Крутящий момент как перевести в мощность: Пересчет мощности кВт в зависимости от крутящего момента Нм

Калькулятор расчета мощности двигателя автомобиля

Рассмотрим 5 популярных способа как вычислить мощность двигателя автомобиля используя такие данные как:

• обороты двигателя,
• объем мотора,
• крутящий момент,
• эффективное давление в камере сгорания,
• расход топлива,
• производительность форсунок,
• вес машины
• время разгона до 100 км.

Каждая из формул, по которой будет производиться расчет мощности двигателя автомобиля довольно относительная и не может со 100% точностью определить реальную лошадиную силу движущую машину. Но произведя подсчеты каждым из приведенных гаражных вариантов, опираясь на те или иные показатели, можно рассчитать, по крайней мене, среднее значение будь-то стоковый или тюнингованный движок, буквально с 10-ти процентной погрешностью.

Мощность — энергия, вырабатываемая двигателем, она преобразуется в крутящий момент на выходном валу ДВС.

Это не постоянная величина. Рядом со значениями максимальной мощности всегда указываются обороты, при которых можно её достигнуть. Точкой максимума достигается при наибольшем среднее эффективном давлении в цилиндре (зависит от качества наполнения свежей топливной смесью, полноты сгорания и тепловых потерь). Наибольшую мощность современные моторы выдают в среднем при 5500–6500 об/мин. В автомобильной сфере измерять мощность двигателя принято в лошадиных силах. Поэтому поскольку большинство результатов выводятся в киловаттах вам понадобится калькулятор перевода кВт в л.с.

Как рассчитать мощность через крутящий момент

Самый простой расчет мощности двигателя авто можно определить по зависимости крутящего момента и оборотов.

Крутящий момент

Сила, умноженная на плечо ее приложения, которую может выдать двигатель для преодоления тех или иных сопротивлений движению. Определяет быстроту достижения мотором максимальной мощности. Расчетная формула крутящего момента от объема двигателя:

Мкр = VHхPE/0,12566, где

• VH – рабочий объем двигателя (л),
  
• PE – среднее эффективное давление в камере сгорания (бар).

Обороты двигателя

Скорость вращения коленчатого вала.

Формула для расчета мощности двигателя внутреннего сгорания автомобиля имеет следующий вид:

P = Mкр * n/9549 [кВт], где:

• Mкр – крутящий момент двигателя (Нм),
• n – обороты коленчатого вала (об./мин.),
• 9549 – коэффициент, дабы обороты подставлять именно в об/мин, а не косинусами альфа.

Поскольку по формуле, результат получим у кВт, то при надобности также можно конвертировать в лошадиные силы или попросту умножать на коэффициент 1,36.

Использование данных формул — это самый простой способ перевести крутящий момент в мощность.

А дабы не вдаваться во все эти подробности быстрый расчет мощности ДВС онлайн, можно произвести, используя наш калькулятор.

Но, к сожалению, данная формула отражает лишь эффективную мощность мотора которая не вся доходит именно до колес автомобиля. Ведь идут потери в трансмиссии, раздаточной коробке, на паразитные потребители (кондиционер, генератор, ГУР и т.п.) и это без учета таких сил как сопротивление качению, сопротивление подъему, аэродинамическое сопротивление.

Как рассчитать мощность по объему двигателя

Если же вы не знаете крутящий момент двигателя своего автомобиля, то для определения его мощности в киловаттах также можно воспользоваться формулой такого вида:

Ne = Vh * pe * n/120 (кВт), где:

• Vh — объём двигателя, см³
• n — частота вращения, об/мин
• pe — среднее эффективное давление, МПа (на обычных бензиновых моторах составляет порядка 0,82 — 0,85 МПа, форсированных — 0,9 МПа, а для дизеля от 0,9 и до 2,5 МПа соответственно).

Для получения мощности движка в «лошадках», а не киловаттах, результат следует разделить на 0,735.

Расчет мощности двигателя по расходу воздуха

Такой же приблизительный расчет мощности двигателя можно определять и по расходу воздуха. Функция такого расчета доступна тем, у кого установлен бортовой компьютер, поскольку нужно зафиксировать значение расхода, когда двигатель автомобиля, на третьей передаче, раскручен до 5,5 тыс. оборотов. Полученное значение с ДМРВ делим на 3 и получаем результат.

Формула как рассчитать мощность ДВС по расходу воздуха в итоге выглядит так:

Gв [кг]/3=P[л.с.]

Такой расчет, как и предыдущий, показывает мощность брутто (стендовое испытание двигателя без учета потерь), которая выше на 10—20% от фактической. А еще стоит учесть, что показания датчика ДМРВ сильно зависят от его загрязненности и калибровок.

Расчет мощности по массе и времени разгона до сотни

Еще один интересный способ как рассчитать мощность двигателя на любом виде топлива, будь-то бензин, дизель или газ – по динамике разгона. Для этого используя вес автомобиля (включая пилота) и время разгона до 100 км. А чтобы Формула подсчета мощности была максимально приближена к истине нужно учесть также потери на пробуксовку в зависимости от типа привода и быстроту реакции разных коробок передач. Приблизительные потери при старте для переднеприводных составит 0,5 сек. и 0,3-0,4 у заднеприводных авто.

Используя этот калькулятор мощности ДВС, который поможет определить мощность двигателя исходя из динамики разгона и массы, вы сможете быстро и достаточно точно узнать мощь своего железного коня не вникая в технические характеристики.

Расчет мощности ДВС по производительности форсунок

Не менее эффективным показателем мощности автомобильного двигателя является производительность форсунок. Ранее мы рассматривали её расчет и взаимосвязь, поэтому, труда, высчитать количество лошадиных сил по формуле, не составит. Подсчет предполагаемой мощности происходит по такой схеме:

Где, коэффициент загруженности не более 75-80% (0,75…0,8) состав смеси на максимальной производительности где-то 12,5 (обогащенная), а коэффициент BSFC будет зависеть от того какой это у вас двигатель, атмосферный или турбированный (атмо — 0.4-0.52, для турбо — 0.6-0.75).

Узнав все необходимые данные, вводите в соответствующие ячейки калькулятора показатели и по нажатию кнопки «Рассчитать» Вы сразу же получаете результат, который покажет реальную мощность двигателя вашего авто с незначительной погрешностью. Заметьте, что вам совсем не обязательно знать все представленные параметры, можно расчищать мощность ДВС отдельно взятым методом.

Ценность функционала данного калькулятора заключается не в расчете мощности стокового автомобиля, а если ваш автомобиль подвергся тюнингу и его масса и мощность притерпели некоторые изменения.

Часто задаваемые вопросы

• Как рассчитать мощность двигателя внутреннего сгорания?

  Мощность двигателя в кВт можно рассчитать по объему двигателя и оборотах коленвала. Формула расчета мощности двигателя имеет вид:
  

  Ne = Vh * Pe * n / 120 (кВт), где:
  Vh — объём двигателя, см³
  n — количество оборотов коленчатого вала за минуту
  Pe — среднее эффективное давление, Мпа

• Какой коэффициент учитывать при расчете мощности двигателя?

  Коэффициент мощности (cosϕ) для расчета мощности электродвигателя принимают равным 0,8 для маломощных двигателей (менее 5,5 кВт) или 0,9 для двигателей мощностью свыше 15 кВт.

• Как рассчитать мощность двигателя по крутящему моменту?

  Для определения мощности двигателя в киловаттах, когда известен крутящий момент, можно по формуле такого вида: P = Mкр * n/9549, где:
  Mкр – крутящий момент (Нм),
  n – обороты коленвала (об./мин.),
  9549 – коэффициент для перевода оборотов в об/мин.

• Как рассчитать мощность двигателя по расходу воздуха?

  Рассчитать мощность двигателя в кВт зная его потребления воздуха (при наличии бортового компьютера) можно используя простую схему. Необходимо раскрутить двигатель на третьей передаче до 5500 об/мин (пик крутящего момента) и по показаниям, на тот момент, зафиксировать расход воздуха, а затем разделить то значение на три. В результате такого математического вычисления можно узнать приблизительную мощность двигателя с небольшой погрешностью.

Киловатт в ньютон на метр — MOREREMONTA

Этот калькулятор позволяет перевести мощность и момент силы и обратно для заданной угловой скорости

Ниже два калькулятора, которые переводят мощность в момент силы (или крутящий момент) и наоборот для заданной угловой скорости. Формулы под калькулятором.

Момент силы и мощность

Мощность и момент силы

Несколько формул/

Для мощности:

где P — мощность (Ватты или килоВатты), τ — крутящий момент (Ньютон-метр), ω — угловая скорость (радиан в секунду), а точка обозначает скалярное произведение.
Для момента силы:

Угловая скорость в калькуляторе задается в оборотах в минуту, приведение ее к радианам в секунду тривиально:

Перевести можно ньютон-метр [Н·м] в киловатт-час [кВт·ч]

Ньютон-метр (Н·м) — единица измерения работы и количества энергии. Она равна энергии, затраченной на перемещение тела на расстояние одного метра с силой один ньютон или работе, выполненной при таком перемещении

Киловатт-час (кВт·ч) — внесистемная единица измерения работы или количества произведенной или потребленной энергии. Киловатт-час равен количеству энергии, потребляемой устройством мощностью один киловатт в течение одного часа

1 ньютон-метр [Н·м] = 0.000000277777777777778 киловатт-час [кВт·ч]

1 киловатт-час [кВт·ч] = 3600000 ньютон-метр [Н·м]

Интересная познaвательная статья для любителей ездить на автомобилях с дизельным двигателем.

Лошадиные силы решают всё – такой вывод можно сделать, читая иные автомобильные издания, а также рекламные буклеты и техпаспорта. Так ли это? Зачем тогда в технических характеристиках указывают еще и крутящий момент?
Что определяют ньютон-метры? Что важнее – «лошади» или «ньютоны»?

ТЕОРИЯ
Для начала стоит разобраться с определениями. Вспоминаем школьный учебник физики.

