Як вымераць крутоўны момант (круцячая сіла) вашага аўтамабіля

Крутоўны момант прапарцыйны конскім сілам і вар'іруецца ў залежнасці ад аўтамабіля і яго асаблівасцяў. Памер кола і перадаткавы лік уплываюць на крутоўны момант.

Ці купляеце вы новы аўтамабіль або будуеце хот-род у сваім гаражы, пры вызначэнні характарыстык рухавіка ў гульню ўступаюць два фактары: магутнасць і крутоўны момант. Калі вы падобныя на большасць самаробных механікаў або аўтамабільных энтузіястаў, вы, верагодна, добра разумееце ўзаемасувязь паміж конскімі сіламі і круцячы момант, але вам можа быць цяжка зразумець, як дасягаюцца гэтыя лічбы ў «фута-фунтах». Хочаце верце, хочаце не, але на самой справе гэта не так ужо і складана.

Перш чым мы паглыбімся ў тэхнічныя дэталі, давайце разбяром некалькі простых фактаў і азначэнняў, якія дапамогуць зразумець, чаму і магутнасць, і крутоўны момант з'яўляюцца важнымі фактарамі, якія варта ўлічваць. Мы павінны пачаць з вызначэння трох элементаў вымярэння прадукцыйнасці рухавіка ўнутранага згарання: хуткасці, крутоўнага моманту і магутнасці.

Частка 1 з 4. Разуменне таго, як хуткасць рухавіка, крутоўны момант і магутнасць уплываюць на агульную прадукцыйнасць

У нядаўнім артыкуле ў часопісе Hot Rod адна з найвялікшых загадак прадукцыйнасці рухавіка была нарэшце разгаданая шляхам вяртання да асноў таго, як насамрэч улічваецца магутнасць. Большасць людзей лічаць, што дынамометры (дынамометры рухавікоў) прызначаны для вымярэння магутнасці рухавіка ў конскіх сілах.

Насамрэч дынамометры вымяраюць не магутнасць, а крутоўны момант. Гэты паказчык крутоўнага моманту памнажаецца на лік абарачэнняў у хвіліну, пры якім ён вымяраецца, а затым дзеліцца на 5,252, каб атрымаць паказчык магутнасці.

На працягу больш за 50 гадоў дынамометры, якія выкарыстоўваюцца для вымярэння крутоўнага моманту і колькасці абаротаў рухавіка, проста не маглі справіцца з вялікай магутнасцю, якая ствараецца гэтымі рухавікамі. Фактычна, адзін цыліндр на гэтых 500 кубічных цалях Hemis, якія спальваюць нитрометан, вырабляе прыкладна 800 фунтаў цягі праз адну выхлапную трубу.

Усе рухавікі, няхай гэта будзе рухавікі ўнутранага згарання ці электрычныя, працуюць на розных хуткасцях. Па большай частцы, чым хутчэй рухавік завяршае свой працоўны такт ці цыкл, тым больш магутнасці ён вырабляе. Што да рухавіка ўнутранага згарання, то на яго агульную прадукцыйнасць уплываюць тры элемента: хуткасць, крутоўны момант і магутнасць.

Хуткасць вызначаецца тым, наколькі хутка рухавік выконвае сваю працу. Калі мы ўжываем хуткасць рухавіка да ліку або адзінцы вымярэння, мы вымяраем хуткасць рухавіка ў абаротах у хвіліну або RPM. «Праца», якую здзяйсняе рухавік, уяўляе сабой сілу, прыкладзеную на вымяранай адлегласці. Крутоўны момант вызначаецца як адмысловы выгляд працы, які вырабляе кручэнне. Гэта адбываецца, калі сіла дзейнічае на радыус (ці, для рухавіка ўнутранага згарання, на махавік) і звычайна вымяраецца ў фута-фунтах.

Конская сіла - гэта хуткасць, з якой здзяйсняецца праца. У былыя часы, калі аб'екты трэба было перамясціць, людзі звычайна выкарыстоўвалі для гэтага каня. Было падлічана, што адзін конь мог рухацца з хуткасцю прыкладна 33,000 1 футаў у хвіліну. Адсюль і паходзіць тэрмін «конская сіла». У адрозненне ад хуткасці і крутоўнага моманту, магутнасць у конскіх сілах можа быць вымераная ў некалькіх адзінках, у тым ліку: 746 л.с. = 1 Вт, 2,545 л.с. = 1 БТЭ і 1,055 л.с. = XNUMX джоўляў.

