20Апр

Крутящий момент в чем измеряется: Единицы измерения крутящего момента

Содержание

Крутящий момент двигателя: что это такое

Работу мотора автомобиля характеризуют следующие рабочие параметры:

• удельный расход топлива;

крутящий момент;

• мощность;

Понятие крутящего момента

Двигатель как устройство, во многом зависит от характеристик этих конструктивных параметров. Особый интерес вызывают те, что напрямую зависят от подвижных характеристик автомобиля – это крутящийся момент двигателя и его мощность. Каждый, уважающий себя автомобилист должен ориентироваться в вышеуказанных параметрах и знать что они из себя представляют.

Крутящий момент двигателя — один из его параметров, который непосредственно соотносится с мощностью, определяя силу тяги на колесах. Момент силы — синоним крутящегося или вертящегося момента. Он определяет собой его векторную величину, которая равняется произведению радиус-вектора. Проводят его по оси вращения до точки приложения. В общем,

кручение – это вид деформации.

Автопроизводители всегда заботятся о наилучших динамических характеристиках автомобиля. Именно с этой целью они и устанавливают силовые агрегаты, обладающие максимальным крутящим моментом. Речь идет о более широком размахе оборотов двигателя. Столь высокий крутящий момент обычно встречается у турбированных и многоцилиндровых моторов, дизельных силовых агрегатов.

Единицы измерения

Международная система единиц (СИ) представила следующую единицу измерения момента силы — ньютон-метр. Иногда момент силы принято называть моментом пары сил либо скручивающим моментом. Впервые понятие встречается в трудах Архимеда, когда тот работал над рычагами. Вот пример самого простейшего случая. Когда силу прилагают к рычагу ему перпендикулярно, момент силы определяют как произведение величины самой этой силы в пределах растояния до оси вращения рычага.

Так, исследуя силу в 3 ньютона, которая приложена к рычагу в пределах расстояния 2-х метров от его оси вращения, специалисты наблюдали создание такого же момента, что и сила в 1 ньютон. В среднем ее прилагают к рычагу в пределах расстояния 6 метров до оси вращения.

Как правильно измеряется мощность двигателя

Мощность двигателя – это физическая величина. Она характеризует работу двигателя, которая выполняется за единицу времени. Таким образом, мощность свидетельствует о том, насколько быстро работает автомобиль с определенной массой, и как быстро он может преодолеть заданное ему расстояние. Мощность влияет на максимальную скорость. Чем больше первая, тем больше будет вторая, невзирая на неизменную снаряженную массу.

Измеряется мощность в ваттах либо киловаттах (кВт). Еще одна единица измерения – лошадиная сила. Она равняется 735,5 Вт или 1 кВт = 1,36 л. с. и является внесистемной единицей измерения. Чтобы измерить эту величину необходимо подключить двигатель к специальному динамометру. Он определяет значение оборотов в минуту. Его основная задача – создать нагрузку на двигатель, измеряя количество энергии, которое развивает двигатель против нагрузки.

Что такое максимальный крутящий момент

Правильно оценивая роль мощности и крутящего момента в процессе формирования динамических характеристик авто, необходимо четко разобраться в следующих фактах:

• автомобиль, у которого более мощный, однако не обладающий удовлетворительным крутящим моментом двигатель, уступает разгонной динамике авто с наличием высокого крутящегося момента;

• высокий крутящий момент, который двигатель «подхватывает» на низких оборотах, эффективнее ускоряет позволяет автомобиль;

• что касается самой большой скорости автомобиля, она напрямую зависима от мощности двигателя. В этом случае крутящийся момент не оказывает ни какого влияния на показатель, поскольку двигатель автомобиля способен развить оптимальный крутящийся момент при определенных оборотах. Эти параметры указываются в технической документации на авто.

Автомобили, обладающие более огромным крутящим моментом, имеют возможность развивать и скромную максимальную скорость. Ярким примером в этом случае выступают спортивные болиды. Речь идет о высокой скорости и незначительном крутящем моменте на карданном валу. Следующий хороший пример — тяжелые внедорожники. Здесь следует обратить внимание на невысокую максимальную скорость и внушительный крутящий момент.

Сила двигателя не влияет на разгонную динамику автомобиля. Она тоже не соотносится с его способностью «резво» преодолевать подъемы, которые полностью зависимы от величины предельного крутящего момента. Соотношение здесь следующее: чем больше есть возможность передать крутящий момент на ведущие колеса автомобиля, чем шире будет диапазон оборотов двигателя, в котором он достижим. Таким образом ускорение авто будет уверенное, а водителю будет легче преодолевать достаточно сложные участки дороги.

Анализируя максимальную величину крутящегося момента, а также сравнивая крутящие моменты конструктивно идентичных и противоположных двигателей, следует обратить внимание на то, что сравнение характеристик имеет смысл лишь в случае одинаковых параметров трансмиссии. Тогда коробки переключения передач обладают подобными передаточными отношениями.

Что важнее — мощность, или крутящий момент и почему?

Сравнивая рабочие характеристики двигателя – мощность и крутящий момент, очевидными являются следующие факты:

• крутящий момент на коленчатом валу становится основным параметром, характеризующим работу силового агрегата;

• мощность двигателя представляет собой вторичную рабочую характеристику мотора, которая является производной крутящего момента;

• что касается зависимости мощности от крутящего момента, ее выражают следующим отношением: Р = М*n, где М – крутящий момент, Р – мощность, n – количество оборотов коленчатого вала на протяжении минуты;

мощность двигателя зависима от частоты вращения коленчатого вала. Чем выше обороты, естественно, тем больше будет мощность мотора. Речь идет об определенных пределах.

• увеличивается крутящий момент как результат повышения оборотов двигателя.

Достигнув максимального значения, которое возможно лишь в результате конкретной частоты вращения коленчатого вала, снижаются его показатели. Они не зависят от последующего увеличения оборотов. Вид графика зависимости крутящего момента соотносится с частотой вращения двигателя. Он отображается перевернутой параболой.

Таким образом, оценив эксплуатационные параметры автомобиля вместе с рабочими характеристиками двигателя, специалист обращает внимание на величину крутящего момента, который обладает большим приоритетом, нежели мощность.

Сравнивая силовые агрегаты, у которых схожие как рабочие, так и конструктивные параметры, более предпочтительными выглядят те, которые имеют в наличии крутящийся момент. Задаваясь вопросом обеспечения более лучшей динамики разгона автомобиля, одновременно пытаясь обеспечить приемлимые тяговые свойства двигателя, нужно обратить внимание на частоту вращения коленчатого вала. Его необходимо поддерживать в таком диапазоне значений, которые позволят крутящемуся моменту достичь своих пиковых показателей.

Подписывайтесь на наши ленты в таких социальных сетях как, Facebook, Вконтакте, Instagram, Pinterest, Yandex Zen, Twitter и Telegram: все самые интересные автомобильные события собранные в одном месте.

Прибор для измерения крутящего момента

Существует несколько основных задач, которые могут стоять перед лабораториями и производствами в сфере испытания крутящего момента:
  • Высокая точность определения крутящего момента.

  • Испытание крутящего момента в скоростных и высокоскоростных приводах.
  • Мониторинг крутящего момента в круглосуточном режиме 365 дней в году с минимальным обслуживанием в полевых или производственных условиях эксплуатации.

  • Внедрение измерительного узла в уже существующие установки и приводы.
  • Внедрение измерительного узла в минимальные установочные габариты.

Высокая точность датчиков крутящего момента является на данный момент стандартным требованием предприятий, занимающихся проектированием, испытанием и мониторингом современных приводов и установок, используемых в наукоемких производствах. А в последнее время повышается спрос на датчики, работающие при скоростях вращения до 60 000 об/мин и выше. Индуктивные датчики момента серии ТМ обладают уникальной в своем роде технологией измерений крутящего момента, что позволяет обеспечивать не только высокую точность измерений, но и позволяет производить специальные высокоскоростные версии с частотами до 60 000 об/мин. Также датчики обладают высокими эксплуатационными свойствами, ознакомиться с которыми Вы сможете в специальном разделе.


Не менее распространенной задачей является Использование реактивных датчиков измерения крутящего момента при мониторинге, где постоянный контроль крутящего момента является необходимостью. Данные задачи разделяются на два основных типа:

— Энергетические, нефтедобывающие и установки, к которым предъявляются аналогичные высокие требования по точности с минимальными остановками на обслуживание и использованием в суровых условиях. Для данных установок идеально подходят фланцевые датчики типа TF, так как они не имеют изнашиваемых частей и используют бесконтактный съем данных.


— Производственные линии, тяжелое машиностроение и установки, где контролируется стабильность работы при заданных границах, но применение классических датчиков момента невозможно по конструктивным причинам. Наиболее подходящим является применение телеметрических систем, монтируемых на вал , основным преимуществом является возможность превратить почти любой вращающийся узел в датчик крутящего момента.


Последней, но не менее распространенной группой задач является натурное испытание узлов и установок в автомобильной, железнодорожной и военно-промышленной отрасли, где по каким-либо причинам не может быть предусмотрено использование готовых датчиков момента. Данные задачи связаны с суровыми условиями использования, с внедрением в уже готовые узлы и механизмы без изменения конструкции. И на данный момент наиболее универсальным и гибким решением также является использование телеметрических систем различных модификаций.

См. также здесь

Если же у Вас существует более специализированная задача обратитесь к нашим специалистам за консультацией.

Единицы измерения крутящего момента двигателей

В технических характеристиках двигателей и конструкций, оснащенных двигателями, постоянно фигурирует загадочный показатель нм, как единица измерения крутящего момента. Если с мощностью в лошадиных силах все понятно даже на интуитивном уровне, лошадь – она и есть лошадь, то здесь могут возникнуть некоторые затруднения.

Архимедов рычаг

Широко известный ученый Архимед как-то изрек знаменитую фразу: «Дайте мне рычаг, и я переверну Землю». Можно сказать, что именно эта фраза и послужила началом рождения показателя единицы измерения крутящего момента. Как известно, планета Земля несколько тяжеловата для того, чтобы человек, даже такой уважаемый и известный, как Архимед, мог ее перевернуть. Ключ – это использование рычага, позволяющего на порядки увеличивать силу воздействия на объект. Рычаг представляет собой фактически любой предмет, способный свободно вращаться вокруг точки опоры. Если точка опоры находится ровно в середине рычага, при приложении одинаковых усилий с каждого конца рычага вся конструкция будет стоять на месте. Ситуация изменится лишь при смещении точки опоры в одну из сторон. Лучше всего это видно на приведенном ниже рисунке.

Оно крутится

Как видно, рычаг крутится вокруг точки опоры, совершая неполный оборот. Соотношение прикладываемой силы к длинному плечу рычага и получаемого усилия на коротком плече составляет основу единиц измерения крутящего момента. Соотношение это очень простое: усилия, помноженные на длину соответствующего плеча рычага, должны быть равны. Закон сохранения энергии работает всегда. Этот принцип действия можно распространить и на пару шестеренок разного диаметра, и вообще на любые взаимодействующие при помощи вращения агрегаты механизмов разных диаметров, представляющие собой, по сути, плечи условных рычагов.

Крутящий момент

Теперь можно взять вращающийся вал двигателя. Радиус вала двигателя – это условный рычаг, а при его вращении возникает сила, направленная перпендикулярно к оси вращения. Схематично это показано на следующем рисунке.

Здесь R – это радиус вала, а F – вектор силы, образуемой при вращении вала. Как и при обычном рычаге, их произведение (R*F) и будет моментом силы, или крутящим моментом. Поскольку, в соответствии с международной системой единиц, сила измеряется в ньютонах, а расстояние – в метрах, единицей измерения крутящего момента является ньютон-метр, или сокращенно – нм.

Однако имеются и другие обозначения. Иногда для измерения силы используют не ньютоны, а килограммы (кгс), тогда эту величину можно пересчитать в «классику» при помощи коэффициента. 1 кгс на метр равен 9,81 нм. В странах, не использующих метрическую систему, в качестве единицы измерения крутящего момента электродвигателя применяют фунтофут. Звучит непривычно, но тем не менее. 1 фунтофут равен 1,36 нм. Существует зависимость между мощностью, частотой оборотов и создаваемым крутящим моментом. Она очень простая. Мощность равна произведению частоты оборотов на крутящий момент, деленную на коэффициент. Коэффициент зависит от единиц измерения крутящего момента и других указанных величин.

Если речь идет о лошадиных силах, кгс на метр и оборотах в минуту, этот коэффициент равен 716,2, для нм и киловатт – 9549. В открытом доступе имеются соответствующие калькуляторы. В технических характеристиках обычно указывают крутящий момент, измеренный непосредственно на валу двигателя.

Мощность и крутящий момент — что это?

ЧТО ТАКОЕ ЛОШАДИНАЯ СИЛА?

— У тебя сколько сил? — такой вопрос слышал любой, кто хоть немного касался мира автомобилей. Никому даже пояснять не надо, какие силы на самом деле имеются в виду — лошадиные. Именно в них мы привыкли оценивать мощность мотора, одну из важнейших потребительских характеристик машины.