Крутящий момент
– это произведение силы на плечо рычага, к которому она приложена, Мкр = F х L. Сила измеряется в ньютонах, рычаг – в метрах. 1 Нм – крутящий момент, который создает сила в 1 Н, приложенная к концу рычага длиной 1 м.
В двигателе внутреннего сгорания роль рычага исполняет кривошип коленвала. Сила, рождаемая при сгорании топлива, действует на поршень, через который и создает крутящий момент. Выходит, что главная характеристика двигателя – величина крутящего момента на коленчатом валу. Понятно, что момент создается не постоянно, а только в период действия силы – то есть, только во время рабочего хода.
Разберемся теперь с мощностью. Все там же – в школьном пособии и про нее сказано предельно ясно. Мощность – это работа, совершенная в единицу времени. Формула банальная – Р = A/t. А так как работу в двигателе совершает именно та сила, которая создает крутящий момент, то мощность, говоря простыми словами, показывает, сколько раз в единицу времени двигатель создает крутящий момент. Не надо быть семи пядей во лбу, чтобы понять – количество «крутящих моментов», то есть мощность, зависит от количества оборотов двигателя. Чтобы нам было уже совсем просто, физики-математики напряглись и вывели наглядную формулу: P = Mкр*n/9549, где Mкр – крутящий момент двигателя (Нм), n – обороты коленвала двигателя (об./мин.). (Мощность получается в киловаттах. Чтобы преобразить ее в «скакунов», умножаем результат на 1,36).
(adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({}); Вроде бы с печкой все понятно. Попробуем от нее станцевать. На что влияет мощность, а на что – крутящий момент? Начнем с мощности. Мощность двигателя при движении автомобиля расходуется на преодоление различных сил сопротивления – это силы трения в трансмиссии и качения колес, силы аэродинамического сопротивления и т.д. Чем больше мощность, тем большее сопротивление автомобиль может преодолеть и большей скорости достичь. Повторимся, мощность мотора – величина не постоянная, а зависящая, прежде всего, от оборотов двигателя. Рядом со значениями максимальной мощности всегда указываются обороты, на которых она достигается. На других оборотах мощность иная – более низкая. Какая именно – можно узнать, взглянув на график внешних скоростных характеристик того или иного мотора. Важно другое – при разгоне двигатель не развивает оборотов максимальной мощности сразу (во всяком случае в обычных условиях). Машина стартует обычно с оборотов чуть выше холостого хода. Поэтому, чтобы мобилизовать весь «табун», мотору нужно время на раскрутку. Вот здесь-то и играет решающую роль крутящий момент. Именно от него зависит время достижения двигателем максимальной мощности, а значит и вожделенная динамика разгона. И получается, что забытые некоторыми ньютон-метры значат не меньше, чем хваленые лошадиные силы.
Противостояние «л.с. – Нм»
логично выливается в противостояние «бензин – дизель». Серийные бензиновые двигатели развивают не самый большой крутящий момент. К тому же максимального значения он достигает только на средних оборотах (обычно 3000-4000). Зато эти моторы могут раскручиваться до 7-8 тыс. об./мин., что позволяет им развивать довольно большую мощность. Ведь согласно приведенной выше формуле, мощность численно от оборотов зависит гораздо больше, чем от момента.
По этой же причине тихоходные дизели (развивают не более 5 000 об./мин.), обладая внушительным моментом, доступным практически с самых «низов», в максимальной мощности проигрывают бензиновым.
Однако мощность важна не только максимальная. Как уже было сказано, мощность, которую развивает двигатель на оборотах ниже предельных, как правило, так же далека от максимальной заявленной. Ключом к пониманию характера любого мотора являются кривые его характеристик: мощности и момента.

Приводим графики двух двигателей марки Mercedes-Benz. Один – объемом 1,8 л, дизельный (с турбонаддувом). Другой – двухлитровый бензиновый. Заявленные мощности – 109 л.с. и 136 л.с. соответственно. Моменты – 250 и 185 Нм. Мы сравнили мощность этих моторов во всем диапазоне оборотов, а не только максимальную. И получилось, что от 1000 до 4000 об./мин. (а это практически весь «городской» спектр) дизель мощнее «бензина» максимум на 34 л.с., а в среднем – на 17. О превосходстве в моменте даже говорить не стоит.
Ради интереса мы сравнили также характеристики аналогичных двухлитровых моторов Volkswagen: 2,0 TDI (140 л.с. и 320 Нм) и 2,0 FSI (150 л.с. и 200 Нм). Результат тот же – выигрыш в максимальной мощности оборачивается проигрышем до отметки в 4 500 об./мин. Интересная картина.

Измерение мощности в лошадиных силах широко распространено только в автомобильной сфере. Причина – неоднозначное определение этой единицы. Мерить мощь моторов по поголовью рысаков впервые предложил Джеймс Уатт (в специальной литературе для этих целей используют его фамилию). Он предположил, что лошадь может поднимать 33 000 фунтов груза (14 968,55 кг) со скоростью 1 фут (30 см) в минуту, что равняется 745,7 Вт. Именно эту единицу до сих пор применяют в Англии (обозначение BHP). В остальных европейских странах лошадиная сила определяется как 735,49875 Вт и обозначается pferdestarke – PS (нем.), cheval – ch (фр.) или просто – л.с.

Цель и средства

Наращивать мощность моторов можно по-разному. Самый «примитивный» способ – увеличение рабочего объема – слава богу, свое, похоже, отжил. Теперь в чести более продвинутые методы.
Увеличение максимального числа оборотов позволяет поднять мощность без серьезного изменения крутящего момента. Пример – BMW M5/M6, двигатель которых крутится до 8250 об./мин.
Турбо- и механический наддув резко повышают крутящий момент мотора. К примеру, двигатель 2,0 FSI (VW, Audi) выдает 150 л.с. и 200 Нм. Он же, но с турбиной (2,0 TFSI) – 200 л.с., 280 Нм.
Изменение фаз газораспределения (VTEC, VVTi, bi-VANOS) позволяет поднять момент и сдвинуть его в зону «нужных» оборотов. Самый изощренный способ – возможность изменения степени сжатия. Так, на 1,6-литровом турбо-двигателе SAAB, благодаря подвижной головке блока, она варьируется от 8:1 до 14:1. Результат – 308 Нм и 225 л.с.

Понять, что значат на практике «лишние» ньютон-метры и лошадиные силы, мы решили на примере двух новейших Volkswagen Passat с упомянутыми двухлитровыми моторами – турбо-дизелем и бензиновым атмосферником. У первого – 140 л.с. и 320 Нм, у второго – 150 л.с. и 200 Нм. Для кристальной чистоты эксперимента обе машины были с шестиступенчатыми механическими коробками (разницу передаточных отношений главной пары в данном случае считаем несущественной).
На дизельном Passat мы уже ездили, а потому хорошо знакомы с его неординарной натурой. На холостых и малых оборотах мотор не проявляет особого энтузиазма, но по достижении 1750 об./мин. (уже с этой отметки водителю доступны все 320 Нм момента) в корне преображается. На кривой хорошо видно, что амплитуда крутящего момента составляет 110 Нм, больше трети максимального значения! Эту разницу двигатель успевает преодолеть в промежутке между 1000 и 2000 об./мин. Уже под конец второй тысячи мотор мощно бросает Passat вперед. Ускорение не ослабевает вплоть до максимальных 4500 об./мин., следует переключение – и вновь изобилие тяги до самого верха. Еще переключение – все повторяется. Словно невидимый силач-великан тащит машину тросом, потом перехватывает руки и тащит снова – бурный разгон идет на каждой передаче, даже на пятой и шестой он остается впечатляющим. Если не мешкать при переключениях и не выпадать из диапазона 2000-4000 оборотов (а это не сложно благодаря исключительно точному приводу переключения), то дизельный Passat позволяет перемещаться в пространстве очень и очень интенсивно. Спортивно. Единственный минус, он же плюс – при разгоне «в пол» стрелка тахометра в мгновения пролетает короткую шкалу. Только успевай работать ручкой КПП.
Пора пересаживаться в бензиновую машину. Ее характер спокойнее. Passat реагирует на действия акселератора точно и отзывчиво. Мотор тянет уверенно с самого низа и до максимальных оборотов, но без подхватов и волнующих ускорений. Посмотрите, разница между моментом на холостом ходу и максимальным – всего 50 Нм, так что подхватам взяться просто неоткуда. Но управляться с такой динамикой удобнее – передачи длинные, с прогнозируемой тягой во всем рабочем диапазоне. Пока мотор перегоняет стрелку тахометра из левого нижнего угла в правый нижний, можно немного передохнуть, не надо строчить рычагом коробки. Ага, есть 6 500 – переключаемся. Но эмоции, эмоции от разгона: Они есть, но не такие, как в случае с дизелем. Здесь уже не чудо-силач тянет машину, а какой-то механический робот-ускоритель, с постоянным, точно тарированным усилием. Теперь самое сладкое. Машины стоят бок о бок на одной линии. Напомним, что у бензинового Passat превосходство в максимальной мощности на 10 л.с. Но проявляется оно только после 4 500 оборотов. А у дизеля превосходство в моменте, которое проявляется во всем диапазоне. Ну, любители дрэг-рэйсинга, ваши ставки?
Синхронный старт. Первые секунды машины идут ноздря в ноздрю. Затем дизель уступает четверть корпуса – мотор быстро выкрутился, надо менять передачу. Из-за более редких переключений бензиновый Passat выходит вперед почти на корпус. С набором скорости этот отрыв уменьшается. По паспорту в упражнении «до сотни» дизель проигрывает своему противнику всего 0,4 секунды. Это разница в пределах водительской погрешности. И максимальная скорость меньше лишь чуть-чуть – 209 км/ч против 213.
Но это на зачетной прямой. Там водители бросают сцепление, уже раскрутив моторы. А в городе, чтобы угнаться за дизелем, «бензину» приходится постоянно держать обороты близко к красной зоне. Вспомните графики – там, где дизельный двигатель уже почти набрал свои 140 л.с. (3500 об./мин.), у бензинового под педалью пока только сотня. Чтобы набрать столько же, ему нужно еще 1 500 оборотов. При этом первый набирает обороты максимальной мощности почти моментально (вот оно, превосходство момента!), а второй – значительно дольше. И на шоссе, двигаясь со скоростью 120 км/ч, «дизелю» для ускорения не потребуется переключение, а бензиновый Passat попросит передачу пониже.
В общем, на практике все получилось так, как предсказывала теория. Максимальная мощность двигателя прежде всего определяет максимальную скорость автомобиля. А крутящий момент – быстроту достижения мотором этой максимальной мощности. Таким образом, при сопоставимой мощности пресловутый разгон до «сотни» будет даваться более «моментному» двигателю меньшей кровью – он требует меньшей раскрутки перед стартом машины. В «мирных» условиях повседневного вождения это весомый фактор. Но и мощность крайне важна: момент не может разгонять автомобиль бесконечно – только до определенной скорости, которая, естественно, ограничивается мощностью. Вот и получается, что «лошади» и «ньютоны» тесно взаимосвязаны, и разить ими по отдельности оппонента в споре о моторах – дилетантство.
Как бы то ни было, практический итог этого противостояния противоречит общепринятому автолюбительскому мировоззрению. Мы однозначно признаем победителем турбо-дизель. Именно он больше подойдет водителям, ценящим динамику и азарт разгона. К тому же на его стороне экономичность и дешевизна топлива. А педанты, оценивающие превосходство динамики по голым цифрам, и любители ровных характеристик найдут свою правду в более привычном пока для России «бензине». И еще – у него правильный звук, если для кого-то это имеет большое значение.
Между прочим, результат нашего небольшого исследования отвечает мировым тенденциям автопрома – современные турбо-дизели, догнав бензиновые моторы по мощности, склонили чашу весов в свою сторону, благодаря большему моменту. Так что от солярки россиянам, похоже, все равно не уйти.

В выводе напишим старую поговорку: Покупаем лошадиные силы, а ездим на моменте.

Мощность и крутящий момент

Автолюбители постоянно спорят о том, чей двигатель мощнее, но не все знают, из чего складывается этот параметр

Двигатель

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 лошадь способна за минуту поднять 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.

Крутящий момент

Чтобы автомобиль сдвинулся с места, «тягу» двигателя необходимо передать на ведущие колеса. На официальном научном языке «тяга» называется крутящим моментом, и мощность двигателя напрямую зависит от этой характеристики.

Характеристики Lamborghini Aventador LP1600-4 Mansory Carbonado GT 2014 года выглядят так: 1600 л.с. и 1200 Н/м крутящего момента при 6000 об/мин.

Крутящий момент это вектор силы, описывающий вращение объекта вокруг своей оси. Предельно упрощенно понятие можно представить как силу, с которой вращается объект, например, маховик двигателя. Завинчивая болт гаечным ключом, который с точки зрения физики является рычагом, рука прикладывает к болту силу — то есть крутящий момент.

При работе двигателя каждый поршень, двигаясь вниз, придает крутящий момент коленчатому валу. Ситуация осложняется тем, что, в силу особенностей конструкции двигателя, крутящий момент не постоянная величина. Он постепенно увеличивается на низких оборотах, затем стабилизируется, и на высоких оборотах вновь начинает снижаться. Обычно крутящий момент максимально стабилен в промежутке между 5000 и 6000 об/мин., поэтому при указании «максимального крутящего» момента используется именно этот режим вращения коленвала.

