] {\ overset {\ to} {F}} _ {2} [/ latex] и [latex] \ overset {\ to} {r} [/ latex] составляет [латекс] 90 \ text { °} [/ latex] и перекрестное произведение находится на странице, поэтому крутящий момент отрицательный. Его значение
[латекс] | {\ overset {\ to} {\ tau}} _ {2} | = \ text {-} r {F} _ {2} \ text {sin} \, 90 \ text {°} = -0,5 \, \ text {m} (30 \, \ text {N}) = — 15,0 \, \ text {N} · \ text {m}. [/ латекс]
Когда мы оцениваем крутящий момент из-за [латекса] {\ overset {\ to} {F}} _ {3} [/ latex], мы видим, что угол, который он образует с [латексом] \ overset {\ to} {r } [/ latex] равно нулю, поэтому [latex] \ overset {\ to} {r} \, × \, {\ overset {\ to} {F}} _ {3} = 0.[/ latex] Следовательно, [latex] {\ overset {\ to} {F}} _ {3} [/ latex] не создает крутящего момента на маховике.
Оцениваем сумму крутящих моментов:
[латекс] {\ tau} _ {\ text {net}} = \ sum _ {i} | {\ tau} _ {i} | = 5-15 = -10 \, \ text {N} · \ text {м}. [/ латекс]
Значение
Ось вращения находится в центре масс маховика. Поскольку маховик находится на фиксированной оси, его нельзя перемещать. Если бы он был на поверхности без трения и не был зафиксирован на месте, [латекс] {\ overset {\ to} {F}} _ {3} [/ latex] заставил бы маховик сдвинуться, а также [латекс] {\ overset {\ to} {F}} _ {1} [/ latex].Его движение было бы комбинацией перевода и вращения.
Правильный момент затяжки болтов | нулевые продукты вкл.
«С каким моментом затягивать болты?» — это вопрос, который поставщики болтов часто задают конечные потребители. Меня много раз спрашивали, опубликована ли таблица с рекомендуемым моментом затяжки для различных марок и размеров болтов. Я не знаю ни одного. В этой статье представлена такая диаграмма для «Начального целевого момента затяжки». См. Рисунок 1. Формула для получения этих значений поясняется ниже.
Широко известная инженерная формула T = K x D x P (которая будет объяснена позже в этой статье) использовалась для получения значений диаграммы, но необходимо понимать, что каждое болтовое соединение уникально и оптимальный момент затяжки должен быть определяется для каждого приложения путем тщательного экспериментирования. Правильно затянутый болт — это болт, который растянут так, что действует как пружина с выступами, стягивающая сопрягаемые поверхности вместе. Вращение болта (крутящий момент) в какой-то момент заставляет его растягиваться (натягиваться).Несколько факторов влияют на величину натяжения при приложении заданного момента затяжки. Первый фактор — это диаметр болта. Для затяжки болта 3 / 4-10 требуется больше силы, чем для затяжки болта 318-16, потому что он больше в диаметре. Второй фактор — марка болта. Для растяжения болта SAE Grade 8 требуется больше усилий, чем для растяжения болта SAE Grade 5, из-за большей прочности материала. Третий фактор — коэффициент трения, часто называемый «гаечный фактор».«Значение этого коэффициента указывает на то, что более твердые, гладкие и / или более гладкие поверхности болтов, такие как резьба и опорные поверхности, требуют меньшего вращательного усилия (крутящего момента) для растяжения (натяжения) болта, чем более мягкие, грубые и липкие поверхности. Базовая формула T = K x D x P, изложенная ранее, учитывает эти факторы и предоставляет пользователям отправную точку для определения начального целевого момента затяжки.
• Т | Целевой момент затяжки (результат этой формулы в дюймах-фунтах, деление на 12 дает фут-фунты |
• K | Коэффициент трения (коэффициент натяжения), всегда оценка в этой формуле |
• D | Номинальный диаметр болтов в дюймах |
• P | Требуемая растягивающая нагрузка болта в фунтах (обычно 75% предела текучести) |
Причина, по которой все приложения должны быть оценены для определения оптимального момента затяжки, заключается в том, что коэффициент K в этой формуле всегда является оценочным.Наиболее часто используемые коэффициенты K для болтов составляют 0,20 для болтов с гладкой обработкой, 0,22 для оцинкованных болтов и 0,10 для болтов, покрытых воском или сильно смазанных.