Гэтыя тры элементы працуюць разам, каб вырабляць магутнасць рухавіка. Паколькі крутоўны момант застаецца сталым, хуткасць і магутнасць застаюцца прапарцыйнымі. Аднак па меры павелічэння хуткасці рухавіка магутнасць таксама павялічваецца, каб падтрымліваць сталы крутоўны момант. Аднак многія людзі блытаюцца ў тым, як крутоўны момант і магутнасць уплываюць на хуткасць рухавіка. Прасцей кажучы, па меры павелічэння крутоўнага моманту і магутнасці павялічваецца і хуткасць рухавіка. Правільна і зваротнае: калі крутоўны момант і магутнасць памяншаюцца, падае і хуткасць рухавіка.

Частка 2 з 4: Як уладкованыя рухавікі для максімальнага крутоўнага моманту

Сучасны рухавік унутранага згарання можна змяніць для павелічэння магутнасці ці крутоўнага моманту, змяніўшы памер ці даўжыню шатуна і павялічыўшы адтуліну ці дыяметр цыліндру. Гэта часта завуць стаўленнем дыяметра цыліндру да ходу.

Круцільны момант вымяраецца ў ньютан-метрах. Прасцей кажучы, гэта азначае, што крутоўны момант вымяраецца пры кругавым руху на 360 градусаў. У нашым прыкладзе выкарыстоўваюцца два ідэнтычных рухавіка з аднолькавым дыяметрам адтуліны (ці дыяметрам цыліндру згарання). Аднак у аднаго з двух рухавікоў даўжэйшы ход (або глыбіня цыліндру, ствараная даўжэйшым шатуном). Рухавік з даўжэйшым ходам мае больш прамалінейны рух пры кручэнні праз камеру згарання і мае больш рычагоў для выканання той жа задачы.

Крутоўны момант вымяраецца ў фунтах-футах або ў тым, якая "круцячы сіла" прыкладзена для выканання задачы. Напрыклад, уявіце, што вы спрабуеце прыслабіць іржавы ніт. Выкажам здагадку, у вас ёсць два розных трубавых ключа, адзін даўжынёй 2 фута, іншы даўжынёй 1 фут. Мяркуючы, што вы прыкладваеце такое ж колькасць сілы (у дадзеным выпадку ціск 50 фунтаў), вы фактычна прыкладваеце крутоўны момант 100 фута-фунтаў для двухфутавага ключа (50 x 2) і толькі 50 фунтаў. крутоўнага моманту (1 x 50) з дапамогай ключа з адной ножкай. Які ключ дапаможа вам лягчэй адкруціць ніт? Адказ просты - той, у якога больш крутоўны момант.

Інжынеры распрацоўваюць рухавік, які забяспечвае больш высокае стаўленне крутоўнага моманту да конскіх сіл для транспартных сродкаў, якім патрабуецца дадатковая "магутнасць" для паскарэння або набору вышыні. Як правіла, вы бачыце больш высокія значэнні крутоўнага моманту для вялікагрузных аўтамабіляў, якія выкарыстоўваюцца для буксіроўкі, або для высокапрадукцыйных рухавікоў, дзе крытычна паскарэнне (напрыклад, у прыведзеным вышэй прыкладзе NHRA Top Fuel Engine).

Вось чаму вытворцы аўтамабіляў часта падкрэсліваюць патэнцыял рухавікоў з высокім крутоўным момантам у рэкламе грузавікоў. Крутоўны момант рухавіка таксама можна павялічыць, змяніўшы кут апярэджання запальвання, адрэгуляваўшы паліўна-паветраную сумесь і нават павялічыўшы выходны крутоўны момант у вызначаных сцэнарах.

Частка 3 з 4. Разуменне іншых зменных, якія ўплываюць на агульны намінальны крутоўны момант рухавіка

Калі справа даходзіць да вымярэння крутоўнага моманту, у рухавіку ўнутранага згарання неабходна ўлічваць тры ўнікальныя зменныя:

Сіла, якая ствараецца пры вызначаных абарачэннях: гэта максімальная магутнасць рухавіка, якая ствараецца пры зададзеных абарачэннях. Калі рухавік разганяецца, узнікае крывая лікі абарачэнняў у хвіліну ці конскіх сіл. Па меры павелічэння абарачэнняў рухавіка магутнасць таксама павялічваецца, пакуль не дасягне максімальнага ўзроўня.