Мощность двигателя и ее связь с крутящим моментом

Мощность двигателя — физическая величина, которая вычисляется по простой формуле, в которой крутящий момент умножается на так называемую «угловую скорость», измеряемую в радианах. Строго говоря, формула для вычисления мощности автомобиля несколько сложнее, так как угловую скорость принято измерять не в радианах, а в оборотах в минуту. Тем не менее, зная, как перевести одну единицу в другую, вычислить мощность несложно.

Эластичность двигателя и связанные с ней изменения в мощности

Стоит обратить внимание на еще одну важную характеристику двигателя – его эластичность. Под эластичностью понимают соотношение максимальной мощности и крутящего момента. Проще говоря, чем ниже будут обороты двигателя в момент достижения максимального крутящего момента, тем ровнее будет тяга, и для увеличения скорости не придется понижать передачу, достаточно будет нажать на педаль газа.

Пересчёт кВт в лошадиные силы производится умножением киловатт мощности двигателя на множитель, равный 1,35962

 Можно проверить эластичность мотора, если засечь время разгона с 60 до 110 км/ч. Чем быстрее автомобиль будет разгоняться, тем эластичнее его двигатель. Не стоит забывать, что для сравнения нужны автомобили равные по весу и объему двигателя. Проще всего почувствовать разницу, если сравнивать одни и те же автомобили, укомплектованные разными по объему двигателями. В случае с двигателем 1,6 л., автомобиль будет ускоряться значительно ровнее, а двигатель 1,4 заметно «тормозит» при разгоне с 60 до 100 км/ч, и хорошая динамика наблюдается лишь по достижении более высоких оборотов. 

Влияние особенностей конструкции автомобиля на мощность и крутящий момент

Такие величины, как крутящий момент и мощность, могут варьироваться, исходя из конструктивных особенностей автомобиля. Множество факторов влияют на динамику разгона и максимальную скорость: вес автомобиля, конструкция трансмиссии, объем двигателя, величина клиренса, аэродинамические характеристики кузова и многое другое.

Мощность и вращающий момент электродвигателя. Что это такое?

Мощность и вращающий момент электродвигателя

Данная глава посвящена вращающему моменту: что это такое, для чего он нужен и др. Мы также разберём типы нагрузок в зависимости от моделей насосов и соответствие между электродвигателем и нагрузкой насоса.

Вы когда-нибудь пробовали провернуть вал пустого насоса руками? Теперь представьте, что вы поворачиваете его, когда насос заполнен водой. Вы почувствуете, что в этом случае, чтобы создать вращающий момент, требуется гораздо большее усилие.

А теперь представьте, что вам надо крутить вал насоса несколько часов подряд. Вы бы устали быстрее, если бы насос был заполнен водой, и почувствовали бы, что потратили намного больше сил за тот же период времени, чем при выполнении тех же манипуляций с пустым насосом. Ваши наблюдения абсолютно верны: требуется большая мощность, которая является мерой работы (потраченной энергии) в единицу времени. Как правило, мощность стандартного электродвигателя выражается в кВт.

Вращающий момент (T) — это произведение силы на плечо силы. В Европе он измеряется в Ньютонах на метр (Нм).

Как видно из формулы, вращающий момент увеличивается, если возрастает сила или плечо силы — или и то и другое. Например, если мы приложим к валу силу в 10 Н, эквивалентную 1 кг, при длине рычага (плече силы) 1 м, в результате, вращающий момент будет 10 Нм. При увеличении силы до 20 Н или 2 кг, вращающий момент будет 20 Нм. Таким же образом, вращающий момент был бы 20 Нм, если бы рычаг увеличился до 2 м, а сила составляла 10 Н. Или при вращающем моменте в 10 Нм с плечом силы 0,5 м сила должна быть 20 Н.

Работа и мощность

Теперь остановимся на таком понятии как «работа», которое в данном контексте имеет особое значение. Работа совершается всякий раз, когда сила — любая сила — вызывает движение. Работа равна силе, умноженной на расстояние. Для линейного движения мощность выражается как работа в определённый момент времени.

Если мы говорим о вращении, мощность выражается как вращающий момент (T), умноженный на частоту вращения (w).

Частота вращения объекта определяется измерением времени, за которое определённая точка вращающегося объекта совершит полный оборот. Обычно эта величина выражается в оборотах в минуту, т.е. мин-1 или об/мин. Например, если объект совершает 10 полных оборотов в минуту, это означает, что его частота вращения: 10 мин-1 или 10 об/мин.

Итак, частота вращения измеряется в оборотах в минуту, т.е. мин-1.

Приведем единицы измерения к общему виду.

Для наглядности возьмём разные электродвигатели, чтобы более подробно проанализировать соотношение между мощностью, вращающим моментом и частотой вращения. Несмотря на то, что вращающий момент и частота вращения электродвигателей сильно различаются, они могут иметь одинаковую мощность.

Например, предположим, что у нас 2-полюсный электродвигатель (с частотой вращения 3000 мин-1) и 4-полюсной электродвигатель (с частотой вращения 1500 мин-1). Мощность обоих электродвигателей 3,0 кВт, но их вращающие моменты отличаются.

Таким образом, вращающий момент 4-полюсного электродвигателя в два раза больше вращающего момента двухполюсного электродвигателя с той же мощностью.

Как образуется вращающий момент и частота вращения?

Теперь, после того, как мы изучили основы вращающего момента и скорости вращения, следует остановиться на том, как они создаются.

В электродвигателях переменного тока вращающий момент и частота вращения создаются в результате взаимодействия между ротором и вращающимся магнитным полем. Магнитное поле вокруг обмоток ротора будет стремиться к магнитному полю статора. В реальных рабочих условиях частота вращения ротора всегда отстаёт от магнитного поля. Таким образом, магнитное поле ротора пересекает магнитное поле статора и отстает от него и создаёт вращающий момент. Разницу в частоте вращения ротора и статора, которая измеряется в %, называют скоростью скольжения.

Скольжение является основным параметром электродвигателя, характеризующий его режим работы и нагрузку. Чем больше нагрузка, с которой должен работать электродвигатель, тем больше скольжение.

Помня о том, что было сказано выше, разберём ещё несколько формул. Вращающий момент индукционного электродвигателя зависит от силы магнитных полей ротора и статора, а также от фазового соотношения между этими полями. Это соотношение показано в следующей формуле:

Сила магнитного поля, в первую очередь, зависит от конструкции статора и материалов, из которых статор изготовлен. Однако напряжение и частота тока также играют важную роль. Отношение вращающих моментов пропорционально квадрату отношения напряжений, т.е. если подаваемое напряжение падает на 2%, вращающий момент, следовательно, уменьшается на 4%.

Потребляемая мощность электродвигателя

Ток ротора индуцируется через источник питания, к которому подсоединён электродвигатель, а магнитное поле частично создаётся напряжением. Входную мощность можно вычислить, если нам известны данные источника питания электродвигателя, т.е. напряжение, коэффициент мощности, потребляемый ток и КПД.

В Европе мощность на валу обычно измеряется в киловаттах. В США мощность на валу измеряется в лошадиных силах (л.с.).

Если вам необходимо перевести лошадиные силы в киловатты, просто умножьте соответствующую величину (в лошадиных силах) на 0,746. Например, 20 л.с. равняется (20 • 0,746) = 14,92 кВт.

И наоборот, киловатты можно перевести в лошадиные силы умножением величины в киловаттах на 1,341. Это значит, что 15 кВт равняется 20,11 л.с.

Момент электродвигателя

Мощность [кВт или л.с.] связывает вращающий момент с частотой вращения, чтобы определить общий объём работы, который должен быть выполнен за определённый промежуток времени.

Рассмотрим взаимодействие между вращающим моментом, мощностью и частотой вращения, а также их связь с электрическим напряжением на примере электродвигателей Grundfos. Электродвигатели имеют одну и ту же номинальную мощность как при 50 Гц, так и при 60 Гц.

Это влечёт за собой резкое снижение вращающего момента при 60 Гц: частота 60 Гц вызывает 20%-ное увеличение числа оборотов, что приводит к 20%-ному уменьшению вращающего момента. Большинство производителей предпочитают указывать мощность электродвигателя при 60 Гц, таким образом, при снижении частоты тока в сети до 50 Гц электродвигатели будут обеспечивать меньшую мощность на валу и вращающий момент. Электродвигатели обеспечивают одинаковую мощность при 50 и 60 Гц.

Графическое представление вращающего момента электродвигателя изображено на рисунке.

Иллюстрация представляет типичную характеристику вращающий момент/частота вращения. Ниже приведены термины, используемые для характеристики вращающего момента электродвигателя переменного тока.

Пусковой момент (Мп): Механический вращающий момент, развиваемый электродвигателем на валу при пуске, т.е. когда через электродвигатель пропускается ток при полном напряжении, при этом вал застопорен.

Минимальный пусковой момент (Ммин): Этот термин используется для обозначения самой низкой точки на кривой вращающий момент/частота вращения электродвигателя, нагрузка которого увеличивается до полной скорости вращения. Для большинства электродвигателей Grundfos величина минимального пускового момента отдельно не указывается, так как самая низкая точка находится в точке заторможенного ротора. В результате для большинства электродвигателей Grundfos минимальный пусковой момент такой же, как пусковой момент.

Блокировочный момент (Мблок): Максимальный вращающий момент — момент, который создаёт электродвигатель переменного тока с номинальным напряжением, подаваемым при номинальной частоте, без резких скачков скорости вращения. Его называют предельным перегрузочным моментом или максимальным вращающим моментом.

Вращающий момент при полной нагрузке (Мп.н.): Вращающий момент, необходимый для создания номинальной мощности при полной нагрузке.

Нагрузка насосов и типы нагрузки электродвигателя

Выделяют следующие типы нагрузок:

Постоянная мощность

Термин «постоянная мощность» используется для определённых типов нагрузки, в которых требуется меньший вращающий момент при увеличении скорости вращения, и наоборот. Нагрузки при постоянной мощности обычно применяются в металлообработке, например, сверлении, прокатке и т.п.

Постоянный вращающий момент

Как видно из названия — «постоянный вращающий момент» — подразумевается, что величина вращающего момента, необходимого для приведения в действие какого- либо механизма, постоянна, независимо от скорости вращения. Примером такого режима работы могут служить конвейеры.

Переменный вращающий момент и мощность

«Переменный вращающий момент» — эта категория представляет для нас наибольший интерес. Этот момент имеет отношение к нагрузкам, для которых требуется низкий вращающий момент при низкой частоте вращения, а при увеличении скорости вращения требуется более высокий вращающий момент. Типичным примером являются центробежные насосы.

Вся остальная часть данного раздела будет посвящена исключительно переменному вращающему моменту и мощности.

Определив, что для центробежных насосов типичным является переменный вращающий момент, мы должны проанализировать и оценить некоторые характеристики центробежного насоса. Использование приводов с переменной частотой вращения обусловлено особыми законами физики. В данном случае это законы подобия, которые описывают соотношение между разностями давления и расходами.

Во-первых, подача насоса прямо пропорциональна частоте вращения. Это означает, что если насос будет работать с частотой вращения на 25% больше, подача увеличится на 25%.

Во-вторых, напор насоса будет меняться пропорционально квадрату изменения скорости вращения. Если частота вращения увеличивается на 25%, напор возрастает на 56%.

