Ero vääntömomentin ja tehon välillä ...

Vääntömomentin ja tehon ero on kysymys, jota monet uteliaat kysyvät. Ja tämä on ymmärrettävää, koska nämä kaksi tietoa ovat autojemme teknisissä tiedoissa tutkituimpia. Joten olisi mielenkiintoista jäädä siihen, vaikka se ei välttämättä olisikaan ilmeisin...

Ensinnäkin selvennetään, että pariskunta ilmaisee itseään Newton. Mittari ja voimaa sisään Hevosvoimat (kun puhumme koneesta, koska tiede ja matematiikka käyttävät watti)

Onko se todella ero?

Itse asiassa näiden kahden muuttujan erottaminen ei ole helppoa, koska ne liittyvät toisiinsa. Se on kuin kysyisi, mikä ero on leivän ja jauhojen välillä. Siinä ei ole paljon järkeä, koska jauhot ovat osa leipää. Olisi parempi verrata ainesosia toisiinsa (esim. vesi vs jauhot ripaus) kuin verrata ainesosaa valmiiseen tuotteeseen.

Yritetään selittää tämä kaikki, mutta samalla tehdä selväksi, että kaikki apu puoleltasi (sivun alareunassa olevien kommenttien kautta) on tervetullutta. Mitä enemmän eri tapoja selittää se, sitä enemmän Internetin käyttäjät tulevat ymmärtämään näiden kahden käsitteen välisen yhteyden.

Teho on seurausta pariliitoksen (hieman raskas sanamuoto, tiedän hyvin...) pyörimisnopeuden.

Matemaattisesti tämä antaa seuraavan:

( π X Vääntömomentti Nm X -tilassa) / 1000/30 = Teho kW (mikä tarkoittaa hevosvoimia, jos haluamme myöhemmin saada "autoteollisuuden konseptin").

Täällä alamme ymmärtää, että niiden vertailu on melkein hölynpölyä.

Vääntö / teho -käyrän tutkiminen

Mikään ei ole parempaa kuin sähkömoottori, joka ymmärtää täysin vääntömomentin ja tehon välisen suhteen tai pikemminkin kuinka vääntömomentin ja nopeuden välillä on suhde.

Katso kuinka looginen on sähkömoottorin vääntömomenttikäyrä, joka on paljon helpompi ymmärtää kuin lämpömoottorin käyrä. Tässä näemme, että annamme vakion ja suurimman vääntömomentin kierroksen alussa, mikä lisää tehokäyrää. Loogisesti, mitä enemmän voimaa kohdistan pyörivään akseliin, sitä nopeammin se pyörii (ja siten enemmän tehoa). Toisaalta, kun vääntömomentti pienenee (kun painan yhä vähemmän pyörivää akselia, jatkaen painamista joka tapauksessa), tehokäyrä alkaa laskea (vaikka pyörimisnopeus pienenee edelleen). Lisääntyä). Pohjimmiltaan vääntömomentti on "kiihtyvyysvoima" ja teho on summa, joka yhdistää tämän voiman ja liikkuvan osan pyörimisnopeuden (kulmanopeus).

Onnistuuko pariskunta tässä kaikessa?

Jotkut ihmiset vertaavat moottoreita vain niiden vääntömomentin tai melkein. Itse asiassa tämä on harhaa...

Jos esimerkiksi vertaan bensiinimoottoria, joka kehittää 350 Nm kierrosnopeudella 6000 rpm, dieselmoottoriin, joka kehittää 400 Nm kierrosnopeudella 3000 rpm, voisi luulla, että dieselillä on eniten kiihdytysvoimaa. No ei, mutta palataan alkuun, pääasia on voima! Moottoreiden vertailussa tulisi käyttää vain tehoa (mieluiten käyrien kanssa… Koska suuri huipputeho ei ole kaikki kaikessa!).

Todellakin, vaikka vääntömomentti osoittaa vain maksimivääntömomentin, teho sisältää vääntömomentin ja moottorin kierrosluvun, joten meillä on kaikki tiedot (vain vääntömomentti on vain osittainen osoitus).

Jos palaamme esimerkkiimme, voimme sanoa, että diesel voi olla ylpeä ja antaa 400 Nm kierrosluvulla 3000 rpm. Mutta älä unohda, että 6000 100 rpm:llä se ei varmasti pysty tuottamaan yli 6000 Nm (jätämme väliin, että öljy ei pääse 350 200 tonniin), kun taas bensiini voi silti tuottaa 400 Nm tällä nopeudella. Tässä esimerkissä vertaamme XNUMX hevosvoiman dieselmoottoria. bensamoottorilla XNUMXhv (määrätyt vääntömomentit), yhdestä tuplaan.

Muistamme aina, että mitä nopeammin esine kääntyy (tai liikkuu eteenpäin), sitä vaikeampaa on saada se edes vauhtiin. Näin ollen moottori, joka kehittää merkittävän vääntömomentin korkeilla kierrosluvuilla, osoittaa, että sillä on vielä enemmän tehoa ja resursseja!

Selitys esimerkillä

Minulla oli pieni idea yrittää selvittää se kaikki, toivoen, ettei se ollut niin paha. Oletko koskaan yrittänyt pysäyttää pienitehoista sähkömoottoria sormillasi (pieni tuuletin, Mecano-sarjan sähkömoottori pienenä jne.).