Уже и гужевого транспорта практически не осталось даже в деревнях, а эта единица измерения живёт и здравствует больше ста лет. А ведь лошадиная сила — величина, по сути, нелегальная. Она не входит в международную систему единиц (полагаю, многие со школы помнят, что называется она СИ) и потому не имеет официального статуса. Более того, Международная организация законодательной метрологии требует как можно скорее изъять лошадиную силу из обращения, а директива ЕС 80/181/EEC от 1 января 2010 прямо обязует автопроизводителей использовать традиционные «л.с.» только как вспомогательную величину для обозначения мощности.

Но не зря считается, что привычка — вторая натура. Ведь говорим же мы в обиходе «ксерокс» вместо копир и обзываем клейкую ленту «скотчем». Вот и непризнанные «л.с.» сейчас используют не только обыватели, но и едва ли не все автомобильные компании. Какое им дело до рекомендательных директив? Раз покупателю удобнее — пусть так и будет. Да что там производители — даже государство на поводу идёт. Если кто забыл, в России транспортный налог и тариф ОСАГО именно от лошадиных сил высчитываются, как и стоимость эвакуации неправильно припаркованного транспорта в Москве.

Лошадиная сила родилась в эпоху промышленной революции, когда потребовалось оценить, насколько эффективно механизмы заменяют животную тягу. По наследству от стационарных двигателей эта условная единица измерения мощности со временем перешла и на автомобили.

И никто бы к этому не придирался, если не одно весомое «но». Задуманная, чтобы упростить нам жизнь, лошадиная сила на самом деле вносит путаницу. Ведь появилась она в эпоху промышленной революции как совершенно условная величина, которая не то что к автомобильному мотору, даже к лошади имеет достаточно опосредованное отношение. Смысл этой единицы в следующем — 1 л.с. достаточно, чтобы поднять груз массой 75 кг на высоту 1 метр за 1 секунду. Фактически, это сильно усреднённый показатель производительности одной кобылы. И не более того.

Иными словами, новая единица измерения очень пригодилась промышленникам, добывавшим, к примеру, уголь из шахт, и производителям соответствующего оборудования. С её помощью было проще оценить преимущество механизмов над животной силой. А поскольку приводились станки уже паровыми, а позднее и керосиновыми двигателями, то «л.с.» перешли по наследству и к самобеглым экипажам.

Джеймс Уатт — шотландский инженер, изобретатель, учёный, живший в XVIII — начале XIX века. Именно он ввёл в обращение как «нелегальную» сейчас лошадиную силу, так и официальную единицу измерения мощности, которую назвали его именем.

По иронии судьбы изобрёл лошадиную силу человек, именем которого названа официальная единица измерения мощности — Джеймс Уатт. А поскольку ватт (а точнее, применительно к могучим машинам, киловатт — кВт) к началу XIX века тоже активно входил в оборот, пришлось две величины как-то приводить друг к другу.

Вот здесь-то и возникли ключевые разногласия. Например, в России и большинстве других европейских стран приняли так называемую метрическую лошадиную силу, которая равна 735,49875 Вт или, что сейчас нам более привычно, 1 кВт = 1,36 л.с. Такие «л.с.» чаще всего обозначают PS (от немецкого Pferdestärke), но есть и другие варианты — cv, hk, pk, ks, ch… При этом в Великобритании и ряде её бывших колоний решили пойти своим путём, организовав «имперскую» систему измерений с её фунтами, футами и прочими прелестями, в которой механическая (или, по-другому, индикаторная) лошадиная сила составляла уже 745,69987158227022 Вт. А дальше — пошло-поехало. К примеру, в США придумали даже электрическую (746 Вт) и котловую (9809,5 Вт) лошадиные силы.

Вот и получается, что один и тот же автомобиль с одним и тем же двигателем в разных странах на бумаге может иметь разную мощность. Возьмём, например, популярный у нас кроссовер Kia Sportage — в России или Германии по паспорту его двухлитровый турбодизель в двух вариантах развивает 136 или 184 л.с., а в Англии — 134 и 181 «лошадку». Хотя на самом деле отдача мотора в международных единицах составляет ровно 100 и 135 кВт — причём в любой точке земного шара. Но, согласитесь, звучит непривычно. Да и цифры уже не такие впечатляющие. Поэтому автопроизводители и не спешат переходить на официальную единицу измерения, объясняя это маркетингом и традициями. Это как же? У конкурентов будет 136 сил, а у нас всего 100 каких-то кВт? Нет, так не пойдёт…

КАК ИЗМЕРЯЮТ МОЩНОСТЬ?

Впрочем, «мощностные» хитрости игрой с единицами измерения не ограничиваются. До последнего времени её не только обозначали, но даже измеряли по-разному. В частности, в Америке долгое время (до начала 1970-х годов) автопроизводители практиковали стендовые испытания двигателей, раздетых до гола — без навески вроде генератора, компрессора кондиционера, насоса системы охлаждения и с прямоточной трубой вместо многочисленных глушителей. Само собой, сбросивший оковы мотор легко выдавал процентов на 10-20 больше «л.с.», так необходимых менеджерам по продажам. Ведь в тонкости методики испытаний мало кто из покупателей вдавался.

Другая крайность (но гораздо более приближенная к реальности) — снятие показателей прямо с колёс автомобиля, на беговых барабанах. Так поступают гоночные команды, тюнинговые мастерские и прочие коллективы, которым важно знать отдачу мотора с учётом всех возможных потерь, и трансмиссионных в том числе.

Мощность также зависит от того, как её измерять. Одно дело крутить на стенде «голый» мотор без навесного оборудования и совсем другое — снимать показания с колёс, на беговых барабанах, с учётом трансмиссионных потерь. Современные методики предлагают компромиссный вариант — стендовые испытания двигателя с необходимой для его автономной работы навеской.

Но в итоге за образец в различных методиках вроде европейских ECE, DIN или американских SAE приняли компромиссный вариант. Когда двигатель устанавливают на стенде, но со всей необходимой для бесперебойного функционирования навеской, включая стандартный выпускной тракт. Снять можно только оборудование, относящееся к другим системам машины (к примеру, компрессор пневмоподвески или насос гидроусилителя руля). То есть тестируют мотор ровно в том виде, в котором он фактически стоит под капотом автомобиля.

Это позволяет исключить из финального результата «качество» трансмиссии и определить мощность на коленвале с учётом потерь на привод основных навесных агрегатов. Так, если говорить о Европе, то эту процедуру регламентирует директива 80/1269/EEC, впервые принятая ещё в 1980 году и с тех пор регулярно обновляемая.

ЧТО ТАКОЕ КРУТЯЩИЙ МОМЕНТ?

Но если мощность, как говорят в Америке, помогает автомобили продавать, то двигает их вперёд крутящий момент. Измеряют его в ньютон-метрах (Н∙м), однако у большинства водителей до сих пор нет чёткого представления об этой характеристике мотора. В лучшем случае обыватели знают одно — чем выше крутящий момент, тем лучше. Почти как с мощностью, не правда ли? Вот только чем тогда «Н∙м» отличаются от «л.с.».?

На самом деле, это связанные величины. Более того, мощность — производная от крутящего момента и оборотов мотора. И рассматривать их по отдельности просто нельзя. Знайте — чтобы получить мощность в ваттах необходимо крутящий момент в ньютон-метрах умножить на текущее число оборотов коленвала и коэффициент 0,1047. Хотите привычные лошадиные силы? Нет проблем! Делите результат на 1000 (таким образом получатся киловатты) и умножайте на коэффициент 1,36.

Чтобы обеспечить дизелю (на фото слева) высокую степень сжатия, инженеры вынуждены делать его длинноходным (это когда ход поршня превышает диаметр цилиндра). Поэтому у таких моторов крутящий момент конструктивно получается большим, но предельное число оборотов приходится ограничивать ради повышения ресурса. Разработчикам бензиновых агрегатов, наоборот, проще получить высокую мощность — детали здесь не такие массивные, степень сжатия меньше, так что двигатель можно сделать короткоходным и высокооборотным. Впрочем, в последнее время различие между дизелями и бензиновыми агрегатами постепенно стирается — они становятся всё более похожими как по конструкции, так и по характеристикам.

Выражаясь техническим языком, мощность показывает, сколько работы способен выполнить мотор за единицу времени. А вот крутящий момент характеризует потенциал двигателя к совершению этой самой работы. Показывает сопротивление, которое он может преодолеть. Например, если машина упрётся колёсами в высокий бордюр и не сможет тронуться с места, мощность будет нулевой, так как никакой работы мотор не совершает — движения нет, но крутящий момент при этом развивается. Ведь за то мгновение, пока движок не заглохнет от натуги, в цилиндрах сгорает рабочая смесь, газы давят на поршни, а шатуны стараются привести во вращение коленвал. Иными словами, момент без мощности существовать может, а мощность без момента — нет. То есть именно «Н∙м» являются основой «продукцией» двигателя, которую он производит, превращая тепловую энергию в механическую.

Если проводить аналогии с человеком, «Н∙м» отражают его силу, а «л.с.» — выносливость. Именно поэтому тихоходные дизельные двигатели в силу своих конструктивных особенностей у нас, как правило, тяжелоатлеты — при прочих равных условиях они могут тащить на себе больше и легче преодолевают сопротивление на колёсах, пусть и не так проворно. А вот быстроходные бензиновые моторы скорее относятся к бегунам — нагрузку держат хуже, зато перемещаются быстрее. В общем, действует простое правило рычага — выигрываем в силе, проигрываем в расстоянии или скорости. И наоборот.

Так называемая внешняя скоростная характеристика двигателя отражает зависимость мощности и крутящего момента от оборотов коленвала при полностью открытом дросселе. По идее, чем раньше наступает пик тяги и позже — мощности, тем проще мотору адаптироваться к нагрузкам, его рабочий диапазон увеличивается, что позволяет водителю или электронике реже переключать передачи и почём зря не жечь топливо. На этих графиках видно, что бензиновый двухлитровый турбомотор (справа) выигрывает по этому показателю у турбодизеля аналогичного объёма, но уступает ему в абсолютной величине крутящего момента.

Как это выражается на практике? В первую очередь, надо понять, что именно кривые крутящего момента и мощности (вместе, а не по отдельности!) на так называемой внешней скоростной характеристике двигателя будут раскрывать его истинные возможности. Чем раньше достигается пик тяги и позже пик мощности, тем лучше мотор приспособлен к своим задачам. Возьмём простой пример — автомобиль движется по ровной дороге и вдруг начинается подъём.

Сопротивление на колёсах возрастает, так что при неизменной подаче топлива обороты станут падать. Но если характеристика двигателя грамотная, крутящий момент при этом наоборот начнёт расти. То есть мотор сам приспособится к увеличению нагрузки и не потребует от водителя или электроники перейти на передачу пониже. Перевал пройден, начинается спуск. Машина пошла на разгон — высокая тяга здесь уже не так важна, критичным становится другой фактор — мотор должен успевать её вырабатывать. То есть на первый план выходит мощность. Которую можно регулировать не только передаточными числами в трансмиссии, а повышением оборотов двигателя.

Здесь уместно вспомнить гоночные автомобильные или мотоциклетные моторы. В силу относительно небольших рабочих объёмов, они не могут развить рекордный крутящий момент, зато способность раскручиваться до 15 тысяч об/мин и выше позволяет им выдавать фантастическую мощность. К примеру, если условный двигатель при 4000 об/мин обеспечивает 250 Н∙м и, соответственно, примерно 143 л.с., то при 18000 об/мин он мог бы выдать уже 640,76 л.с. Впечатляет, не правда ли? Другое дело, что «гражданскими» технологиями это не всегда получается добиться.

И, кстати, в этом плане близкую к идеальной характеристику имеют электродвигатели. Они развивают максимальные «ньютон-метры» прямо со старта, а потом кривая крутящего момента плавно падает с ростом оборотов. График мощности при этом прогрессивно возрастает.

Современные моторы «Формулы 1» имеют скромный объём 1,6 л и относительно невысокий крутящий момент. Но за счёт турбонаддува, а главное — способности раскручиваться до 15000 об/мин, выдают порядка 600 л.с. Кроме того, инженеры грамотно интегрировали в силовой агрегат электродвигатель, который в определённых режимах может добавлять ещё 160 «лошадок». Так что гибридные технологии могут работать не только на экономичность.

Думаю, вы уже поняли — в характеристиках автомобиля важны не только максимальные значения мощности и крутящего момента, но и их зависимость от оборотов. Вот почему журналисты так любят повторять слово «полка» — когда, допустим, мотор выдаёт пик тяги не в одной точке, а в диапазоне от 1500 до 4500 об/мин. Ведь если есть запас крутящего момента, мощности тоже, скорее всего, будет хватать.

Но всё же лучший показатель «качества» (назовём его так) отдачи автомобильного двигателя — его эластичность, то есть способность набирать обороты под нагрузкой. Она выражается, например, в разгоне от 60 до 100 км/ч на четвёртой передаче или с 80 до 120 км/ч на пятой — это стандартные тесты в автомобильной индустрии. И может случиться так, что какой-нибудь современный турбомотор с высокой тягой на малых оборотах и широченной полкой момента даёт ощущение отличной динамики в городе, но на трассе при обгоне окажется хуже древнего атмосферника с более выгодной характеристикой не только момента, но и мощности…

Так что пусть в последнее время разница между дизельными и бензиновыми агрегатами становится всё более расплывчатой, пусть развиваются альтернативные моторы, но извечный союз мощности, крутящего момента и оборотов двигателя останется актуальным. Всегда.