В-третьих, что особенно интересно, мощность пропорциональна кубу изменения скорости вращения. Это означает, что если требуемая частота вращения уменьшается на 50%, это равняется 87,5%-ному уменьшению потребляемой мощности.

Итак, законы подобия объясняют, почему использование приводов с переменной частотой вращения более целесообразно в тех областях применения, где требуются переменные значения расхода и давления. Grundfos предлагает ряд электродвигателей со встроенным частотным преобразователем, который регулирует частоту вращения для достижения именно этой цели.

Так же как подача, давление и мощность, потребная величина вращающего момента зависит от скорости вращения.

На рисунке показан центробежный насос в разрезе. Требования к вращающему моменту для такого типа нагрузки почти противоположны требованиям при «постоянной мощности». Для нагрузок при переменном вращающем моменте потребный вращающий момент при низкой частоте вращения — мал, а потребный вращающий момент при высокой частоте вращения — велик. В математическом выражении вращающий момент пропорционален квадрату скорости вращения, а мощность — кубу скорости вращения.

Это можно проиллюстрировать на примере характеристики вращающий момент/частота вращения, которую мы использовали ранее, когда рассказывали о вращающем моменте электродвигателя:

Когда электродвигатель набирает скорость от нуля до номинальной скорости, вращающий момент может значительно меняться. Величина вращающего момента, необходимая при определённой нагрузке, также изменяется с частотой вращения. Чтобы электродвигатель подходил для определённой нагрузки, необходимо чтобы величина вращающего момента электродвигателя всегда превышала вращающий момент, необходимый для данной нагрузки.

В примере, центробежный насос при номинальной нагрузке имеет вращающий момент, равный 70 Нм, что соответствует 22 кВт при номинальной частоте вращения 3000 мин-1. В данном случае насосу при пуске требуется 20% вращающего момента при номинальной нагрузке, т.е. приблизительно 14 Нм. После пуска вращающий момент немного падает, а затем, по мере того, как насос набирает скорость, увеличивается до величины полной нагрузки.

Очевидно, что нам необходим насос, который будет обеспечивать требуемые значения расход/напор (Q/H). Это значит, что нельзя допускать остановок электродвигателя, кроме того, электродвигатель должен постоянно ускоряться до тех пор, пока не достигнет номинальной скорости. Следовательно, необходимо, чтобы характеристика вращающего момента совпадала или превышала характеристику нагрузки на всём диапазоне от 0% до 100% скорости вращения. Любой «избыточный» момент, т.е. разница между кривой нагрузки и кривой электродвигателя, используется как ускорение вращения.

Соответствие электродвигателя нагрузке

Если нужно определить, отвечает ли вращающий момент определённого электродвигателя требованиям нагрузки, Вы можете сравнить характеристики скорости вращения/вращающего момента электродвигателя с характеристикой скорости вращения/ вращающего момента нагрузки. Вращающий момент, создаваемый электродвигателем, должен превышать потребный для нагрузки вращающий момент, включая периоды ускорения и полной скорости вращения.

Характеристика зависимости вращающего момента от скорости вращения стандартного электродвигателя и центробежного насоса.

Если мы посмотрим на характеристику , то увидим, что при ускорении электродвигателя его пуск производится при токе, соответствующем 550% тока полной нагрузки.

Когда двигатель приближается к своему номинальному значению скорости вращения, ток снижается. Как и следовало ожидать, во время начального периода пуска потери на электродвигателе высоки, поэтому этот период не должен быть продолжительным, чтобы не допустить перегрева.

Очень важно, чтобы максимальная скорость вращения достигалась как можно точнее. Это связано с потребляемой мощностью: например, увеличение скорости вращения на 1% по сравнению со стандартным максимумом приводит к 3%-ному увеличению потребляемой мощности.

Потребляемая мощность пропорциональна диаметру рабочего колеса насоса в четвертой степени.

Уменьшение диаметра рабочего колеса насоса на 10% приводит к уменьшению потребляемой мощности на (1- (0.9 * 0.9 * 0.9 * 0.9)) * 100 = 34%, что равно 66% номинальной мощности. Эта зависимость определяется исключительно на практике, так как зависит от типа насоса, конструкции рабочего колеса и от того, насколько вы уменьшаете диаметр рабочего колеса.

Время пуска электрдвигателя

Если нам необходимо подобрать типоразмер электродвигателя для определённой нагрузки, например для центробежных насосов, основная наша задача состоит в том, чтобы обеспечить соответствующий вращающий момент и мощность в номинальной рабочей точке, потому что пусковой момент для центробежных насосов довольно низкий. Время пуска достаточно ограниченно, так как вращающий момент довольно высокий.

Нередко для сложных систем защиты и контроля электродвигателей требуется некоторое время для их пуска, чтобы они могли замерить пусковой ток электродвигателя. Время пуска электродвигателя и насоса рассчитывается с помощью следующей формулы:

tпуск = время, необходимое электродвигателю насоса, чтобы достичь частоты вращения при полной нагрузке

n = частота вращения электродвигателя при полной нагрузке

Iобщ = инерция, которая требует ускорения, т.е. инерция вала электродвигателя, ротора, вала насоса и рабочих колёс.

Момент инерции для насосов и электродвигателей можно найти в соответствующих технических данных.

Мизб = избыточный момент, ускоряющий вращение. Избыточный момент равен вращающему моменту электродвигателя минус вращающий момент насоса при различных частотах вращения.

Мизб можно рассчитать по следующим формулам:

Как видно из приведённых вычислений, выполненных для данного примера с электродвигателем мощностью 4 кВт насоса CR, время пуска составляет 0,11 секунды.

Число пусков электродвигателя в час

Современные сложные системы управления электродвигателями могут контролировать число пусков в час каждого конкретного насоса и электродвигателя. Необходимость контроля этого параметра состоит в том, что каждый раз, когда осуществляется пуск электродвигателя с последующим ускорением, отмечается высокое потребление пускового тока. Пусковой ток нагревает электродвигатель. Если электродвигатель не остывает, продолжительная нагрузка от пускового тока значительно нагревает обмотки статора электродвигателя, что приводит к выходу из строя электродвигателя или сокращению срока службы изоляции.

Обычно за количество пусков, которое может выполнить электродвигатель в час, отвечает поставщик электродвигателя. Например, Grundfos указывает максимальное число пусков в час в технических данных на насос, так как максимальное количество пусков зависит от момента инерции насоса.

Мощность и КПД (eta) электродвигателя

Существует прямая связь между мощностью, потребляемой электродвигателем от сети, мощностью на валу электродвигателя и гидравлической мощностью, развиваемой насосом.

При производстве насосов используются следующие обозначения этих трёх различных типов мощности.

P1 (кВт) Входная электрическая мощность насосов — это мощность, которую электродвигатель насоса получает от источника электрического питания. Мощность P! равна мощности P2, разделённой на КПД электродвигателя.

P2 (кВт) Мощность на валу электродвигателя — это мощность, которую электродвигатель передает на вал насоса.

Р3 (кВт) Входная мощность насоса = P2, при условии, что соединительная муфта между валами насоса и электродвигателя не рассеивает энергию.

Р4 (кВт) Гидравлическая мощность насоса.

Крутящий момент электродвигателя калькулятор | Домострой

Расчет мощности двигателя
Привет.Расскажу о расчете крутящего момента.Расмотрим расчет крутящего момента Москвича 412/2140 (УЗАМ 412).
Мощность 75л.с./5000об/мин.
Крущий момент ?/4200 об/мин.
1.Находим мощность на 4200.
По пропорции х=75*4200/5000=63л.с.
2.Переводим в Киловатты.
63*0.746=46.998
3.Умножаем на коэффициент 9550.
46.998*9550=445830.9
4.Делим на обороты при которых достигается макс.крутящий момент.(4200)
445830.9/4200=106.8=107Н*м
Мощность 75л.с./5000об/мин.
Крущий момент 107Н*м /4200 об/мин.
Удачи!

Recommendations

Для запоминания: Коэффициент 9549 — это число Пи*1000*30. Ибо формула изначально имеет вид Me=Ne/w
Где
W — угловая скорость, рад/с
Которая равна — количество оборотов*Число Пи/30
А 1000 — это перевод из КВт в Вт

Ну как же, полезная информация)

Тебе в дополнение к материалу (если хочешь) могу дать еще расчет влияния диаметра и ширины диска на скорость движения. Или еще какие-нибудь интересные по моторам и по динамике, если вспомню конечно)

Если можно, буду благодарен!

Ок, тогда я завтра найду свою тетрадь и нарою тебе материала)

Последняя формула верная, но (не хочу показаться занудой) делить на 9549, будет точнее.

Спасибо, я перепишу бж с учетом 9549,так будет точнее.

Я оценил твой юмор))). Что ты прям уж так?

Да ты что!)))Я реально перепишу)

Как ты её назвал, пропорцию «х=75*4200/5000=63л.с.» — в топку. Откуда это, вообще?

Смотрел видео Власа Прудова, он там таким способом расчитывал мощностб после замены распредвала на более высокооборотистый.Взял мощность на 5000 тыс.и также само узнал какая можность будет на 6000 тыс.
Я просто расчитал это в обратную сторону.Нечего плохого в этом расчете не вижу при отсутствии фазовращателей и систем в двигателе.

Значение крутящего момента и мощности не имеют прямой зависимости, в том числе и в %, от оборотов коленвала. Эти показатели напрямую зависят от коэффициента наполнения цилиндров, а это коэффициент зависит от многих показателей, прежде всего, от фаз газораспределения. Повторюсь, прямой зависимости, тем более в % от оборотов максимальной мощности, нет и быть не может. Вот и всё.

Смотрел видео Власа Прудова, он там таким способом расчитывал мощностб после замены распредвала на более высокооборотистый.Взял мощность на 5000 тыс.и также само узнал какая можность будет на 6000 тыс.
Я просто расчитал это в обратную сторону.Нечего плохого в этом расчете не вижу при отсутствии фазовращателей и систем в двигателе.

Посмотрел, ради интереса, это видео. Ну что сказать? Очень много «если». Если мы обеспечим… И тому подобное. Ну, это не серьёзно. У него (Прудова) все «расчёты» ведутся при среднем эффективном давлении около 1 МПа. А почему, интересно? Ладно, я не об этом. Ты-то берёшь для «расчётов» один и тот же двигатель, а не тот, у которого поменяли распредвал и… В общем, среднее эффективное давление меняется в зависимости от коэффициента наполнения цилиндров. А коэффициент этот разный, на разных оборотах. Таким образом, и среднее эффективное давление в цилиндре на разных оборотах будет разным. Максимальный коэффициент наполнения цилиндров достигается на оборотах максимального крутящего момента и дальше, как правило, снижается (по крайней мере, не увеличивается). Ну, в общем, это долго всё «разжовывать». Короче, если фантазировать о каком-то двигателе у которого распредвалы будут… и так далее, то этой «пропорцией» пользоваться можно (хотя, очень много «если»). А вот что касается реального двигателя с совершенно определённым распредвалом, то пользоваться этой, как ты её назвал, «пропорцией» нельзя, категорически.

Формула расчета мощности: P = τ * ω, где
P — мощность в ваттах (1 л.с. = 1.36 кВт = 1359 ватт),
τ — крутящий момент,
ω — угловая скорость в радианах в секунду (считается так: ω = 2π * RPM / 60)

Итоговая формула получается: P = τ * 2π * RPM / 60 * 1.36 / 1000

Этот калькулятор позволяет перевести мощность и момент силы и обратно для заданной угловой скорости

Ниже два калькулятора, которые переводят мощность в момент силы (или крутящий момент) и наоборот для заданной угловой скорости. Формулы под калькулятором.

