Розніца паміж крутоўным момантам і магутнасцю ...

Розніца паміж круцячы момант і магутнасцю - пытанне, якое задаюць многія цікаўныя. І гэта зразумела, паколькі гэтыя дзве дадзеныя з'яўляюцца аднымі з найболей вывучаных у тэхнічных пашпартах нашых аўтамабіляў. Таму было б цікава спыніцца на гэтым, нават калі гэта не абавязкова будзе самым відавочным…

Першым чынам, удакладнім, што пара выяўляе сябе ў Ньютан. метр і сіла ў конскія сілы (калі мы гаворым пра машыну, таму што навука і матэматыка выкарыстоўваюць ват)

Няўжо розніца?

Насамрэч падзяліць гэтыя дзве зменныя будзе няпроста, паколькі яны звязаны адзін з адным. Гэта ўсё роўна, што пытацца, у чым розніца паміж хлебам і мукой. У гэтым няма асаблівага сэнсу, таму што мука - гэта частка хлеба. Было б лепш параўноўваць інгрэдыенты адзін з адным (напрыклад, ваду супраць мукі ў крайнім выпадку), чым параўноўваць інгрэдыент з гатовым прадуктам.

Паспрабуем растлумачыць усё гэта, але пры гэтым даць зразумець, што любая дапамога з вашага боку (праз каментары ўнізе старонкі) будзе вітацца. Чым больш будзе розных спосабаў яго тлумачэння, тым больш інтэрнет-карыстальнікаў будзе прыходзіць да разумення сувязі паміж гэтымі двума канцэпцыямі.

Магутнасць - гэта вынік злучэння пары (крыху цяжкая фармулёўка, я добра ведаю…) хуткасці кручэння.

Матэматычна гэта дае наступнае:

( π X Круцільны момант у Нм X Рэжым ) / 1000 / 30 = Магутнасць у квт (што перакладаецца ў конскія сілы, калі мы пазней захочам мець «больш аўтамабільную канцэпцыю»).

Тут мы пачынаем разумець, што параўноўваць іх амаль нонсэнс.

Вывучэнне крывой крутоўнага моманту / магутнасці

Няма нічога лепш, чым электрарухавік, каб цалкам зразумець сувязь паміж крутоўным момантам і магутнасцю, ці, хутчэй, як існуе ўзаемасувязь паміж крутоўным момантам і хуткасцю кручэння.

Паглядзіце, наколькі лагічная крывая крутоўнага моманту электрарухавіка, якую значна лягчэй зразумець, чым крывую цеплавога рухавіка. Тут мы бачым, што мы забяспечваем пастаянны і максімальны круцячы момант у пачатку абаротаў, што павялічвае крывую магутнасці. Па логіцы рэчаў, чым больш я прыкладваю сілы да якая верціцца восі, тым хутчэй яна будзе круціцца (і, такім чынам, павялічыць магутнасць). З іншага боку, калі крутоўны момант памяншаецца (калі я ўсё менш і менш націскаю на якая верціцца вось, працягваючы націскаць у любым выпадку), крывая магутнасці пачынае памяншацца (хоць хуткасць кручэння працягвае памяншацца). Павялічвацца). Па сутнасці, крутоўны момант гэта сіла паскарэння , а магутнасць сума, якая аб'ядноўвае гэтую сілу і хуткасць кручэння якая рухаецца часткі (кутнюю хуткасць).

У пары ўсё гэта атрымоўваецца?

Некаторыя людзі параўноўваюць рухавікі толькі з іх круцячы момант або амаль. Насамрэч гэта памылка …

Напрыклад, калі я параўноўваю бензінавы рухавік, які развівае 350 Нм пры 6000 аб / мін, з дызелем, які развівае 400 Нм пры 3000 аб / мін, мы можам падумаць, што менавіта дызель будзе мець вялікую сілу паскарэння. Ну не, а мы вернемся да старту, галоўнае - магутнасць! Для параўнання рухавікоў варта выкарыстоўваць толькі магутнасць (у ідэале з крывымі... Таму што высокая пікавая магутнасць - гэта яшчэ не ўсё!).