Адлегласць: гэта даўжыня ходу шатуна: чым даўжэй ход, тым большы крутоўны момант ствараецца, як мы растлумачылі вышэй.

Канстанта крутоўнага моманту: гэты матэматычны лік, якое прысвойваецца ўсім рухавікам, 5252 ці сталы лік абарачэнняў у хвіліну, пры якім магутнасць і крутоўны момант збалансаваны. Лік 5252 было атрымана з назірання, што адна конская сіла эквівалентная 150 фунтам, якія пераадольваюць 220 футаў за адну хвіліну. Каб выказаць гэта ў фута-фунтах крутоўнага моманту, Джэймс Уат увёў матэматычную формулу, якая вынайшла першую паравую машыну.

Формула выглядае наступным чынам:

Мяркуючы, што сіла ў 150 фунтаў прыкладзена да аднаго фута радыусу (або акружнасці, якая знаходзіцца ўнутры цыліндру рухавіка ўнутранага згарання, напрыклад), вам давядзецца пераўтварыць гэта ў фут-фунты крутоўнага моманту.

220 футаў у хвіліну трэба экстрапаляваць на абароты ў хвіліну. Для гэтага памножце два лікі Пі (або 3.141593), што роўна 6.283186 футаў. Вазьміце 220 футаў і падзеліце на 6.28, і мы атрымаем 35.014 абаротаў у хвіліну на кожны абарот.

Вазьміце 150 футаў і памножце на 35.014, і вы атрымаеце 5252.1 - нашу канстанту, якая ўлічваецца пры вымярэнні фута-фунтаў крутоўнага моманту.

Частка 4 з 4: Як разлічыць крутоўны момант аўтамабіля

Формула для вызначэння крутоўнага моманту: крутоўны момант = магутнасць рухавіка x 5252, якая затым дзеліцца на лік абарачэнняў у хвіліну.

Аднак праблема з крутоўным момантам складаецца ў тым, што ён вымяраецца ў двух розных месцах: непасрэдна ад рухавіка і да кіроўных колаў. Да іншых механічных кампанентаў, якія могуць павялічваць ці памяншаць намінальны крутоўны момант на колах, адносяцца: памер махавіка, перадаткавыя лікі трансмісіі, перадаткавыя лікі кіроўнага маста і акружнасць шыны/кола.

Каб вылічыць крутоўны момант на коле, усе гэтыя элементы павінны быць улічаныя ў раўнанні, якое лепш пакінуць кампутарнай праграме, уключанай у дынамічны стэнд. На гэтым тыпе абсталявання аўтамабіль размяшчаецца на стэлажы, а вядучыя колы размяшчаюцца побач з побач каткоў. Рухавік падлучаны да кампутара, які счытвае лік абарачэнняў рухавіка, крывую выдатку паліва і перадаткавыя лікі. Гэтыя лікі ўлічваюцца са хуткасцю кручэння колаў, паскарэннем і лікам абарачэнняў у хвіліну, калі аўтамабіль рухаецца на дынамаметрычным стэндзе на працягу жаданага перыяду часу.

Разлік крутоўнага моманту рухавіка вызначыць нашмат прасцей. Прытрымліваючыся прыведзенай вышэй формуле, становіцца ясна, як крутоўны момант рухавіка прапарцыйны магутнасці і абаротам рухавіка, як тлумачылася ў першай частцы. Выкарыстоўваючы гэтую формулу, вы можаце вызначыць намінальныя значэнні крутоўнага моманту і магутнасці ў кожным пункце крывой абаротаў. Каб разлічыць крутоўны момант, вам неабходна мець дадзеныя аб магутнасці рухавіка, прадстаўленыя вытворцам рухавіка.

Калькулятар крутоўнага моманту

Некаторыя людзі выкарыстоўваюць анлайн-калькулятар, прапанаваны MeasureSpeed.com, які патрабуе, каб вы ўводзілі максімальную намінальную магутнасць рухавіка (прадастаўляецца вытворцам або запаўняецца падчас прафесійнага дынамаметрычнага стэнда) і жаданыя абароты.

Калі вы заўважылі, што прадукцыйнасць вашага рухавіка з працай паскараецца, і ён не валодае той магутнасцю, якая, на вашу думку, павінна быць, папытаеце аднаго з сертыфікаваных механікаў AvtoTachki правесці агляд, каб вызначыць крыніцу праблемы.