С появлением двигателя внутреннего сгорания перед производителями возник вопрос, как повысить мощность двигателя. Первые моторы были сконструированы весьма нерационально. Практически все детали были выполнены из стали или чугуна, что делало механизмы тяжеловесными, инертными и недолговечным. Например, в середине 20 века автомобильный двигатель мощностью 100 лошадиных сил весил почти полтонны. Для сравнения, в современных автомобилях мотор аналогичной мощности весит меньше 150 кг. Чтобы этого достичь, производители в первую очередь совершенствовали механическую составляющую двигателя: подбирали материалы, сплавы, разрабатывали и внедряли технологические инновации, в которых воплощались передовые достижения металлургии и химии. Например, использование алюминиевых поршней смогло повысить мощность двигателя более, чем на 20 процентов благодаря уменьшению его веса и силы трения. Следует заметить, что алюминий в чистом виде в автомобиле не используется, а применяются его сплавы с магнием, кремнием, марганцем и хромом. Усовершенствования топливной системы и системы зажигания также позволили значительно повысить мощность двигателя. Карбюраторы поверхностного типа сменили поплавковые, которые сначала были однокамерными, потом многокамерными. А затем наступила эпоха инжекторных систем, которые прошли долгий путь от механических моноинжекторов до современных многоточечных систем непосредственного впрыска. Попутно совершенствовалась и система зажигания: от простейшего прерывателя до электронных микропроцессоров. Ни один современный мотор не обходится без электронных систем управления, которые учитывают все параметры, касающиеся работы двигателя – температуру и плотность воздуха, скорость движения автомобиля, положение педали газа, коленчатого вала, распределительного вала, химический состав выхлопных газов и т.д. В результате обработки полученных данных электронная система определяет оптимальное количество топлива, которое нужно подать в двигатель, и момент воспламенения топливо-воздушной смеси. Таким образом достигается наиболее эффективная работа бензинового двигателя. Увеличение мощности дизельного двигателя чаще всего достигается с помощью использования турбокомпрессора, который нагнетает больший объем воздуха в цилиндр за счет энергии выхлопных газов. Также для повышения эффективности сгорания топлива в современных дизелях используется система «Common Rail». Существует множество способов форсировать мощность двигателя внутреннего сгорания. Однако не следует забывать, что вмешательство в конструкцию мотора – это не только достаточно сложный и трудоемкий процесс, но и весьма дорогостоящий. Понадобятся высокоточные станки, специальные сплавы и материалы. Очевидно, что не все автолюбители смогут потратить на форсирование двигателя сумму, сопоставимую с половиной стоимости автомобиля. Что же можно предпринять, чтобы мощность двигателя всегда оставалась на высоте? Прежде всего, необходимо проверить, чтобы все заводские регулировки были в норме. Масло, которое используется в моторе, должно соответствовать по вязкости и по квалификации. Для снижения потерь на впуске воздуха рекомендуется использовать фильтры нулевого сопротивления – так называемые «нулевки» - благо, сейчас существует огромный выбор таких фильтров. Они могут различаться по форме, величине, способам крепления, рекомендуемому объёму двигателя. Благодаря тому, что производители фильтров выпускают переходники для наиболее распространенных типов двигателей, установка такого фильтра не потребует значительных усилий и затрат. Повышение мощности двигателя также напрямую зависит от модернизации выхлопной системы. Следует учесть, что если для вашего автомобиля нет готовой системы, то лучше всего обратиться на СТО, которые специализируются на выхлопных системах. fb.ruМощность двигателя - история и практические рекомендации. Мощность мотора
Мощность двигателя - история и практические рекомендации
Все про мощность двигателя и крутящий момент — журнал За рулем
Mожет ли крутящий момент существовать при нулевой мощности? Способна ли коробка передач увеличить мощность? Как распределена мощность между ведущими колесами, когда заднеприводный автомобиль с блокированным дифференциалом движется по плохой дороге? На эти и другие каверзные вопросы по физике процесса предлагают ответить Михаил Колодочкин и Эдуард Коноп. Проверим себя?
Gonschiki MRW_zr 11_15
Материалы по теме
Мощность — это работа, совершаемая за единицу времени. Можно сказать, что мощность — это скорость выполнения работы. Например, трактор за секунду накосит больше сена, чем газонокосилка. Основная единица измерения мощности — ватт (Вт). Численно она характеризует собой работу в один джоуль (Дж), совершенную за одну секунду. Распространенная внесистемная единица — лошадиная сила, равная 0,736 кВт. Для примера: мощность двигателя 170 кВт соответствует 231,2 л.с.
А что такое крутящий момент? Со школы помним про силу, помноженную на плечо, — измеряется в ньютон-метрах (Н·м). Смысл очень простой: если момент, приложенный к колесу радиусом 0,5 м, составляет, скажем, 2000 Н·м, то толкать наш автомобиль будет сила в 4000 Н (с округлением — 400 кгс). Чем больше момент, тем энергичнее мотор тащит машину.
Связь между этими двумя основными параметрами неразрывная: мощность — это крутящий момент, умноженный на угловую скорость (грубо говоря, обороты) вала. А может ли существовать крутящий момент при нулевой мощности? Способна ли коробка передач увеличить мощность?