Момент силы и мощность

Мощность и момент силы

Несколько формул/
Для мощности:

где P — мощность (Ватты или килоВатты), τ — крутящий момент (Ньютон-метр), ω — угловая скорость (радиан в секунду), а точка обозначает скалярное произведение.
Для момента силы:

Угловая скорость в калькуляторе задается в оборотах в минуту, приведение ее к радианам в секунду тривиально:

Каков крутящий момент двигателя?

Каждый двигатель выражает свою мощность в лошадиных силах, но также имеет значение крутящего момента, которое вы также можете найти в техническом паспорте вашего автомобиля. Но какому крутящему моменту соответствует? Что он измеряет? А лучше иметь много? Ответы на все ваши вопросы об этом значении можно найти здесь.

Каково значение крутящего момента и что он измеряет?

Что выражает пара?
Если вы знаете максимальную мощность вашего автомобиля, вы можете легко рассчитать крутящий момент вашего автомобиля благодаря следующему соотношению:

Крутящий момент (в Нм) = 5252 x Мощность двигателя (в DIN л.с.)/об/мин.

Поэтому крутящий момент можно рассчитать в Нанометре, умножив мощность вашего двигателя в лошадиных силах по DIN на 5252. 5252 представляет собой избыточность уравнения, используемого для расчета мощности. Наконец, частота вращения представляет собой скорость вращения поршней. А именно, мощность и крутящий момент, а также многие другие данные могут быть измерены на силовом стенде (также называемом двигательным стендом).

Если вы знаете мощность блока двигателя только в кВт (киловатт), то перед использованием соотношения крутящий момент/мощность вам придется перевести его на DIN-силу. 1 кВт равен 1,36 л.с. Таким образом, крутящий момент и мощность взаимосвязаны и пропорциональны частоте вращения двигателя.

Чем больше крутящего момента имеет двигатель, тем больше его способность вытягивать весь вес автомобиля. Таким образом, автомобиль будет иметь большее и более плавное ускорение. Конечно, чем тяжелее автомобиль или чем больше его нагрузка, тем больше крутящего момента понадобится двигателю, чтобы его потянуть. Подводя итог, можно сказать, что максимальная мощность представляет собой способность автомобиля набирать скорость и крутящий момент его ускорения.

Ньютон-метр, единица измерения крутящего момента:

Ньютон-метр, или Нм, — это устройство, используемое для измерения силы вращения, прилагаемой поршнями коленчатого вала. Проще говоря, это склонность движущей силы заставить объект вращаться вокруг оси.

Как и номинальная мощность двигателя, крутящий момент не является фиксированным числом; он изменяется в зависимости от скорости поршней (измеряется в оборотах в минуту, оборотах в минуту или оборотах в минуту, оборотах в минуту). Для электромобиля это скорость вращения намагниченного ротора, питающегося от катушки, заряженной переменным током.

Является ли это преимуществом владения автомобилем сцепки?

Какие типы двигателей наиболее крутящие?

Как правило, все зависит от типа двигателя, но есть среднее для каждого типа двигателя, что позволяет нам классифицировать их:

При полной нагрузке электродвигатель на сегодняшний день является самым крутящим моментом из всех, потому что в реальности пиковый крутящий момент электромобилей находится на 0 оборотов в минуту и остается практически неизменным, независимо от скорости. Однако они теряют крошечный крутящий момент из-за трения между различными подвижными частями двигателя.

Тогда автомобиль с гибридным двигателем находится сразу за ним, благодаря идентичному электромотору, который обеспечивает крутящий момент в начале кривой. Затем она передается двигателем внутреннего сгорания (если он активен), который будет продолжать движение по кривой крутящего момента примерно до 3000 об/мин. Кривые крутящего момента гибридных автомобилей заканчиваются так же, как и у автомобилей с бензиновым двигателем.

Далее идет дизельный двигатель, который имеет линейную кривую крутящего момента: значение крутящего момента меняется очень мало с частотой вращения, но начинается он с определенного количества, которое напрямую доступно. Тем не менее, лучше избегать их сейчас, потому что они более загрязняющие и более облагаемые налогами, чем их неэтилированные коллеги.

Наконец, у автомобилей с бензиновым двигателем кривые крутящего момента самые низкие, потому что их максимальный крутящий момент обычно составляет около 3000 об/мин и только после этого снижается.

Лошадиные силы или ньютон-метры

Автор Администратор На чтение 3 мин Просмотров 388 Опубликовано 29.10.2019 Обновлено 26.10.2019

Автовладельцы часто меряются характеристиками своих машин. Часто в поле зрения попадают лошадиные силы и ньютон-метры, которые так или иначе определяют мощность двигателя. Считается, что большее количество ньютон-метров наблюдается в автомобилях с дизелем, однако в действительности крутящий момент не менее важен и для бензиновых моторов.

В чем отличие мощности от крутящего момента

Мощность определяет количество работы, которую можно выполнить за определенный промежуток времени. В автомобильной отрасли эта величина традиционно измеряется в лошадиных силах. Что касается крутящего момента, то он представляет собой силу, которая вращает вал двигателя вокруг оси и измеряется в ньютон-метрах.

На первый взгляд, крутящий момент – не важная характеристика. Так, количество Н/м при движении велосипедиста составляет 130–150 Н/м, что равно значению для автомобиля Skoda Fabia. Несмотря на это, машина движется намного быстрее, поскольку крутящий момент связан с числом оборотов в минуту. Велосипедист способен достичь только 30–40 оборотов, а Skoda – около 3500–4000 оборотов.

Таким образом, крутящий момент оказывается одной из величин, которая напрямую определяет ресурс мотора: Р (кВт) = Крутящий момент (Н/м) х Скорость вращения (об/мин) х 9549

Следовательно, мощность зависит от количества ньютон-метров, и нельзя однозначно делать вывод о том, что какая-либо из этих величин важнее. Если по-простому: момент нужен, например, чтобы открутить крышку бутылки с водой, а мощность – чтобы поднять ее.

В каких случаях важнее высокая мощность

Разумеется, большее значение лошадиных сил непосредственно определяет скорость разгона автомобиля. Полную производительность мотора можно достичь только на больших оборотах, которые редко используются при стандартном вождении, так как подобная нагрузка увеличивает износ двигателя.

Вышеупомянутая Skoda Fabia обладает мощностью 26–32 Квт, причем при уплате транспортного налога водитель должен указать максимальное значение – 63 кВт.

Из всего этого можно сделать вывод: число лошадиных сил важно, если вы не заботитесь о продолжительной эксплуатации мотора, а любите погонять, выжимают педаль газа до предела.

Когда предпочтительнее много ньютон-метров

Крутящий момент, как правило, первостепенно определяет характеристики дизельного двигателя. Количество ньютон-метров в таком моторе больше, поэтому при 2–3 тысячах оборотов мощность составит 42–54 кВт. Такая цифра однозначно превышает значение для бензинового ДВС, при этом общее значение лошадиных сил меньше, что выгодно отразится на транспортном налоге.

В целом, лучше иметь мотор с большим крутящим моментом, который достигается даже на малых оборотах. Такими характеристиками обладают и бензиновые, и дизельные двигатели, так что окончательное решение зависит от потенциального автовладельца.

Угловое движение — мощность и крутящий момент

• Работа является результатом силы, действующей на некотором расстоянии. Работа измеряется в джоулях (Нм) или фут-фунтах.
• Крутящий момент — это сила вращения, создаваемая коленчатым валом двигателя. Чем больше крутящий момент производит двигатель, тем выше его способность выполнять работу. Поскольку крутящий момент является вектором, действующим в определенном направлении, его обычно определяют в единицах Нм или фунт-фут.
• Мощность — это то, насколько быстро выполняется работа — работа в течение заданного промежутка времени.Мощность измеряется в ваттах (Дж / с) или лошадиных силах.

Мощность и крутящий момент тела при угловом движении

Мощность вращающегося тела может быть выражена как

P = T ω

= T 2 π n _{об / с}

= T π n _{об / мин} /30 (1)

где

P = мощность (Вт)

T = крутящий момент или момент (Нм)

ω = угловая скорость (рад / с)

π = 3.14 …

n _{об / мин} = оборотов в секунду (об / мин, 1 / с)

n _{об / мин} = оборотов в минуту (об / мин, 1 / мин)

• 1 рад = 360 ^o /2 π = ~ 57,29578 .. ^o

Примечание! — объект, такой как электродвигатель, может иметь активный момент без вращения, но без вращения ( ω = 0 ) не вырабатывается энергия.

В британских единицах измерения

P = T n _{об / мин} /5252 (1b)

, где

P = мощность (л.с.)

T = крутящий момент (фут-фунт _f )

Пример — крутящий момент, создаваемый вращающимся двигателем

Электродвигатель работает со скоростью 3600 об / мин с измеренной потребляемой мощностью 2000 Вт .Крутящий момент, создаваемый двигателем (без потерь), можно рассчитать, переставив (1) на

T = 30 P / (π n _{об / мин} )

= 30 (2000 Вт) / (π ( 3600 об / мин))

= 5,3 Нм

Калькулятор крутящего момента

P — мощность (Вт)

n _m — обороты (об / мин)

Скачать и распечатать Двигатель — Torque vs График мощности и частоты вращения

Крутящий момент тела при угловом движении

T = I α (2)

, где

I = момент инерции (кг · м ² , фунт _f ft s ² )

α = угловое ускорение (рад / с ² )

Как преобразовать крутящий момент в силу

Обновлено 14 декабря 2020 г.

Автор: C.Taylor

Крутящий момент — это приложение силы с помощью рычага, вращающегося вокруг оси. Хороший пример действия крутящего момента — гаечный ключ. Головка ключа захватывает болт и оказывает на него давление. Если вы продолжите оказывать давление, гаечный ключ в конечном итоге будет вращаться вокруг болта. Чем дальше от болта вы прикладываете давление, тем больший крутящий момент вы получите.

TL; DR (слишком длинный; не прочитано)

Уравнение Сила = Крутящий момент ÷ [Длина × sin (Угол)] преобразует крутящий момент в силу.В уравнении Угол — это угол, под которым сила действует на плечо рычага, где 90 градусов означает прямое приложение.

Найдите длину рычага

Измерьте длину рычага. Это будет расстояние под перпендикулярным углом, то есть 90 градусов, от центра. Если ручка расположена не под перпендикулярным углом, как позволяют некоторые храповые переходники, представьте себе воображаемую линию, идущую от болта. Длина будет перпендикулярным расстоянием от этой воображаемой линии до места приложения силы к рукоятке храповика.

Измерьте крутящий момент

Определите крутящий момент. Самый простой способ сделать это в реальном мире — использовать динамометрический ключ, который дает вам меру крутящего момента при приложении силы к рукоятке гаечного ключа.

Определите угол рычага

Определите угол, при котором на рычаг оказывается давление. Это не угол рычага, а направление приложения силы по отношению к острию рычага. Если сила прилагается непосредственно к ручке, то есть под перпендикулярным углом, то угол составляет 90 градусов.

Установите уравнение крутящего момента

\ tau = LF \ sin {\ theta}

«sin (θ)» — это тригонометрическая функция, требующая научного калькулятора. Если вы прикладываете перпендикулярную силу к ручке, вы можете исключить эту часть, поскольку sin (90) равен единице.