В чем измеряется крутящий момент

КРУТЯЩИЙ МОМЕНТ ДВИГАТЕЛЯ – это произведение силы на плечо рычага, к которому она приложена. Если помните, то сила измеряется в Ньютонах, а вот плечо рычага измеряется в метрах – Нм. 1 Нм равняется силе в 1Н (Ньютон), которая приложена к рычагу в 1 метр.

В двигателях внутреннего сгорания сила передается от топлива, которое воспламеняется, поршню, от поршня кривошипному механизму, от кривошипного механизма коленвалу. А вот уже коленвал через систему трансмиссии и приводов раскручивает колеса.

Понятно, что крутящий момент двигателя не постоянен, он сильнее – когда на плечо действует большая сила, слабее – когда сила перестает действовать. То есть когда мы давим на педаль газа то сила, действующая на плечо увеличивается, а соответственно увеличивается и крутящий момент двигателя.

• Мощность двигателя
Крутящий момент напрямую связан с мощностью двигателя, куда же без нее. Мощность если сказать простыми словами – это работа двигателя совершенная за определенную единицу времени. А так как крутящий момент, это и есть работа двигателя, то мощность характеризует, сколько раз в единицу времени, двигатель совершил крутящий момент.

Физики вывели формулу которая связывает крутящий момент и мощность.

P (мощность) = Мкр (момент крутящий) * N (обороты двигателя, измеряются в об./мин)/9549.

Мощность измеряется в киловаттах. Однако у нас в стране киловатты сложны для потребителя, мы привыкли измерять мощность в лошадиных силах (л.с.). И тут все просто, для того чтобы перевести киловатты в лошадиные силы, нужно количество киловатт умножить на 1.36

Крутящий момент и мощность двигателя
С крутящим моментом и мощностью разобрались. Теперь давайте подумаем – на что влияет мощность, а на что крутящий момент?

Мощность влияет на преодоление различных сил, которые мешают автомобилю. Это сила трения в двигателе, трансмиссии и в приводах автомобиля, аэродинамические силы, силы качения колес и т.д. Чем больше мощность, тем большее сопротивление сил автомобиль может преодолеть и развить большую скорость. Но мощность сила не постоянная, а зависящая от оборотов двигателя. На холостом ходу, мощность одна, а при максимальных оборотах мощность другая. Многие производители указывают, при каких оборотах достигается максимальная мощность автомобиля.

Важно помнить одно – максимальная мощность не развивается сразу, автомобиль стартует с места практически при минимальных оборотах, чуть выше холостого хода, а вот чтобы мобилизировать полную мощность нужно время, вот тут то и вступает в игру крутящий момент. Именно от него зависит, за какой отрезок времени автомобиль достигнет максимальной мощности, простыми словами динамика разгона автомобиля.

Бензиновые двигатели обладают не самым большим крутящим моментом. Своего, практически максимального значения, бензиновый двигатель достигает при средних оборотах 3 – 4 тысячи, но бензиновый двигатель быстро может увеличить мощность и раскрутиться до 7 – 8 тыс. оборотов. Если верить выше приведенным формулам, то при таких оборотах мощность возрастает в разы.

Дизельный двигатель не обладает высокими оборотами, обычно это 3 – 5 тысяч в максимуме, тут он проигрывает бензиновым двигателям. Однако крутящий момент дизеля выше в разы, причем он доступен практически с холостого хода.

И что же лучше? Мощность или крутящий момент?
Простой пример – берем два двигателя от компании AUDI, один дизельный 2.0 TDI (мощность 140 л.с. крутящий момент – 320 Нм), другой бензиновый 2.0 FSI (мощность – 150 л.с., крутящий момент – 200 Нм.). После тестирования в различных режимах получается, что дизель в диапазоне от 1 до 4.5 тысяч оборотов, мощнее бензинового двигателя. Причем на значительные 30 – 40 л.с., поэтому не стоит смотреть только на л.с., бывает что двигатель с меньшим объемом, но с высоким крутящим моментом намного динамичнее, чем двигатель с большим объемом и низким крутящим моментом.

В итоге, чтобы закончить тему, хочу сказать, классифицировать машины, только по мощности (л.с.) двигателя не правильно. Нужно смотреть еще и на крутящий момент (Нм), запомните если крутящий момент двигателя намного выше чем у конкурента, то такой двигатель будет обладать большей динамикой.

Крутящий момент — это векторная величина, равная произведению радиус-вектора, проведенного от оси вращения к точке приложения силы, на вектор этой силы. Характеризует вращательное действие силы на твёрдое тело. В физике момент силы можно понимать как «вращающая сила».

Крутящий момент имеет размерность сила на расстояние. В СИ крутящий момент измеряется в ньютон-метрах. 1 Н·м — это вращающий момент, который производит на рычаг длиной 1 м сила 1 Н, приложенная к концу рычага и направленная перпендикулярно этому рычагу. Джоуль, единица СИ для энергии и работы, тоже определяется как 1 Н·м, но эта единица не используется для вращающего момента.

Мощность двигателя – важнейший его показатель. Как в плане эксплуатации, так и в плане начисления налогов на авто. Крутящий момент нередко путают с мощностью или упускают его из виду в процессе оценки ходовых качеств авто. Многие упрощают автомобиль, считая, что большое количество лошадиных сил – главное преимущество любого мотора. Однако, вращающий момент – более важный показатель. Особенно, если автомобиль не предполагается использовать в качестве спортивного.

Что такое крутящий момент

Крутящим моментом называют единицу силы, которая необходима для поворота коленчатого вала ДВС. Эта не «лошадиная сила», которой должна обозначаться мощность.

ДВС вырабатывает кинетическую энергию, вращая таким образом коленвал. Показатель мощности двигателя (сила давления) зависит от скорости сгорания топлива. Крутящий момент – результат от действия силы на рычаг. Эта сила в физике считается в ньютонах. Длина плеча коленвала считается в метрах. Поэтому обозначение крутящего момента – ньютон-метр.

Технически, крутящий момент – это усилие, которое должно осуществляться двигателем для разгона и движения машины. При этом сила, оказывающая действие на поршень, пропорциональна объему двигателя.

Маховик – одна из важнейших деталей, которая должна через редуктор передавать вращательный момент от мотора к коробке передач, от стартера на коленвал, от коленвала на нажимной диск. Собственно, крутящий момент – итог давления на шатун.

Формула расчета крутящего момента

Показатель КМ рассчитывается так: мощность (в л. с.) равно крутящий момент (в Нм) умножить на обороты в минуту и разделить на 5,252. При меньших чем 5,252 значениях крутящий момент будет выше мощности, при больших – ниже.

В пересчете на принятую в России систему (кгм – килограмм на метр) – 1кг = 10Н, 1 см = 0,01м. Таким образом 1 кг х см = 0,1 Н х м. Посчитать вращательный момент в разных системах измерений ньютоны/килограммы и т.д. поможет конвертер – в практически неизменном виде он доступен на множестве сайтов, с его помощью можно определять данные по практически любому мотору.

График:

На графике изображена зависимость крутящего момента двигателя от его оборотов

От чего зависит крутящий момент

На КМ будут влиять:

  • Объем двигателя.
  • Давление в цилиндрах.
  • Площадь поршней.
  • Радиус кривошипа коленвала.

Основная механика образования КМ заключается в том, что чем больше двигатель по объему, тем сильней он будет нагружать поршень. То есть – будет выше значение КМ. Аналогична взаимосвязь с радиусом кривошипа коленвала, но это вторично: в современных двигателях этот радиус сильно изменить нельзя.

Давление в камере сгорания – не менее важный фактор. От него напрямую зависит сила, давящая на поршень.

Для снижения потерь крутящего момента при тряске машины во время резкого газа можно использовать компенсатор. Это специальный (собранный вручную) демпфер, компенсация которого позволит сохранить вращающий момент и повысить срок эксплуатации деталей.

На что влияет крутящий момент

Главная цель КМ – набор мощности. Часто мощные моторы обладают низким показателем КМ, поэтому не способны разогнать машину достаточно быстро. Особенно это касается бензиновых двигателей.

ВАЖНО! При выборе авто стоит рассчитать оптимальное соотношение вращательного момента с количеством оборотов, на которых чаще всего мотор будет работать. Если держать вращательный момент на соответствующем уровне, это позволит оптимально реализовать потенциал двигателя.

Высокий КМ также может влиять на управляемость машины, поэтому при резком увеличении скорости не лишним будет использование системы TSC. Она позволяет точнее направлять авто при резком разгоне.

Широко распространенный 8-клапанный двигатель ВАЗ выдает вращательный момент 120 (при 2500-2700 оборотах). Ручная коробка или АКПП стоит на машине – не принципиально. При использовании КПП немаловажен опыт водителя, на автоматической коробке плавный старт обеспечивает преобразователь.

Как увеличить крутящий момент

Увеличение рабочего объема. Чтобы повышать КМ используются разные методы: замена установленного коленвала на вал с увеличенным эксцентриситетом (редко встречающаяся запчасть, которую трудно находить) или расточка цилиндров под больший диаметр поршней. Оба способа имеют свои плюсы и минусы. Первый требует много времени на подбор деталей и снижает долговечность двигателя. Второй, увеличение диаметра цилиндров с помощью расточки, более популярен. Это может сделать практически любой автосервис. Там же можно настроить карбюратор для повышения КМ.

Изменение величины наддува. Турбированные двигатели позволяют достичь более высокого показателя КМ благодаря особенностям конструкции – возможности отключить ограничения в блоке управления компрессором, который отвечает за наддув. Манипуляции с блоком позволят повысить объем давления выше максимума, указанного производителем при сборке автомобиля. Способ можно назвать опасным, поскольку у каждого двигателя есть лимитированный запас нагрузок. Кроме того, часто требуются дополнительные усовершенствования: увеличение камеры сгорания, приведение охлаждения в соответствие повышенной мощности. Иногда требуется отрегулировать впускной клапан, иногда – сменить распредвал. Может потребоваться замена чугунного коленвала на стальной, замена поршней.

Изменение газодинамики. Редко используемый вариант, поскольку двигатель – сложная конструкция, созданием которого занимаются профессионалы. Теоретически можно придумать, как убрать ограничения, заложенные конструкторами для увеличения срока эксплуатации двигателя и его деталей. Но на практике, если убрать ограничитель, результат не гарантирован, поскольку поменяются все характеристики: например, динамика вырастет, но шина не будет цепляться за дорогу. Чтобы усовершенствовать двигатель такие образом надо быть не просто автомобильным конструктором, но и математиком, физиком и т.д.

ВАЖНО! Простой способ повысить КМ – использовать масляный фильтр. Он снизит засорение двигателя и продлит срок эксплуатации всех деталей.

Определение крутящего момента на валу

Для измерения крутящего момента на валу автомобильного двигателя применяется множество методик. Это может быть показатель подачи топлива, температуры выхлопных газов и т.д. Такие методы не гарантируют высокой точности.

Распространенный метод повышенной точности – применение тензометрического моста. На вал крепятся тензометры, электрически соединенные по мостовой схеме. Сигнал передается на считывающее устройство.

Измеритель крутящего момента

Главная сложность в измерителе крутящего момента, использующего тензометры, является точность передачи данных. Применявшиеся ранее контактные, индукционные и светотехнические устройства не гарантировали необходимой эффективности. Сейчас данные передаются по цифровым радиоканалам. Измеритель представляет собой компактный радиопередатчик, который крепится на вал и передает данные на приемник.

Сейчас такие устройства доступны по стоимости и просты в эксплуатации. Применяются в основном в СТО.

Датчик крутящего момента

Аналогичные устройства, измеряющие КМ, в автомобиле могут быть установлены не только на коленвал, но и на рулевое колесо. Он ставится на модели машин с электроусилителем руля и позволяет отслеживать работу системы управление автомобилей. При выходе датчика из строя, усилитель, как правило, отключается.

Максимальный крутящий момент

Максимальным называется крутящий момент, представляющий пик, после которого момент не растет, несмотря на количество оборотов. На малых оборотах в цилиндре скапливается большой объем остаточных газов, в результате чего показатель КМ значительно ниже пикового. На средних оборотах в цилиндры поступает больше воздуха, процент газов снижается, крутящий момент продолжает расти.

При высоких оборотах растут потери эффективности: от трения поршней, инерционных потерь в ГРМ, разогрева масла и т.д. будет зависеть работа мотора. Поэтому рост качества работы двигателя прекращается или само качество начинает снижаться. Максимальный крутящий момент достигнут и начинает снижаться.

В электродвигателях максимальный вращательный момент называется «критический».