Tires_1600
Оцените уровень своих знаний — ответьте на вопросы. Это не так просто, как кажется на первый взгляд. Исходные условия: разного рода потери, например на трение, не учитываем, а нагрузки на колёса и условия сцепления шин с покрытием считаем одинаковыми, если не оговорено иное.
1. Автомобиль в глубокой колее сел на брюхо: ведущие колеса вертятся, не касаясь земли. Водитель упрямо газует. Какую полезную мощность может при этом выдать двигатель?
А — паспортную;
Б — в зависимости от оборотов;
В — нулевую;
Г — в зависимости от включенной передачи.
Правильный ответ: В. Автомобиль не движется, мотор не совершает полезной работы. Значит, и полезная мощность равна нулю.
2. Заднеприводный автомобиль с блокированным дифференциалом движется по плохой дороге. Как распределена мощность между ведущими колесами?
А — поровну;
Б — обратно пропорционально частоте вращения каждого из колес;
В — в зависимости от сил сцепления с покрытием;
Г — прямо пропорционально частоте вращения каждого из колес.
Правильный ответ: В. При блокированном дифференциале ведущие колеса вращаются с одинаковой скоростью, но моменты на них не выравниваются — они зависят только от сцепления с дорогой. Следовательно, реализуемые колесами мощности тоже определяются силами сцепления с покрытием.
колесо
3. На что влияет мощность мотора?
А — на динамику разгона;
Б — на максимальную скорость;
В — на эластичность;
Г — на все перечисленные параметры.
Правильный ответ: Г. Часто полагают, что машину тащит исключительно крутящий момент. Но поставщиком крутящего момента является мотор. Если тот перестанет снабжать колеса энергией, то все динамические параметры будут равны нулю. Например, резко тронуться на повышенной передаче не удастся: при низких оборотах просто не хватит мощности. А она-то и определяет запас энергии, которую способен выдать двигатель. И влияет на все перечисленные параметры.
www.zr.ru
Мощность двигателя автомобиля (ДВС)
1347 ПросмотровКаждый автомобиль оснащается двигателем, принадлежащим к определенной классификации. Она включает в себя показатель мощности двигателя, а соответственно, и время разгона до 100 км/ч, скорость, которая может быть развита, а также другие параметры.
Мощность двигателя авто – один из важнейших параметров, характеризующих качество и уровень его работы. Конечно, этот показатель не может измеряться лошадьми, и на практике мы это понимаем. Но есть ли другой способ измерения показателя? Разумеется! Более того, методика крайне проста. Например, если есть необходимость узнать что-то, надо подключить агрегат к динамометру, создающему нагрузку на мотор, а затем измерить количество энергии. Для более детального расчета параметра мощности есть и другие возможности.
Подробнее о параметре
Мощность двигателя имеет зависимость от плотности поступающего воздушного потока в цилиндр. Когда увеличивается вес заряда, данный показатель, соответственно, возрастает. Показатель мощности ДВС может быть отрегулирован посредством перемен в уровне топлива и других характеристик.
Факторы, влияющие на параметр:
- конструктивные особенности агрегата, установленного в автомобиле;
- горючее вещество – его качества, наличие добавок и прочих элементов
Есть и другие параметры, оказывающие влияние на характеристики мощности двигателя (ДВС). Мощность также увеличивается при повышении в камере давления, но когда число достигает предельного значения, то образуется так называемая детонация: происходит нарушение режима, в котором все горит, появляется остаток смеси, сильно сжатой, и в моторе образуется стук.
Крутящий момент и мощность
Этот параметр в системе работы автомобиля имеет свои единицы и особенности измерения (Ньютон на метр). Показатель измеряется динамометром, а далее он может быть запросто конвертирован в л. с. через применение определенной формулы.
Если представить включение в случае с нейтральной передачей и нажатие одновременно акселератора, можно оценить работу динамометра. В этом случае работа агрегата будет настолько быстрой, что возникнет угроза его взрыва.
Это плохо, однако при помощи прибора есть возможность измерения крутящего момента при разных оборотах. Не составит труда осуществить подключение мотора к динамометру, а затем создать в нем должный уровень нагрузки на двигатель. Фактически основная задача динамометра сводится к полноценному измерению крутящего момента и конвертированию его, в процессе происходит расчет мощности и некоторых других характеристик работы агрегата.
Если растут обороты, начинается возрастание определенного перечня параметров, но прямая пропорциональность не всегда имеет место. Если заняться построением графика, то можно обнаружить построение кривой линии, характеризующей зависимость параметров. Рисунок отражает тот факт, что каждый мотор имеет пиковый показатель мощности, которая может быть рассчитана посредством специального прибора. Другими словами, мощность двигателя – значение величины оборотов, совершаемых за минуту, при которых их число может достичь максимальной величины. ДВС обладает максимальным показателем.
На практике часто встречается понятие «высокие обороты двигателя». Это может говорить об изменениях, происходящих в области мотора. Например, если это дизельный двигатель, то считается, что он обладает низкими оборотами, бензиновый – высокими. Это индивидуальная особенность, но она прослеживается во многих машинах.