Переставьте уравнение крутящего момента для силы

Преобразуйте формулу для вычисления силы:

F = \ frac {\ tau} {L \ sin {\ theta}}

Используйте уравнение силы со значениями

Вставьте свои значения в формулу и решите.В качестве примера предположим, что вы приложили крутящий момент в 30 фут-фунтов под перпендикулярным углом, то есть под 45 градусами, в точке рычага на расстоянии 2 футов от центра:

F = \ frac {30} {2 \ sin {45} } = 21.22 \ text {pounds}

Как преобразовать крутящий момент двигателя в лошадиные силы?

Вы когда-нибудь смотрели спецификации двигателя в журнале и видели что-то вроде «этот двигатель развивает 300 фунт-фут крутящего момента при 4000 об / мин» и задавались вопросом, сколько это была мощность? О какой мощности мы здесь говорим? Вы можете подсчитать, сколько фут-фунтов мощности производит этот двигатель, используя общее уравнение:

Двигатель, который развивает крутящий момент 300 фунт-фут при 4000 об / мин, производит [(300 x 4000) / 5,252] 228 лошадиных сил при 4000 об / мин.Но откуда взялось число 5252?

Чтобы перейти от фунт-футов крутящего момента к лошадиным силам, вам нужно пройти несколько преобразований. Число 5 252 — это результат объединения нескольких различных коэффициентов пересчета в одно число.

Во-первых, 1 лошадиная сила определяется как 550 фунт-футов в секунду (прочтите «Как работает мощность в лошадиных силах», чтобы узнать, как они получили это число). Единицы крутящего момента — фунт-футы. Таким образом, чтобы перейти от крутящего момента к лошадиным силам, вам нужен показатель «в секунду». Вы получаете это, умножая крутящий момент на частоту вращения двигателя.

Но скорость двигателя обычно выражается в оборотах в минуту (об / мин). Поскольку мы хотим «в секунду», нам нужно преобразовать обороты в минуту в «что-то в секунду». Секунды просты — мы просто делим на 60, чтобы получить секунды. Теперь нам нужна безразмерная единица оборотов: радиан. Радиан на самом деле представляет собой отношение длины дуги к длине радиуса, поэтому единицы длины сокращаются, и вы остаетесь с безразмерной мерой.

Оборот можно рассматривать как измерение угла.Один оборот — это 360 градусов окружности. Поскольку длина окружности равна (2 x пи x радиус), в одном обороте есть 2 пи радиана. Чтобы преобразовать количество оборотов в минуту в радианы в секунду, вы умножаете число оборотов в минуту на (2-пи / 60), что равно 0,10472 радиана в секунду. Это дает нам количество «в секунду», необходимое для расчета лошадиных сил.

Давайте соберем все вместе. Нам нужно получить мощность, равную 550 фунт-фут в секунду, используя крутящий момент (фунт-фут) и частоту вращения двигателя (об / мин). Если мы разделим 550 фут-фунтов на 0.10472 радиан в секунду (обороты двигателя), получаем 550 / 0,10472, что равно 5,252.

Итак, если вы умножите крутящий момент (в фунт-футах) на частоту вращения двигателя (в оборотах в минуту) и разделите произведение на 5 252, количество оборотов в минуту преобразуется в «радианы в секунду», и вы можете перейти от крутящего момента к лошадиным силам — от «фунта- футы «к» фут-фунтам в секунду «.

Соответствующие статьи о крутящем моменте, мощности и двигателях можно найти по ссылкам на следующей странице.

Понимание взаимосвязи между двумя, EPI Inc.

ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ:

Крутящий момент измеряется; Мощность рассчитана

ПРИМЕЧАНИЕ: Все наши продукты, конструкции и услуги ЯВЛЯЮТСЯ ОРГАНИЧЕСКИМИ, БЕЗ ГЛЮТЕНА, НЕ СОДЕРЖАТ ГМО и не нарушают чьи-либо драгоценные ЧУВСТВА

Для того чтобы обсуждать силовые установки более подробно, важно понимать концепции POWER и TORQUE .

ОДНАКО, чтобы понять POWER , вы должны сначала понять ENERGY и WORK .

Если вы какое-то время не просматривали эти концепции, было бы полезно сделать это перед изучением этой статьи. НАЖМИТЕ ЗДЕСЬ, чтобы получить быстрый обзор Energy and Work.

Часто кажется, что люди не понимают отношения между МОЩНОСТЬЮ и МОМЕНТОМ. Например, мы слышали производителей двигателей , консультантов по распределительным валам и других « технических экспертов» , которые спрашивали клиентов:

«Вы хотите, чтобы ваш двигатель давал ЛОШАДЬ или МОМЕНТ?»

И этот вопрос обычно задают тоном, который убедительно свидетельствует о том, что эти «эксперты» верят, что мощность и крутящий момент каким-то образом исключают друг друга.

На самом деле верно обратное, и вы должны четко понимать следующие факты:

1. МОЩНОСТЬ (скорость выполнения РАБОТЫ) зависит от МОМЕНТ и ОБ / МИН .
2. МОМЕНТ и ОБ / МИН — ИЗМЕРЕННЫЕ величины выходной мощности двигателя.
3. МОЩНОСТЬ РАСЧЕТ рассчитывается исходя из крутящего момента и числа оборотов в минуту по следующему уравнению:

л.с. = крутящий момент x об / мин ÷ 5252

(Для всех, кто интересуется, внизу этой страницы показан вывод этого уравнения.)

Двигатель производит МОЩНОСТЬ за счет ВРАЩАЮЩЕГОСЯ ВАЛА, который может оказывать заданное значение МОМЕНТ на нагрузку при заданных об / мин . Величина МОМЕНТА, который может проявить двигатель, обычно зависит от числа оборотов.

МОМЕНТ

МОМЕНТ определяется как СИЛА вокруг заданной точки, применяемая на расстоянии РАДИУС от этой точки. Обратите внимание, что единицей МОМЕНТА является один фунт-фут (часто неверно), а единицей РАБОТА является один фут-фунт .

Рисунок 1

Ссылаясь на , рисунок 1 , предположим, что ручка прикреплена к шатуну так, чтобы она была параллельна поддерживаемому валу и расположена на радиусе 12 дюймов от центра вала. В этом примере рассмотрим вал должен быть прикреплен к стене . Пусть стрелка представляет силу 100 фунтов, приложенную в направлении, перпендикулярном ручке и шатуну, как показано на рисунке.

Поскольку вал прикреплен к стене, вал не вращается, но к валу прилагается крутящий момент , равный 100 фунт-фут (100 фунтов на 1 фут).

ПРИМЕЧАНИЕ , что ЕСЛИ шатун на эскизе был вдвое длиннее (т. Е. Рукоятка была расположена в 24 дюймах от центра вала), то же самое усилие в 100 фунтов, приложенное к рукоятке, дало бы 200 фунт-фут крутящего момента (100 фунтов умножить на 2 фута)

МОЩНОСТЬ

МОЩНОСТЬ — это мера того, сколько РАБОТ может быть выполнено за указанное ВРЕМЯ. В примере на странице «Работа и энергия» парень, толкающий машину, сделал 16 500 фут-фунтов из 90 300 РАБОТА .Если бы он проделал эту работу за две минуты, он произвел бы 8250 фут-фунтов в минуту POWER (165 футов x 100 фунтов ÷ 2 минуты). Если вам неясно, что такое РАБОТА и ЭНЕРГИЯ, было бы полезно ознакомиться с этими концепциями ЗДЕСЬ.

Точно так же, как один тонны — это большой вес (по определению, 2000 фунтов), один лошадиных сил, — это большой объем мощности. Определение одной лошадиных сил составляет 33000 фут-фунтов в минуту . Мощность, которую парень произвел, толкая свою машину по участку (8250 футов фунтов в минуту), равна лошадиных сил (8 250 ÷ 33 000).

Хорошо, все в порядке, но как толкание машины через парковку связано с вращающимися механизмами?

Рассмотрим следующее изменение в приведенном выше эскизе рукоятки и кривошипа . Ручка все еще находится на расстоянии 12 дюймов от центра вала, но теперь, вместо того, чтобы быть прикрепленным к стене, вал теперь проходит через стену, опираясь на подшипники качения, и прикреплен к генератору за стеной.

Предположим, как показано на рис. 2 , что постоянная сила 100 фунтов.каким-то образом прикладывается к ручке, так что сила всегда перпендикулярна как ручке, так и шатуну, когда шатун поворачивается. Другими словами, «стрелка» вращается вместе с рукояткой и остается в том же положении относительно рукоятки и рукоятки, как показано в приведенной ниже последовательности. (Это называется «касательной силой»).

Рисунок 2

Если постоянная тангенциальная сила в 100 фунтов, приложенная к 12-дюймовой рукоятке (крутящий момент 100 фунт-фут), заставляет вал вращаться со скоростью 2000 об / мин, тогда мощность , , которую вал передает генератору за стеной, составляет 38 HP , рассчитывается следующим образом:

100 фунт-фут крутящего момента (100 фунт-футов)x 1 фут), умноженное на 2000 об / мин, деленное на 5252, составляет 38 л.с.

Следующие примеры иллюстрируют несколько различных значений МОМЕНТА, которые производят 300 л.с.

Пример 1 : Какой МОМЕНТ требуется для производства 300 л.с. при 2700 об / мин?

, поскольку HP = МОМЕНТ x ОБ / МИН ÷ 5252
, а затем перегруппировав уравнение:
МОМЕНТ = HP x 5252 ÷ ОБ / МИН

Ответ: МОМЕНТ = 300 x 5252 ÷ 2700 = 584 фунт-фут.

Пример 2: Какой МОМЕНТ требуется для производства 300 л.с. при 4600 об / мин?

Ответ: МОМЕНТ = 300 x 5252 ÷ 4600 = 343 фунт-фут.

Пример 3: Какой МОМЕНТ требуется для производства 300 л.с. при 8000 об / мин?

Ответ: МОМЕНТ = 300 x 5252 ÷ 8000 = 197 фунт-фут.

Пример 4: Какой МОМЕНТ дает секция турбины 41 000 об / мин газотурбинного двигателя мощностью 300 л.с.?

Ответ: МОМЕНТ = 300 x 5252 ÷ 41000 = 38,4 фунт-фут.

Пример 5: Выходной вал коробки передач двигателя в Примере 4 выше вращается со скоростью 1591 об / мин.Какой МОМЕНТ доступен на этом валу?

Ответ: МОМЕНТ = 300 x 5252 ÷ 1591 = 991 фунт-фут.

(без учета потерь в коробке передач, конечно).

Из этих чисел следует сделать вывод, что определенное количество лошадиных сил может быть получено из бесконечного числа комбинаций крутящего момента и числа оборотов в минуту.

Подумайте об этом по-другому: в автомобилях равного веса 2-литровый двигатель с двумя распредвалами, развивающий 300 л.с. при 8000 об / мин (197 фунт-фут) и 400 л.с. при 10000 об / мин (210 фунт-фут), поможет вам. угла так же, как 5-литровый двигатель, который развивает 300 л.с. при 4000 об / мин (394 фунт-фут) и 400 л.с. при 5000 об / мин (420 фунт-фут).Фактически, в автомобилях равного веса меньший двигатель, вероятно, будет гоняться ЛУЧШЕ, потому что он намного легче и, следовательно, снижает нагрузку на переднюю часть. И, в действительности, автомобиль с более легким 2-литровым двигателем, вероятно, будет весить меньше, чем большой автомобиль с двигателем V8, поэтому он будет лучшим гоночным автомобилем по нескольким причинам.