Таблица марок автомобилей с указанием крутящего момента:

Модели автомобиля ВАЗ Крутящий момент (Нм, разные марки двигателей)
2107 93 – 176
2108 79-186
2109 78-118
2110 104-196
2112 104-162
2114 115-145
2121 (Нива) 116-129
2115 103-132
2106 92-116
2101 85-92
2105 85-186
Двигатели ЗМЗ
406 181,5-230
409 230
Других популярные в России марки автомобилей
Ауди А6 500-750
БМВ 5 290-760
Бугатти Вейрон 1250-1500
Дэу Нексия 123-150
КАМАЗ

650-2000+

Киа Рио 132-151 Лада Калина 127-148 Мазда 6 165-420 Мицубиси Лансер 143-343 УАЗ Патриот 217-235 Рено Логан 112-152 Рено Дастер 156-240 Тойота Королла 128-173 Хендай Акцент 106-235 Хендай Солярис 132-151 Шевроле Каптив 220-400 Шевроле Круз 118-200

Какому двигателю отдать предпочтение

Сегодня множество моделей производители оснащают разными типами моторов: бензиновым или дизельным. Эти модели идентичны только по цене и другим характеристикам.

Из-за разных типов мотора одна и та же модель может отличаться по показателям мощности мотора и крутящему моменту, при этом разница может быть значительной.

Бензиновый двигатель

Бензиновый двигатель формирует воздушно-топливную смесь, заполняющую цилиндр. Температура внутри него поднимается до примерно 500 градусов. У таких моторов номинальный коэффициент сжатия составляет порядка 9-10, реже 11 единиц. Поэтому, когда происходит впрыск необходимо использование свечей зажигания.

Дизельный двигатель

В цилиндрах работающего на дизеле движка коэффициент сжатия смеси может достигать показателя в 25 единиц, температура – 900 градусов. Поэтому смесь зажигается без использования свечи.

Электродвигатель

Автомобильный трехфазный асинхронный электродвигатель работает по совершенно другим законам, поэтому его мощность и КМ отличаются от традиционных кардинально. Электромотор состоит из ротора и статора, кратность которых позволяет выдавать пиковый КМ (600 Нм) на любой скорости. При этом мощность электродвигателя, например, у Теслы, составляет 416 л. с.

Чтобы ответить на вопрос – дизельный, бензиновый или электродвигатель лучше, надо сначала исключить третий вариант, поскольку электродвигатели пока не так распространены, как первые два типа.

ВАЖНО! Что касается выбора между бензиновым и дизельным двигателями, они в первую очередь отличаются мощностью и крутящим моментом. На практике это означает, что при одинаковом объеме двигателя дизельный быстрее разгоняется, а бензиновый позволяет давать более высокую скорость.


Кроме того, благодаря большему крутящему момент автомобиль, использующийся как грузовой, обладает большей грузоподъемностью за счет двигателя. Особенно если двигатель дизель-генераторный.

Улучшение разгона авто за счет изменения момента вращения

Чем выше показатель крутящего момента – тем быстрее двигатель набирает мощность. Таким образом, вырастет скорость движения. На практике это означает, что, например, во время разгона крутящий момент позволит быстрее обогнать едущий впереди автомобиль.

Чтобы улучшить разгон автомобиля за счет изменения момента вращения, достаточно повысить показатели последнего. Как это сделать – описано выше.

Зависимость мощности от крутящего момента

Крутящий момент, как говорилось выше, это показатель того, с какой скоростью двигатель может набирать обороты. По сути, мощность мотора – прямая производная от КМ на коленвале. Чем больше оборотов – тем выше показатель мощности.

Зависимость мощности от вращательного момента выражается формулой: Р = М*n (Р – мощность, М – крутящий момент, n – количество оборотов коленвала/мин).

Крутящий момент кгсм (что такое кгсм)?

Крутящий момент является мерой «скручивающей силы».
Мощность — это мера крутящей силы х скорости.

Крутящий момент обычно выражается в виде Силы на расстоянии. Так что для того же Крутящего момента, если вы удвоите расстояние, вы вдвое уменьшите силу, чтобы получить тот же ответ.

Таким образом, кг.см — это кг силы на сантиметр.
Фактически, кг — это масса, а не сила, НО кг во многих случаях используется неаккуратно в качестве силы.

Другие единицы крутящего момента включают фунт-фут, ньютон-метр, дина-сантиметр (!) …

В вашем случае 3 кг.см означает, что «сила» в 3 кг, действующая на радиусе 1 см, будет производить такой же крутящий момент, что и ваш двигатель.
В равной степени это может быть 0,1 кг х 30 см или 10 кг х 0,3 см или …

FWIW — кг — единица массы, а Ньютон — соответствующая единица силы. Где «вес» 1 кг = г Ньютона, где г = 9,8 м / с / с. Здесь достаточно близко g = 10, поэтому 1 кг весит 10 ньютонов.

НО фунт на самом деле единица силы. Соответствующей единицей массы является Слизень, где
1 Слаг весит ~ 32 фунта силы.
Вы не найдете людей, продающих овощи слизняками или ньютонами :-).
Ньютон стакан пива составляет около 4 унций.

Полезное приближение

  • Мощность в ваттах ~ = кг.м хода x об / мин

Это просто случайность, поскольку различные константы почти точно компенсируются, но это чрезвычайно полезно. Точность до 1%.

Таким образом, в вашем случае 3 кг.см = 0,03 кгм.
Таким образом, мощность, которую ваш двигатель развивает при заданных оборотах в этот момент, равна
мощности = 0,03 x об / мин.
т.е. около 30 Вт при 1000 об / мин при крутящем моменте 3 кг.см.


Я провел много долгих часов, играя с динамометрами, разрабатывая тормоза и контроллеры генератора переменного тока для нагрузки в качестве тренажера.
Приближение

  • Watts = kg.m.RPM …… было полезно вспомнить.

Определение понятия крутящего момента двигателя

20

При выборе автомобиля люди смотрят на разные характеристики, и часто делают упор на описываемые характеристики. Эти два понятия очень взаимосвязаны, но в зависимости от ситуации (предназначение автомобиля) имеют разное значение. Поэтому необходимо не только знать, что такое крутящий момент двигателя автомобиля, но и на что он оказывает влияние.

Что такое крутящий момент двигателя

Крутящим моментом характеризуется способность транспортного средства ускоряться. Этот параметр указывает на потенциал машины, то есть как хорошо она сможет делать работу. Простыми словами крутящий момент двигателя что это такое – это произведение двух величин: плеча рычага и силы. Крутящий момент существует всегда, даже когда авто не движется, а буксует. Коленвал крутится, поршни двигаются, топливо преобразуется в энергию, но машина не едет. Мощности нет, а крутящий момент есть. Но всё равно два эти показатели зависимы друг от друга и должны учитываться в одинаковой степени.

Есть зависимость двух параметров от объема движка, а также давления в цилиндрах. Но максимум значения момента и мощности будут различными. Крутящий момент всегда главенствует над мощностью, при указании в характеристиках низких оборотов. А вот если прописано, что предел достигается на оборотах от 5000 в минуту, то будет больше мощность двигателя.

В чем измеряется

Единица измерения данной величины – Ньютон на метр. Формула выглядит так: M=F*r, где F – сила вращения коленвала, а r – длина рычага. И с мощностью этот параметр никак не спутать, ведь это работа, производимая за единицу времени. Если раньше это были лошадиные силы, то теперь мощность автомобилей измеряют в кВт.

От чего зависит максимальный крутящий момент двигателя

Чтобы разобраться, что же такое максимальный крутящий момент двигателя автомобиля и от чего он зависит, необходимо вспомнить еще и про количество оборотов коленного вала. Если автомобиль имеет большой крутящий момент на большом диапазоне оборотов, то это хорошо для машины и ее владельца. Тогда и добиться максимальной мощности водитель сможет быстрее.

Так от чего же зависит крутящий момент двигателя автомобиля? Двигатель имеет разную мощность на разных оборотах, поэтому в его характеристиках указывается значение, при котором он может как можно быстрее получить максимум мощности. На это и указывает в данном случае крутящий момент.

При высоких оборотах и нажатии газа до упора увеличивается скорость прохождения воздуха. И у этого процесса есть свой максимум, при достижении которого мощность начнет падать. Поэтому максимальный крутящий момент указывается для оборотов, при которых двигатель максимально наполнен воздухом и повышено давление в выхлопной трубе.

Оптимальнее всего, когда пик крутящего момента наступает рано, а мощности – поздно, тогда у машины больше возможностей. Идеальным примером служит электродвигатель – у него тяга приближена к максимальной практически с самого начала, а потому мощность быстро растет.

На что оказывает влияние

От описываемого параметрам зависит то, насколько быстро машина разовьёт свою максимальную мощность, которую в неё заложил производитель. Достаточно просто это можно объяснить на примерах, когда крутящий момент на максимуме при разных оборотах:

  • На низких (до 2000) – этот вариант для езды по бездорожью, разгон быстрый и машина способна легко выйти даже из трясины.
  • На средних (от 2000 до 4000) – такие автомобили подходят для городской езды. Легко стартуют после светофора и быстро набирают скорость.
  • На высоких (от 4000) – такие автомобили используют в гонках на специальных трассах. Не нужно преодолевать препятствия, и важно все время поддерживать максимальную скорость.

Но лучше всего при высоком крутящем моменте на большом диапазоне, ведь это универсальное транспортное средство, которое не увязнет в болоте и будет хорошо себя показывать в городе.

Что такое мощность двигателя

Мощность – это величина, измеряемая в Вт (для удобства переводится в кВт), и показывающая, работу, которую успеет проделать двигатель за секунду (общепринятая единица времени). Чем больше указана мощность в характеристиках, тем большую скорость способно развить транспортное средство.

Раньше можно было услышать восторженные возгласы мужчины «У нее 300 лошадок, представь, какая быстрая». Одна лошадиная сила – это 0,736 кВт. Максимальная мощность у разных видов автомобилей достигается при разных оборотах: у дизелей – на 3000-4000 об/мин., а у бензиновых двигателей – на 5000-6000 об/мин.

Какая роль крутящего момента и мощности двигателя

Эти показатели с учетом оборотов указывают на то, как быстро машина разовьёт максимальную скорость, и каковы эти цифры. Нужно понимать, что эти две величины взаимосвязаны и неразрывны. Высокая мощность позволит добиться максимальной скорости. Но потенциал двигателя не будет реализован, если крутящий момент низкий.

Если смотреть только на один из параметров, то абсолютно не понятно, чего ждать от машины, и где лучше она себя проявит. Большинство автомобилистов делают упор на мощь, так как думают, что это позволит выжимать максимум из мотора, легко стартовать и долго ездить на пределе. Но ведь по факту это математическая величина, которая высчитывается и напрямую зависит от момента. Чем больше он, тем лучше, ведь тогда на указанных оборотах владелец авто увидит максимум по мощности и скорости.

Что важнее

Тут нельзя ответить однозначно, так как даже измерить эти величины независимо друг от друга невозможно. Поэтому человек должен выбирать исходя из собственных потребностей. Для сравнения – два автомобиля с одинаковой мощностью. Выбирать тогда лучше транспорт более «моментный», причем, чем шире диапазон, тем лучше. Особенно это актуально для владельцев механики. Ведь здесь важнее постоянно двигаться на максимуме, а тяговитость не будет иметь преимущества. Тогда и ускоряться без переключения коробки передач будет значительно проще.

Но если различия в характеристиках у двух машин существенны, и водителю важно, какая скорость будет на пределе, то тогда ориентируйтесь на мощность. Смотрите, чтобы крутящий момент был не на низких оборотах, иначе это не даст машине «проявить себя во всю».

Измерение крутящего момента | Как измерить крутящий момент?

Как различные типы датчиков крутящего момента используются для измерения крутящего момента и каковы различия между ними? Мы излагаем наиболее важные факты в этом подробном введении в датчики крутящего момента для измерения крутящего момента.


Датчики измерения крутящего момента , изготовленные в США компанией FUTEK Advanced Sensor Technology (FUTEK), ведущим производителем, производящим широкий выбор датчиков крутящего момента с использованием одной из самых передовых технологий в сенсорной промышленности: технология тензодатчиков из металлической фольги .Он определяется как преобразователь, используемый для измерения крутящего момента (определение крутящего момента), который преобразует входной механический крутящий момент в электрический выходной сигнал. Датчики кручения также широко известны как датчик крутящего момента , датчик крутящего момента , тестер крутящего момента, датчик крутящего момента или датчик момента . Существует два основных типа датчиков крутящего момента: датчики крутящего момента Reaction или датчики вращательного крутящего момента.

Что такое датчик измерения крутящего момента?

По определению, датчик измерения крутящего момента представляет собой тип преобразователя, в частности датчик крутящего момента  , который преобразует измерение крутящего момента (реакцию, динамическое или вращательное) в другую физическую переменную, в данном случае в электрический сигнал, который можно измерить, преобразовать и стандартизированы.Когда крутящий момент, приложенный к датчику, увеличивается, электрический выходной сигнал изменяется пропорционально (детектор крутящего момента). Датчики крутящего момента являются одним из устройств измерения силы и инструмента для измерения крутящего момента, на котором специализируется компания FUTEK.

Рис. 1: Датчик реактивного момента на основе тензодатчика.

Какие существуют типы датчиков измерения крутящего момента?

Существует две основные категории датчиков кручения: датчик вращательного момента и датчик реактивного момента. Таким образом, датчик реакции измеряет стационарный крутящий момент (статический или невращательный) , а вращательный крутящий момент измеряет крутящий момент (датчик динамического крутящего момента) .

Понимание области применения и определение требований являются важной частью выбора правильного датчика крутящего момента.