| Единственный способ правильно определить оптимальный момент затяжки для данного применения — смоделировать точное применение. Это должно быть сделано с помощью устройства индикации натяжения какого-либо типа на болте в приложении. Болт затягивается до тех пор, пока желаемое значение P (нагрузка) не будет указано устройством индикации натяжения.Момент затяжки, необходимый для достижения желаемого натяжения, является фактическим моментом затяжки, который следует использовать для данного применения. Чрезвычайно важно понимать, что это значение затяжки действительно только до тех пор, пока все аспекты применения остаются неизменными. Иногда поставщики болтов говорят клиентам, что их болты не годятся, потому что они начали ломаться во время установки. Тщательное расследование обычно показывает, что заказчик начал смазывать болты, чтобы облегчить сборку, но поддерживает тот же крутящий момент, который использовался при простой отделке. Таблица в этой статье показывает, что, используя эту формулу, простой болт 1 / 2-13 класса 5 должен быть затянут с усилием 82 фут-фунта, но тот же болт, который покрыт воском, требует всего 41 фут-фунт для затягивания такого же усилия.Идеальный вощеный болт 1 / 2-13 Grade 5 сломается, если его затянуть с усилием 81 фут-фунт, потому что коэффициент K значительно ниже. Болты в порядке, но приложение изменилось. Поставщики должны понимать это и уметь обучать своих клиентов разрешению этой распространенной жалобы клиентов на поломку болтов. Таблица предназначена для быстрой справки поставщиками крепежных изделий и пользователями для выбора начального целевого момента затяжки. Эта диаграмма была получена с использованием формулы, показанной ранее.Пример расчета следующий: | ||||||||||||||
| ||||||||||||||
| Надеюсь, эта таблица поможет поставщикам с первоначальным ответом на вопрос клиента: «Какой момент затяжки я должен использовать для затяжки болтов?» Имейте в виду, что это только приблизительная стоимость. Он может обеспечить удовлетворительную работу, но может и нет. Каждое приложение следует оценивать отдельно, чтобы определить оптимальное значение крутящего момента для каждого приложения.Основные поставщики болтов должны иметь оборудование для индикации натяжения, необходимое для помощи своим клиентам в определении соответствующих значений затяжки для их конкретных применений. Помните, что при замене смазки на комбинации болта и гайки значение момента затяжки необходимо изменить для достижения желаемой величины натяжения болта. | ||||||||||||||
| Джо Гринслейд — президент компании Greenslade and Company, Inc., расположенной в Рокфорде, штат Иллинойс. Его фирма специализируется на поставках производственной оснастки и контрольно-измерительного оборудования поставщикам винтов, болтов, заклепок и гаек по всему миру. Джо — изобретатель, писатель и преподаватель. Он имеет одиннадцать патентов США. Написал более 80 технических статей для промышленных журналов и часто выступал на собраниях торговых ассоциаций и технических конференциях по вопросам, связанным с промышленным качеством в течение последних десяти лет. Он является ассоциированным членом Института промышленных креплений и членом Комитета по спецификации резьбы B1 Американского общества инженеров-механиков. В 1992 году Джо получил признание за свой технический и инновационный вклад в производство крепежных изделий, когда в возрасте 44 лет он стал самым молодым человеком, включенным в Зал славы Национальной промышленной выставки крепежа.» |
Проверка электрических соединений на предмет надлежащего момента затяжки
Время чтения: 15 минутГод: 2007. Место: Тусон, Аризона. Это была моя первая встреча секции IAEI. Образовательная программа называлась «Причины электрических пожаров». Я не знал, какие причины будут упомянуты в классе, но я знал, что, если не будут включены слабые соединения, мне придется поднять эту тему. Как и ожидалось, к концу тренировки о затяжке не говорили.Я нервно подошел к микрофону, готовый встретить насмешки, но зная, как важно не упустить эту возможность. Когда я объяснил, что неправильное затягивание является еще одной причиной электрических пожаров и что мой работодатель, Пало-Альто, Калифорния, проверял крутящий момент в течение последних нескольких лет, как и ожидалось, несколько участников рассмеялись. Возможно, этот ответ был вызван отсутствием знаний или понимания важности правильной затяжки. Ответ, полученный в тот день, повторяется и, несомненно, будет повторяться во время электрических проверок.Не позволяйте этому ответу удерживать вас от предоставления информации. Чтобы стать преподавателем, необязательно быть инструктором класса или семинара.
После окончания презентации «Причины электрических возгораний» ко мне подошел один из производителей оборудования, желая обсудить затяжку. Он был рад, что я поднял эту тему, и объяснил, что соединения иногда теряют связь во время транспортировки и что эта ситуация не проверена в полевых условиях. Он также отметил, что жалобы клиентов на обрыв связи не редкость.Как видите, затяжка — это проблема, но о ней нельзя говорить так часто, как это необходимо.
Моя цель в этой статье — ответить на некоторые часто задаваемые вопросы, развеять заблуждения и показать, что затягивание соединений совершенно естественно. Поначалу такая практика может показаться неестественной, но нельзя игнорировать эту важную часть электрической установки.