На самай справе, у той час як крутоўны момант паказвае толькі на максімальны крутоўны момант, магутнасць уключае ў сябе крутоўны момант і частату кручэння рухавіка, таму ў нас ёсць уся інфармацыя (толькі крутоўны момант з'яўляецца толькі частковым паказчыкам).

Калі вярнуцца да свайго прыкладу, то можна сказаць, што дызель можа ганарыцца, выдаўшы 400 Нм пры 3000 аб/мін. Але не варта забываць, што пры 6000 абарачэннях у хвіліну ён вызначана не зможа выдаць больш 100 Нм (давайце апусцім той факт, што алей не можа дасягаць 6000 т), тады як бензін усё яшчэ можа выдаваць 350 Нм на гэтай хуткасці. У гэтым прыкладзе мы параўноўваем дызельны рухавік магутнасцю 200 л.з. з бензінавага рухавіка 400 л.с. (лічбы, атрыманыя на аснове названых крутоўных момантаў), ад адзінарнага да падвойнага.

Мы заўсёды памятаем, што чым хутчэй аб'ект паварочваецца (ці рухаецца наперад), тым цяжэй прымусіць яго нават набраць хуткасць. Такім чынам, рухавік, які развівае значны крутоўны момант на высокіх абарачэннях, паказвае, што ў яго ёсць яшчэ больш магутнасці і рэсурсаў!

Тлумачэнне на прыкладзе

У мяне была невялікая ідэя паспрабаваць ва ўсім гэтым разабрацца, спадзеючыся, што гэта не так ужо і дрэнна. Вы калі-небудзь спрабавалі спыніць маламагутны электрарухавік пальцамі (маленькі вентылятар, электрарухавік у камплекце Mecano, калі вы былі маленькім, і т. Д.).

Ён можа круціцца хутка (скажам, 240 аб / мін або 4 абароту ў секунду), мы можам лёгка яго спыніць, не моцна пашкодзіўшы (ён крыху хвастае, калі ёсць лопасці прапелера). Гэта злучана з тым, што яго крутоўны момант не вельмі важны, а, такім чынам, і яго магутнасць у ватах (гэта ставіцца да невялікіх электрарухавікоў для цацак і іншых невялікіх аксэсуараў).

З іншага боку, калі на той жа хуткасці (240 аб / мін) я не магу яго спыніць, гэта азначае, што яго крутоўны момант будзе больш, што таксама прывядзе да большай канчатковай магутнасці (абодва матэматычна звязаныя, гэта падобна на сазлучаныя сасуды). Але хуткасць засталася ранейшай. Такім чынам, павялічваючы крутоўны момант рухавіка, я павялічваю яго магутнасць, паколькі прыкладна

Пара

X

хуткасць кручэння

= магутнасьць. (адвольна спрошчаная формула, каб дапамагчы зразумець: Пі і некаторыя зменныя, бачныя ў верхняй формуле, выдаленыя)

Такім чынам, для той жа зададзенай магутнасці (скажам, 5 Вт, але каго гэта хвалюе) я магу атрымаць альбо:

• Рухавік, які круціцца павольна (напрыклад, 1 абарот у секунду) з высокім крутоўным момантам, які будзе крыху больш складана спыніць пальцамі (ён не працуе хутка, але яго высокі крутоўны момант дае яму значную сілу)
• Або рухавік, які працуе з хуткасцю 4 аб / мін, але з меншым круцячы момант. Тут нізкі крутоўны момант кампенсуецца больш высокай хуткасцю, што надае яму большую інерцыю. Але спыняцца пальцамі будзе лягчэй, нягледзячы на ​​больш высокую скорасць.