Измерение мощности

Динамометр определяет МОЩНОСТЬ , которую производит двигатель, прикладывая нагрузку к выходному валу двигателя с помощью водяного тормоза, генератора, поглотителя вихревых токов или любого другого управляемого устройства, способного поглощать мощность.Система управления динамометром заставляет поглотитель точно соответствовать количеству МОМЕНТ , которое двигатель производит в этот момент, затем измеряет , что МОМЕНТ и об / мин вала двигателя, и на основе этих двух измерений он рассчитывает наблюдается мощность. Затем он применяет различные факторы (температура воздуха, барометрическое давление, относительная влажность), чтобы скорректировать наблюдаемую мощность до значения, которое было бы , если бы оно было измерено при стандартных атмосферных условиях , называемое скорректированной мощностью . .

Мощность для привода насоса

В ходе работы с множеством различных проектов двигателей мы часто слышим предположение, что мощность двигателя может быть увеличена за счет использования «лучшего» масляного насоса. В этом предположении подразумевается вера в то, что «лучший» масляный насос имеет более высокую эффективность перекачивания и, следовательно, может обеспечивать требуемый поток при требуемом давлении, потребляя при этом меньше энергии от коленчатого вала. Хотя это технически верно, величина улучшения на удивление мала.

Сколько мощности требуется, чтобы привести в действие насос, подающий известный поток при известном давлении? Мы уже показали, что мощность — это работа в единицу времени, и пока мы будем придерживаться старых добрых американских единиц (фут-фунт в минуту и ​​дюйм-фунт в минуту). И мы знаем, что расход раз давление равно МОЩНОСТЬ , как показано:

Расход (кубических дюймов / минуту) умноженный на давление (фунты / квадратный дюйм) = МОЩНОСТЬ (дюйм-фунты / минуту)

Далее достаточно просто умножить на соответствующие константы, чтобы получить уравнение, которое вычисляет HP по давлению, умноженному на расход.Поскольку расход чаще всего указывается в галлонах в минуту, и поскольку хорошо известно, что в галлоне содержится 231 кубический дюйм, то:

Расход (галлонов в минуту) x 231 (кубический дюйм / галлон) = расход (кубический дюйм в минуту).

Поскольку, как объяснено выше, 1 л.с. — это 33 000 фут-фунтов работы в минуту, умножение этого числа на 12 дает количество дюйм-фунтов работы в минуту в одном HP (396 000). Разделив 396 000 на 231, мы получим коэффициент преобразования единиц 1714,3. Следовательно, простое уравнение:

Насос HP = расход (галлонов в минуту) x давление (PSI) / 1714.

Это уравнение представляет мощность, потребляемую насосом со 100% -ным КПД. Когда в уравнение включается КПД насоса, оно становится:

Насос HP = (расход {GPM} x давление {PSI} / (1714 x эффективность)

Обычные шестеренчатые насосы обычно работают с КПД от 75 до 80%. Итак, предположим, что вашему полностью алюминиевому двигателю V8 требуется 10 галлонов в минуту при 50 фунтах на квадратный дюйм. Масляный насос будет рассчитан на поддержание некоторого предпочтительного уровня давления масла на холостом ходу, когда двигатель и масло горячие, поэтому насос будет иметь гораздо большую производительность, чем требуется для поддержания 10 галлонов в минуту при 50 фунтах на квадратный дюйм при рабочей скорости.(Это то, что делает «предохранительный» клапан: отводит избыточную пропускную способность обратно на вход насоса, что, в качестве дополнительного преимущества, также значительно снижает предполагаемую кавитацию во входной линии насоса.)

Итак, предположим, что ваш насос с КПД 75% поддерживает 50 фунтов на квадратный дюйм при рабочей скорости и обеспечивает 10 галлонов в минуту, необходимые двигателю. Фактически он перекачивает примерно 50 галлонов в минуту (10 из которых проходят через двигатель, а оставшиеся 40 — через предохранительный клапан) при 50 фунтах на квадратный дюйм. Мощность для привода этой ступени нагнетательного насоса составляет:

л.с. = (50 галлонов в минуту x 50 фунтов на кв. Дюйм) / (1714 x 0.75 КПД) = 1,95 л.с.

Предположим, вы поддались шумихе и выложили действительно большие деньги за насос с КПД 90%. Этот насос (при том же расходе и давлении) потребляет:

л.с. = (50 галлонов в минуту x 50 фунтов на кв. Дюйм) / (эффективность 1714 x 0,90) = 1,62 л.с.

ВАУ. Чистый прирост 1/3 HP. Может ли ВАШ дино даже точно измерить разницу в 1 л.с.?

Общие наблюдения

Чтобы спроектировать двигатель для конкретного применения, полезно построить график оптимальной кривой мощности для этого конкретного приложения, а затем на основе этой проектной информации определить кривую крутящего момента, которая требуется для получения желаемой кривой мощности.Оценивая требования к крутящему моменту по сравнению с реалистичными значениями BMEP, вы можете определить разумность целевой кривой мощности.

Обычно пик крутящего момента происходит при значительно более низких оборотах в минуту, чем пиковая мощность. Причина в том, что, как правило, кривая крутящего момента не спадает (в%) так быстро, как увеличивается число оборотов в минуту (в%). Для гоночного двигателя часто бывает выгодно (в рамках граничных условий приложения) эксплуатировать двигатель намного выше пиковой мощности, чтобы обеспечить максимальную среднюю мощность в требуемом диапазоне оборотов.

Однако для двигателя, который работает в относительно узком диапазоне оборотов, такого как авиационный двигатель, обычно требуется, чтобы двигатель вырабатывал максимальную мощность при максимальных оборотах. Для этого требуется, чтобы пик крутящего момента был достаточно близок к максимальным оборотам в минуту. Для авиационного двигателя вы обычно проектируете кривую крутящего момента так, чтобы она была максимальной при нормальном крейсерском режиме и оставалась ровной до максимальных оборотов. Такое расположение кривой крутящего момента позволило бы двигателю производить значительно большую мощность, если бы он мог работать на более высоких оборотах, но цель состоит в том, чтобы оптимизировать производительность в пределах рабочего диапазона.

Пример этой концепции показан на Рисунке 3 ниже. Три пунктирные линии представляют три разные кривые крутящего момента, каждая из которых имеет точно такую ​​же форму и значения крутящего момента, но с пиковыми значениями крутящего момента, расположенными при разных значениях числа оборотов в минуту. Сплошные линии показывают мощность, создаваемую кривыми крутящего момента того же цвета.

Рисунок 3

Обратите внимание, что с пиковым крутящим моментом 587 фунт-фут при 3000 об / мин розовая линия электропередачи достигает пика примерно 375 л.с. между 3500 и 3750 об / мин.При той же кривой крутящего момента, перемещенной вправо на 1500 об / мин (черный, пик крутящего момента 587 фунт-фут при 4500 об / мин), пиковая мощность подскакивает примерно до 535 л.с. при 5000 об / мин. Опять же, перемещение той же кривой крутящего момента вправо еще на 1500 об / мин (синий, пик крутящего момента 587 фунт-фут при 6000 об / мин) приводит к максимальной мощности около 696 л.с. при 6500 об / мин

Используя черные кривые в качестве примера, обратите внимание, что двигатель выдает 500 л.с. при 4500 и 5400 об / мин, что означает, что двигатель может выполнять такой же объем работы за единицу времени (мощности) при 4500, что и при 5400.ОДНАКО, он будет сжигать меньше топлива для выработки 450 л.с. при 4500 об / мин, чем при 5400 об / мин, потому что паразитные потери мощности (мощность, потребляемая для вращения коленчатого вала, компонентов возвратно-поступательного движения, клапанного механизма) увеличивается пропорционально квадрату частоты вращения коленчатого вала.

Диапазон оборотов, в котором двигатель развивает максимальный крутящий момент, ограничен. Вы можете настроить двигатель так, чтобы он имел высокий пиковый крутящий момент с очень узким диапазоном или более низкое значение пикового крутящего момента в более широком диапазоне. Эти характеристики обычно продиктованы параметрами приложения, для которого предназначен двигатель.

Пример этого показан на Рисунке 4 ниже. Это то же самое, что и график на Рисунке 3 (выше), ЗА ИСКЛЮЧЕНИЕМ, синяя кривая крутящего момента была изменена (как показано зеленой линией), поэтому она не спадает так быстро. Обратите внимание, как это приводит к тому, что зеленая линия электропередачи выходит за пределы пикового крутящего момента. Такого рода изменение кривой крутящего момента может быть достигнуто путем изменения различных ключевых компонентов, включая (но не ограничиваясь) профили выступов кулачков, разделение выступов кулачков, длину впускных и / или выпускных направляющих, поперечное сечение впускных и / или выпускных направляющих.Изменения, направленные на расширение пикового крутящего момента, неизбежно уменьшат значение пикового крутящего момента, но желательность данного изменения определяется применением.

Рисунок 4

Вывод уравнения мощности

(для всех, кто интересуется)

Эта часть может не представлять интереса для большинства читателей, но несколько человек спросили:

«Хорошо, если л.с. = ОБ / МОМ x МОМЕНТ ÷ 5252 , то откуда 5252?»

Вот ответ.

По определению МОЩНОСТЬ = СИЛА x РАССТОЯНИЕ ÷ ВРЕМЯ (как описано выше под заголовком POWER )

Используя пример на Рисунке 2 выше, где постоянная тангенциальная сила в 100 фунтов была приложена к 12-дюймовой рукоятке, вращающейся со скоростью 2000 об / мин, мы знаем задействованную силу , поэтому для расчета мощности нам потребуется расстояние до ручки. путешествий на единицу время , выражается как:

Мощность = 100 фунтов x расстояние в минуту

Хорошо, как далеко перемещается рукоятка кривошипа за одну минуту? Сначала определите расстояние, на которое он проходит за один оборот на :

РАССТОЯНИЕ за оборот = 2 x π x радиус

РАССТОЯНИЕ за оборот.= 2 x 3,1416 x 1 фут = 6,283 фута

Теперь мы знаем, как далеко кривошип перемещается за один оборот. Как далеко заводится за минут ?

РАССТОЯНИЕ в мин. = 6,283 фута на оборот х 2000 изм. за мин. = 12566 футов в минуту

Теперь мы знаем достаточно, чтобы вычислить мощность, определенную как:

МОЩНОСТЬ = УСИЛИЕ x РАССТОЯНИЕ ÷ ВРЕМЯ
, поэтому
Мощность = 100 фунтов x 12566 футов в минуту = 1256 600 фут-фунтов в минуту

Пухло, а как насчет ЛОШАДЕЙ? Помните, что одна ЛОШАДЬ определяется как 33000 фут-фунтов работы в минуту .Следовательно, HP = МОЩНОСТЬ (фут-фунт в минуту) ÷ 33000. Мы уже подсчитали, что мощность, подаваемая на кривошипное колесо выше, составляет 1 256 600 фут-фунтов в минуту.

Сколько это HP?

л.с. = (1,256,600 ÷ 33,000) = 38,1 л.с.

Теперь мы объединяем кое-что, что мы уже знаем, чтобы произвести магию 5252. Мы уже знаем это:

МОМЕНТ = СИЛА x РАДИУС.