Фото 1. Неплотное соединение с зеленой оксидной пленкой на проводе и расплавленная изоляцияНенадежные соединения вызывают возгорание
Ослабленные соединения могут работать удовлетворительно в течение некоторого времени, но в конечном итоге они испытают тепловой разгон, который приведет к чрезвычайно высоким температурам, вызывающим повреждение оборудования и, в некоторых случаях, возгорание конструкции.Я видел несколько случаев сбоев и возгораний, которые, как было подтверждено, были вызваны ненадежными соединениями.
Для многих электриков идея затяжки концевых муфт является новой концепцией, но преимущества очевидны: более безопасный монтаж. Затяжка не нова; Фактически, автомеханики используют динамометрические инструменты почти столько же времени, сколько они производят автомобили. Быстрый поиск в Википедии показывает следующую историю: «Динамометрический ключ — это инструмент, используемый для приложения определенного крутящего момента именно к крепежному элементу, например, к гайке или болту.Обычно это торцевой ключ со специальными внутренними механизмами. Он был изобретен Конрадом Бахром в 1918 году, когда он работал в Департаменте водоснабжения Нью-Йорка. Он был разработан для предотвращения чрезмерной затяжки болтов при подземном ремонте водопроводных и паропроводных труб ».
Вероятно, есть электрики, которые никогда не видели динамометрических отверток и даже не знают, что эти инструменты существуют; некоторые не знают, где купить инструменты. Как профессионалы в области электротехники, мы должны быть готовы предоставить информацию, если того потребуют обстоятельства.
Почему крутящий момент?
Помимо установки оборудования в соответствии с требованиями перечня и маркировки согласно требованиям NEC 110.3 (B), существует несколько причин, по которым соединения следует затягивать. В то время, когда быть «зеленым» в моде, какой лучший способ «быть зеленым»? Потери энергии можно предотвратить, если соединения будут плотными. В конце концов, владельцы собственности могут платить повышенную цену и захотят получить выгоду от каждого электрона вместо того, чтобы терять энергию, которая рассеивается из-за слабых соединений.
Фото 2. Динамометрическая отвертка со шкалой в унцияхПротивопожарная защита — еще одна веская причина для использования динамометрических соединений. Когда проводники не имеют хорошего контакта, это может вызвать искрение, искрение и перегрев, что приведет к возгоранию.
При затяжке мы ищем не только ослабленные соединения, но и некоторые соединения, которые слишком затянуты и теперь оборваны. Зачищенное соединение не всегда заметно при визуальном осмотре. Вы можете заметить перекошенный установочный винт или поврежденный установочный винт на механической проушине, что может указывать на обрыв соединения.Когда выключатели сняты, видимых признаков может не быть.
Как ослабленные, так и чрезмерно затянутые соединения создают риск выхода из строя. Ни производители оборудования, ни отраслевые стандарты не рекомендуют периодическую подтяжку соединений. Даже если во время инфракрасной проверки обнаруживается «горячее» соединение, простое затягивание соединения, вероятно, не исправит недостаток. 1 Соединение необходимо разобрать, очистить и снова собрать с помощью подходящего инструмента и соответствующего крутящего момента.Кроме того, самое безопасное решение — отрезать ранее подсоединенный конец провода и выполнить соединение с неиспользованным участком провода.
Какие инструменты нужны?
Когда инспектор прибывает на стройплощадку для осмотра панели, первое, что следует спросить у электрика, — «Где ваши динамометрические инструменты?» Обычные ответы на этот вопрос: «Я занимаюсь этим тридцать лет» или «Никто никогда не просил меня сделать это». Такие ответы обычно исходят от электриков, которые не используют или не владеют динамометрическим ключом или динамометрической отверткой.Часто, когда я прошу показать использованный динамометрический ключ и динамометрическую отвертку, возникает набор гаечных ключей. Шестигранный ключ кажется предпочтительным инструментом, но он не подходит для выполнения работы. Вы действительно можете вращать на ощупь? Можете ли вы откалибровать руку? Я предполагаю, что если кто-то использовал динамометрический ключ в течение многих лет, он может подойти довольно близко, но достаточно ли «близко»? Исследование 2 показало, что только около 25% соединений, выполненных без динамометрического ключа, находятся в пределах +/- 20% от рекомендованного производителем значения крутящего момента.Это означает, что 75% подключений ошибочны! Вы чувствуете себя хорошо, выполняя хорошую работу в 25% случаев?