Резюме
Мощность двигателя автомобиля – одна из важнейших характеристик его работы. От мощности зависит развиваемая машиной скорость, расход топлива, разгон до 100 км/ч и другие характеристики. Мощный двигатель ДВС характеризуется более высокой стоимостью, и это вполне оправданно. Развитие технологий требует выпуска все более мощных ДВС, при этом важно, чтобы их габариты и весовые показатели оставались на прежнем уровне. И многим мировым изготовителям удается достичь такого результата.
portalmashin.ru
Крутящий момент и мощность: что важнее для машины
Надеюсь, достаточно понятна точка зрения тех, кто говорит, что «мощность не важна — важен только момент»? Еще раз: мощность как таковая зависит напрямую от момента и сама по себе является математической, расчетной величиной, которую невозможно измерить отдельно от момента.
Крутящий момент, по сути, отражает ту мощность, которая будет доступна на «неполных» оборотах двигателя, а просто при нажатии на газ при обгоне. И чем момента больше, тем лучше! Ведь и мощность на этих оборотах будет выше. А чем больше мощности, тем больше энергии можно придать машине, тем лучше динамика разгона.
А максимальная мощность в первую очередь влияет на максимальную скорость машины.
Ведь при правильно рассчитанных передаточных числах главной передачи и КПП получается, что максимальная скорость достигается тогда, когда затрачиваемая мощность будет равна мощности мотора. А мощность всех потерь как раз зависит от скорости движения, в первую очередь от сопротивления воздуха и сопротивления качению колес, и в какой-то момент она обязательно совпадет с мощностью мотора, именно эта скорость и будет максимальной. Бывают, конечно, просчеты, когда двигатель или не может развить обороты максимальной мощности, или уже «упирается» в ограничитель, но это бывает не так уж часто.
Дизельный момент
Теперь отвечу на типичный, но простой вопрос: «Почему на дизельных моторах традиционно большой крутящий момент, но при этом сравнительно с бензиновыми у них невысокая мощность?». Всё потому, что у дизеля ограничены рабочие обороты. Из-за высокой степени сжатия дизельных моторов и более медленно горящего топлива дизели хуже работают на больших оборотах, зато у них нет риска детонации, да и турбину можно поставить более эффективную и сложную из-за более низкой температуры газов на выпуске, так что можно подать очень много воздуха и топлива, и момент на малых оборотах получится очень большой. А иногда по мощности они даже будут не так уж далеки от турбонаддувных бензиновых, но момент будет не просто большим, а огромным.
Для сравнения приведем характеристики двух трехлитровых моторов от современной BMW 5 series, где будет видно, что дизели эффективны в более низких оборотах.
Дизель можно сделать мощнее бензинового мотора, но тогда и так большой момент будет больше еще на четверть, а это означает, что понадобится новая коробка передач и новые карданные валы, способные выдерживать такую мощность. Да и сам двигатель придется сделать еще прочнее и тяжелее. Или можно его «раскрутить», но тогда сложнее будет работать топливной аппаратуре, а допускать дымления и неполного сгорания топлива нельзя.
www.kolesa.ru
Крутящий момент двигателя: что это такое?
В списке ключевых характеристик любого бензинового или дизельного ДВС обязательно указывается мощность и крутящий момент двигателя. Что касается самого транспортного средства, отдельный акцент делается на разгонной динамике автомобиля 0-100 км/ч. независимо от типа силового агрегата под капотом (бензин, дизель, гибридный двигатель и т.д.). Традиционно сложилось, что максимум внимания покупателей изначально обращен на мощность двигателя, выраженную в лошадиных силах (л.с.). Прочно укоренилось мнение, что чем больше л.с. выдает двигатель, тем быстрее, динамичнее и, зачастую, престижнее окажется автомобиль в конечном итоге. Параллельно с этим показатель крутящего момента, который выражается в ньютон-метрах (Н∙м), маркетологи сознательно отодвигают на второй план.
Рекомендуем также прочитать статью о том, что такое объем двигателя. Из этой статьи вы узнаете о том, по каким параметрам измеряется и на что влияет рабочий объем ДВС. Такой подход хорошо иллюстрирует распространенное выражение среди продавцов автомобилей в США. Как они говорят, продавать машины помогают «лошади», то есть мощность, при этом двигает автомобиль вперед крутящий момент. Далее мы подробно рассмотрим, что такое крутящий момент двигателя внутреннего сгорания, а также взглянем на зависимость характеристик мощности двигателя, крутящего момента и разгонной динамики.
Читайте в этой статье
Мощность и крутящий момент ДВС
Для большинства рядовых автолюбителей понятие о показателе максимальной мощности и крутящего момента сводится к тому, что чем больше мощность, тем больше окажется и крутящего момента, а также более мощный двигатель всегда лучше. При этом чёткое понимание указанных характеристик мотора у многих отсутствует.
Смятение в этот лагерь также внесло растущее число «дизелистов», среди которых намного больше внимания уделяется именно кутящему моменту, а не мощности дизельного мотора. Также следует упомянуть и о турбомоторах, которые могут разгонять автомобиль намного быстрее, хотя мощность самого ДВС с наддувом заметно уступает атмосферным аналогам с намного более внушительным количеством «лошадей» под капотом. Получается, мощнее, но не всегда динамичнее и быстрее? Давайте разбираться, почему так происходит и чем «моментная» характеристика отличается от «мощностной».