Датчики вращательного момента (динамический или вращательный момент)

Датчики вращения (или тестер динамического крутящего момента) используются в тех случаях, когда необходимо измерить крутящий момент на вращающемся валу, двигателе или стационарном двигателе. В этом случае преобразователь должен вращаться на одной линии с прикрепленным к валу. Преобразователь крутящего момента оснащен контактным кольцом или беспроводной электроникой для передачи сигнала крутящего момента во время вращения (бесконтактный датчик).

Преобразователи крутящего момента часто используются в качестве инструментов для тестирования/аудита двигателей, инструментов для измерения крутящего момента, турбин и генераторов для измерения крутящего момента . Датчик крутящего момента между валами также можно использовать для управления с обратной связью, контроля крутящего момента и анализа эффективности испытательных стендов, а также для измерения крутящего момента вращающегося вала с помощью тензодатчика (например, анализатора крутящего момента).

Как измерить крутящий момент двигателя? Измерение крутящего момента (также известное как измерение крутящего момента) соединено между двигателем и нагрузкой.Когда вал вращается, датчик кручения измеряет крутящий момент, создаваемый двигателем в ответ на нагрузку, приложенную к вращающемуся валу. Некоторые датчики вращения оснащены встроенными энкодерами. Эти энкодеры измеряют угол/скорость, полученные во время теста. Измерения скручивания можно успешно контролировать на локальном цифровом дисплее (также известном как индикатор датчика крутящего момента), таком как дисплей для монтажа на панель, портативный дисплей, подключенный к ПЛК или передаваемый в потоковом режиме на ПК с помощью цифрового USB-прибора (т. е. цифрового датчика крутящего момента). .

Рис. 2: Вращающийся датчик крутящего момента.

Вращающийся преобразователь крутящего момента также является важной частью динамометра (или для краткости динамометра), поскольку он обеспечивает измерение крутящего момента и угловой скорости ( об/мин ) для легкого расчета выходной мощности , что позволяет точно рассчитать мощность мощности двигателя или двигателя в кВт или л.с., а также его электромеханический КПД .

Датчики реактивного момента (статические)

В некоторых приложениях измерение крутящего момента, выполненное с помощью встроенного датчика вращения, может быть измерено в точке, где крутящий момент передается на землю с помощью датчика реактивного крутящего момента ( измерение статического крутящего момента ).

Датчик реактивного кручения  (не датчики смещения LVDT) имеет два монтажных фланца (датчик с фланцем на фланец). Одна сторона прикреплена к земле или жесткому конструктивному элементу, а другая — к вращающемуся валу или вращающемуся элементу. Вращение создает силы сдвига между фланцами, которые улавливаются тензорезисторами из фольги, прикрепленными к сенсорным балкам, и преобразуются в электрический ток с помощью моста Уитстона.

Для определенного применения датчик реакции (также известный как датчик момента) часто менее сложен и, следовательно, дешевле, чем датчик вращения.Реактивные датчики крутящего момента часто используются в качестве инструмента для калибровки крутящего момента или инструмента для калибровки динамометрического ключа. Датчики реактивного крутящего момента также можно использовать в качестве миниатюрных электрических динамометрических отверток, что позволяет инженерам получать информацию о крутящем моменте в режиме реального времени и/или изучать крутящий момент, приложенный во время сборки. Автомобильная промышленность использует датчики крутящего момента рулевого управления для валидации и проверки систем управления по проводам, а также другие приложения автомобильных датчиков (автомобильные датчики). FUTEK также изготавливает легкие низкопрофильные встроенные высокоточные датчики крутящего момента с гармонической волной деформации для замкнутой обратной связи с высокой гибкостью геометрии и конструкции.

Рис. 3: Датчик момента реакции.

Как работает датчик крутящего момента?

Как измерить крутящий момент? Во-первых, нам необходимо понять физику и материаловедение, лежащие в основе принципа работы датчика крутящего момента , который представляет собой тензодатчик (он же тензодатчик ). Тензорезистор из металлической фольги представляет собой датчик силы, электрическое сопротивление которого изменяется в зависимости от приложенной силы. Другими словами, он преобразует деформацию, полученную от силы, давления (также называемые промышленными датчиками давления для измерения давления), напряжения, сжатия, крутящего момента, веса (также известные как датчики веса) и т. д.… в изменение электрического сопротивления, которое затем можно стандартизировать для измерение крутящего момента.

Рис. 4: Тензодатчик из металлической фольги. Источник: ScienceDirect

Конструктивно датчик реактивного кручения состоит из металлического корпуса (также называемого изгибом), к которому прикреплены фольга тензорезисторов . Корпус датчика обычно изготавливается из алюминия или нержавеющей стали, что придает преобразователю две важные характеристики: (1) обеспечивает прочность, позволяющую выдерживать высокие крутящие моменты; и (2) обладает эластичностью для минимальной деформации и возврата к своей первоначальной форме при снятии крутящего момента.

При приложении крутящего момента ( по часовой стрелке или против часовой стрелки ) металлический корпус действует как «пружина» и слегка деформируется, и, если он не перегружен, возвращается к своей первоначальной форме. По мере деформации изгиба тензорезистор также меняет свою форму и, следовательно, свое электрическое сопротивление, что создает изменение дифференциального напряжения через схему моста Уитстона . Таким образом, изменение напряжения пропорционально крутящему моменту, приложенному к датчику, который можно рассчитать по выходному напряжению цепи датчика крутящего момента.

В Rotary Torque Sensor тензодатчик прикреплен к вращающемуся валу , который слегка деформируется при приложении крутящего момента. Прогиб вала вызывает напряжение в тензодатчике, которое изменяет его сопротивление. Комбинация тензодатчиков (обычно 4) включена в электрическую цепь, мостовой усилитель Уитстона, который преобразует изменения сопротивления в выходное напряжение, которое можно калибровать и измерять.

Рис. 5: Тензодатчик на вращающемся валу.Источник: вебинар FUTEK на Youtube.

Датчики крутящего момента предназначены для измерения крутящего момента вращающегося вала . Таким образом, необходима передача мощности на тензометрический мост, а также средство для приема сигнала от вращающегося измерителя крутящего момента или вала. Этого можно добиться с помощью контактных колец, беспроводной телеметрии или вращающихся трансформаторов. Опционально датчики могут также встраивать энкодер для измерения угла или скорости .

Рис. 6: Датчик вращательного момента и его внутренние компоненты. Источник: Вебинар FUTEK на YouTube.

Датчики должны быть тщательно спроектированы с целью устранения внеосевых нагрузок (также называемых боковыми нагрузками или посторонними моментами) и должны быть чувствительны только к нагрузке крутящего момента против часовой стрелки и против часовой стрелки. Выходной сигнал датчика является функцией силы и расстояния (T=F x d) и обычно выражается в дюйм-фунтах (дюйм-фунтах), фут-фунтах (фут-фунтах) или ньютон-метрах (Нм).

Для получения дополнительной информации посмотрите наш веб-семинар о том, как работают датчики крутящего момента.

Как выбрать датчик крутящего момента для вашего приложения?

Мы часто слышим вопрос: «Какой датчик подходит для моего приложения?» Причина, по которой его так часто спрашивают, заключается в том, что ориентироваться в различных предложениях датчиков на рынке может быть сложно. Таким образом, будь то небольшой датчик крутящего момента или датчики крутящего момента большой мощности (не струнный потенциометр), обязательно выполните следующие шаги, чтобы подобрать подходящий размер датчика крутящего момента.

Чтобы помочь вам выбрать датчик крутящего момента, компания FUTEK разработала простое руководство, состоящее из 4 шагов.Вот проблеск, чтобы помочь вам сузить свой выбор. Ознакомьтесь с полным руководством «Как выбрать датчик крутящего момента» для получения дополнительной информации.

  • Шаг 1: Изучите свое приложение и то, что вы хотите измерять или контролировать . Во-первых, разберитесь со своим приложением и определите тип крутящего момента, который вы хотите измерить — реактивный крутящий момент или вращательный крутящий момент? А также какая окружающая среда (температура, давление, влажность). Для приложения могут потребоваться подводные датчики крутящего момента в сочетании с датчиком давления.Датчики крутящего момента широко используются в автомобильной промышленности для испытаний и проверки продукции (автомобильные датчики крутящего момента).
  • Шаг 2 : Определите характеристики монтажа датчика и его сборки. Как вы будете монтировать датчик? (Фланец к фланцу, квадратный хвостовик, вал к валу, шестигранный привод и т. д.) Будете ли вы использовать это по часовой стрелке, против часовой стрелки или оба?
  • Шаг 3 : Определите минимальную и максимальную емкость и основные требования. Перед выбором грузоподъемности обязательно выберите грузоподъемность, превышающую максимальный рабочий крутящий момент, и определите все внешние нагрузки (боковые или нецентральные нагрузки) и моменты времени. Кроме того, какие у вас максимальные обороты требуются? Вам нужно измерить скорость и угловое положение?
  • Шаг 4: Определите тип вывода, который требуется вашему приложению. Некоторые датчики выдают сигнал мВ/В, который можно подключить к усилителю до ±10 В постоянного тока, в то время как другие бесконтактные датчики вращения обеспечивают выходной сигнал ±5 В постоянного тока.Итак, если вашему ПЛК или DAQ требуется аналоговый выход, цифровой выход или последовательная связь, вам понадобится усилитель датчика крутящего момента или формирователь сигналов. Убедитесь, что выбран правильный тензометрический усилитель, а также откалибрована вся измерительная система (датчик + формирователь сигналов). Это готовое решение обеспечивает большую совместимость и точность всей системы измерения крутящего момента.

ПРИМЕЧАНИЕ. В некоторых специальных случаях измерение крутящего момента может выполняться с помощью тензодатчика.

 

Что такое датчик крутящего момента? Как это работает?

Датчик вращательного момента TRH605 с универсальным усилителем USB520

FUTEK имеет специальные типы универсальных модулей формирования сигналов, которые поддерживают широкий диапазон входных сигналов датчиков, таких как входы ± 10 В постоянного тока, 0-20 мА, ± 400 мВ/В и входы типа импульсов энкодера TTL. Универсальный USB-модуль формирователя сигналов USB520 может работать в паре с датчиками различных типов и устраняет необходимость во внешнем источнике питания для датчиков и оборудования отображения.Питание модуля осуществляется от ПК через USB-кабель, обеспечивающий напряжение возбуждения 5-24 В постоянного тока на датчик и одновременно 5 В постоянного тока на энкодеры.

Для получения более подробной информации о нашем 4-этапном руководстве, пожалуйста, посетите наше полное руководство «Как выбрать датчик крутящего момента».

 

 

 

 

Основы измерения крутящего момента

//php echo do_shortcode(‘[Responsevoice_button voice=»US English Male» buttontext=»Listen to Post»]’) ?>

Крутящий момент является важным фактором для большей части заводского оборудования.Измерение крутящего момента часто понимается неправильно, что может привести к неправильному проектированию измерительных систем. В этой статье рассматриваются многие методы и компромиссы методов измерения крутящего момента.

Крутящий момент можно разделить на две основные категории: статический и динамический. Методы, используемые для измерения крутящего момента, можно разделить еще на две категории: реактивные и линейные. Понимание типа измеряемого крутящего момента, а также различных типов доступных датчиков крутящего момента окажет сильное влияние на точность полученных данных, а также на стоимость измерения.

При обсуждении статического и динамического крутящего момента часто проще всего начать с понимания разницы между статической и динамической силой. Проще говоря, динамическая сила включает ускорение, а статическая сила — нет.

Связь между динамической силой и ускорением описывается вторым законом Ньютона; F=ma (сила равна массе, умноженной на ускорение). Сила, необходимая для остановки вашего автомобиля с его значительной массой, будет динамической силой, поскольку автомобиль должен замедляться.Сила, прилагаемая тормозным суппортом для остановки этого автомобиля, будет статической силой, поскольку задействованные тормозные колодки не ускоряются.

Крутящий момент — это просто сила вращения или сила на расстоянии. Из предыдущего обсуждения он считается статическим, если он не имеет углового ускорения. Крутящий момент, создаваемый часовой пружиной, будет статическим крутящим моментом, поскольку нет вращения и, следовательно, углового ускорения. Крутящий момент, передаваемый через ведущую ось автомобиля, когда он движется по шоссе (с постоянной скоростью), может быть примером вращающегося статического крутящего момента, потому что даже при наличии вращения при постоянной скорости ускорение отсутствует.

Крутящий момент, создаваемый двигателем автомобиля, будет как статическим, так и динамическим, в зависимости от того, где он измеряется. Если крутящий момент измеряется на коленчатом валу, будут большие динамические колебания крутящего момента, когда каждый цилиндр срабатывает, а его поршень вращает коленчатый вал.

Если крутящий момент измеряется на ведущем валу, он будет почти статическим, поскольку инерция вращения маховика и трансмиссии будет демпфировать динамический крутящий момент, создаваемый двигателем. Крутящий момент, необходимый для открывания окон в автомобиле (помните такие?), был бы примером статического крутящего момента, даже несмотря на то, что здесь задействовано вращательное ускорение, потому что и ускорение, и вращательная инерция кривошипа очень малы, и в результате динамический крутящий момент (крутящий момент = инерция вращения x ускорение вращения) будет незначительным по сравнению с силами трения, участвующими в движении окна.