Фото 3. Наклейки с инструкциями на срезные болтыХорошее начало — наличие подходящего инструмента для работы; в противном случае вы можете настроить себя на неудачу. Для начала у каждого электрика должен быть динамометрический ключ. Потребуется динамометрический ключ на дюйм-фунт, а в зависимости от работы может потребоваться динамометрический ключ на фунт-дюйм. Вам также понадобится динамометрическая отвертка, квадратный хвостовик и насадки с пазом, набор шестигранных головок (как стандартное, так и глубокое) и пара плоскогубцев с пазами и пазами (обычно называемых «замками»).Для бытовой сервисной панели на 200 А динамометрический ключ на фунт-фут может не потребоваться. Максимальное значение крутящего момента для сервисной панели на 200 ампер обычно составляет около 250 фунт-дюймов. Эти соединения предназначены для клемм служебных входных проводников (SEC) с клеммами с внутренним шестигранником. Динамометрический ключ на фут-фунт будет иметь более высокие диапазоны, необходимые для достижения значений, превышающих 250 фунт-дюймов, и потребуется для сервисного оборудования с током более 200 ампер.
Динамометрическая отвертка используется для автоматического выключателя и заделки шины заземления / нейтрали.Меньшее вспомогательное оборудование, такое как 100 ампер с меньшими проводниками служебного входа, скорее всего, будет оканчиваться на меньшем механическом выступе с установочным винтом с прорезью. Хорошее практическое правило, о котором следует помнить, заключается в том, что значение крутящего момента для установочного винта с прорезью не превышает 50 дюймов на фунт.
Фото 4. Табличка автоматического выключателя со значениями крутящего моментаНабор шестигранных головок будет использоваться для установочного винта с внутренним шестигранником, находящегося на механических проушинах служебного входа, а также в более крупных выключателях, которые обычно используются в коммерческих распределительных устройствах и щитах.Здесь в игру вступит ваш набор шестигранников с глубоким гнездом. Установочный винт на этих более крупных прерывателях вставлен обратно в прерыватель примерно на три дюйма, и стандартное шестигранное гнездо не подойдет даже с удлинителем. Отверстия для доступа к этим утопленным выводам очень минимальны.
Channellocks или аналогичные плоскогубцы должны использоваться для поддержки или удержания механических проушин на месте, пока прилагается надлежащий крутящий момент. Средства, с помощью которых механическая проушина была прикреплена к оборудованию, возможно, не были испытаны на то, чтобы выдерживать тот же крутящий момент, что и проушина, и, следовательно, должны надежно удерживаться во избежание повреждения оборудования.
Повреждение оборудования влечет за собой дополнительные расходы и задержки, которых можно было избежать. Довольно часто можно увидеть установленные на заводе механические наконечники, прикрепленные к шине заземления / нейтрали. Эти выступы расположены либо вверху, либо внизу планки. Если не принять во внимание закрепление проушины во время затяжки, существует вероятность того, что шина расколется. Каждая шина имеет несколько отверстий для заземления оборудования и / или нулевого провода. Если вы заметили, что штанга начинает изгибаться во время затяжки, необходимо лучше удерживать механическую проушину, иначе вам придется заменить поврежденное оборудование.
Вы когда-нибудь слышали выражение «уплотнение крутящего момента» и задавались вопросом, что это такое? Уплотнение крутящего момента используется производителями на заводе и электриками для полевых соединений. Уплотнение крутящего момента — это полоска лака, наносимая на болт / гайку / установочный винт после приложения крутящего момента. Обычно он упаковывается в полиэтиленовые тубы и доступен в различных цветах. Уплотнение по крутящему моменту — хороший способ проверить, какие соединения уже затянуты. Примечание: динамометрическое уплотнение не заменяет использование правильного инструмента! Его следует применять только после затяжки соединения до надлежащего значения.
Что такое динамометрический ключ и динамометрическая отвертка?
Динамометрическая отвертка — это не обычная отвертка, но она очень похожа. Динамометрическую отвертку можно использовать для затягивания и ослабления резьбовых соединений, но ее основная функция — затягивать моментные соединения до определенного значения. Динамометрическая отвертка будет иметь регулируемые настройки крутящего момента с шагом 1, 5 или 10 дюймов на фунт с диапазоном от 5 до 150 дюймов на фунт. Динамометрическая отвертка используется простым движением путем поворота ручки.Встроена муфта ограничения крутящего момента, поэтому отвертка отключается при достижении заданного крутящего момента.
Фото 5. Динамометрическая отверткаВ отличие от динамометрической отвертки, динамометрический ключ использует рычажное действие. Рычаг динамометрического ключа обеспечивает более простой способ приложения более высокого крутящего момента. Пользователи должны знать, что обычно на каждой стороне рукоятки динамометрического ключа указано два значения крутящего момента. На одной стороне ручки значения указаны в ньютон-метрах, а на другой стороне ручки — в дюймах-фунтах или фут-фунтах.(Оба могут быть трудночитаемыми, потому что они выгравированы на блестящем металле. См. Фото 6.) Убедитесь, что вы смотрите на правильные значения, прежде чем начинать, иначе вы можете приложить более высокий крутящий момент, чем заявленный, что приведет к повреждению к оборудованию. Линии рядом со значением крутящего момента не всегда прямые и могут быть неправильно прочитаны. Применение чрезмерного крутящего момента также может привести к срыву выступа. Всегда дважды проверяйте значения, указанные производителем оборудования, и настроенные значения на устройстве для затяжки.