Как мощность двигателя и крутящий момент влияют на разгон автомобиля
Как уже было сказано, в технических характеристиках указывается максимальная мощность двигателя и крутящий момент. Итак, крутящий момент представляет собой силу вращения коленвала ДВС. Измеряется крутящий момент в ньютон-метрах. Также моментная характеристика может быть выражена в килограмм-силах на метр. Крутящий момент возникает тогда, когда свободно вращающийся коленвал начинают тормозить.
Другими словами, на коленвал подается нагрузка, которая заставляет двигать автомобиль. Отметим, что крутящий момент имеет прямую зависимость от числа оборотов двигателя. Для двигателей внутреннего сгорания характерной особенностью является то, что на низких оборотах крутящий момент небольшой, затем наблюдается рост момента параллельно росту оборотов силового агрегата, далее происходит спад момента, хотя обороты остаются высокими. Обратите внимание, в характеристиках указывается максимальная мощность двигателя, например, 150 л.с. при 6000 об/мин. При этом максимальный крутящий момент указан на отметке 3500-3700 об/мин.
Так происходит по причине того, что на разных оборотах в камере сгорания происходят разные процессы, что отражается на эффективности наполнения цилиндров, качестве сгорания топливно-воздушной смеси, вентиляции цилиндров и т.д. Другими словами, количество воздуха на впуске, угол опережения зажигания, объем отработавших газов и ряд других параметров меняется в зависимости от числа оборотов коленвала. По этой причине каждому водителю бензиновой машины с малообъемным атмосферным мотором хорошо знакома ситуация, когда на «низах» при езде на высокой передаче двигатель не тянет, то есть крутящий момент очень мал.
Нажатие на педаль газа и поднятие оборотов до средних значений приводит к тому, что эффективность наполнения воздухом на впуске растет, топливно-воздушная смесь сгорает более полноценно, цилиндры лучше вентилируются. Результатом становится то, что крутящий момент растет. Добавим, что турбомоторы в среднем диапазоне оборотов полностью преодолевают эффект турбоямы, после чего у двигателя возникает желаемый подхват. Дело в том, что поток отработавших газов после раскручивания двигателя начинает эффективно вращать крыльчатку турбокомпрессора для подачи большего количества воздуха в цилиндры.
Рекомендуем также прочитать статью об устройстве турбонаддува. Из этой статьи вы узнаете о конструктивных особенностях турбины, а также о преимуществах и недостатках данного способа увеличению мощности двигателя без увеличения его физического объема. Дальнейший рост оборотов вызывает то, что в двигателе существенно растут механические потери. К таким потерям следует отнести трение поршневых колец о стенки цилиндров, а также различные инерционные потери в других узлах и механизмах двигателя. В результате КПД мотора падает, энергия начинает расходоваться на преодоление таких потерь в условии езды на приближенных к максимальным оборотах. Закономерно, что крутящий момент начинает уменьшаться с учетом растущих нагрузок. Турбомоторы также теряют отдачу, так как сам турбонагнетатель не обеспечивает должную производительность на максимальных оборотах.
Если сказать иначе, мощность двигателя означает количество работы, которую агрегат способен выполнить за определенный промежуток времени. Мощность ДВС измеряется в киловаттах (кВт) и напрямую зависит от показателя крутящего момента на конкретных оборотах. Не вдаваясь в подробности, мощность является расчетной величиной и не измеряется отдельно от кутящего момента. Что касается максимальной мощности, такая мощность представляет собой условную точку начала уменьшения крутящего момента, но произведение мощности и оборотов еще не стремится к увеличению. С учетом данной информации становится понятно, что такое полка крутящего момента, которая часто отображается на графиках. Под такой полкой следует понимать диапазон оборотов, на которых постоянно доступен максимум крутящего момента.
Простыми словами, крутящий момент и есть мощность двигателя, которая будет доступна на разных оборотах мотора. Этой фактической мощностью, а не разрекламированной маркетологами «максималкой», водители каждый день пользуются во время обгонов и резких ускорений. Вот и получается, что ездим мы на крутящем моменте, а не на максимальной мощности, оценивая динамику разгона на том или ином двигателе.
Что касается самой максимальной мощности, от данного показателя зависит, прежде всего, та максимальная скорость, с которой способен двигаться автомобиль. Максимальная скорость становится доступной в том случае, когда расходуемая мощность равна мощности ДВС. При этом для определения «максималки» конструкторами учитывается ряд потерь на инерцию и трение, сопротивление потокам воздуха и качению колес. Если проще, от запаса мощности зависит способность мотора преодолевать растущие потери и сопротивление, что и позволяет агрегату разогнать автомобиль только до определенного предела и далее поддерживать набранную скорость.
Крутящий момент дизельного двигателя
Особенностью дизельных двигателей сравнительно с бензиновыми аналогами является более высокий крутящий момент и меньшая мощность. Дело в том, что дизельные моторы имеют суженный диапазон оборотов. Это связано с конструктивными отличиями таких моторов (ход поршня), а также более высокой степенью сжатия и спецификой процесса сгорания дизтоплива.
Другими словами, дизель изначально не приспособлен для работы на высоких оборотах. Следовательно, агрегат не так хорошо раскручивается. Параллельно с этим температура выхлопа у дизельного двигателя ниже по сравнению с бензиновым, а также на «низах» моторы на солярке не так склонны к детонации. В результате конструкторы смогли установить сложные и максимально эффективные системы турбонаддува именно на дизель.