Этот последний пример иллюстрирует тот факт, что для большинства измерительных приложений в той или иной степени будут задействованы как статические, так и динамические крутящие моменты. Если динамический крутящий момент является основным компонентом общего крутящего момента или является интересующим крутящим моментом, необходимо принять особые меры при определении того, как лучше всего его измерить.

Реакция по сравнению с линейным
Измерения крутящего момента в потоке выполняются путем вставки датчика крутящего момента между компонентами, несущими крутящий момент, подобно тому, как вставляется удлинитель между торцевой головкой и торцевым ключом.Крутящий момент, необходимый для поворота гнезда, передается непосредственно удлинителем гнезда. Этот метод позволяет разместить датчик крутящего момента как можно ближе к интересующему крутящему моменту и избежать возможных ошибок в измерении, таких как паразитные крутящие моменты (подшипники и т. д.), внешние нагрузки и компоненты с большой инерцией вращения, которые могут демпфировать любые динамические моменты.

Рис. 1. Простое измерение крутящего момента

В приведенном выше примере динамический крутящий момент, создаваемый двигателем, можно измерить, поместив встроенный датчик крутящего момента между коленчатым валом и маховиком, избегая инерции вращения маховика и любых потерь от трансмиссии.Для измерения почти статического крутящего момента в установившемся режиме, который приводит в движение колеса, встроенный датчик крутящего момента можно поместить между ободом и ступицей транспортного средства или на приводном валу. Из-за инерции вращения типичной линии передачи крутящего момента и других связанных компонентов, встроенные измерения часто являются единственным способом правильного измерения динамического крутящего момента.

Датчик реактивного крутящего момента использует третий закон Ньютона: «на каждое действие есть равная и противоположная реакция». Чтобы измерить крутящий момент, создаваемый двигателем, мы могли бы измерить его непосредственно, как описано выше, или мы могли бы измерить крутящий момент, необходимый для предотвращения вращения двигателя, обычно называемый реактивным крутящим моментом.

Рис. 2. Важное значение имеет размещение датчиков крутящего момента

Измерение реактивного крутящего момента позволяет избежать очевидной проблемы, связанной с электрическим подключением к датчику при вращении (обсуждается ниже), но имеет свои недостатки. Датчик момента реакции часто требуется, чтобы выдерживать значительные внешние нагрузки, такие как вес двигателя или, по крайней мере, часть трансмиссии. Эти нагрузки могут привести к ошибкам перекрестных помех (реакция датчика на нагрузки, отличные от тех, которые предназначены для измерения), а иногда и к снижению чувствительности, поскольку датчик должен быть слишком большого размера, чтобы выдерживать внешние нагрузки.Оба этих метода, линейный и реактивный, дают идентичные результаты для измерения статического крутящего момента.

Выполнение встроенных измерений во вращающемся приложении почти всегда ставит перед пользователем задачу подключения датчика из вращающегося мира в стационарный мир. Для этого существует несколько вариантов, каждый из которых имеет свои преимущества и недостатки.

Наиболее часто используемый метод соединения между вращающимися датчиками и стационарной электроникой — это токосъемное кольцо.Он состоит из набора проводящих колец, которые вращаются вместе с датчиком, и ряда щеток, которые контактируют с кольцами и передают сигналы датчиков.

Токосъемные кольца представляют собой экономичное решение, которое хорошо работает в самых разных областях применения. Это относительно простое, проверенное временем решение, имеющее лишь незначительные недостатки в большинстве приложений. Щетки и, в меньшей степени, кольца являются изнашиваемыми элементами с ограниченным сроком службы, которые не поддаются длительным испытаниям или применениям, которые нелегко обслуживать на регулярной основе.

Рис. 3. Токосъемные кольца — экономичное решение

На низких и средних скоростях электрическое соединение между кольцами и щетками относительно бесшумное, однако на более высоких скоростях шум значительно ухудшает их работу. Максимальная скорость вращения (об/мин) контактного кольца определяется скоростью поверхности на границе раздела щетка/кольцо. В результате максимальная рабочая скорость будет ниже для более крупных датчиков с более высоким крутящим моментом в силу того факта, что токосъемные кольца должны быть большего диаметра и, следовательно, иметь более высокую поверхностную скорость при заданной скорости вращения.

Типичные максимальные скорости будут в диапазоне 5000 об/мин для датчика крутящего момента средней мощности. Наконец, интерфейс щеточного кольца является источником крутящего момента сопротивления, что может быть проблемой, особенно для измерений с очень низкой производительностью или приложений, в которых приводному крутящему моменту будет трудно преодолеть сопротивление щетки.

Вращающийся трансформатор
В попытке преодолеть некоторые недостатки токосъемного кольца была разработана система вращающегося трансформатора. Он использует вращающуюся трансформаторную муфту для передачи энергии на вращающийся датчик.Внешний прибор подает переменное напряжение возбуждения на тензометрический мост через трансформатор возбуждения. Затем тензометрический мост датчика приводит в действие вторую катушку вращающегося трансформатора, чтобы получить сигнал крутящего момента от вращающегося датчика. Благодаря устранению щеток и колец токосъемного кольца проблема износа исчезла, что делает систему с вращающимся трансформатором пригодной для длительных испытаний.

Рис. 4. Вращающиеся трансформаторы повышают производительность

Паразитный крутящий момент сопротивления, вызванный щетками в узле контактных колец, также устранен.Тем не менее, потребность в подшипниках и хрупкость сердечников трансформатора по-прежнему ограничивают максимальные обороты до уровня, лишь немногим лучше, чем у токосъемного кольца. Система также чувствительна к шуму и ошибкам, вызванным выравниванием первичных и вторичных обмоток трансформатора. Из-за особых требований, предъявляемых вращающимися трансформаторами, также требуется специальное преобразование сигнала для получения сигнала, приемлемого для большинства систем сбора данных, что еще больше увеличивает стоимость системы, которая уже выше, чем у типичного узла контактных колец.

Чтобы преодолеть некоторые недостатки токосъемного кольца, была разработана система с вращающимся трансформатором. Он использует вращающуюся трансформаторную муфту для передачи энергии на вращающийся датчик. Внешний прибор подает переменное напряжение возбуждения на тензометрический мост через трансформатор возбуждения. Затем тензометрический мост датчика приводит в действие вторую катушку вращающегося трансформатора, чтобы получить сигнал крутящего момента от вращающегося датчика. Благодаря устранению щеток и колец токосъемного кольца проблема износа исчезла, что делает систему с вращающимся трансформатором пригодной для длительных испытаний.

Рис. 4. Вращающиеся трансформаторы повышают производительность

Паразитный крутящий момент сопротивления, вызванный щетками в узле контактных колец, также устранен. Тем не менее, потребность в подшипниках и хрупкость сердечников трансформатора по-прежнему ограничивают максимальные обороты до уровня, лишь немногим лучше, чем у токосъемного кольца. Система также чувствительна к шуму и ошибкам, вызванным выравниванием первичных и вторичных обмоток трансформатора. Из-за особых требований, предъявляемых вращающимися трансформаторами, также требуется специальное преобразование сигнала для получения сигнала, приемлемого для большинства систем сбора данных, что еще больше увеличивает стоимость системы, которая уже выше, чем у типичного узла контактных колец.

Инфракрасный (ИК)
Как и вращающийся трансформатор, инфракрасный (ИК) датчик крутящего момента использует бесконтактный метод передачи сигнала крутящего момента от вращающегося датчика обратно в стационарный мир. Точно так же с помощью вращающейся трансформаторной муфты мощность передается на вращающийся датчик. Однако вместо того, чтобы использоваться для непосредственного возбуждения тензометрического моста, он используется для питания цепи вращающегося датчика. Схема подает напряжение возбуждения на тензометрический мост датчика и оцифровывает выходной сигнал датчика.

Рис. 5. ИК обеспечивает бесконтактное обнаружение

Затем этот цифровой выходной сигнал передается через инфракрасный свет на диоды стационарного приемника, где другая схема проверяет цифровой сигнал на наличие ошибок и преобразует его обратно в аналоговое напряжение. Поскольку выходной сигнал датчика является цифровым, он гораздо менее чувствителен к помехам от таких источников, как электродвигатели и магнитные поля. В отличие от системы с вращающимся трансформатором, инфракрасный преобразователь может быть сконфигурирован как с подшипниками, так и без них, что делает датчик действительно не требующим технического обслуживания, без износа и сопротивления.

Хотя оно дороже, чем простое токосъемное кольцо, оно предлагает несколько преимуществ. При конфигурации без подшипников в качестве настоящей бесконтактной измерительной системы исключаются изнашиваемые элементы, что делает ее идеально подходящей для долгосрочных испытательных стендов. Что наиболее важно, с устранением подшипников рабочие скорости (об/мин) резко возрастают, до 25 000 об/мин и выше, даже для агрегатов большой мощности. Для высокоскоростных приложений это часто является лучшим решением для метода передачи вращающего момента.

FM-передатчик
Другой подход к созданию связи между вращающимся датчиком и неподвижным миром использует FM-передатчик. Эти передатчики используются для удаленного подключения любого датчика силы или крутящего момента к его системе удаленного сбора данных путем преобразования сигнала датчика в цифровую форму и передачи его на FM-приемник, где он преобразуется обратно в аналоговое напряжение.

Рисунок 6: FM-соединения хорошо работают на больших расстояниях

Для приложений с крутящим моментом они обычно используются для специальных, единственных в своем роде датчиков, например, когда тензометрические датчики применяются непосредственно к компоненту в трансмиссии.Например, это может быть приводной вал или полуось от автомобиля. Измерительный преобразователь обладает тем преимуществом, что его легко установить на компонент, поскольку он обычно просто прикрепляется к измерительному валу, и его можно повторно использовать для нескольких пользовательских датчиков. У него есть недостаток, заключающийся в необходимости источника питания на вращающемся датчике, обычно это батарея на 9 В, что делает его непрактичным для долгосрочного тестирования.

Понимание характера измеряемого крутящего момента, а также факторов, которые могут изменить этот крутящий момент при попытке его измерения, окажет глубокое влияние на надежность собранных данных.В приложениях, требующих измерения динамического крутящего момента, необходимо соблюдать особую осторожность, чтобы измерить крутящий момент в надлежащем месте и не повлиять на крутящий момент, демпфируя его с помощью измерительной системы.

Знание доступных вариантов подключения к датчику крутящего момента может сильно повлиять на цену комплекта датчиков. Токосъемные кольца являются экономичным решением, но имеют свои ограничения. Для более требовательных приложений доступны более технически продвинутые решения, но, как правило, они будут более дорогими.Продумав требования и условия конкретного применения, можно с первого раза выбрать правильную систему измерения крутящего момента.

Кен Винцнер, менеджер по продажам Sensor Developments Inc.

Измерение крутящего момента и мощности: краткий обзор

На протяжении всей истории человечество полагалось на вращающиеся валы и крутящий момент валов, чтобы питать свое общество. От древнеримской мукомольной мельницы в Барбегале, Франция, до современного атомного авианосца общим знаменателем является вращение вала, создающего крутящий момент и мощность.Естественно, измерение крутящего момента и мощности, создаваемых системой привода вала, имеет решающее значение для понимания и оптимизации машины или процесса в целом. В этой статье представлен обзор различных инструментов измерения крутящего момента и мощности, включая преимущества и ограничения каждой системы.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ КРУТЯЩЕГО МОМЕНТА И МОЩНОСТИ
Крутящий момент определяется как крутящая сила, стремящаяся вызвать вращение. Слово произошло от латинского слова Torquere, что означает крутить. Крутящий момент также можно количественно определить по уравнению (где плечо рычага — это перпендикулярное расстояние от оси вращения до линии действия силы):
Крутящий момент = приложенная сила x плечо рычага
Крутящий момент измеряется в футо-фунтах или ньютон-метров.Архимед, знаменитый греческий математик и изобретатель, был так увлечен силой и рычагами, что ему приписывают высказывание: «Дайте мне рычаг достаточной длины и точку опоры, и я переверну мир». Одно из самых узнаваемых уравнений, обычно используемое инженерами-механиками, звучит так:

.
  • P=Мощность, единицы лошадиных сил
  • T= Крутящий момент, фут-фунт силы
  • N= число оборотов в минуту
  • 5252 = константа

Количественное определение крутящего момента и мощности помогло инженерам разработать и улучшить различные конструкции, но для правильного и точного измерения по-прежнему требовались соответствующие инструменты.Прорывная концепция была разработана Сэмюэлем Кристи, а позже, усовершенствованная и популяризированная Чарльзом Уитстоном, стала известна как мост Уитстона.

Схема моста Уитстона
Значение моста Уитстона нельзя недооценивать. Эта концепция легла в основу изобретения тензорезистора, изобретенного в 1938 году Эдвардом Симмонсом и Артуром Руге. Руге и Симмонс, работая независимо друг от друга, обнаружили, что провода малого диаметра, изготовленные из сплавов с электросопротивлением, могут быть соединены со структурой для измерения поверхностной деформации.Преимущество этого типа манометра заключалось в том, что он хорошо реагировал на статические деформации. Именно из-за потребностей этой быстрорастущей отрасли был сделан важный шаг вперед в области тензодатчиков из фольги.
Объединив концепции моста Уитстона и тензодатчика, инженеры и изобретатели смогли разработать различные типы оборудования для точного измерения крутящего момента и мощности. Каждый из них имеет свои преимущества и недостатки, но все они опираются на устоявшиеся концепции и общие цели мониторинга механических сил и играют важную роль в усовершенствовании системы.