Какое значение крутящего момента я использую?
Всегда используйте значение крутящего момента, указанное производителем, если оно доступно. В новом оборудовании всегда будут указаны значения крутящего момента, но иногда вам, возможно, придется их искать. Значения крутящего момента для клемм внутри корпуса можно найти на этикетках на внутренней стороне крышки, на передней стороне корпуса или в другом месте корпуса. К этим клеммам относятся наконечники SEC (служебный входной проводник), шина заземления / нейтрали, шинные соединения, наконечники и автоматические выключатели с болтовым креплением.
Значения крутящего момента для автоматических выключателей не указаны на этикетке оборудования. Эти значения будут указаны на выключателе, а не на корпусе. См. Фото 4. Я не могу сказать вам, сколько раз я видел, как электрик искал эту информацию (безуспешно) на внутренней стороне корпуса, в котором устанавливается прерыватель. Эту информацию можно найти в разных местах в зависимости от производителя. Например, у прерывателей Square D значения крутящего момента будут выбиты на боковой стороне прерывателя, тогда как у прерывателей Murray информация будет напечатана на лицевой стороне прерывателя.
Одним из недостатков наличия информации на стороне прерывателя является то, что вам, возможно, придется снять прерыватель, чтобы прочитать значения. Или, может быть, у электрика есть запасной выключатель на грузовике, который позволит вам проверить значения, не снимая установленный выключатель. Вам также может потребоваться увеличительное стекло или кого-то с молодыми глазами, когда вы будете искать значения крутящего момента на прерывателях. Эту информацию может быть очень трудно прочитать из-за очень маленького размера шрифта.
Фото 6.Крупный план шкалы динамометрических ключейЕсли значение крутящего момента недоступно — что часто бывает для более старого оборудования и автоматических выключателей — значения крутящего момента по умолчанию можно найти в Национальном руководстве по электрическим кодам от 2008 г. (после раздела 110.14). В NEC 2011 года и более новых кодах 3, 4 их можно найти в Приложении I. Эти значения никогда не должны заменять инструкции производителя. Я не могу не подчеркнуть ценность постоянного следования инструкциям производителя, поскольку оборудование может быть указано с другим значением крутящего момента, отличным от значения по умолчанию.
Как инспектор может проверить правильность крутящего момента?
Если инспектор задается вопросом, какие полномочия у него есть для проверки правильности крутящего момента, код поможет вам. Раздел 110.3 (B) в Национальном электротехническом кодексе требует, чтобы оборудование было установлено в соответствии с его перечнем и маркировкой. Это требование включает проверку заданного крутящего момента. У нас есть не только полномочия, но и наша обязанность как инспекторов обеспечивать безопасность жизни.Пример политики проверки крутящего момента из Санта-Ана, Калифорния, включен в Приложение 1.
Прежде чем вы начнете внедрять это в своей юрисдикции, убедитесь, что у вас есть поддержка со стороны Строительного чиновника. Когда начальник строительства разрешает вам двигаться вперед, вы становитесь наставником для электриков и генеральных подрядчиков. Хотя некоторые электрики очень хорошо осведомлены и привыкли использовать динамометрические инструменты, вы не можете предположить, что каждый электрик владеет подходящими инструментами или знает, как ими пользоваться.Возможно, вам потребуется сказать им, какие инструменты им понадобятся и где они могут их купить. Им может потребоваться руководство для определения значений крутящего момента, и вам может потребоваться помощь им в считывании значений крутящего момента на их динамометрических инструментах.
Какие соединения следует затянуть?
Все полевые соединения должны быть затянуты с помощью подходящих динамометрических инструментов. Соединения, которые следует затягивать в полевых условиях, обычно состоят из болтов, соединителей и клемм, включая следующие элементы:
- выключатели
- Шины нейтрали / заземления
- Механический, изолированный, пробойник
- Болты на разъемах компрессионного типа
- Механические проушины и проушины для установки
- Шина MSB, выключатели на болтах
Хотя заводские соединения в оборудовании должны быть затянуты до надлежащего значения по прибытии на место работы, инспектору могут быть очевидны признаки ослабления соединений.При обнаружении ослабленных соединений может потребоваться повторная затяжка до соответствующего значения крутящего момента.
Перед тем, как затянуть…
Все инструменты должны быть откалиброваны для получения точного значения крутящего момента. Новые устройства для измерения крутящего момента поставляются полностью откалиброванными и будут откалиброваны в течение года. После этого каждый год признанные компании должны откалибровать оборудование и наклеить наклейку с датой проведения калибровки.