Благодаря таким особенностям крутящий момент дизельного двигателя на низких оборотах намного выше аналогичных атмосферных или тубированных бензиновых ДВС. Поднимать мощность такого агрегата не имеет смысла, так как уверенная тяга на низах, высокий КПД и топливная экономичность полностью перекрывают небольшое отставание дизелей по показателю мощности и максимальной скорости.
Добавим, что потенциал дизеля позволяет сделать его даже мощнее бензиновых собратьев, но это приведет к существенному удорожанию и утяжелению всей конструкции двигателя. Также понадобится доработка системы питания дизельного мотора и установка более выносливой КПП, которая будет способна выдерживать просто огромный крутящий момент. Не следует забывать и об экологических нормах, для соответствия которым мощные дизели потребуют серьезной модернизации. Получается, поднимать мощность дизеля сегодня попросту нецелесообразно.
Подведем итоги
Если вы столкнулись с возможностью выбрать автомобиль с незначительно отличающимися по характеристикам двигателями, тогда оптимально выбирать агрегат с большим крутящим моментом. Данное правило особенно актуально для машин с МКПП. Например, производитель может выпускать одну и ту же модель, которая получает ДВС с рабочим объемом 1.8 литра (140 л.с.) и 2.0 (155 л.с.). Также следует учитывать и упомянутую выше полку крутящего момента, то есть зависимость мощности и крутящего момента от оборотов двигателя.
Лучшим вариантом двигателя будет тот, когда мотор выходит на пик момента не на определенных оборотах, а в максимально широком диапазоне. Например, простой атмосферный двигатель может иметь пик крутящего момента на 3500 об/мин, в то время как его продвинутый высокотехнологичный аналог с турбиной выходит на пик момента уже при 1500 об/мин, сохраняя «ровную» полку до 4500 об/мин. Это значит, что в первом случае для уверенного разгона мотор нужно крутить, удерживать ДВС на оборотах максимального момента, а также чаще переключать передачи вниз при возникновении нагрузок. Во втором случае максимум крутящего момента будет доступен водителю в широком диапазоне оборотов, что позволяет эффективно ускоряться и справляться с меняющимися нагрузками без частого переключения передачи на пониженную. Другими словами, доступность высокого крутящего момента в расширенном диапазоне фактически означает, что и мощности почти всегда достаточно.
Указанные особенности разных ДВС и умение справляться с нагрузками определяют следующий показатель, который известен как эластичность двигателя. Под эластичностью мотора следует понимать способность агрегата набирать обороты и разгонять автомобиль в условиях растущей нагрузки без переключения передачи на пониженную.
Различные силовые установки тестируются на эластичность путем анализа тяги и разгона с 60 до 100 км/ч при движении на четвёртой передаче или ускорения с 80 до 120 км/ч на включенной пятой передаче. По этой причине малообъемный высокофорсированный двигатель, который имеет отличный подхват на низких оборотах и широкую полку момента, покажет себя отличным вариантом для города. Именно в городском цикле, то есть в условиях умеренных скоростей и режимов ускорение-замедление, потенциала такого ДВС более чем достаточно. При этом следует учитывать, что на более высокой скорости в режиме трассы подобный агрегат может не обеспечить уверенного обгона, уступив в этом плане простому атмосферному двигателю с большим крутящим моментом и мощностью.
Читайте также
krutimotor.ru
Определение мощности мотор-колёс
Кое-что из истории
В 1789 году шотландский изобретатель и инженер Джеймс Уатт ввел новый термин «ЛОШАДИНАЯ СИЛА», чтобы определить, работу скольких лошадей способны заменить сконструированные им паровые машины. Известно, что одну из первых машин Уатта купил пивовар, чтобы заменить ею лошадь, которая приводила в действие водяной насос. Наблюдая за работой лошади, Уатт пришел к выводу, что в среднем за одну минуту она поднимает груз 180 фунтов на 181фут. Округлив расчеты в фунто-футах за минуту, он решил, что лошадиная сила будет равна 33 000 этих самых фунто-футов в минуту. Расчёты Уатта относились к работе лошади, усреднённой за длительное время. Выяснилось, что лошадь кратковременно может развивать мощность до 1000 кгс•м/с, что соответствует 9,8 кВт.
Немного терминов
Ньютон — единица измерения силы. Ньютон — производная единица. Исходя из второго закона Ньютона она определяется как сила, изменяющая за 1 секунду скорость тела массой 1 кг на 1 м/с в направлении действия силы. Таким образом, 1 Н = 1 кг•м/с2.
Ньютоно-метр – единица измерения момента силы. 1 Н•м — момент силы, который производит сила 1 Ньютон на рычаг длиной 1 метр. Сила должна быть приложена к концу рычага и направлена перпендикулярно ему.
Единица названа в честь английского физика Исаака Ньютона, открывшего законы движения и связавшего понятия силы, массы и ускорения.
Джоуль — единица измерения энергии и работы. Джоуль равен работе, совершаемой при перемещении точки приложения силы, равной 1 Ньютону, на расстояние 1 метра в направлении действия силы. В электричестве Джоуль обозначает работу, которую совершают силы электрического поля за 1 секунду при напряжении в 1 Вольт для поддержания тока величиной 1 Ампер. (Джоуль был введён на Втором международном конгрессе электриков, проходившем в год смерти Джеймса Джоуля (1889) в абсолютные практические электрические единицы в качестве единицы работы и энергии электрического тока.)