Если мы разделим обе части этого уравнения на РАДИУС, мы получим:

(a) СИЛА = МОМЕНТ ÷ РАДИУС

Теперь, если РАССТОЯНИЕ на оборот = РАДИУС x 2 x π, то

(b) РАССТОЯНИЕ в минуту = РАДИУС x 2 x π x об / мин

Мы уже знаем

(c) МОЩНОСТЬ = СИЛА x РАССТОЯНИЕ в минуту

Итак, если мы подставим эквивалент FORCE из уравнения (a) и расстояние в минуту из уравнения (b) в уравнение (c), мы получим:

МОЩНОСТЬ = (МОМЕНТ ÷ РАДИУС) x (ОБ / МИН x РАДИУС x 2 x π)

Разделив обе стороны на 33000, чтобы найти HP,

л.с. = МОМЕНТ ÷ РАДИУС x ОБ / МИН x РАДИУС x 2 x π ÷ 33,000

При уменьшении получаем

л.с. = МОМЕНТ x ОБ / МИН x 6.28 ÷ 33,000

С

33 000 ÷ 6,2832 = 5252

Следовательно

л.с. = МОМЕНТ x ОБ / МИН ÷ 5252

Обратите внимание, что при 5252 об / мин крутящий момент и л.с. равны. При любой частоте вращения ниже 5252 значение крутящего момента больше, чем значение HP; Выше 5252 об / мин значение крутящего момента меньше значения л.с.

Калькулятор крутящего момента в л.с.

Этот калькулятор крутящего момента в л.с. помогает определить мощность движущегося объекта в лошадиных силах. Есть только несколько различий, которые отделяют крутящий момент отл.с., поэтому преобразовать л.с. в крутящий момент не так уж сложно. В приведенном ниже тексте вы также можете найти, как преобразовать мощность в крутящий момент (нм), и подробно объяснить формулу мощности. Вы также можете использовать этот инструмент для преобразования полного крутящего момента в лошадиных сил, если вы знаете крутящий момент вашего двигателя!

Что такое лошадиные силы? Определение мощности

Представьте себе лошадь, привязанную к колесу; колесо запускается в состоянии покоя, но как только лошадь начинает тянуть, оно движется. Лошадь будет перемещать это колесо на определенное расстояние за секунду, которое известно как лошадиных сил. — скорость выполняемой работы.Лошадиная сила обычно используется для определения эффективности двигателя или моторов и была впервые определена в конце 18 века шотландским инженером Джеймсом Ваттом , когда он хотел сравнить эффективность двигателя с лошадиными силами.

Когда люди говорят о лошадиных силах, они обычно имеют в виду механическую мощность. Однако существует много различных типов лошадиных сил, таких как;

• Механическая мощность в лошадиных силах, л.с. (I): Наиболее распространенное определение лошадиных сил, механическая мощность равна 745.70 Вт.

• Метрическая мощность в лошадиных силах, л.с. (М): Более научное обозначение, приблизительно 735,50 Вт.

• Электрическая мощность, л.с. (E): Это равно 746 Вт. Это определение в основном используется для электродвигателей.

• Air Horsepower, ahp: Это равно 944 Вт и используется в основном в машинах для кондиционирования воздуха.

• Мощность котла, л.с. (S): Обозначает мощность котла по подаче пара в паровой двигатель, что составляет приблизительно 9 809.5 Вт.

💡 Когда мы хотим преобразовать полный крутящий момент в лошадиные силы, мы должны знать, сколько ватт содержится в одной лошадиной силе для этого конкретного типа устройства (например, в электродвигателе 1 лошадиная сила равна 746 Вт).

Что такое крутящий момент? Определение крутящего момента

Крутящий момент — это способность силы поворачивать или скручивать объект. Крутящий момент присутствует, если, когда мы прикладываем силу к объекту, он начинает вращаться или перестает вращаться.Крутящий момент зависит от радиуса объекта (в метрах), умноженного на прилагаемую к нему силу (в Ньютонах). Следовательно, единицей измерения крутящего момента в системе СИ является Н · м.

Скорость отвечает на вопрос «Как быстро движется объект?» Скорость — это расстояние, которое объект преодолевает за период времени, и не зависит от направления, в котором он движется (известная как скалярная единица ). Скорость может быть линейной (м / с, миль / ч) или круговой (об / мин, рад / с).

Крутящий момент по сравнению с л.с.

Когда мы говорим о транспортных средствах, мы часто слышим слова «мощность» и «крутящий момент», но знаем ли мы на самом деле, что представляют собой эти единицы? Есть несколько различий между крутящим моментом и крутящим моментом.л.с.:

Давайте вспомним, что крутящий момент — это сила, которая действует на объект, чтобы вращать его. С другой стороны, мощность в лошадиных силах — это то, как далеко этот объект перемещается за определенное время, когда к нему прилагается сила. Итак, мощность в лошадиных силах — это крутящий момент, приложенный к объекту, умноженный на скорость, которую это количество крутящего момента создает за определенный период времени:

Мощность = крутящий момент x скорость

Когда мы хотим сравнить такие вещи, как ускорение и максимальная скорость, мы должны смотреть на мощность в лошадиных силах.Представьте себе транспортное средство на склоне, и мы хотим знать: «Может ли это транспортное средство легко подняться на этот холм?» Если автомобиль имеет достаточный крутящий момент, у него не будет проблем с подъемом на вершину холма.

Как рассчитать мощность в лошадиных силах? Формула крутящего момента

л.с.

Поскольку мы рассмотрели определения крутящего момента, скорости и лошадиных сил, формулу лошадиных сил можно представить как крутящий момент, приложенный к объекту, и скорость, которую эта сила создает в течение заданного периода времени. В этом разделе мы покажем вам, как калькулятор крутящего момента в л.с. работает на примере:

1. Когда мы хотим преобразовать общий крутящий момент в лошадиные силы, нам нужно знать формулу мощности в ваттах:

Мощность (Вт) = Крутящий момент (Н.м) * Скорость (об / мин)

2. Рассчитаем механическую мощность машины при крутящем моменте 150 Нм и частоте вращения 1500 об / мин:

Мощность (Вт) = 150 Нм * 1500 об / мин = 225000 Вт

3. Поскольку мы рассчитали мощность нашей машины в ваттах, мы можем рассчитать механическую мощность, применив соответствующее преобразование мощности:

💡 Мы знаем, что 1 механическая л.с. равна 745,70 Вт

Лошадиная сила (л.с. (I)) = Мощность (Вт) / 745.70 Вт

4. Итак, механическую мощность (л.с. (л)) этой машины можно рассчитать следующим образом:

Мощность в лошадиных силах (л.с. (I)) = 225000 / 745,70 Вт = 31,6 л.с. (I)

5. И все. Теперь мы знаем, что это устройство выдает 31,6 л.с. Теперь вы готовы использовать калькулятор крутящего момента в л.с.!

Как рассчитать мощность в лошадиных силах — Power Test, Inc.

Уравнение для расчета мощности простое: лошадиных сил = крутящий момент x об / мин / 5,252 .Вы можете воспользоваться нашим калькулятором мощности, приведенным ниже, чтобы испытать его на себе. Когда дело доходит до понимания того, как динамометр измеряет крутящий момент и вычисляет мощность, полезно знать еще несколько основных определений и формул.

Сила и работа

Если мы держим груз в 10 фунтов, мы прикладываем силу в 10 фунтов. Если мы переместим (смещаем) гирю на расстояние 3 фута, мы сделали работу. Мы сделали 30 фунт-футов работы.

Работа = Сила x Смещение

Мощность

Мощность — это то, сколько работы можно выполнить за определенный период времени.

Мощность = Работа / Время или Сила x Смещение / Время

Мощность

Определение 1 лошадиные силы означает перемещение 1 фунта 33 000 футов за одну минуту или 33 000 фунт-футов в минуту.

1 л.с. = 1 фунт x 33000 футов / 1 минуту

Попробуйте сами

Применение к вращательному движению

Мы имеем дело с двигателями, в которых сила и мощность передаются во вращательном движении. Это немного меняет ситуацию.

Крутящий момент — это сила, приложенная или полученная через рычаг или моментный рычаг, который будет вращаться вокруг точки опоры или оси. Для наших целей рука — это радиус. Если сила 10 фунтов приложена в радиусе 3 футов, мы прикладываем крутящий момент 30 фунт-фут. Мы будем использовать тормоз и моментный рычаг при измерении крутящего момента двигателя. Обратите внимание: хотя физически крутящий момент является силой, математически он уже имеет те же единицы, что и работа. (фунт-фут)

Мы знаем, что Работа достигается, когда есть Сила и Смещение.Мощность — это работа, зависящая от скорости. Поскольку мы имеем дело с вращательным движением, оно называется угловой скоростью и выражается в радианах в секунду или оборотах в минуту. Радиан — это угол, радиус которого равен длине дуги, образованной этим углом. То же самое независимо от размера круга. Следовательно, на каждый оборот приходится 2π радиана. Как и в революции, у радианов нет единицы измерения, что хорошо работает, потому что крутящий момент уже включает в себя единицу смещения (футы).

Формула мощности теперь выглядит так.

Мощность = крутящий момент x 2π x число оборотов в минуту

Мы хотели бы избавиться от 2π и учитывать, что 1 л.с. = 33,0000 фунт-футов. / мин.

Вот что мы имеем для уравнения.

33000 фунт-фут / мин = фунт-фут. x 2π x об / мин

Разделите каждую сторону на 2π (6,28315), и вы получите 5 252 фунт-фут / мин = фунт-фут. x оборотов / мин.

Затем разделите каждую сторону на 5252, и вы получите следующее уравнение:

1 Лошадиная сила = Крутящий момент x R.ВЕЧЕРА. / 5252

Из-за этой математики фунт-фут крутящего момента и лошадиные силы всегда будут одинаковыми при 5 252 оборотах в минуту.

Что такое мощность (лс)? Как рассчитать мощность

Что такое лошадиные силы? Как я могу рассчитать свою мощность в лошадиных силах? Это общие вопросы, которые мы получаем от наших клиентов. Чтобы ответить на этот вопрос, давайте сначала определим, что такое лошадиные силы.

Лошадиная сила, как и любая единица мощности, — это просто скорость, с которой выполняется работа. Буквально, единица лошадиных сил возникла в результате эксперимента по измерению мощности отдельной лошади.Было установлено, что лошадь способна выполнять работу 33 000 фунт-сила-футов в минуту. Мы обратимся к этому номеру позже в объяснении.

Во-первых, несколько уравнений, которые помогут вам рассчитать мощность:

Мощность = Работа / Время

Мощность = (Сила x Расстояние) / Время

Для электродвигателей мощность или мощность в лошадиных силах можно рассчитать по крутящему моменту и скорости. Например, если у вас есть двигатель, рассчитанный на 3000 об / мин и 6 дюйм-фунтов, то мощность в лошадиных силах рассчитывается ниже.

л.с. = (3000 x 6) / 63025 = 0,286

63025 является константой при использовании оборотов в минуту для скорости и фунт-силы для единиц крутящего момента. 5252 — еще одна распространенная константа, если скорость выражена в об / мин, а крутящий момент — в фут-фунт-силах. Если единицы измерения разные, просто произведите преобразование единиц.

Получение этих констант выполняется с использованием 33 000 фунт-сила-футов / мин = 1 л.с. Хотя единицы мощности являются производными от 33000 фунт-сила-футов в минуту, это не критично для понимания того, как рассчитать мощность двигателя в зависимости от скорости и крутящего момента.

Еще одна распространенная единица мощности, которую определяют двигатели, — это ватты. Преобразование ватт в лошадиные силы составляет 745,7 Вт = 1 л.с.

Чтобы помочь проектировщикам с иногда трудным преобразованием единиц измерения, Groschopp разработал калькулятор MOTORTEC STP, бесплатную загружаемую программу, которая обеспечивает быстрый и простой способ расчета скорости, крутящего момента или мощности. Преобразование наиболее часто используемых единиц выбирается, генерируется автоматически и может быть распечатано.

• Расчет скорости, крутящего момента и мощности
• Расчет расчетного электрического тока и потерь для выбора оптимального двигателя
• Простое и точное преобразование единиц измерения
• Настраиваемая функция печатного отчета
• Расчет эксплуатационных расходов

.