Изготовитель может также потребовать ингибитор окисления / антиоксидант для проводки, устанавливаемой на месте.Всегда проверяйте инструкции производителя по установке.
Приложение 1. Политика компании Санта-Ана по проверке крутящего моментаНадлежащие методы затяжки
Автоматические выключатели, установленные в обслуживающем оборудовании и щитах на 200 А, могут иметь различные установочные винты. Не всем потребуется квадратный наконечник № 2, и не все будут иметь установочный винт с прорезью. Вы можете использовать бит с прямым шлицем для обоих, но если у вас есть возможность использовать бит с квадратным наконечником, вы можете рассмотреть возможность его использования. Бита с квадратным наконечником лучше сидит в установочном винте и с меньшей вероятностью соскользнет или выскочит из углублений установочного винта.При затягивании стандартного установочного винта с прорезью необходимо обеспечить достаточное давление на заделку при одновременном приложении крутящего момента, необходимого для достижения точного значения. Этот процесс не всегда является легкой задачей, и вы обнаружите, что у вас могут возникнуть трудности с удержанием биты, чтобы она оставалась в прорези установочного винта с прорезью. Если бит не находится точно посередине установочного винта, вы не всегда сможете достичь желаемого значения крутящего момента, прежде чем отключите соединение.
При подготовке к закручиванию механической проушины с помощью шестигранного установочного винта вы должны помнить, что если ваша бита не полностью вставлена в соединение, вы закруглите соединение, что потенциально сделает невозможным достижение указанного производителем значения крутящего момента.Вам нужно будет либо потребовать, чтобы электрик заменил всю механическую проушину, либо нашел новый установочный винт для выполнения задачи. Если соединение с шестигранным установочным винтом является частью выключателя, может потребоваться замена всего выключателя, если невозможно найти запасные части. Повреждение выключателя с этим типом соединения обычно является дорогостоящей ошибкой и может вызвать задержку по времени, которую можно было бы легко предотвратить, если бы только шестигранный бит был полностью вставлен в установочный винт. Главное здесь — не торопиться с электриком, когда он готовится к затяжке соединений.
Часто требуется расширение. Если у вас есть выступ, который глубоко вставлен в корпус, вам нужно будет удлинить биту с помощью удлинителя. Если вы не используете удлинитель, вы обнаружите, что у вас не будет полного диапазона для вашего динамометрического ключа, или это приведет к тому, что бит снова не полностью войдет в соединение, в результате чего установочный винт закруглится, повредив оборудование. При необходимости всегда используйте расширение.
Возможно, вам никогда не приходило в голову, как правильно держать динамометрический ключ.Никогда не используйте только одну руку, так как это может вызвать смещение центра силы, что приведет к неправильному считыванию или повреждению оборудования. Одну руку следует положить на ручку, а головку устройства положить в чашку другой руки для обеспечения устойчивости. Обратите особое внимание на правильную технику использования инструментов.
Все ли динамометрические ключи одинаковы?
Когда от электрика требуется предоставить динамометрические инструменты для проверки, велика вероятность, что он или она использует эти инструменты впервые.Вы, инспектор, должны обратить особое внимание на тип используемого динамометрического ключа. 5 Вы должны знать, является ли используемое устройство динамометрическим ключом на фунт-фут или динамометрический ключ на дюйм-фунт, и соответствующим образом отрегулировать значения. Если используется гаечный ключ фунт-фут, где указано значение дюйм-фунт, нет проблем. Все, что вам нужно, это способность выполнить небольшую простую математику, чтобы преобразовать дюйм-фунты в фут-фунты. Разделите число, указанное в дюймах-фунтах, на 12, так как в футе 12 дюймов.Теперь у вас есть значение в фут-фунтах. Например, значение крутящего момента, указанное для основных проушин и проушин нейтрали на панели на 200 А, составляет 250 фунт-дюймов. [250/12 = 20,8 фут-фунт.] Помните, что на стороне динамометрического ключа обычно указываются два разных значения: ньютон-метр и фут-фунт; убедитесь, что вы читаете правильную сторону, иначе ваши значения будут неправильными.
Динамометрические отвертки разного качества могут выглядеть одинаково, но сильно отличаться. Однажды, проводя осмотр, когда электрик использовал динамометрическую отвертку, я понял, что что-то не так, по звуку, который издает динамометрическая отвертка, когда она достигает установленного крутящего момента.Звук был очень слабым по сравнению с другими, с которыми я сталкивался. После исследования я обнаружил, что используемая динамометрическая отвертка измеряется в дюймах-унциях. Существуют идентичные динамометрические отвертки с шагом в дюймах-унциях и дюймах-фунтах. См. Фото 2. Динамометрические отвертки на дюймовые унции не будут работать для значений, указанных в проверяемом электрооборудовании — необходимо использовать динамометрическую отвертку на дюйм.