Лошадиная сила – единица измерения мощности. 1 л.с. определяется, как мощность, достаточная для поднятия груза массой в 75 кг на высоту 1 метр за 1 секунду. 1 л. с. составляет 735,49875 Вт, что называется метрической лошадиной силой.
Ватт - единица измерения мощности. Равняется одному Джоулю, делённому на 1 секунду. Для электрического тока: 1 Ватт- это электрическая мощность, равная 1 Амперу при напряжении 1 Вольт.
Глава для любителей теории
(гуманитариям можно пропустить)
Из учебника физики известно, что Мощность - величина, характеризующая скорость, с которой происходит преобразование энергии, или скорость, с которой совершается работа. Или можно сказать так: Мощность — физическая величина, равная отношению работы, выполняемой за некоторый промежуток времени, к этому промежутку времени.
P = A / t = дж./сек., где Р –мощность, А –работа(Дж), t –время (сек)
Теперь представим все вышеперечисленное в виде формул:
.jpg)
где F — сила, v — скорость, — угол между вектором скорости и силы. Нас больше интересует частный случай мощности при вращательном движении мотор-колеса:
.jpg)
M — момент силы, w — угловая скорость, — число пи, n — частота вращения (число оборотов в минуту, об/мин). Где I – сила тока (А), U – напряжение (В), Р – мощность (Вт), R- сопротивление(Ом)
После того, как мы вспомнили теорию, проверим её на практике.
Замерим мощность тёщи
(самая спортивная глава).
С помощью сведений, полученных из этой статьи, Вы можете рассчитать развиваемую Вами, или родственниками и друзьями мощность. Для этого нужно иметь секундомер, рулетку и весы. Если Вам известен свой вес и неподалеку есть стандартная пятиэтажка (можно заменить дистанцию на пять этажей в многоэтажке) , то Вам достаточно одного секундомера. Необходимо замерить время t(с), за которое вы взбежите на лестницу высотой h(м), и подставить данные в формулу: P=mgh/t, где m – масса Вашего тела в кг, P-мощность в вт. (g = 9,81 ускорение свободного падения).
Вначале замерим время подъема на пятый этаж, идя спокойным шагом, а затем попробуем подняться максимально быстро. Продолжим эксперимент. Замерим время подъема на 16 этаж в спокойном темпе и время и максимально быстрого подъёма. Очевидно, что полученные результаты будут несколько отличаться.
Если в Вашем городе или райцентре есть небоскреб, то можно повторить эксперимент, взбираясь на 100 или 200 этаж. Результаты вычислений снова будут отличаться. Взбегая по лестничным клеткам небоскреба очень важно не повторить подвиг марафонца, который пробежал 42 км 195м последний раз в своей жизни. К чему я вспомнил марафонца? Нередко при лабораторных испытаниях для определения максимальной мощности электродвигателя их «перегружают» то тех пор, пока они не начинают «перегреваться». Так Вы сможете вычислить свою текущую мощность и максимальную.
Внимание! При проведении замеров старайтесь не испугать жильцов небоскрёба.
Вычисляем мощность мотор-колеса.
Для начала, придётся огорчить читателя: точно измерить мощность мотор-колеса в домашних условиях НЕВОЗМОЖНО.Для замера мощности электродвигателя уже не обойдёшься пятиэтажкой – необходим специальный стенд, на кот ором можно замерять момент силы с помощью тензометрических, оптических или индуктивных датчиков нагрузки.
Производители сообщают Номинальную мощность, которую они определяют путем многодневных лабораторных испытаний и теоретических расчетов инженеров.
Какие измерения можно провести в домашних условиях? Можно попробовать вычислить потребляемую мощность электродвигателя. Для этого необходимо замерить ток и напряжение. Для измерения тока в цепи служат амперметры, включаемые последовательно в ту цепь, где производится определение величины тока.
В нашем случае необходимо амперметр подсоединить в разрыв цепи между аккумулятором и контроллером. Для измерения напряжения применяют вольтметры. Вольтметр включается параллельно тому участку цепи, где необходимо измерить напряжение. Умножая полученный ток на напряжение аккумулятора, мы получим потребляемую мощность. Если умножить полученное произведение на коэффициент полезного действия мотор-колеса, то мы получим мощность на валу мотор-колеса. Но самостоятельно измерить КПД электродвигателя мы не можем, поэтому приходится принимать на веру тот коэффициент, что указал производитель мотора. Следует помнить, что КПД мотор-колеса с редуктором и без редуктора несколько отличаются. Вернемся к нашим измерениям. Силу тока и напряжение необходимо измерять под нагрузкой. Поскольку динамометрического стенда у нас нет, будем искать, чем его заменить. Для дальнейших измерений нам понадобится прибор, измеряющий скорость. Можно воспользоваться велокомпъютером 602Велосипедный компьютер основывает свои показания на подсчете оборотов колеса и если мы правильно указали в настройках диаметр колеса, то показания скорости на велокомпьютере нас вполне удовлетворят.