Мостовой тензодатчик общего назначения Vishay – модель сдвига/крутящего момента
ДИНАМОМЕТР
Динамометр является наиболее распространенным инструментом, используемым для оценки крутящего момента и мощности. Преимущество динамометров заключается в том, что они очень точны и позволяют проводить множество типов испытаний. От одной системы до полных испытаний транспортных средств — существует множество подходящих динамометров для каждого требования.
Однако при всех своих преимуществах динамометры ограничены своей стоимостью, размерами и возможностями.Их размер ограничивает их возможности для испытаний на борту морских судов и в ограниченном пространстве. Кроме того, некоторые системы слишком велики для любого типа динамометрических испытаний.
ВЕЗОЗАМЕТР И МОМЕНТНЫЙ РЫЧАГ
Простой, но экономичный прибор для испытания крутящего момента включает тензодатчик с моментным рычагом, установленным на определенную нагрузку. Когда к нагрузке прилагается сила, якорь сжимает тензодатчик. По данным тензодатчика и длине плеча момента можно рассчитать информацию о крутящем моменте.
Недостатки такой системы связаны с ограничениями тензодатчика, точностью и сбором данных. Система измеряет не фактический крутящий момент на валу, а силы, действующие на моментный рычаг. Система также ограничена пространством, гибкостью и редко используется на современных морских судах или крупногабаритном оборудовании.
ДАТЧИК КРУТЯЩЕГО МОМЕНТА
Более современный подход к сбору данных о крутящем моменте и мощности — встроенный датчик вращательного момента. Вращающиеся датчики крутящего момента предлагают ряд диапазонов крутящего момента, высокую степень точности, возможность цифрового вывода и различные типы функций сбора данных, т.е.е. Число оборотов в минуту, направление вала, а также крутящий момент и мощность. Некоторые модели с вращающимся крутящим моментом также имеют то преимущество, что выдерживают очень высокие обороты (до 50 000 об / мин) и уровень G-Force. Однако встроенные датчики являются дорогостоящими, не обеспечивают универсальности и имеют ограничения по крутящему моменту. Они также требуют модификации вала перед установкой. Это может быть очень дорого с валами большого диаметра.

Рекомендуемое изображение: Динамометр двигателя большой мощности (фото предоставлено: UC Riverside
Вверху: Якорь и тензодатчик для измерения крутящего момента (фото предоставлено Dr.Скотт К. Томас, Государственный университет Райта)
СИСТЕМА РАДИОТЕЛЕМЕТРИИ МОМЕНТА
Очень эффективным и более универсальным вариантом измерения крутящего момента и мощности является система радиотелеметрии крутящего момента. Типовые блоки не ограничены каким-либо уровнем крутящего момента и могут использоваться или специфицироваться практически для любого диаметра вала. Они также предлагают преимущества разумной цены, легкой калибровки, портативности и удобной установки (модификации вала не требуются).
Существуют ограничения для систем радиотелеметрии крутящего момента, которые необходимо учитывать.Скорость вращения вала является важной информацией, которую необходимо иметь из-за механических ограничений вращающихся компонентов, таких как батарея, клейкая лента и т. д. Иногда радиопомехи от соседних устройств могут создавать проблемы в работе системы крутящего момента. Правильное применение тензорезистора, необходимое для успешной работы системы, может быть утомительным. Неправильно установленные тензорезисторы могут привести к ошибкам в точности и данным.
Binsfeld Engineering Inc. производит ряд бесконтактных систем измерения крутящего момента и мощности как для временного, так и для постоянного применения.Системы радиотелеметрии Binsfeld TorqueTrak обладают всеми описанными здесь преимуществами, включая удобство, универсальность и разумную цену, а также простоту эксплуатации. BEI также обеспечивает дружественную и немедленную техническую поддержку по любым системным проблемам.

Система радиотелеметрии крутящего момента TorqueTrak 10K
ОБЗОР
Понимание теории крутящего момента, мощности и испытательного оборудования может помочь в поиске системы телеметрии крутящего момента. Поскольку идеального решения не существует, понимание ограничений каждой системы позволяет выбрать наилучший и наиболее экономичный вариант.◆
Брайан Карр — менеджер по продажам систем телеметрии крутящего момента в США в компании Binsfeld Engineering Inc. Брайан получил степень бакалавра технических наук в Мичиганском технологическом университете и степень магистра делового администрирования в Бостонском университете и занимается продажей систем измерения крутящего момента более трех лет. С ним можно связаться по адресу [email protected] Для получения дополнительной информации посетите сайт www.binsfeld.com.

____________________________________________
СОВРЕМЕННЫЕ НАСОСЫ СЕГОДНЯ, август 2015 г.
Вам понравилась эта статья?
Подпишитесь на БЕСПЛАТНОЕ цифровое издание журнала Modern Pumping Today !

Как измерить крутящий момент на существующем валу

Как измерить крутящий момент на существующем валу

Вот три наиболее распространенных метода измерения крутящего момента на существующем валу без модификации или разборки.

1) Счетчик электроэнергии

Относительно простой метод оценки крутящего момента на выходном валу электродвигателя заключается в измерении потребляемой им электрической мощности с помощью измерителя электрической мощности. Счетчик рассчитывает потребляемую мощность путем измерения тока и напряжения в линии, приводящей в движение двигатель. Потребляемая электрическая мощность преобразуется в расчетный крутящий момент, зная скорость вала (обычно измеряемую тахометром) и КПД двигателя (обычно указанный производителем двигателя).Это считается косвенным измерением крутящего момента, поскольку это не настоящий механический крутящий момент, а отношение измерений электрической мощности к теоретическому значению крутящего момента.

Несмотря на то, что этот метод довольно недорогой и простой в установке, точность этого метода невысока, поскольку эффективность двигателя может существенно различаться в зависимости от ряда факторов, включая скорость, входное напряжение, выходную нагрузку и температуру. Этот метод подходит только для трансмиссий с электродвигателем и не точно реагирует на быстро меняющиеся условия крутящего момента, что делает его идеальным только в ситуациях, когда требуется измерение «полного» крутящего момента.

2) Накладной датчик крутящего момента

Накладная ячейка крутящего момента физически закреплена на валу. Эти системы включают предварительно установленный датчик (обычно тензометрический или оптический). Датчик измеряет деформацию (или «скручивание») вала и преобразует ее в значение измерения крутящего момента с помощью набора вычислений, которые зависят от геометрии и свойств вала.

Основным преимуществом этих систем является то, что при установке не требуется применение датчика (например, тензодатчика).Одной из основных проблем с накладными системами измерения крутящего момента является то, что датчик находится далеко от поверхности вала, что может привести к высокой степени неопределенности в измерении. Нагромождение механических компонентов между валом и датчиком увеличивает погрешность измерений и усугубляет влияние изменений окружающей среды (например, температуры) на систему. Зажимные системы также довольно громоздки. Для их правильной установки требуется значительное количество доступной площади вала, что может быть проблематично, если вы работаете в ограниченном пространстве.

3) Телеметрия крутящего момента для поверхностного монтажа

 


Рис. 1. Система телеметрии крутящего момента Binsfeld TorqueTrak 10K.

Система измерения вращательного момента для поверхностного монтажа основана на тензометрическом датчике , установленном непосредственно на поверхности вала. Датчик работает так же, как накладной датчик крутящего момента (путем измерения «поворота» на валу) и передает данные с вала с помощью телеметрии, которая представляет собой беспроводной бесконтактный метод передачи данных.(Для более подробного объяснения принципов работы системы телеметрии см. Как работает телеметрия крутящего момента )

Почему бы не использовать токосъемное кольцо?

Токосъемные кольца

являются распространенным методом передачи данных, но они имеют ряд недостатков по сравнению с телеметрией. Поскольку токосъемное кольцо требует контакта между валом и статором, сборка может вызвать шум в сигнале. Соприкасающиеся поверхности со временем изнашиваются, что требует замены компонентов с течением времени.По этим причинам передача данных телеметрии является более эффективным и долгосрочным вариантом.

Поскольку тензодатчик устанавливается непосредственно на вал и как можно ближе к нагрузке, телеметрия крутящего момента с поверхностным монтажом обеспечивает одно из самых прямых, точных и экономичных решений для измерения крутящего момента. Уменьшенный профиль систем позволяет использовать их во многих приложениях с ограниченным пространством, где невозможно использовать накладные датчики крутящего момента.

Потенциальная проблема с системами телеметрии крутящего момента для поверхностного монтажа заключается в том, что они требуют установки тензодатчиков в полевых условиях.Тем не менее, это то, что может быть легко достигнуто при соответствующей тренировке. Типичное время установки полной системы телеметрии Binsfeld составляет 4 часа на вал.

Сравнение методов измерения вращательного момента

В таблице ниже представлено наглядное сравнение всех четырех методов измерения крутящего момента, обсуждаемых в этой статье:


Таблица 1. Сравнение распространенных систем измерения крутящего момента.

Какая система измерения вращательного момента лучше всего подходит для меня?

Если вы ищете лучший способ измерения крутящего момента на существующем валу, выбор между упомянутыми выше вариантами сводится к тому, что для вас наиболее важно.Если ваше приложение выиграет от наиболее точных результатов при небольшом профиле и по разумной цене, система телеметрии крутящего момента для поверхностного монтажа, вероятно, будет лучшим вариантом. Конечно, нужно учитывать множество других факторов.

За помощью в определении наиболее подходящего метода измерения крутящего момента для вашего приложения обращайтесь к экспертам Binsfeld Engineering Inc. Мы будем рады ответить на любые ваши вопросы об измерении крутящего момента на существующем вращающемся валу.Позвоните нам по телефону 231-334-4383 или свяжитесь с нами онлайн сегодня.

Истинный механический крутящий момент по сравнению с расчетным крутящим моментом

Один из наиболее частых вопросов, которые мы получаем, когда речь заходит о нашей телеметрии крутящего момента: зачем мне нужны измерения механического крутящего момента, когда мой привод (например, двигатель или двигатель переменного тока) уже обеспечивает измерение крутящего момента (или мощности)?

Короткий ответ заключается в том, что механические измерения крутящего момента (обычно посредством прямого измерения тензодатчиками и телеметрии крутящего момента) обеспечивают  значительно более высокую точность измерения крутящего момента и мощности, экономя ваше время и деньги .

Чтобы лучше объяснить это, необходимо обсудить, как именно каждая система измеряет крутящий момент (или мощность). Двигатели внутреннего сгорания обычно рассчитывают нагрузку двигателя (в лошадиных силах) на основе данных о топливной стойке или характеристиках двигателя, установленных производителем двигателя. Электродвигатели основаны на измерении нагрузки двигателя (напряжение x ток) — затем данные о крутящем моменте экстраполируются из данных о нагрузке двигателя. Оба метода основаны на расчетном значении крутящего момента. По большей части эти методы дают хорошее представление о крутящем моменте на валу, но «хорошее указание» крутящего момента, безусловно, не то же самое, что истинный механический крутящий момент, измеренный с помощью тензометрического датчика.Ниже приведены три основных способа измерения механического крутящего момента более точными, чем расчетный крутящий момент:

1) Захват быстрых изменений в данных крутящего момента. Индикаторы крутящего момента под нагрузкой двигателя обычно не обнаруживают кратковременные скачки механического крутящего момента на валу, которые часто являются причиной повреждения оборудования. Индикаторы крутящего момента нагрузки общеизвестно неточны во время резкого изменения рабочей нагрузки — например, при запуске или когда стальная плита ударяется о ролики.

2) Устранение влияния неэффективности трансмиссии на измерения. Неэффективность самого двигателя может привести к ошибочным данным о крутящем моменте, сообщаемым этим типом индикатора крутящего момента на основе нагрузки двигателя. Тензометрические датчики можно размещать как можно ближе к нагрузке, что устраняет влияние неэффективности компонентов трансмиссии, включая редукторы, муфты и подшипники.

3)  Учет условий в реальном времени.  Поскольку условия, создающие крутящий момент на валу, изменяются, например, в случае судовых дизельных двигателей, базовые характеристики двигателя обычно не учитывают точно изменения из-за различных условий на море (таких как скорость ветра, океанское течение и температура).

 

 

Как измерить крутящий момент (мощность крутящего момента) вашего автомобиля

Независимо от того, покупаете ли вы новый автомобиль или строите хот-род в своем гараже, при определении характеристик двигателя в игру вступают два фактора: мощность и крутящий момент. Если вы похожи на большинство самодельных механиков или автомобильных энтузиастов, вы, вероятно, хорошо понимаете взаимосвязь между лошадиными силами и крутящим моментом, но вам может быть трудно понять, как достигаются эти цифры в «фут-фунтах».Хотите верьте, хотите нет, но на самом деле это не так сложно.

Прежде чем мы углубимся в технические подробности, давайте разберем несколько простых фактов и определений, которые помогут понять, почему и мощность, и крутящий момент являются важными факторами, которые следует учитывать. Мы должны начать с определения трех элементов измерения производительности двигателя внутреннего сгорания: скорости, крутящего момента и мощности.