Динамометрические ключи каждой марки издают разный звук при достижении указанного значения крутящего момента.Большая разница между динамометрической отверткой и динамометрическим ключом при достижении указанного значения крутящего момента заключается в том, что отвертка отключается, тогда как динамометрический ключ будет продолжать затягивать, если вы не чувствуете или не слышите щелчок, который он издает. Если вы не знакомы со звуком, издаваемым динамометрическим ключом, я предлагаю снизить значение крутящего момента на 25% и затянуть заделку, чтобы проверить, как звучит щелчок; затем снова поверните его до указанного момента и затяните до конца. Некоторые из них настолько тихие, что вам практически нужно приложить ухо к гаечному ключу, чтобы услышать щелчок.Иногда установочный винт издает звук при вращении, заставляя вас думать, что это щелчок динамометрического ключа, когда он достигает правильного значения крутящего момента. Важно знать разницу.
Передовой опыт
- При проверке того, что соединения не недостаточно затянуты, значение, которое на 10% меньше, является хорошим практическим правилом, чтобы быть уверенным, что вы не перетягиваете соединения. На десять процентов ниже требуемого крутящего момента, особенно на старом оборудовании, — хорошее начало.
- Запрещается превышать указанное значение крутящего момента. Теория «чем больше крутящий момент, тем лучше» неверна. Применение более высокого значения крутящего момента, чем указано, может привести к повреждению соединения или оборудования.
- Запрещается затягивать оборудование под напряжением; если это необходимо, убедитесь, что используются надлежащие СИЗ.
- Перед тем, как подать питание на обслуживание, электрик должен продемонстрировать, что он или она правильно затянутые заделки.
- Плохие электрические соединения — одна из основных причин электрических сбоев.
- Инструменты используются для точного приложения определенного крутящего момента к крепежному элементу.
Инструменты, необходимые для электрических соединений:
- Отвертка (для вскрытия обесточенного оборудования)
- Проволочная щетка
- Ингибитор оксида
- Значения крутящего момента по умолчанию
- Канальные замки (для фиксации проушин)
- Динамометрический ключ (дюйм-фунт и фут-фунт)
- Динамометрическая отвертка
- Биты стандартные / слотовые и шестнадцатеричные; включая сверхглубокие биты
- Набор головок (для болтовых соединений)
Сводка
Конечно, для проверки затяжки требуется дополнительное время, но это стоит того, чтобы провести полную проверку.Если мы не проверим затянутые соединения должным образом, сделали ли мы все, что могли, для проверки безопасной установки? Согласно NEC 90.1, « Целью настоящего Кодекса является практическая защита людей и имущества от опасностей, связанных с использованием электричества». Правильно затянутые соединения повышают безопасность и надежность электроустановок.
Согласно заявлению BURNDY, производителя электрических соединителей,
«Использование механических соединений для электроснабжения жилых и коммерческих потребителей является обычной практикой.Однако установка механических соединителей проводов требует приложения крутящего момента, рекомендованного производителем. Использование откалиброванного динамометрического ключа, динамометрической отвертки или другого устройства для измерения приложенного крутящего момента — единственный способ гарантировать достижение крутящего момента производителя. Каждый год в соответствии с рекомендациями производителя соединителя возникают сбои в электрических соединениях из-за неправильного крутящего момента. Это не из-за плохого качества изготовления; это скорее непонимание физической связи между проводником и разъемом.Было доказано, что без использования соответствующих инструментов даже опытные электрики не могут постоянно затягивать разъем до рекомендуемого значения крутящего момента. Для электрических соединений старой поговорки «затянуть вручную плюс четверть оборота» недостаточно для обеспечения надлежащего механического соединения. Механический интерфейс между соединителем и проводом является неотъемлемой частью безопасного и надежного электрического соединения. Механическое соединение прикладывает силу к проводнику, которая создает большую площадь контакта.Производитель механических соединителей проектирует и испытывает соединители, чтобы установить правильное значение давления (крутящего момента), которое необходимо приложить, чтобы удовлетворить требованиям механической надежности и протекания тока ».
Артикул:
1 http://www.mt-online.com/feb February1998/the-loose-electrical-connection-myth
2 https://iaeimagazine.org/magazine/2010/07/16/the-difference-between-success-and-failure-how-a-torque-wrench-improves-system-reliability/
3 https: // iaeimagazine.org / magazine / 2011/07/16 / are-you-the-weakest-link /
4 http://www.ecmag.com/section/codes-standards/dont-be-uptight
5 http://ecmweb.com/content/torque-wrenches-critical-tools-critical-connections
Ронда Паркхерст благодарит Кристель Хантер за отличный редакторский вклад.
What Is Torque: Руководство по пониманию крутящего момента
1.1 Что такое крутящий момент?