Далее,- необходимо обеспечить нагрузку для мотор-колеса.Первый вариант: На ровной, сухой, асфальтированной дороге необходимо замерить время, в течение которого Вы на электровелосипеде разгоняетесь до максимальной скорости. Используя предыдущую формулу, можно вычислить мощность, которую развивает мотор при таком разгоне. Соревнования по Драг-рейсингу, или заезды на четверть мили, - не что иное, как без стендовое испытание мощности мотора.
Второй вариант : найти участок дороги с равномерным подъемом, и преодолевая этот подъем, запомнить показания амперметра и вольтметра. Используя потребляемую мощность (произведение тока на напряжение) и КПД мотор-колеса( за усреднённый - примем 0.8), несложно вновь определить мощность, которую развивает он при таком подъёме. Экспериментируя на подъемах различной крутизны, можно приближенно вычислять мощность Вашего электровелосипеда, которую он развивает в различых условиях. Тут важно, чтобы какой-то, очень крутой подъем, не стал последним для Вашего мотор-колеса.
Номинальной окажется та максимальная мощность, которую развивает мотор-колесо, сохраняя себя для дальнейшей эксплуатации.
Третий вариант: Измерить высоту подъема, как вариант при помощи GPS навигатора, и вспомнить забеги по лестнице. Только в нашем случае, это станут заезды на велосипеде и для вычислений необходимо учитывать свою массу + массу электровелосипеда.
| Электрический прибор | Мощность, ВТ |
| Лампочка фонарика | 1 |
| Лампа(освещения) бытовая | 60-200 |
| Холодильник бытовой | 15-200 |
| Электрический утюг | 300-1'200 |
| Стиральная машина | 350-2'000 |
| Электрическая плитка | 800-1'500 |
| Электропылесос | 100-1'200 |
| Двигатель трамвая | 45'000-50'000 |
| Двигатель электровоза | 650'000 |
| Электродвигатель прокатного стана | 6'000'000-9'000'000 |
Мощность двигателя автомобиля
Применительно к мощности автомобильных двигателей используются не только разные единицы измерения, но и разные методики, дающие разные результаты. Стандартный способ измерения мощности, принятый в Европе, использует киловатты. Если же мощность дана в лошадиных силах, то способы измерения в разных странах могут отличаться (даже если используются одни и те же лошадиные силы).
В США и Японии используют свои стандарты определения лошадиных сил двигателя, но они уже давно практически полностью унифицированы с другими. И в Америке, и в Японии существуют два вида показателей:
Измерение брутто
Измерение мощности двигателя брутто подразумевает стендовое испытание двигателя, не оборудованного всеми дополнительными, необходимыми для эксплуатации транспортного средства агрегатами: генератором, насосом системы охлаждения и так далее.
Такой показатель мощности может давать значение выше мощности нетто на 10—20 %
Измерение нетто
Измерение мощности двигателя нетто предусматривает стендовое испытание двигателя, оборудованного всеми вспомогательными, необходимыми для эксплуатации транспортного средства агрегатами: генератором, глушителем, вентилятором и пр.
Этот показатель мощности более честный и показывает реальные возможности машины. Кстати, ВАЗ обычно указывает для своей продукции именно показатель НЕТТО, то есть чистую мощность.
| Единицы | Вт | кгс-м/с | эрг/с | л.с. (мет.) | л.с. (анг.) |
| 1Ватт | 1 | 0,102 | 107 | 1,36х10-3 | 1,34х10-3 |
|
1 килограмм-сила-метр в секунду |
9,81 | 1 | 9,81х107 | 1,33х10-2 | 1,31х10-2 |
| 1 эрг в секунду | 10-7 | 1,02х10-8 | 1 | 1,36х10-10 | 1,34х10-10 |
| 1 лошадиная сила (метрическая) | 735,5 | 75 | 7,3555х109 | 1 | 0,9863 |
| 1 лошадиная сила (английская) | 745,7 | 76,04 | 7,457х109 | 1,014 | 1 |
Теперь, когда Вы знаете о мощности всё, становится понятно, что номинальная и максимальная мощность – это величины, отличающиеся в разы, а точный расчёт максимальной мощности – задача не для калькулятора с линейкой.
ТМ «Volta bikes»
* Перепечатка без ссылки на сайт www.e-bike.com.ua запрещена и преследуется по Закону о защите авторских прав
Теги: мотор колесо Днепропетровск, мотор-колеса Днепропетровск, купить мотор колесо в Украине Днепропетровск, мотор колесо велосипеда Днепропетровск
www.e-bike.com.ua
Крутящий момент двигателя. Все о крутящем моменте
[]
Что важнее:крутящий момент или мощность двигателя?
Так уж повелось, что любого автолюбителя при оценке способностей машины в первую очередь интересует такой показатель, как мощность. Но не менее важной характеристикой является крутящий момент. И вот почему
Несмотря на то, что гужевой транспорт давно «канул в Лету» и «л. с.» является персоной нон-грата в международной системе классификации, «лошадиная» единица измерения мощности продолжает пользоваться спросом. Причем не только у простого люда, но и на государственном уровне. Для этого достаточно взглянуть на квитанцию об уплате транспортного налога.