Se pyörii nopeasti (sanotaan 240 rpm tai 4 kierrosta sekunnissa), voimme pysäyttää sen helposti vahingoittamatta sitä (se piippaa hieman, jos potkurin lavat ovat). Tämä johtuu siitä, että sen vääntömomentti ei ole kovin tärkeä ja siksi sen teho (tämä koskee pieniä sähkömoottoreita leluille ja muille pienille lisävarusteille).

Toisaalta, jos samalla nopeudella (240 rpm) en pysty pysäyttämään sitä, se tarkoittaa, että sen vääntömomentti on suurempi, mikä johtaa myös enemmän lopputehoon (molemmat liittyvät matemaattisesti toisiinsa, se on kuin kommunikoivia aluksia). Mutta nopeus pysyi samana. Joten lisäämällä moottorin vääntömomenttia lisään sen tehoa, koska noin

Pari

X

Pyörimisnopeus

= Tehoa... (mielisesti yksinkertaistettu kaava ymmärtämisen helpottamiseksi: Pi ja osa ylimmän kaavan muuttujista on poistettu)

Eli samalla teholla (sanotaan 5W, mutta ketä kiinnostaa) voin saada jommankumman:

• Moottori, joka pyörii hitaasti (esim. 1 kierros sekunnissa) suurella vääntömomentilla, jota on hieman vaikeampi pysäyttää sormilla (se ei käy nopeasti, mutta sen suuri vääntömomentti antaa sille merkittävää voimaa)
• Tai moottori, joka käy 4 rpm, mutta pienemmällä vääntömomentilla. Tässä pienempi vääntömomentti kompensoituu suuremmalla nopeudella, mikä antaa sille enemmän inertiaa. Mutta sormilla pysähtyminen on helpompaa suuremmasta nopeudesta huolimatta.

Onhan kahdella moottorilla sama teho, mutta ne eivät toimi samalla tavalla (tehoa tulee eri tavoin, mutta esimerkki ei ole kovin edustava tälle, koska se on rajoitettu tiettyyn nopeuteen. Autossa nopeus muuttuu koko ajan, mikä synnyttää kuuluisan teho- ja vääntömomenttikäyrän momentin). Toinen kääntyy hitaasti ja toinen nopeasti... Tämä on pieni ero dieselin ja bensiinin välillä.

Ja siksi kuorma-autot käyttävät dieselpolttoainetta, koska dieselillä on korkea vääntömomentti sen pyörimisnopeuden kustannuksella (moottorin maksiminopeus on paljon pienempi). Todellakin on välttämätöntä pystyä liikkumaan eteenpäin erittäin raskaasta perävaunusta huolimatta ilman, että moottoria tarvitsee moittia, kuten bensiinin tapauksessa (täytyisi kiivetä torneihin ja leikkiä kytkimellä kuin hullu). Diesel siirtää maksimaalisen vääntömomentin matalilla kierroksilla, mikä helpottaa hinaamista ja mahdollistaa seisovan ajoneuvon nousun.

Tehon, vääntömomentin ja moottorin nopeuden välinen suhde

Tässä on tekninen tieto, jonka käyttäjä on jakanut kommenttiosiossa. Minusta on järkevää lisätä se suoraan artikkeliin.

Jotta ongelma ei vaikeutuisi fyysisillä määrillä:

Teho on kampiakselin vääntömomentin ja kampiakselin nopeuden tulo radiaaneina/s.

(muista, että kampiakselin 2 kierrosta 6.28 °:ssa on 1 * pi radiaania = 360 radiaania.

Joten P = M * W

P -> teho [W]

M -> vääntömomentti [Nm] (newtonmetri)

W (omega) - kulmanopeus radiaaneina/s W = 2 * Pi * F

Kun Pi = 3.14159 ja F = kampiakselin nopeus t/s.

Käytännön esimerkki

Moottorin vääntömomentti M: 210 Nm

Moottorin nopeus: 3000 rpm -> taajuus = 3000/60 = 50 rpm

W = 2 * pi * F = 2 * 3.14159 * 50 t / s = 314 radiaania / s

Lopullinen Au: P = M * L = 210 Nm * 314 rad / s = 65940 65,94 W = XNUMX kW

Muunnos CV:ksi (hevosvoimat) 1 hv = 736 W

CV:ssä saamme 65940 W / 736 W = 89.6 CV.

(Muista, että 1 hevosvoima on hevosen keskimääräinen teho, joka käy jatkuvasti pysähtymättä (mekaniikassa tätä kutsutaan nimellistehoksi).

Joten kun puhumme 150 hv:n autosta, on tarpeen nostaa moottorin kierrosluku 6000 175 rpm:iin vääntömomentilla, joka pysyy rajoitettuna tai jopa pienenee hieman XNUMX Nm:iin.

Momentinmuuntimena toimivan vaihteiston ja tasauspyörästön ansiosta vääntömomentti on kasvanut noin 5-kertaiseksi.

Esimerkiksi 1. vaihteella moottorin vääntömomentti kampiakselilla 210 Nm antaa 210 Nm * 5 = 1050 Nm 30 cm:n puolipyörän reunalla, mikä antaa vetovoiman 1050 Nm / 0.3 m = 3500 Nm .

Fysiikassa F = m * a = 1 kg * 9.81 m / s2 = 9.81 N (a = Maan kiihtyvyys 9.81 m / s2 1G)

Siten 1 N vastaa 1 kg / 9.81 m / s2 = 0.102 kg voimaa.

3500 N * 0.102 = 357 kg voima, joka työntää auton ylös jyrkkää rinnettä.

Toivon, että nämä muutamat selitykset vahvistavat tietosi tehon ja mekaanisen vääntömomentin käsitteistä.