В классической механике крутящий момент — это числовое представление крутящей или вращательной силы вокруг оси.Выраженный в терминах векторов, крутящий момент (τ) эквивалентен перекрестному произведению (×) линейной силы (F) и радиуса (r) . В совокупности уравнение записывается следующим образом:
Это уравнение можно визуально выразить так:
Результирующий крутящий момент всегда будет совпадать с осью вращения, которая будет перпендикулярна векторам начальной силы и радиуса.
Обратите внимание, что диаграмма выше представлена в трех измерениях и предполагает, что результирующая ось вращения неизвестна. В большинстве практических приложений ось вращения фиксирована (или, по крайней мере, известна), поэтому указанное выше векторное произведение может быть преобразовано в простое умножение, сглаживая приведенную выше диаграмму в 2-мерную версию, как показано ниже:
Эта упрощенная версия удобна, так как умножение двух чисел намного проще, чем попытка произвести перекрестное произведение.Однако, чтобы эта версия оставалась верной, важно поддерживать фиксированную ось вращения, а радиус и линейную силу перпендикулярны друг другу. Предполагая, что эти два элемента применяются, уравнение принимает вид Сила (F) , умноженная на Длина (L) . Когда это удобно, мы также можем заменить Силу Весом, поскольку вес — это всего лишь мера силы тяжести на массу объекта. Обобщено просто:
1.2 Как это применимо к моему заявлению?
Если двумерный рисунок сверху применяется к ручному динамометрическому инструменту, например, балочному ключу, то длина становится рабочей длиной инструмента, а сила — величиной усилия, требуемым для достижения целевого крутящего момента.У большинства динамометрических инструментов, включая балочный ключ, рабочая длина является фиксированной, а прикладываемое усилие варьируется для достижения желаемого крутящего момента. Некоторые производители указывают это рабочее расстояние, создавая на рукоятке линию, обозначающую место приложения силы. Другие производители устанавливают рукоятку на штифт так, чтобы она могла поворачиваться, обеспечивая постоянное центрирование прилагаемой силы на точном рабочем расстоянии.
Инструменты, такие как мультипликаторы крутящего момента, также работают по тому же принципу рабочего расстояния, но устанавливают редуктор между приложением входной силы и выходной силы, увеличивая результирующую выходную мощность с помощью механического рычага.Гидравлические ключи используют принципы рабочего расстояния и силы, но не поддерживают перпендикулярность между расстоянием и приложенной силой, поскольку они могут генерировать достаточную силу, чтобы свести на нет неэффективность, обсуждаемую в следующем разделе.
Формула τ = F L — это упрощенная версия формулы для крутящего момента. Полная версия представляет собой величину силы (F) , умноженную на величину Radius (r) , умноженную на синус угла Theta (ϴ) .Где Theta — это угол между векторами силы и радиуса, меньший или равный 180 °, когда оба взяты из одной исходной точки (оси вращения). В противном случае записывается как:
Мы могли упростить уравнение ранее, так как компоненты Radius и Force предполагались перпендикулярными друг другу и sin (90 °) = 1. Если это не так, то угол между компонентами,, снова становится актуальным и необходимо учитывать.
Кроме того, поскольку синус угла никогда не может быть больше 1, любой угол, отличный от 90 °, будет служить только для уменьшения количества крутящего момента, создаваемого для тех же радиуса и силы, как показано в следующем примере:
Помимо сохранения угла 90 ° между длиной рычага и линейной силой, также важно обеспечить, чтобы ось вращения была перпендикулярна плоскости компонентов силы и расстояния.Если перпендикулярность оси вращения не поддерживается, то истинная ось вращения не будет совпадать с физической осью вращения, и произойдет потеря крутящего момента, аналогичная показанной в приведенном выше примере. Физически это также может привести к появлению сил трения и невращающих сил в приложении крутящего момента, что усложнит и еще больше снизит точность и эффективность системы крутящего момента.
На изображении выше левая и правая конфигурации приведут к несоответствию между приложенным крутящим моментом и крутящим моментом, указанным гаечным ключом.Пример центра идеален и рекомендован для любого приложения крутящего момента, включая как установку крепежа, так и калибровку динамометрических инструментов.
1.3 Пример № 1 Калибровка собственного веса
Преобразователь TSD10011 , рассчитанный на 10000 фунт-сила · фут, подлежит калибровке. Имея и TSD10052 , 5-футовый моментный рычаг, и TSD20052-SP , 10-футовый моментный рычаг, и все необходимое оборудование для их использования, какой вес требуется для каждого рычага, чтобы использовать датчик на полную мощность?
Поскольку стенд для калибровки датчиков AKO может надежно удерживать все составляющие силы перпендикулярно другим составляющим силам, можно использовать более простую формулу крутящего момента τ = F L.