Часть 1 из 4: Понимание того, как скорость двигателя, крутящий момент и мощность влияют на общую производительность

В недавней статье в журнале Hot Rod одна из величайших загадок производительности двигателя была наконец разгадана путем возвращения к основам того, как на самом деле учитывается мощность в лошадиных силах.Большинство людей считают, что динамометры (динамометры двигателей) предназначены для измерения мощности двигателя в лошадиных силах.

На самом деле динамометры измеряют не мощность, а крутящий момент. Этот показатель крутящего момента умножается на число оборотов в минуту, при котором он измеряется, а затем делится на 5252, чтобы получить показатель мощности.

На протяжении более 50 лет динамометры, используемые для измерения крутящего момента и числа оборотов двигателя, просто не выдерживали высокой мощности, создаваемой этими двигателями. Фактически, один цилиндр на этих 500 кубических дюймах Hemis, сжигающих нитрометан, производит примерно 800 фунтов тяги через одну выхлопную трубу.

Все двигатели внутреннего сгорания или электрические работают на разных скоростях. По большей части, чем быстрее двигатель завершает свой рабочий такт или цикл, тем больше мощности он производит. Что касается двигателя внутреннего сгорания, то на его общую производительность влияют три элемента: скорость, крутящий момент и мощность.

Скорость определяется тем, насколько быстро двигатель выполняет свою работу. Когда мы применяем скорость двигателя к числу или единице измерения, мы измеряем скорость двигателя в оборотах в минуту или RPM.«Работа», которую выполняет двигатель, представляет собой силу, приложенную на измеренном расстоянии. Крутящий момент определяется как особый вид работы, производящий вращение. Это происходит, когда сила действует на радиус (или, для двигателя внутреннего сгорания, на маховик) и обычно измеряется в футо-фунтах.

лошадиных сил — это скорость, с которой совершается работа. В былые времена, если объекты нужно было переместить, люди обычно использовали для этого лошадь. Было подсчитано, что одна лошадь могла двигаться со скоростью примерно 33 000 футов в минуту.Отсюда и происходит термин «лошадиная сила». В отличие от скорости и крутящего момента, мощность в лошадиных силах может быть измерена в нескольких единицах, включая: 1 л.с. = 746 Вт, 1 л.с. = 2545 БТЕ и 1 л.с. = 1055 джоулей.

Эти три элемента работают вместе, чтобы производить мощность двигателя. Поскольку крутящий момент остается постоянным, скорость и мощность остаются пропорциональными. Однако по мере увеличения скорости двигателя мощность также увеличивается, чтобы поддерживать постоянный крутящий момент. Однако многие люди путаются в том, как крутящий момент и мощность влияют на скорость двигателя.Проще говоря, по мере увеличения крутящего момента и мощности увеличивается и скорость двигателя. Верно и обратное: когда крутящий момент и мощность уменьшаются, падает и скорость двигателя.

Часть 2 из 4: Как устроены двигатели для максимального крутящего момента

Современный двигатель внутреннего сгорания можно модифицировать для увеличения мощности или крутящего момента путем изменения размера или длины шатуна и увеличения отверстия или диаметра цилиндра. Это часто называют отношением диаметра цилиндра к ходу.

Крутящий момент измеряется в ньютон-метрах.Проще говоря, это означает, что крутящий момент измеряется при круговом движении на 360 градусов. В нашем примере используются два идентичных двигателя с одинаковым диаметром отверстия (или диаметром цилиндра сгорания). Однако один из двух двигателей имеет более длинный «ход» (или глубину цилиндра, создаваемую более длинным шатуном). Двигатель с более длинным ходом имеет более прямолинейное движение при вращении через камеру сгорания и имеет больше рычагов для выполнения той же задачи.

Крутящий момент измеряется в фунто-футах или в том, какая «крутящая сила» применяется для выполнения задачи.Например, представьте, что вы пытаетесь ослабить ржавый болт. Предположим, у вас есть два разных трубных ключа, один длиной 2 фута, другой длиной 1 фут. Предполагая, что вы прикладываете такое же количество силы (в данном случае 50 фунтов давления), вы фактически прикладываете 100 футо-фунтов крутящего момента для двухфутового ключа (50 x 2) и только 50 фунтов. крутящего момента (1 x 50) с помощью ключа с одной ножкой. Какой ключ поможет вам легче открутить болт? Ответ прост – тот, у которого больше крутящий момент.

Инженеры разрабатывают двигатель, обеспечивающий более высокое отношение крутящего момента к лошадиным силам для транспортных средств, которым требуется дополнительная «мощность» для ускорения или набора высоты.Как правило, вы видите более высокие значения крутящего момента для большегрузных автомобилей, используемых для буксировки, или для высокопроизводительных двигателей, где критично ускорение (например, в приведенном выше примере NHRA Top Fuel Engine).

Вот почему производители автомобилей часто подчеркивают потенциал двигателей с высоким крутящим моментом в рекламе грузовиков. Крутящий момент двигателя также можно увеличить, изменив угол опережения зажигания, отрегулировав топливно-воздушную смесь и даже увеличив выходной крутящий момент в определенных сценариях.

Часть 3 из 4: Понимание других переменных, влияющих на общий номинальный крутящий момент двигателя

Когда дело доходит до измерения крутящего момента, в двигателе внутреннего сгорания необходимо учитывать три уникальных параметра:

Сила, создаваемая при определенных оборотах: это максимальная мощность двигателя, создаваемая при заданных оборотах. Когда двигатель разгоняется, возникает кривая числа оборотов в минуту или лошадиных сил. По мере увеличения оборотов двигателя мощность также увеличивается, пока не достигнет максимального уровня.

Расстояние: это длина хода шатуна: чем длиннее ход, тем больший крутящий момент создается, как мы объяснили выше.

Константа крутящего момента: Это математическое число, которое присваивается всем двигателям, 5252 или постоянное число оборотов, при котором мощность и крутящий момент сбалансированы. Число 5252 было получено из наблюдения, что одна лошадиная сила эквивалентна 150 фунтам, которые преодолевают 220 футов за одну минуту. Чтобы выразить это в футо-фунтах крутящего момента, Джеймс Уатт ввел математическую формулу, изобретшую первую паровую машину.

Формула выглядит следующим образом:

Если предположить, что сила в 150 фунтов приложена к одному футу радиуса (или окружности, которая находится внутри цилиндра двигателя внутреннего сгорания, например), вам придется преобразовать это в фут-фунты крутящего момента.

220 футов в минуту необходимо экстраполировать на число оборотов в минуту. Для этого нужно умножить число Пи на два (или 3,141593), что равно 6,283186 футов. Возьмите 220 футов и разделите на 6,28, и мы получим 35,014 оборотов в минуту на каждый оборот.

Возьмите 150 футов и умножьте на 35,014, и вы получите 5252,1 — нашу константу, которая учитывается при измерении крутящего момента в футо-фунтах.

Часть 4 из 4: Как рассчитать крутящий момент автомобиля

Формула для определения крутящего момента: крутящий момент = мощность двигателя x 5252, которая затем делится на число оборотов в минуту.

Однако проблема с крутящим моментом заключается в том, что он измеряется в двух разных местах: непосредственно от двигателя и к ведущим колесам.К другим механическим компонентам, которые могут увеличивать или уменьшать номинальный крутящий момент на колесах, относятся: размер маховика, передаточные числа трансмиссии, передаточные числа ведущего моста и окружность шины/колеса.

Чтобы вычислить крутящий момент на колесе, все эти элементы должны быть учтены в уравнении, которое лучше оставить для компьютерной программы, включенной в динамический стенд. На этом типе оборудования автомобиль размещается на стеллаже, а ведущие колеса размещаются рядом с рядом катков.Двигатель подключен к компьютеру, который считывает число оборотов двигателя, кривую расхода топлива и передаточные числа. Эти числа учитываются со скоростью вращения колес, ускорением и числом оборотов в минуту, когда автомобиль движется на динамометрическом стенде в течение желаемого периода времени.

Расчет крутящего момента двигателя определить намного проще. Следуя приведенной выше формуле, становится ясно, как крутящий момент двигателя пропорционален лошадиным силам и оборотам двигателя, как объяснялось в первом разделе. Используя эту формулу, вы можете определить номинальные значения крутящего момента и мощности в каждой точке кривой оборотов.Чтобы рассчитать крутящий момент, вам необходимо иметь данные о мощности двигателя, предоставленные производителем двигателя.

Калькулятор крутящего момента

Некоторые люди используют онлайн-калькулятор, предлагаемый MeasureSpeed.com, который требует ввода максимальной мощности двигателя (предоставляется производителем или заполняется во время профессионального динамометрического стенда) и желаемых оборотов.

Если вы заметили, что производительность вашего двигателя с трудом набирает обороты и у него нет той мощности, которая, по вашему мнению, должна быть, попросите одного из сертифицированных механиков YourMechanic провести проверку, чтобы определить источник проблемы.

Какие существуют решения для измерения крутящего момента?

В проектной и производственной отраслях измерение крутящего момента представляет собой большую проблему и становится важным измерением для определения / проверки:

  • монтажные характеристики / зажим
  • характеристики продуктов, таких как двигатели, генераторы, ветряные турбины …
  • точность инструментов, таких как гаечные ключи или отвертки

Таким образом, измерение крутящего момента может дать количественную оценку механического вращательного воздействия на физическое свойство, выраженное в Нм, фунтах.в или даже г.см. Это измерение может быть сделано как по часовой стрелке, так и против часовой стрелки.
Вот некоторые типичные приложения, требующие измерения крутящего момента, которые обычно выполняются с помощью датчика крутящего момента:

  • измерение крутящего момента резьбового соединения (трение, разрыв …)
  • измерение момента откручивания крышки флакона (вода, духи), стопорное кольцо …
  • измерить пусковой крутящий момент электродрели
  • измерение крутящего момента на валу двигателя
  • измерение крутящего момента передачи на шкиве
  • измерение крутящего момента и угла поворота миксера

Измерение крутящего момента можно выполнить двумя способами: с помощью статического датчика крутящего момента для измерений, требующих менее одного оборота, или с помощью датчика вращательного крутящего момента, если вы хотите измерить вращающиеся приводные системы.

Что такое статический датчик крутящего момента?
Датчик статического крутящего момента состоит из статических/неподвижных компонентов и соединяется с вашей системой для измерения крутящего момента.
Статические датчики крутящего момента легко адаптируются к различным приложениям благодаря широкому выбору размеров, форм и возможностей. Мы предлагаем широкий диапазон измерения крутящего момента от 0,12 Нм до 1000 Нм. Эти легко приложения, такие как:

Измерение сборочных соединений                      Измерение крутящего момента, необходимого для отвинчивания крышек бутылок
                       

 

Что важно помнить перед использованием статического датчика крутящего момента?
Большинство статических датчиков не предназначены для поглощения осевых усилий, поэтому настоятельно рекомендуется контролировать, как ваш датчик будет соответствовать при проектировании настройки вашей измерительной системы.Кроме того, чтобы гарантировать точные и воспроизводимые измерения крутящего момента, важно обеспечить перпендикулярное приложение силы вращения.

Что такое датчик крутящего момента?

В отличие от статического датчика, вращающийся датчик крутящего момента состоит из приводных вращающихся элементов (обычно вала) и поэтому идеально подходит для систем, предназначенных для непрерывного вращения. Настройка должна быть связана с тормозной системой.
Они идеально подходят для таких задач, как измерение пускового момента электрической отвертки или измерение крутящего момента на валах двигателей.Наш ассортимент датчиков вращательного момента подходит для всех этих областей применения. Их можно подключить к вашему производственному оборудованию через выходы USB, RS232 или TTL.

Что важно помнить перед использованием датчика крутящего момента?
Убедитесь, что скорость привода в минуту вашего вращающегося элемента (об/мин) совместима со спецификациями датчика. Кроме того, статическое выравнивание датчика всей вашей системы должно быть идеальным, чтобы обеспечить точность ваших измерений.Таким образом, использование муфт настоятельно рекомендуется для компенсации любого потенциального осевого, радиального или углового смещения между осями вращения.

Пример монтажа датчика вращательного момента:


Муфты: : используются для соединения компонентов вместе, а также для уменьшения ошибок из-за несоосности между двигателем и датчиком или датчиком и тормозом.
Силовой тормоз : позволяет изменять нагрузку, приложенную к двигателю, и, следовательно, результирующий крутящий момент.
Сенсорный дисплей Centor : показывает значение крутящего момента в зависимости от времени или угла, если это необходимо.

Если нам потребуются дополнительные данные?

Датчик крутящего момента может быть связан с энкодером и таким образом измерять крутящий момент и угол поворота. Затем данные о крутящем моменте и угле собираются и одновременно отображаются на двухканальном измерителе крутящего момента. Приложения, которые обычно требуют этого типа измерения крутящего момента, — это такие системы, как смесители или бесконечные поворотные ручки.Чтобы удовлетворить эти потребности одновременного сбора двух каналов данных, ANDILOG предлагает Centor Touch Dual

.

И, наконец, , , некоторые приложения требуют определенной и постоянной скорости. Чтобы удовлетворить эту потребность, мы разработали моторизованный измеритель крутящего момента TorkHeadDriver, который измеряет крутящий момент и угол на регулируемой скорости.