У выніку, два рухавіка маюць аднолькавую магутнасць, але не працуюць аднолькава (магутнасць паступае па-рознаму, але прыклад не вельмі паказальны для гэтага, паколькі ён абмежаваны зададзенай хуткасцю. У аўтамабілі хуткасць змяняецца ўвесь час, што дае пачатак знакамітым крывым магутнасці і крутоўнага моманту). Адзін паварочваецца павольна, а іншы хутка… Гэта невялікая розніца паміж дызелем і бензінам.

І менавіта таму грузавікі працуюць на дызельным паліве, таму што крутоўны момант у дызеля высокі, у шкоду яго хуткасці кручэння (максімальная хуткасць рухавіка нашмат ніжэй). Сапраўды, неабходна мець магчымасць рухацца наперад, нягледзячы на ​​вельмі цяжкі прычэп, без неабходнасці лаяць рухавік, як у выпадку з бензінам (трэба было б паднімацца па вышках і гуляць са счапленнем як вар'яты). Дызель перадае максімальны крутоўны момант на нізкіх абарачэннях, што спрашчае буксіроўку і дазваляе ўзлятаць з нерухомага аўтамабіля.

Узаемасувязь паміж магутнасцю, крутоўным момантам і частатой кручэння рухавіка

Вось тэхнічны ўклад, якім падзяліўся карыстач у раздзеле каментароў. Мне здаецца разумным уставіць яго проста ў артыкул.

Каб не ўскладняць задачу з фізічнымі велічынямі:

Магутнасць - гэта твор крутоўнага моманту на каленчатым вале на частату кручэння каленчатага вала ў радыянах / сек.

(памятайце, што на 2 абарот каленчатага вала на 6.28 ° прыпадае 1 * пі радыяну = 360 радыяну.

Такім чынам, P = M * W

P -> магутнасць у [аў]

M -> крутоўны момант у [Нм] (Ньютан-метр)

W (амега) - кутняя хуткасць у радыянах / сек W = 2 * Pi * F

Пры Pi = 3.14159 і F = частата кручэння каленчатага вала ў т / с.

практычны прыклад

Круцільны момант рухавіка M: 210 Нм

Хуткасць рухавіка: 3000 аб / мін -> частата = 3000/60 = 50 аб / мін

W = 2 * pi * F = 2 * 3.14159 * 50 т / сек = 314 радыян / сек

Канчатковае Au: P = M * W = 210 Нм * 314 рады / с = 65940 Вт = 65,94 кВт

Пераўтварэнне ў CV (конскія сілы) 1 л.с. = 736 Вт

У CV мы атрымліваем 65940 Вт / 736 Вт = 89.6 CV.

(Нагадваем, што 1 конская сіла - гэта сярэдняя магутнасць каня, якая працуе бесперапынна без прыпынку (у механіцы гэта называецца намінальнай магутнасцю).

Такім чынам, калі мы гаворым аб аўтамабілі з магутнасцю 150 л.с., неабходна павялічыць частату кручэння рухавіка да 6000 аб / мін з круцячы момант, які застаецца абмежаваным ці нават крыху зніжаным да 175 Нм.

Дзякуючы каробцы перадач, якая ўяўляе сабой пераўтваральнік крутоўнага моманту, і дыферэнцыялу мы маем павелічэнне крутоўнага моманту прыкладна ў 5 разоў.

Напрыклад, на 1-й перадачы крутоўны момант рухавіка на каленчатым вале 210 Нм дасць 210 Нм * 5 = 1050 Нм на вобадзе спіцавага кола 30 гл, гэта дасць цягавы высілак 1050 Нм / 0.3 м = 3500 Нм.

У фізіцы F = m * a = 1 кг * 9.81 м / с2 = 9.81 Н (a = паскарэнне Зямлі 9.81 м / с2 1G)

Такім чынам, 1 Н адпавядае 1 кг/9.81 м/с2 = 0.102 кг сілы.

3500 Н * 0.102 = сіла 357 кг, якая штурхае аўтамабіль на круты схіл.

Я спадзяюся, што гэтыя некалькі тлумачэнняў умацуюць вашыя веды аб канцэпцыях магутнасці і механічнага крутоўнага моманту.