Между тем, появившаяся в период промышленной революции «л. с.» весьма условна. А все потому, что она определяет относительный уровень производительности среднестатистической лошади путем определения усилий, необходимых для подъема 75-килограммового груза на один метр за одну секунду. Новая единица измерения, взятая на вооружение фабрикантами для оценки превосходства стационарных механизмов над животными, со временем перекочевала в мир подвижного состава.
Позже шотландский инженер Джеймс Уатт ввел в обращение официальную единицу измерения мощности своего имени – «Вт», которую для удобства использования укрупнили до «кВт». Ватт, синхронизированный с л. с. в соотношении 1 кВт = 1,36 л. с., так и не добился всеобщей любви, оставив пальму первенства конской силе. Однако мощность мощностью, но, как говорится, двигает машину не она, а крутящий момент, измеряемый в ньютон-метрах (Н∙м).
Что такое крутящий момент?
У многих автомобилистов нет адекватного представления о том, что это за «зверь». О нем, впрочем, как и о мощности, бытует расхожее мнение: чем больше, тем лучше. По сути, это тесно связанные характеристики. Мощность в ваттах не что иное, как крутящий момент в ньютон-метрах, умноженный на число оборотов и на 0,1047. Другими словами, мощность демонстрирует количество работы, выполняемой двигателем за определенный промежуток времени, а крутящий момент отражает способность силового агрегата эту работу совершить. Если, скажем, автомобиль завяз в глинистом грунте и обездвижился, то производимая им мощность будет равняться нулю. Ведь работа не совершается. А вот момент, хотя его и не хватает для движения, присутствует. Крутящий момент без мощности существовать может, а мощность без момента — нет.
Главным достижением работающего мотора при превращении тепловой энергии в механическую является момент, или тяга. Высокие моментные значения характерны для дизельных двигателей, конструктивная особенность которых – большой (больше диаметра цилиндра) ход поршня. Большой крутящий момент у дизеля нивелируется относительно низким допустимым числом оборотов, которые ограничивают для увеличения ресурса. Высокооборотистым бензиновым моторам свойствен «крен» в сторону мощности, ведь их детали отличаются меньшим весом. И степень сжатия тоже ниже. Правда, современные силовые агрегаты – и дизельные, и бензиновые – совершенствуясь, становятся ближе и конструктивно, и по показателям. Но пока банальное правило рычага сохраняется: выигрывая в силе, проигрываешь в скорости. И, соответственно, в расстоянии.
Лучшие черты двигателя определяются совокупностью оптимальных значений мощности и тяги. Чем раньше наступает максимум крутящего момента и чем позже пик мощности, тем шире диапазон возможностей силового агрегата. Близкие к оптимальным характеристики имеют электрические двигатели. Они располагают тягой, близкой к максимальной, практически с начала движения. В то же время значение мощности прогрессивно возрастает. Существенным фактором в вопросах определения мощности и крутящего момента являются обороты двигателя. Чем они выше, тем большую мощность можно снять.
В этом контексте уместно упомянуть о гоночных моторах. Из-за относительно скромных объемов они не блещут умопомрачительным крутящим моментом. Однако способны раскручиваться до 15–20 тыс. оборотов в минуту (мин-1), что позволяет им выдавать супермощность. Так, если рядовой силовой агрегат при 4000 об/мин генерирует 250 Н∙м и порядка 140 л. с., то при 18 000 мин-1 он мог бы выдать в районе 640 л. с.
К сожалению, повышать частоту вращения довольно сложно. Мешают силы инерции, нагрузки, трение. Скажем, если раскрутить мотор от 6000 до 12 000 мин-1, то силы инерции возрастут вчетверо, что потенциально грозит опасностью перекрутить мотор. Повысить величину крутящего момента можно с помощью турбонаддува, но в этом случае негативную роль начинают играть тепловые нагрузки.
Принцип максимальной отдачи мощности красноречиво иллюстрируют моторы болидов «Формулы-1», имеющие весьма скромный объем (1,6 литра) и относительно невысокий показатель тяги. Но за счет наддува и способности раскручиваться до высоких оборотов выдают порядка 600 л. с. Плюс к тому, конструкция у «Ф1» – гибридная, и электродвигатель, дополняющий основной мотор, при необходимости добавляет еще 160 «лошадей».
Важной характеристикой, отражающей возможности мотора, является диапазон оборотов, при котором доступна максимальная тяга. Но еще важнее эластичность двигателя, то есть способность набирать обороты под нагрузкой. Другими словами, это соотношение между числами оборотов для максимальной мощности и оборотов для максимального крутящего момента. Оно определяет возможность снижения и увеличения скорости за счет работы педалью газа без переключения передач. Или возможность езды на высоких передачах с малой скоростью. Эластичность, к примеру, выражается способностью автомобиля разгоняться на пятой передаче с 80 до 120 км/ч на пятой. Чем меньше времени займет этот разгон, тем эластичнее двигатель. Из двух двигателей одинакового объема и мощности предпочтителен тот, у которого выше эластичность. При прочих равных условиях такой мотор будет меньше изнашиваться, работать с меньшим шумом и меньше расходовать топливо, а также облегчит работу трансмиссии.
А если все-таки задаться вопросом о том, что важнее – крутящий момент или мощность, деля мир на черное и белое, ответ будет предельно прост: так как это зависимые величины, важно и то и другое.
5koleso.ru
Поделиться с друзьями: