6Янв

Зависимость крутящего момента от мощности и оборотов: гидравлика, гидравлические оборудование, пневматические оборудование, смазочное оборудование, фильтры

Содержание

Мощность и крутящий момент в чем разница


Крутящий момент и мощность двигателя. Что важнее? Пару слов про обороты. Простыми словами + формулы и видео

Знаю, что многих мучает этот вопрос, многие даже не понимают разницу — между крутящим моментом и мощностью двигателя. А ведь реально — что из них важнее? Мы привыкли выбирать машину по лошадиным силам, а вот крутящий момент как то не заслуженно опускается! Лично сам разговаривал со своими друзьями, многие даже не знают какой он на их автомобиле и при каких оборотах он максимальный! Правильно ли это? Конечно же нет, нужно точно знать и понимать все технические характеристики своего авто, особенно такие важные. Вот поэтому решил написать эту статью и разъяснить все простыми словами, как обычно будет видео версия в конце …

СОДЕРЖАНИЕ СТАТЬИ

Что же постараюсь рассказать простыми словами, как я умею, но тема не такая простая, как кажется на первый взгляд, в интернете есть описания, но они крайне запутаны. Я же в этой статье буду оперировать такими понятиями как мощность двигателя и крутящий момент. По сути эта два обозначения идут «бок о бок» и одна характеристика напрямую зависит от другой.

Мощность двигателя

Измеряется в «Лошадиных Силах (л.с.)» или Киловаттах (Ваттах, «Вт»), как становится понятно — ей занимался Джеймс Ватт. Да, именно в Ваттах мы измеряем мощность лампочки накаливания у нас в «люстрах» и светильниках, но оказывается и мощность двигателя тоже. Я не буду вдаваться в подробности, как и что он открыл, просто характеристика идет именно от его фамилии. НО как же лошадиные силы? А все просто, Ватт «тренировался» на лошадях, а именно на переносимых грузах, одной лошадью в единицу времени и на определенное расстояние, так вот после определенных «терзаний» выяснилось — что одна лошадь (если ее заставить генерировать электрический ток, от динамомашины) способна выдавать 736 Ватт в секунду времени, либо 75 кгс м/с, что можно расшифровать так — 75 килограмм, на 1 метр высоты, за 1 секунду времени. Чтобы перевести «ватты» в «лошадиные силы», существует достаточно большой расчет, но если утрировать, то получается 1кВт=1000Вт=1,36л.с.

Не все производители указывают мощность двигателя в «л.с.», например некоторые немецкие производители указывают именно в Ваттах.

Для того чтобы перевести «Л.С». в «Ватты», нужно их разделить на 1,36. Если нужно наоборот тогда мощность в «Вт» умножаем на 1,36, получаем «лошадиные силы».

Думаю это понятно, больше к этому возвращаться не будем.

Мощность двигателя внутреннего сгорания (будь то это бензин или дизель), величина не постоянная! ЭТО НУЖНО ПОНИМАТЬ! Меня просто умиляет то, как многие реагируют на эту величину: — у меня 150 л.с., я тебя сделаю как «два пальца», а у оппонента 145 л.с. и по теории он должен проиграть, но не учитывается крутящий момент и расстояние, на котором будут соревноваться автомобили.

Мощность изменяется от оборотов двигателя! Ваша номинальная величина, будет указана при определенных МАКСИМАЛЬНЫХ оборотах, у современных авто, обычно от 5000 до 6500 оборотов. ТО есть простыми словами, 150л.с. – выдаются при 6000 оборотов (для примера). Соответственно при 3000 или при 1500 оборотов, мощность будет уменьшаться в разы.

Мощность двигателя внутреннего сгорания, которая указана у вас в технических характеристиках, обычно выдается при максимальных оборотах двигателя. При 1500 – 2000 оборотах, она будет в 4 – 5 раз меньше (справедливо для бензиновых агрегатов).

ТО есть, для того чтобы получить весь «табун» силового агрегата, вам нужно активно «педалировать». Например — при обгонах или резких маневрах, вы должны держать почти вашу «полку» в 5000 – 6500 оборотов именно эти обороты вам помогут резко ускориться. Вот почему зачастую приходится понижать передачу, для того чтобы получить максимум мощности.

НО силовой агрегат не может мгновенно раскрутиться, ему на это нужно время, здесь то и приходит такое понятие как крутящий момент.

Крутящий момент двигателя

Стоит понимать, что мощность мотора – это энергия, которая вырабатывается двигателем. И именно эта энергия преобразуется в крутящий момент на выходном (коленчатом) валу двигателя, далее момент изменяется в трансмиссии (при помощи нужных передаточных чисел шестерен) и после передается на привода, или ведущие мосты и после на колеса.

ТО есть если утрировать – крутящий момент, это реально то, что толкает машину механически, а мощность – это то, что производит этот момент.

Тронуться и поехать, вы сможете даже на маломощном двигателе (причем для этого нам не нужно много мощности), здесь работают передаточные числа, которые точно подобраны в трансмиссии вашего авто.

НО мы же не хотим ездить со скоростью 20 – 40 км/ч, нам нужно ускорение, быстрое передвижение. А для этого просто необходим достаточный крутящий момент при всех диапазонах скоростей. Это достигается – достаточной мощностью двигателя и подбором шестерен в трансмиссии и приводах, мостах (если есть).

Если вывести определение:

Крутящий момент – это сила, которая умножена на плечо ее приложения, которую может предоставить мотор машине для преодоления тех или иных сопротивлений движению. Измерения производят в ньютонах, а рычаг измеряется в метрах.

Если разобрать, просто «на пальцах формулу», то 1 Н·м – это сила с которой 0,1 кг, давят на конец рычага (это поршень) длиной в 1 метр. Как становится понятно, в двигателе роль рычага выполняет кривошип коленчатого вала, через который и производится крутящий момент. Понятно, что кривошип, длинной не 1 метр, но момент вычисляется из приложенных характеристик.

Именно от этого показателя и зависит время достижения силовым агрегатом максимальной мощности, а значит и динамики разгона авто.

Если образно утрировать — то момент, собирает все лошадиные силы в «кулак» который и раскручивает мотор, и чем больше этот кулак, тем быстрее раскручивается мотор и ускоряется автомобиль.

Обороты двигателя

Также важный показатель, для различных типов двигателя. Ведь максимальный крутящий момент может образовываться при различных оборотах силового агрегата. Как я писал выше, на бензине это может быть и 5000 и 6000! Поэтому чтобы выйти на такой показатель мотору нужно затратить определенное время.

Конечно же лучше, когда мотор развивает максимальный момент, скажем на 1500 – 2000 оборотов, тогда время на раскрутку силового агрегата в разы меньше, машины быстрее набирает скорость.

Тогда получается что главное, не только в величине момента, но и в оборотах при которых он достигается. Чем они меньше, тем лучше.

И вот тут возникает дилемма – а какие двигатели реально обладают большим запасом момента?

Различные типы двигателей

Как мы с вами уяснили, чем на меньших оборотах наступает максимальный крутящий момент — тем лучше, но какие моторы могут под это подходить? И вообще у каких «большой запас» этого момента? Ведь обычный бензиновый четырехцилиндровый атмосферник, выходит на свой номинал примерно в 5000 – 6000 оборотов.

НО есть моторы, которые выдают достаточно большие моменты, причем наступают они при достаточно низких оборотах. Это многоцилиндровые моторы, а также  «V» – образные типы, начиная с V6 – V8. Турбированные агрегаты, имеют большой запас момента, даже при относительно малых объемах.

Однако абсолютным рекордсменом являются дизельные варианты, особенно те которые устанавливались на трактора, ведь здесь важна тяга именно на низах (скорость на трассах абсолютно не нужна). Такие варианты выходят на номинал, уже при 1500 оборотов, просто представьте! Такие агрегаты называют «тяговитыми» из-за быстрого набора крутящего момента.

Условно моторы можно разделить на четыре лагеря:

  • Это обычные атмосферники, 4 цилиндра.
  • Многоцилиндровые агрегаты, от 6 до 12 «горшков», сюда же можно записать и V – образные.
  • Это турбированные моторы
  • Дизельные агрегаты

Про «многоцилиндровые» (второй тип) сейчас особо заострять не буду, здесь понятно, что чем больше цилиндров – тем больше мощность и соответственно крутящий момент. Минус только в том что эти агрегаты тяжелые, прожорливые, и очень большие по размерам.

А вот остальные три типа стоит сравнить для полного понимания, возьмем три мотора от нового KIA SPORTAGE, смотрим таблицу.

Объем, двигателя Обороты в минуту

(об/мин)

Максимальная мощность

(в л.с.)

Крутящий момент

(в Нм)

Бензиновый, 4 – цилиндровый рядный 2,0 литра 6200 150
  4000 192
Турбированный, 4 —  цилиндровый рядный 1,6 литра 5500 177
  2000 — 4500 265
Дизельный, 4 —  цилиндровый рядный 2,0 литра 4000 185
  1750 — 2750 400

Бензиновая атмосферная «четверка», развивает максимальную мощность только при 6200 оборотах в минуту, зато максимальный крутящий момент наступает уже при 4000 оборотов. Турбо вариант, 177 л.с при 5500 оборотов, но момент здесь намного выше 265 в диапазоне от 2000 до 4500 об. Но рекордсменом по л.с. и крутящему моменту идет дизель, 185 л.с. при 4000 об/мин, и крутящий момент 400! (просто вдумайтесь) в интервале 1750 – 2750 об/мин.

Как видите бензиновые агрегаты проигрывают дизелю в моменте (обычный атмосферник примерно в 2 с небольшим раза). Причем максимальной отдачи можно достичь только при 4000 об/мин. Зато бензиновый мотор легко крутится до 6200, а то и больше 7000 – 8500 об/мин, что позволит развить ему большую мощность. Дизель же не может похвастаться высокими оборотами, максимальная полка зачастую всего 4000 — 5000 об/мин, поэтому они могут проигрывать в максимальной мощности своим бензиновым собратьям.

Если сказать проще, то можно констатировать – мощность определяет максимальную скорость авто, а вот крутящий момент – как быстро агрегат достигнет этой мощности. Собственно все просто. НО если вспомнить законы механики, то здесь стоит помнить – выигрывая в крутящем моменте, проигрываем в частоте вращения.

НА старте бензиновый мотор выиграет у дизельного агрегата! Почему? ДА все просто, бензиновый агрегат можно крутить до 6500, а в редких случаях до 8000 об/мин, не переключая передачи. А вот дизель достигнет пик своего момента максимально быстро (уже при 1750 об/мин) и вам нужно будет тратить время на переключение, далее еще одна передача и т.д. Конечно эта ситуация справедлива для механики, на многих современных автоматах переключения происходят максимально быстро. ДА и для того чтобы тягаться с дизелем бензину, всегда нужно будет держать повышенные обороты, чтобы сравняться в мощности. Например, при 90 км/ч на трассе, чтобы ускориться на бензиновом агрегате, нужно скинуть передачу пониже (увеличивая обороты — увеличиваем мощность), а вот дизелю делать этого не нужно!

Так что же важнее и лучше?

Здесь сложно сказать одно выходит из другого. С одной стороны момент, позволит развивать вам быстро максимальную мощность, в примере с дизелем, но он не сможет крутиться до таких оборотов как бензин, а значит его максимальная мощность в пике будет ниже. Тут знаете, кому что нужно, может быть вы водитель коммерческого транспорта, и вам не нужна максимальная скорость но важна тяга «с низов». Или наоборот, вы любите турбо моторы, которые крутятся до 8000 – 9000 оборотов и выстреливают с места.

Лично мне нравятся новые бензиновые агрегаты, такие как скажем у МАЗДЫ, мотор Skyactiv  которые сейчас устанавливаются на многие модели. Здесь увеличили степень сжатия, немного приблизили мотор к дизелю, но он остался бензиновым с высокими оборотами. Здесь есть и мощность и крутящий момент, золотая середина! Думаю за такими моторами будущее (если не брать гибриды и электромобили).

И запомните: — крутящий момент толкает машину вперед, а вот мощность это то, что этот момент производит. Так что покупаем лошадиные силы, а ездим на моменте!

Сейчас видео версия статьи, смотрим.

А сейчас голосование, что вы считаете важнее – крутящий момент или мощность двигателя.

НА этом заканчиваю, читайте наш АВТОБЛОГ, подписывайтесь на канал в YOUTUBE.

(7 голосов, средний: 3,71 из 5)

Неразлучная парочка – мощность и крутящий момент — DRIVE2

Как-то давно интересовался разницей мощности и крутящего момента и что важнее для разгона, а что для максимальной скорости и вот снова наткнулся на эту хорошую и подробную(на мой взгляд) статейку из журнала Автоцентр

Что интересует людей, изучающих технические характеристики того или иного автомобиля? В первую очередь мощность, затем расход топлива и максимальная скорость. О крутящем моменте вспоминают редко. А зря.

Тяговые возможности моторов еще с момента рождения самоходных колясок принято оценивать по мощности, которая выражается в лошадиных силах. Из-за отсутствия в те далекие времена методики расчета и определения мощности до 1906/1907 годов эта характеристика двигателя имела не вполне четкое обозначение – она показывала приблизительную мощность – «от» и «до», например, от 15 до 20 л.с.

С 1907 года этот неточный показатель мощности разделили на два значения, например, 6/22 л.с. В первую цифру заложили значение налоговой ставки, а во вторую – мощность. Введенная налоговая лошадиная сила соответствовала определенному значению рабочего объема двигателя: 261,8 куб. см для четырехтактных моторов и 174,5 куб. см – для двухтактных. Появление такого способа установления налоговых ставок было обусловлено зависимостью рабочего объема двигателя от количества вырабатываемой им энергии и потребления топлива. Обозначать мощность в киловаттах (кВт), согласно международной системе измерений СИ, начали значительно позже.

На самом деле «мощность» отражает тяговые возможности двигателя лишь косвенно. С этим согласятся те, кто ездил на автомобилях-одноклассниках с двигателями приблизительно равной мощности и объема. Они наверняка заметили, что одни автомобили достаточно резвы начиная с низких оборотов, другие любят только высокие обороты, а на малых ведут себя достаточно вяло.

Много вопросов возникает у тех, кто после легковушки с 110-120-сильным бензиновым мотором пересел за руль такой же машины, но с дизельным двигателем мощностью всего 70-80 л.с. По динамике разгона, не используя спортивный режим (высокие обороты), на первый взгляд маломощный «дизель» с легкостью обойдет своего бензинового брата. В чем же здесь дело?

Вся эта неразбериха вызвана тем, что в каждом случае такая величина как сила тяги (FT, Н), приложенная к ведущим колесам, будет разной. Объяснение этому легко найти из формулы: FT=Мкр•i•h/r, где Мкр-крутящий момент двигателя, i-передаточное число трансмиссии, h – КПД трансмиссии (при продольном расположении двигателя h=0,88-0,92, при поперечном – h=0,91-0,95), r – радиус качения колеса. Из формулы видно, что чем больше крутящий момент двигателя и передаточное число, и чем меньше потери в трансмиссии (т.е. чем выше ее КПД) и радиус ведущих колес, тем больше сила тяги. Радиус колес, передаточное число и КПД трансмиссии у автомобилей-одноклассников очень схожи, поэтому на силу тяги они влияют не в такой степени как крутящий момент двигателя.

Если в формулу подставить реальные цифры, то сила тяги на каждом ведущем колесе, например, автомобиля Volkswagen Golf IV с 75-сильным мотором, развивающим крутящий момент 128 Н•м, будет равна 441 Н или 45 кГ•с. Правда, эти значения действительны, когда частота вращения коленчатого вала двигателя (3300 об/мин) соответствует максимальному крутящему моменту.

Что такое крутящий момент

Разобраться, что такое крутящий момент, можно на простом примере. Возьмем палку и один ее конец зажмем в тисках. Если надавить на другой конец палки, на нее начнет воздействовать крутящий момент (Мкр). Он равен силе, приложенной к рычагу, умноженной на длину плеча силы. В цифрах это выглядит так: если на рычаг длиной один метр подвесить 10-килограммовый груз, появится крутящий момент величиной 10 кг•м. В общепринятой системе измерения СИ этот показатель (умножается на значение ускорения свободного падения – 9,81 м/с2) будет равен 98,1 Н•м. Из этого следует, что получить больший крутящий момент можно двумя путями – увеличив длину рычага или вес груза.

В двигателе внутреннего сгорания нет палок и грузов, а вместо них имеется кривошипно-шатунный механизм с поршнями. Крутящий момент здесь получают благодаря сгоранию горючей смеси, которая при этом расширяется и толкает поршень вниз. Поршень в свою очередь через шатун давит на «колено» коленчатого вала. Хотя в описании характеристик двигателей длину плеча не указывают, об этом позволяет судить величина хода поршня (удвоенное значение радиуса кривошипа).

Примерный расчет крутящего момента двигателя выглядит так. Когда поршень толкает шатун с усилием 200 кг на плечо 5 см возникает крутящий момент 10 кГ•с, или 98,1 Н•м. Чтобы этот показатель стал больше, радиус кривошипа следует увеличить или сделать так, чтобы поршень давил на шатунную шейку с большей силой. Увеличивать радиус кривошипа до бесконечности нельзя, так как размер двигателя тоже придется увеличивать в ширину и в высоту. Возрастают и силы инерции, требующие упрочения конструкции или уменьшения максимальных оборотов. Появляются при этом и другие негативные факторы. В такой ситуации у конструкторов двигателей остался только один выход – увеличить силу, с которой поршень приводит в движение коленчатый вал. Для этого топливно-воздушную смесь в камере сгорания необходимо сжечь более качественно и большее количество. Достигают этого путем увеличения рабочего объема, диаметра цилиндров и их количества, а также улучшения степени наполнения цилиндров топливно-воздушной смесью, оптимизации процесса сгорания, повышения степени сжатия. Подтверждает это и расчетная формула крутящего момента: Мкр=VH •pe / 0,12566 (для четырехтактного двигателя), где VH – рабочий объем двигателя (л), pe – среднее эффективное давление в камере сгорания (бар).

Получить на коленчатом валу двигателя максимальный крутящий момент удается не на всех оборотах. У разных двигателей пик максимального крутящего момента достигается на различных режимах – у одних он больше на малых оборотах (в диапазоне 1800-3000 об/мин), у других – на более высоких (в диапазоне 3000-4500 об/мин). Объясняется это тем, что в зависимости от конструкции впускного тракта и фаз газораспределения эффективное наполнение цилиндров топливно-воздушной смесью происходит только при определенных оборотах.

Кто сильнейший?

Большим крутящим моментом обладают многоцилиндровые двигатели, моторы с турбо- и механическим наддувом. А чемпионами по величине крутящего момента являются «дизели». Многие из них обеспечивают автомобилю высокую динамику уже при 800-1000 об/мин. Если же стать обладателем «дизеля», нет возможности, то подбирать машину лучше с двигателем, у которого максимальный крутящий момент развивается при более низких оборотах. Такой автомобиль легче разгонять. В противном случае двигатель придется «насиловать» высокими оборотами, при которых и расход топлива выше и детали изнашиваются более интенсивно.

Те, кто следит за тенденциями развития автомобилестроения, могли заметить, что создатели двигателей стремятся «выровнять» кривую крутящего момента, т.е. сделать его практически одинаковым во всем диапазоне оборотов. Делается это для того, чтобы исключить провалы на режимах, когда величина крутящего момента еще или уже не позволяет передать на колеса большую силу тяги.

Один из таких моторов – 2,7-литровый V-образный шестицилиндровый турбированный двигатель Audi. Этот 250-сильный двигатель развивает огромный крутящий момент 350 Н•м в широком диапазоне оборотов – от 1800 до 4500. Другой подобный, хотя и менее мощный двигатель предлагает концерн Volkswagen. Его 1,8-литровый 180-сильный турбированный мотор развивает крутящий момент 228 Н•м в диапазоне оборотов от 2000 до 5000. Ездить на машинах с такими двигателями сплошное удовольствие – независимо от оборотов при нажатии на педаль «газа» автомобиль одинаково динамичен (приемист) и не только позволяет любителям спортивной езды полностью реализовать свои желания, но и при спокойной езде способствует уверенным обгонам, перестроениям и движению при полной загрузке.

Повышение и «выравнивание» крутящего момента в современных двигателях обеспечивают различными путями: устанавливают по три, четыре и даже пять клапанов на цилиндр, механизмы изменений фаз газораспределения, впускные тракты делают с изменяемой длиной, крыльчатки турбин делают керамическими и регулируемыми с изменяемым углом наклона лопаток и т.д. Вся эта модернизация направлена на совершенствование процессов наполнения цилиндров свежим зарядом. Наибольшего результата в этом деле добились инженеры SAAB. В свой пока еще экспериментальный двигатель SAAB Variable Compression объемом всего 1,6 л они умудрились заложить мощность, равную 225 л.с. и крутящий момент 305 Н•м. Добиться столь высоких показателей шведским моторостроителям удалось благодаря возможности изменения объема камеры сгорания и соответственно степени сжатия (от 14:1 до 8:1) в зависимости от режимов работы двигателя. Получению этих характеристик способствует и система наддува воздуха под высоким давлением – 2,8 атм., четыре клапана на цилиндр и система промежуточного охлаждения воздуха (Intercooler) (см. «Автоцентр» №14 ‘2000).

Мощность

А как же обстоит дело с таким популярным показателем как мощность? Здесь ситуация складывается следующим образом. Наверное, многие замечали, что рядом с указываемой в характеристике мощностью всегда стоит значение оборотов коленчатого вала, при которых двигатель развивает эту мощность. Как правило, эти обороты приближены к максимальным. Во всех других режимах двигатель выдает только некоторую часть указанной мощности.

Почему так происходит, хорошо видно из формулы для вычисления мощности двигателя (кВт) – N=Mкрn/9549, где Mкр – средний крутящий момент двигателя (Н.м), n – обороты коленчатого вала двигателя (об/мин). Из формулы следует, что на значение мощности влияют величины крутящего момента и обороты двигателя. Но так как численные значения оборотов двигателя в десятки раз превышают величину крутящего момента (например, 3000 об/мин и 120 Н.м), то и на изменение мощности они будут влиять в большей степени. Это еще одно доказательство того, что силу мотора мощность отражает косвенно.

Вышесказанное подтверждается следующим примером. Когда мы едем по трассе с постоянной скоростью, приложенная к ведущим колесам автомобиля сила тяги расходуется на преодоление всевозможных сил сопротивления движению (аэродинамическую, качению колес и т.д.) и трение в различных механизмах. Но когда возникает потребность резко ускориться для обгона, сделать это удается не всегда, так как появляется необходимость преодолевать появившиеся силы инерции. В этом случае говорят, что у двигателя не хватает мощности. Но мощность здесь ни при чем, так как со всеми силами сопротивления движению борется сила тяги, зависящая от величины крутящего момента двигателя. Чтобы увеличить силу тяги, необходим запас крутящего момента. Величина этого запаса и влияет на то, как быстро сможет ускориться автомобиль.

Для получения более резкого ускорения можно, конечно, и переключиться на пониженную передачу, когда передаточное число трансмиссии станет большим и сила тяги на колесах увеличится. Однако при этом есть опасность «перекрутить» двигатель, да и дальнейшего ускорения мы можем не получить, так как режим работы двигателя может быть приближен к экстремальному. Аналогичная ситуация складывается и на подъемах, когда запас крутящего момента одних двигателей позволяет продолжить движение, а у других его отсутствие требует перехода на пониженную передачу.

Вывод отсюда напрашивается следующий: какой бы мощностью ни обладал двигатель, а способность разгонять автомобиль и «вытаскивать» его на подъем полностью возложена на крутящий момент. Возникает вполне справедливый вопрос: что же означает мощность? Это универсальный показатель, в который заложили целый ряд характеристик автомобильного двигателя – энергоемкость, потребление топлива, тяговая способность и т.д.

Юрий Дацык

Page 2

Как-то давно интересовался разницей мощности и крутящего момента и что важнее для разгона, а что для максимальной скорости и вот снова наткнулся на эту хорошую и подробную(на мой взгляд) статейку из журнала Автоцентр

Что интересует людей, изучающих технические характеристики того или иного автомобиля? В первую очередь мощность, затем расход топлива и максимальная скорость. О крутящем моменте вспоминают редко. А зря.

Тяговые возможности моторов еще с момента рождения самоходных колясок принято оценивать по мощности, которая выражается в лошадиных силах. Из-за отсутствия в те далекие времена методики расчета и определения мощности до 1906/1907 годов эта характеристика двигателя имела не вполне четкое обозначение – она показывала приблизительную мощность – «от» и «до», например, от 15 до 20 л.с.

С 1907 года этот неточный показатель мощности разделили на два значения, например, 6/22 л.с. В первую цифру заложили значение налоговой ставки, а во вторую – мощность. Введенная налоговая лошадиная сила соответствовала определенному значению рабочего объема двигателя: 261,8 куб. см для четырехтактных моторов и 174,5 куб. см – для двухтактных. Появление такого способа установления налоговых ставок было обусловлено зависимостью рабочего объема двигателя от количества вырабатываемой им энергии и потребления топлива. Обозначать мощность в киловаттах (кВт), согласно международной системе измерений СИ, начали значительно позже.

На самом деле «мощность» отражает тяговые возможности двигателя лишь косвенно. С этим согласятся те, кто ездил на автомобилях-одноклассниках с двигателями приблизительно равной мощности и объема. Они наверняка заметили, что одни автомобили достаточно резвы начиная с низких оборотов, другие любят только высокие обороты, а на малых ведут себя достаточно вяло.

Много вопросов возникает у тех, кто после легковушки с 110-120-сильным бензиновым мотором пересел за руль такой же машины, но с дизельным двигателем мощностью всего 70-80 л.с. По динамике разгона, не используя спортивный режим (высокие обороты), на первый взгляд маломощный «дизель» с легкостью обойдет своего бензинового брата. В чем же здесь дело?

Вся эта неразбериха вызвана тем, что в каждом случае такая величина как сила тяги (FT, Н), приложенная к ведущим колесам, будет разной. Объяснение этому легко найти из формулы: FT=Мкр•i•h/r, где Мкр-крутящий момент двигателя, i-передаточное число трансмиссии, h – КПД трансмиссии (при продольном расположении двигателя h=0,88-0,92, при поперечном – h=0,91-0,95), r – радиус качения колеса. Из формулы видно, что чем больше крутящий момент двигателя и передаточное число, и чем меньше потери в трансмиссии (т.е. чем выше ее КПД) и радиус ведущих колес, тем больше сила тяги. Радиус колес, передаточное число и КПД трансмиссии у автомобилей-одноклассников очень схожи, поэтому на силу тяги они влияют не в такой степени как крутящий момент двигателя.

Если в формулу подставить реальные цифры, то сила тяги на каждом ведущем колесе, например, автомобиля Volkswagen Golf IV с 75-сильным мотором, развивающим крутящий момент 128 Н•м, будет равна 441 Н или 45 кГ•с. Правда, эти значения действительны, когда частота вращения коленчатого вала двигателя (3300 об/мин) соответствует максимальному крутящему моменту.

Что такое крутящий момент

Разобраться, что такое крутящий момент, можно на простом примере. Возьмем палку и один ее конец зажмем в тисках. Если надавить на другой конец палки, на нее начнет воздействовать крутящий момент (Мкр). Он равен силе, приложенной к рычагу, умноженной на длину плеча силы. В цифрах это выглядит так: если на рычаг длиной один метр подвесить 10-килограммовый груз, появится крутящий момент величиной 10 кг•м. В общепринятой системе измерения СИ этот показатель (умножается на значение ускорения свободного падения – 9,81 м/с2) будет равен 98,1 Н•м. Из этого следует, что получить больший крутящий момент можно двумя путями – увеличив длину рычага или вес груза.

В двигателе внутреннего сгорания нет палок и грузов, а вместо них имеется кривошипно-шатунный механизм с поршнями. Крутящий момент здесь получают благодаря сгоранию горючей смеси, которая при этом расширяется и толкает поршень вниз. Поршень в свою очередь через шатун давит на «колено» коленчатого вала. Хотя в описании характеристик двигателей длину плеча не указывают, об этом позволяет судить величина хода поршня (удвоенное значение радиуса кривошипа).

Примерный расчет крутящего момента двигателя выглядит так. Когда поршень толкает шатун с усилием 200 кг на плечо 5 см возникает крутящий момент 10 кГ•с, или 98,1 Н•м. Чтобы этот показатель стал больше, радиус кривошипа следует увеличить или сделать так, чтобы поршень давил на шатунную шейку с большей силой. Увеличивать радиус кривошипа до бесконечности нельзя, так как размер двигателя тоже придется увеличивать в ширину и в высоту. Возрастают и силы инерции, требующие упрочения конструкции или уменьшения максимальных оборотов. Появляются при этом и другие негативные факторы. В такой ситуации у конструкторов двигателей остался только один выход – увеличить силу, с которой поршень приводит в движение коленчатый вал. Для этого топливно-воздушную смесь в камере сгорания необходимо сжечь более качественно и большее количество. Достигают этого путем увеличения рабочего объема, диаметра цилиндров и их количества, а также улучшения степени наполнения цилиндров топливно-воздушной смесью, оптимизации процесса сгорания, повышения степени сжатия. Подтверждает это и расчетная формула крутящего момента: Мкр=VH •pe / 0,12566 (для четырехтактного двигателя), где VH – рабочий объем двигателя (л), pe – среднее эффективное давление в камере сгорания (бар).

Получить на коленчатом валу двигателя максимальный крутящий момент удается не на всех оборотах. У разных двигателей пик максимального крутящего момента достигается на различных режимах – у одних он больше на малых оборотах (в диапазоне 1800-3000 об/мин), у других – на более высоких (в диапазоне 3000-4500 об/мин). Объясняется это тем, что в зависимости от конструкции впускного тракта и фаз газораспределения эффективное наполнение цилиндров топливно-воздушной смесью происходит только при определенных оборотах.

Кто сильнейший?

Большим крутящим моментом обладают многоцилиндровые двигатели, моторы с турбо- и механическим наддувом. А чемпионами по величине крутящего момента являются «дизели». Многие из них обеспечивают автомобилю высокую динамику уже при 800-1000 об/мин. Если же стать обладателем «дизеля», нет возможности, то подбирать машину лучше с двигателем, у которого максимальный крутящий момент развивается при более низких оборотах. Такой автомобиль легче разгонять. В противном случае двигатель придется «насиловать» высокими оборотами, при которых и расход топлива выше и детали изнашиваются более интенсивно.

Те, кто следит за тенденциями развития автомобилестроения, могли заметить, что создатели двигателей стремятся «выровнять» кривую крутящего момента, т.е. сделать его практически одинаковым во всем диапазоне оборотов. Делается это для того, чтобы исключить провалы на режимах, когда величина крутящего момента еще или уже не позволяет передать на колеса большую силу тяги.

Один из таких моторов – 2,7-литровый V-образный шестицилиндровый турбированный двигатель Audi. Этот 250-сильный двигатель развивает огромный крутящий момент 350 Н•м в широком диапазоне оборотов – от 1800 до 4500. Другой подобный, хотя и менее мощный двигатель предлагает концерн Volkswagen. Его 1,8-литровый 180-сильный турбированный мотор развивает крутящий момент 228 Н•м в диапазоне оборотов от 2000 до 5000. Ездить на машинах с такими двигателями сплошное удовольствие – независимо от оборотов при нажатии на педаль «газа» автомобиль одинаково динамичен (приемист) и не только позволяет любителям спортивной езды полностью реализовать свои желания, но и при спокойной езде способствует уверенным обгонам, перестроениям и движению при полной загрузке.

Повышение и «выравнивание» крутящего момента в современных двигателях обеспечивают различными путями: устанавливают по три, четыре и даже пять клапанов на цилиндр, механизмы изменений фаз газораспределения, впускные тракты делают с изменяемой длиной, крыльчатки турбин делают керамическими и регулируемыми с изменяемым углом наклона лопаток и т.д. Вся эта модернизация направлена на совершенствование процессов наполнения цилиндров свежим зарядом. Наибольшего результата в этом деле добились инженеры SAAB. В свой пока еще экспериментальный двигатель SAAB Variable Compression объемом всего 1,6 л они умудрились заложить мощность, равную 225 л.с. и крутящий момент 305 Н•м. Добиться столь высоких показателей шведским моторостроителям удалось благодаря возможности изменения объема камеры сгорания и соответственно степени сжатия (от 14:1 до 8:1) в зависимости от режимов работы двигателя. Получению этих характеристик способствует и система наддува воздуха под высоким давлением – 2,8 атм., четыре клапана на цилиндр и система промежуточного охлаждения воздуха (Intercooler) (см. «Автоцентр» №14 ‘2000).

Мощность

А как же обстоит дело с таким популярным показателем как мощность? Здесь ситуация складывается следующим образом. Наверное, многие замечали, что рядом с указываемой в характеристике мощностью всегда стоит значение оборотов коленчатого вала, при которых двигатель развивает эту мощность. Как правило, эти обороты приближены к максимальным. Во всех других режимах двигатель выдает только некоторую часть указанной мощности.

Почему так происходит, хорошо видно из формулы для вычисления мощности двигателя (кВт) – N=Mкрn/9549, где Mкр – средний крутящий момент двигателя (Н.м), n – обороты коленчатого вала двигателя (об/мин). Из формулы следует, что на значение мощности влияют величины крутящего момента и обороты двигателя. Но так как численные значения оборотов двигателя в десятки раз превышают величину крутящего момента (например, 3000 об/мин и 120 Н.м), то и на изменение мощности они будут влиять в большей степени. Это еще одно доказательство того, что силу мотора мощность отражает косвенно.

Вышесказанное подтверждается следующим примером. Когда мы едем по трассе с постоянной скоростью, приложенная к ведущим колесам автомобиля сила тяги расходуется на преодоление всевозможных сил сопротивления движению (аэродинамическую, качению колес и т.д.) и трение в различных механизмах. Но когда возникает потребность резко ускориться для обгона, сделать это удается не всегда, так как появляется необходимость преодолевать появившиеся силы инерции. В этом случае говорят, что у двигателя не хватает мощности. Но мощность здесь ни при чем, так как со всеми силами сопротивления движению борется сила тяги, зависящая от величины крутящего момента двигателя. Чтобы увеличить силу тяги, необходим запас крутящего момента. Величина этого запаса и влияет на то, как быстро сможет ускориться автомобиль.

Для получения более резкого ускорения можно, конечно, и переключиться на пониженную передачу, когда передаточное число трансмиссии станет большим и сила тяги на колесах увеличится. Однако при этом есть опасность «перекрутить» двигатель, да и дальнейшего ускорения мы можем не получить, так как режим работы двигателя может быть приближен к экстремальному. Аналогичная ситуация складывается и на подъемах, когда запас крутящего момента одних двигателей позволяет продолжить движение, а у других его отсутствие требует перехода на пониженную передачу.

Вывод отсюда напрашивается следующий: какой бы мощностью ни обладал двигатель, а способность разгонять автомобиль и «вытаскивать» его на подъем полностью возложена на крутящий момент. Возникает вполне справедливый вопрос: что же означает мощность? Это универсальный показатель, в который заложили целый ряд характеристик автомобильного двигателя – энергоемкость, потребление топлива, тяговая способность и т.д.

Юрий Дацык

Чем отличается мощность от крутящего момента?

Знаю, что многих мучает этот вопрос, многие даже не понимают, чем отличается мощность от крутящего момента. А ведь реально — что из них важнее? Мы привыкли выбирать машину по лошадиным силам, а вот крутящий момент как то не заслуженно опускается! Лично сам разговаривал со своими друзьями, многие даже не знают какой он на их автомобиле и при каких оборотах он максимальный!

Правильно ли это? Конечно же нет, нужно точно знать и понимать все технические характеристики своего авто, особенно такие важные. Вот поэтому решил написать эту статью и разъяснить все простыми словами, как обычно будет видео версия в конце …

Что же постараюсь рассказать простыми словами, как я умею, но тема не такая простая, как кажется на первый взгляд, в интернете есть описания, но они крайне запутаны. Я же в этой статье буду оперировать такими понятиями как мощность двигателя и крутящий момент. По сути эта два обозначения идут «бок о бок» и одна характеристика напрямую зависит от другой.

Мощность двигателя

Измеряется в «Лошадиных Силах (л.с.)» или Киловаттах (Ваттах, «Вт»), как становится понятно — ей занимался Джеймс Ватт. Да, именно в Ваттах мы измеряем мощность лампочки накаливания у нас в «люстрах» и светильниках, но оказывается и мощность двигателя тоже. Я не буду вдаваться в подробности, как и что он открыл, просто характеристика идет именно от его фамилии.

НО как же лошадиные силы? А все просто, Ватт «тренировался» на лошадях, а именно на переносимых грузах, одной лошадью в единицу времени и на определенное расстояние, так вот после определенных «терзаний» выяснилось — что одна лошадь (если ее заставить генерировать электрический ток, от динамомашины) способна выдавать 736 Ватт в секунду времени, либо 75 кгс м/с, что можно расшифровать так — 75 килограмм, на 1 метр высоты, за 1 секунду времени.

Чтобы перевести «ватты» в «лошадиные силы», существует достаточно большой расчет, но если утрировать, то получается 1кВт=1000Вт=1,36л.с.

Не все производители указывают мощность двигателя в «л.с.», например некоторые немецкие производители указывают именно в Ваттах.

Для того чтобы перевести «Л.С». в «Ватты», нужно их разделить на 1,36. Если нужно наоборот тогда мощность в «Вт» умножаем на 1,36, получаем «лошадиные силы».

Думаю это понятно, больше к этому возвращаться не будем.

Мощность двигателя внутреннего сгорания (будь то это бензин или дизель), величина не постоянная! ЭТО НУЖНО ПОНИМАТЬ! Меня просто умиляет то, как многие реагируют на эту величину: — у меня 150 л.с., я тебя сделаю как «два пальца», а у оппонента 145 л.с. и по теории он должен проиграть, но не учитывается крутящий момент и расстояние, на котором будут соревноваться автомобили.

Мощность изменяется от оборотов двигателя! Ваша номинальная величина, будет указана при определенных МАКСИМАЛЬНЫХ оборотах, у современных авто, обычно от 5000 до 6500 оборотов. ТО есть простыми словами, 150л.с. – выдаются при 6000 оборотов (для примера). Соответственно при 3000 или при 1500 оборотов, мощность будет уменьшаться в разы.

Мощность двигателя внутреннего сгорания, которая указана у вас в технических характеристиках, обычно выдается при максимальных оборотах двигателя. При 1500 – 2000 оборотах, она будет в 4 – 5 раз меньше (справедливо для бензиновых агрегатов).

ТО есть, для того чтобы получить весь «табун» силового агрегата, вам нужно активно «педалировать». Например — при обгонах или резких маневрах, вы должны держать почти вашу «полку» в 5000 – 6500 оборотов именно эти обороты вам помогут резко ускориться. Вот почему зачастую приходится понижать передачу, для того чтобы получить максимум мощности.

НО силовой агрегат не может мгновенно раскрутиться, ему на это нужно время, здесь то и приходит такое понятие как крутящий момент.

Крутящий момент двигателя

Стоит понимать, что мощность мотора – это энергия, которая вырабатывается двигателем. И именно эта энергия преобразуется в крутящий момент на выходном (коленчатом) валу двигателя, далее момент изменяется в трансмиссии (при помощи нужных передаточных чисел шестерен) и после передается на привода, или ведущие мосты и после на колеса.

ТО есть если утрировать – крутящий момент, это реально то, что толкает машину механически, а мощность – это то, что производит этот момент.

Тронуться и поехать, вы сможете даже на маломощном двигателе (причем для этого нам не нужно много мощности), здесь работают передаточные числа, которые точно подобраны в трансмиссии вашего авто.

НО мы же не хотим ездить со скоростью 20 – 40 км/ч, нам нужно ускорение, быстрое передвижение. А для этого просто необходим достаточный крутящий момент при всех диапазонах скоростей. Это достигается – достаточной мощностью двигателя и подбором шестерен в трансмиссии и приводах, мостах (если есть).

Если вывести определение:

Крутящий момент – это сила, которая умножена на плечо ее приложения, которую может предоставить мотор машине для преодоления тех или иных сопротивлений движению. Измерения производят в ньютонах, а рычаг измеряется в метрах.

Если разобрать, просто «на пальцах формулу», то 1 Н·м – это сила с которой 0,1 кг, давят на конец рычага (это поршень) длиной в 1 метр. Как становится понятно, в двигателе роль рычага выполняет кривошип коленчатого вала, через который и производится крутящий момент. Понятно, что кривошип, длинной не 1 метр, но момент вычисляется из приложенных характеристик.

Именно от этого показателя и зависит время достижения силовым агрегатом максимальной мощности, а значит и динамики разгона авто.

Если образно утрировать — то момент, собирает все лошадиные силы в «кулак» который и раскручивает мотор, и чем больше этот кулак, тем быстрее раскручивается мотор и ускоряется автомобиль.

Обороты двигателя

Также важный показатель, для различных типов двигателя. Ведь максимальный крутящий момент может образовываться при различных оборотах силового агрегата. Как я писал выше, на бензине это может быть и 5000 и 6000! Поэтому чтобы выйти на такой показатель мотору нужно затратить определенное время.

Конечно же лучше, когда мотор развивает максимальный момент, скажем на 1500 – 2000 оборотов, тогда время на раскрутку силового агрегата в разы меньше, машины быстрее набирает скорость.

Тогда получается что главное, не только в величине момента, но и в оборотах при которых он достигается. Чем они меньше, тем лучше.

И вот тут возникает дилемма – а какие двигатели реально обладают большим запасом момента?

Различные типы двигателей

Как мы с вами уяснили, чем на меньших оборотах наступает максимальный крутящий момент — тем лучше, но какие моторы могут под это подходить? И вообще у каких «большой запас» этого момента? Ведь обычный бензиновый четырехцилиндровый атмосферник, выходит на свой номинал примерно в 5000 – 6000 оборотов.

НО есть моторы, которые выдают достаточно большие моменты, причем наступают они при достаточно низких оборотах. Это многоцилиндровые моторы, а также  «V» – образные типы, начиная с V6 – V8. Турбированные агрегаты, имеют большой запас момента, даже при относительно малых объемах.

Однако абсолютным рекордсменом являются дизельные варианты, особенно те которые устанавливались на трактора, ведь здесь важна тяга именно на низах (скорость на трассах абсолютно не нужна). Такие варианты выходят на номинал, уже при 1500 оборотов, просто представьте! Такие агрегаты называют «тяговитыми» из-за быстрого набора крутящего момента.

Условно моторы можно разделить на четыре лагеря:

  • Это обычные атмосферники, 4 цилиндра.
  • Многоцилиндровые агрегаты, от 6 до 12 «горшков», сюда же можно записать и V – образные.
  • Это турбированные моторы
  • Дизельные агрегаты

Про «многоцилиндровые» (второй тип) сейчас особо заострять не буду, здесь понятно, что чем больше цилиндров – тем больше мощность и соответственно крутящий момент. Минус только в том что эти агрегаты тяжелые, прожорливые, и очень большие по размерам.

А вот остальные три типа стоит сравнить для полного понимания, возьмем три мотора от нового KIA SPORTAGE, смотрим таблицу.

Объем, двигателя Обороты в минуту(об/мин) Максимальная мощность(в л.с.) Крутящий момент(в Нм)
Бензиновый, 4 – цилиндровый рядный 2,0 литра 6200 150
  4000 192
Турбированный, 4 —  цилиндровый рядный 1,6 литра 5500 177
  2000 — 4500 265
Дизельный, 4 —  цилиндровый рядный 2,0 литра 4000 185
  1750 — 2750 400

Бензиновая атмосферная «четверка», развивает максимальную мощность только при 6200 оборотах в минуту, зато максимальный крутящий момент наступает уже при 4000 оборотов. Турбо вариант, 177 л.с при 5500 оборотов, но момент здесь намного выше 265 в диапазоне от 2000 до 4500 об. Но рекордсменом по л.с. и крутящему моменту идет дизель, 185 л.с. при 4000 об/мин, и крутящий момент 400! (просто вдумайтесь) в интервале 1750 – 2750 об/мин.

Как видите бензиновые агрегаты проигрывают дизелю в моменте (обычный атмосферник примерно в 2 с небольшим раза). Причем максимальной отдачи можно достичь только при 4000 об/мин. Зато бензиновый мотор легко крутится до 6200, а то и больше 7000 – 8500 об/мин, что позволит развить ему большую мощность. Дизель же не может похвастаться высокими оборотами, максимальная полка зачастую всего 4000 — 5000 об/мин, поэтому они могут проигрывать в максимальной мощности своим бензиновым собратьям.

Если сказать проще, то можно констатировать – мощность определяет максимальную скорость авто, а вот крутящий момент – как быстро агрегат достигнет этой мощности. Собственно все просто. НО если вспомнить законы механики, то здесь стоит помнить – выигрывая в крутящем моменте, проигрываем в частоте вращения.

НА старте бензиновый мотор выиграет у дизельного агрегата! Почему? ДА все просто, бензиновый агрегат можно крутить до 6500, а в редких случаях до 8000 об/мин, не переключая передачи. А вот дизель достигнет пик своего момента максимально быстро (уже при 1750 об/мин) и вам нужно будет тратить время на переключение, далее еще одна передача и т.д.

Конечно эта ситуация справедлива для механики, на многих современных автоматах переключения происходят максимально быстро. ДА и для того чтобы тягаться с дизелем бензину, всегда нужно будет держать повышенные обороты, чтобы сравняться в мощности. Например, при 90 км/ч на трассе, чтобы ускориться на бензиновом агрегате, нужно скинуть передачу пониже (увеличивая обороты — увеличиваем мощность), а вот дизелю делать этого не нужно!

Так что же важнее и лучше?

Здесь сложно сказать одно выходит из другого. С одной стороны момент, позволит развивать вам быстро максимальную мощность, в примере с дизелем, но он не сможет крутиться до таких оборотов как бензин, а значит его максимальная мощность в пике будет ниже.

Тут знаете, кому что нужно, может быть вы водитель коммерческого транспорта, и вам не нужна максимальная скорость но важна тяга «с низов». Или наоборот, вы любите турбо моторы, которые крутятся до 8000 – 9000 оборотов и выстреливают с места.

Лично мне нравятся новые бензиновые агрегаты, такие как скажем у МАЗДЫ, мотор Skyactiv  которые сейчас устанавливаются на многие модели. Здесь увеличили степень сжатия, немного приблизили мотор к дизелю, но он остался бензиновым с высокими оборотами. Здесь есть и мощность и крутящий момент, золотая середина! Думаю за такими моторами будущее (если не брать гибриды и электромобили).

И запомните: — крутящий момент толкает машину вперед, а вот мощность это то, что этот момент производит. Так что покупаем лошадиные силы, а ездим на моменте!

Смотрите также:
  • Двигатель V8 объемом 4,2 л в Jaguar XK Coupe
  • Шины для Opel Senator
  • Ремонт главного тормозного цилиндра
  • Заправка и диагностика автокондиционеров
  • Автомобиль Koenigsegg и семиступенчатая коробка передач
  • Покупка автомобиля через аукцион
  • Мощность двигателя или крутящий момент? Какая характеристика важнее?

    Материал подготовлен автором проекта АвтобурУм. Графики можно увидеть здесь: https://autoburum.com/user/stas90/blog/609-moshhnost-dvigate…

    Большинство автолюбителей судят о ходовых характеристиках авто по мощности двигателя. Обычно ее измеряют в киловаттах или лошадиных силах. Чем она больше, тем солиднее. Максимальную мощность двигатель внутреннего сгорания развивает на определенных оборотах. Обычно для бензиновых автомобилей это около 6000 оборотов в минуту, для дизельных – около 4000 об./мин. Именно поэтому дизельные движки относятся к классу низкооборотных, бензиновые – высокооборотные. Однако и среди бензиновых двигателей есть низкооборотные, и наоборот – есть дизельные высокооборотные.

    Часто водитель сталкивается с ситуацией, когда необходимо придать авто значительное ускорение для выполнения очередного маневра. Жмешь педалью акселератора в пол, а автомобиль практически не ускоряется. Вот тут-то и нужен мощный крутящий момент на тех оборотах, на которых работает в данный момент двигатель. Именно он характеризует приемистость автомобиля. Поэтому каждый автовладелец должен знать, на каких оборотах его авто имеет максимальный крутящий момент перед тем, как садить красивую девушку в свою машину и показывать чудеса пилотирования.

    Крутящий момент двигателя, что это?

    Из курса физики за 9 класс многие помнят, что крутящий момент М равен произведению силы F, прикладываемой к рычагу длиной плеча L. Формула:

    М = F * L

    Длина в системе СИ измеряется в метрах, сила – в ньютонах. Нетрудно определить, что момент измеряется в ньютон на метр.

    Основная сила в двигателе внутреннего сгорания вырабатывается в камере сгорания в момент воспламенения смеси. Она приводит в действие кривошипно-шатунный механизм коленвала. Рычагом здесь является длина кривошипа, то есть, если эта длина будет больше, то и крутящий момент тоже увеличивается. Однако, увеличивать кривошипный рычаг бесконечно нельзя. Во-первых, тогда надо увеличивать рабочий ход поршня, то есть размеры движка. Во-вторых, при этом уменьшаются обороты двигателя. Двигатели с большим рычагом кривошипного механизма применяют в крупномерных плавательных средствах. В легковых авто с небольшими размерами коленвала не поэкспериментируешь.

    В технических характеристиках, указанных на модель двигателя, параметр максимального крутящего момента указывается совместно с величиной оборотов (либо пределами величин оборотов), при которых такой крутящий момент может быть достигнут. Обычно считается: если максимальный крутящий момент может быть достигнут на оборотах до 4500 об./мин., то двигатель низкооборотный, более 4500 – высокооборотный.

    От величины крутящего момента напрямую зависит характеристика мощности двигателя автомобиля. Почему считается, что бензиновые движки заведомо могут обеспечить большую, чем дизельные, мощность. Дело в том, что в силу конструктивных особенностей и управляемости системы зажигания бензиновые двигатели могут длительное время работать на оборотах 8000 об./мин и более. Дизельные движки достигают максимального крутящего момента на более низких оборотах. В городском ритме движения, когда нет необходимости развивать предельные обороты, дизельные авто нисколько не уступают бензиновым, наоборот, на малых и средних оборотах спокойно можно двигаться в ритме от 30 до 60 км/час, не переключая третью либо 4-ю передачу.

    Пересчитать крутящий момент в мощность двигателя и наоборот можно, руководствуясь упрощенной физической формулой:

    Р=М*n/ 9549

    По этой формуле получится мощность Р в киловаттах. Вводить надо М – крутящий момент двигателя в ньютон на метр, n– величина оборотов двигателя. Здесь 9549 — число, которое получается после упрощения основной формулы в результате перемножения констант (ускорения свободного падения, числа Пи и т.п.).

    Для перевода киловатт в лошадиные силы следует результат умножить на 1,36. В некоторых случаях в технических характеристиках указывается крутящий момент на холостых оборотах.

    Зависимости мощности двигателя и крутящего момента от количества оборотов

    Типовые характеристики зависимости мощности и крутящего момента от оборотов двигателя приведены на рис.1

    Из графика видно, что крутящий момент стабильно увеличивается до 3000 оборотов, затем наступает относительно пологий участок. На оборотах около 4500 об/мин достигается максимум крутящего момента около 178 ньютон*метр. В то же время мощность двигателя продолжает расти до достижения оборотов около 5500 об/мин, и на этих оборотах достигает около 124 лошадиных сил. Это понятно, если обратиться к формуле, в которой видно, что мощность пропорциональна произведению крутящего момента на величину оборотов. После 5500 оборотов в минуту уменьшение крутящего момента превышает крутизну увеличения оборотов, и мощность начинает уменьшаться.

    Как это объяснить физически, то есть, без формул. На малых оборотах в область сгорания поступает небольшое количество воздушно-топливной смеси в единицу времени, соответственно, крутящий момент и мощность небольшие. Увеличивая обороты, количество смеси (а вслед за ним и мощность, крутящий момент) возрастает. Достигая больших значений, мощность уменьшается по следующим причинам:

    механические потери на трение механизмов;

    инерционные потери;

    недостаточное нагнетание воздуха (кислородное голодание).

    Из соображений обеспечения максимального количества поступающего воздуха (кислорода) в камеру сгорания даже на небольших оборотах двигателя применяют системы турбонаддува с электронным регулированием. Используя такие системы можно обеспечить равномерность характеристик крутящего момента в широком диапазоне оборотов двигателя, как показано на рис.2

    Уровень максимального крутящего момента около 242 ньютон на метр поддерживается в пределах от 2000 до 5000 об/мин коленвала. Это значит, что можно без волнений начинать обгон, двигаясь на относительно низких оборотах двигателя.

    Высокооборотные движки позволяют максимально увеличивать мощность за счет уверенной работы на предельно высоких оборотах вплоть да 8000 об/мин, как показано на рис.3

    Если вы серьезно подходите к динамическим характеристикам своего или вновь приобретаемого автомобиля, знать характеристики крутящего момента и мощности двигателя в зависимости от оборотов просто необходимо. Их можно найти, покопавшись на различных форумах, сайтах автодилеров и производителей.

    Для городского ритма движения лучше подойдут низкооборотные двигатели с турбонаддувом. Если вы любите попалить резину, посоперничать на трассе, лучше выбрать автомобиль с высокооборотным бензиновым движком.

    Можно ли увеличить крутящий момент двигателя

    Величину необходимого крутящего момента определяют конструкторы еще на предварительном этапе конструкторской разработки двигателя внутреннего сгорания. От нее зависят и другие элементы автомобиля: подвеска, тормозная и рулевая система, аэродинамика. Поэтому, прежде чем приступить к самостоятельному форсированию двигателя, убедитесь, что ваша машина не развалится или не улетит в космос на умощненном двигателе.

    Способов увеличения крутящего момента и, соответственно, мощности много:

    изменение геометрических свойств поршневой группы, увеличение компрессии;

    замена форсунок или инжекторов;

    внесение изменений в систему воздухозабора;

    чип-тюнинг путем перепрограммирования топливной карты блока управления двигателя.

    Опыт показывает, что принудительное увеличение крутящего момента и мощности двигателя на 20% уменьшает ресурс его работы приблизительно в два раза. Поэтому, если вы не фанат дрэг-рейсинга, дрифтинга и красивых девушек, лучше не экспериментировать.

    

    Мощность через момент и обороты формула

    Мощность двигателя – это величина, показывающая, какую работу способен совершить мотор в единицу времени. То есть то количество энергии, которую двигатель передает на трансмиссию за определенный временной промежуток. Измеряется в киловаттах (кВт) или лошадиных силах (л. с.).

    Как рассчитывается мощность двигателя?

    Расчет мощности мотора проводится несколькими способами. Самый доступный способ – через крутящий момент. Умножаем крутящий момент на угловую скорость – получаем мощность двигателя.

    N_дв=M∙ω=2∙π∙M∙n_дв

    N_дв – мощность двигателя, кВт;

    M – крутящий момент, Нм;

    ω – угловая скорость вращения коленчатого вала, рад/сек;

    π – математическая постоянная, равная 3,14;

    n_дв – частота вращения двигателя, мин-1.

    Мощность рассчитывается и через среднее эффективное давление. Камера сгорания имеет определенный объем. Разогретые газы воздействуют на поршень в цилиндре с определенным давлением. Двигатель вращается с некоторой частотой. Произведение объема двигателя, среднего эффективного давления и частоты вращения, поделенное на 120, и даст теоретическую мощность двигателя в кВт.

    N_дв=(V_дв∙P_эфф∙n_дв)/120

    V_дв – объем двигателя, см3;

    P_эфф – эффективное давление в цилиндрах, МПа;

    120 – коэффициент, применяемый для расчета мощности четырехтактного двигателя (у двухтактных ДВС этот коэффициент равен 60).

    Для расчета лошадиных сил киловатты умножаем на 0,74.

    N_(дв л.с.)=N_дв∙0,74

    N_дв л.с. – мощность двигателя в лошадиных силах, л. с.

    Другие формулы мощности двигателя используются в реальных расчетах реже. Эти формулы включают в себя специфичные переменные. И чтобы измерить мощность двигателя по другим методикам, нужно знать производительность форсунок или массу потребленного двигателем воздуха.

    На практике расчет мощности автопроизводители выполняют эмпирическим способом, то есть замеряют на стенде и строят график зависимости по факту, на основании полученных во время испытаний показателей.

    Мощность двигателя – величина непостоянная. Для каждого мотора есть кривая, которая отображает на графике зависимость мощности от частоты вращения коленчатого вала. До определенного пика, примерно до 4-5 тысяч оборотов, мощность растет пропорционально оборотам. Далее идет плавное отставание роста мощности, кривая наклоняется. Примерно к 7-8 тысячам оборотов мощность идет на спад. Сказывается перекрытие клапанов на большой частоте вращения коленвала и падение КПД мотора из-за недостаточно интенсивного газообмена.

    Чтобы узнать мощность двигателя, обратитесь к инструкции по эксплуатации авто. В разделе с техническими характеристиками мотора будет указана мощность и обороты, при которых она достигает пикового значения. Если мощность указана киловаттах, чтобы рассчитать лошадиные силы двигателя, воспользуйтесь приведенной выше формулой. В некоторых случаях автопроизводитель предоставляет график, на котором есть зависимость мощности двигателя и крутящего момента от частоты оборотов.

    Видео: Простыми словами без сложных формул и расчетов, что такое мощность, крутящий момент и обороты двигателя.

    Мощность ДВС определяет, насколько быстро автомобиль способен передвигаться или ускоряться (совершать работу). Полезная мощность двигателя рассчитывается с учетом потерь в трансмиссии, то есть указывает, сколько от изначальной мощности мотора по факту доходит до колес авто.

    Что такое крутящий момент

    Крутящий момент в двигателе автомобиля – это вращающая сила, которая численно равна произведению приложенной силы (давление раскаленных газов на поршень) на плечо (расстояние между осями коренных и шатунных шеек коленчатого вала в проекции, перпендикулярной оси вращения коленвала). Измеряется крутящий момент в ньютонах на метр (Нм).

    Крутящий момент ДВС зависит от силы давления на поршень и расстояния между коренными и шатунными шейками. Зависимость здесь прямая. Чем больше плечо и чем больше давление на поршень – тем больше крутящий момент двигателя.

    У дизельных двигателей степень сжатия больше. Больше и ход поршня в цилиндре (при равном с бензиновым мотором диаметре цилиндров). А это значит, что и расстояние между коренными и шатунными шейками будет больше. То есть длиннее плечо. За счет большей степени сжатия при рабочем такте у дизелей выше сила, давящая на поршень. Крутящий момент в дизельных моторах при прочих равных больше, чем в бензиновых.

    Крутящий момент влияет на то, сколько энергии отдает мотор в текущий момент времени. Крутящий момент есть та величина, которая определяет фактически передаваемую в данный момент времени энергию на трансмиссию. Чем больше момент, тем сильнее тяга двигателя при текущих оборотах.

    Что лучше: мощность или крутящий момент

    Мощность и крутящий момент двигателя – величины взаимосвязанные. Это хорошо видно в формуле из первого пункта.

    Пик крутящего момента на графике зависимости от частоты вращения мотора появляется раньше, чем пик мощности. Это справедливо как для дизельных, так и для бензиновых моторов. Однако у дизелей крутящий момент достигается раньше, и плато (интервал частоты вращения при пиковом значении) длиннее. У бензиновых ДВС мощность выше, хотя для ее достижения нужно раскрутить мотор почти до максимальных оборотов.

    Сказать определенно, что лучше: мощность или крутящий момент, нельзя. Все зависит от случая. Трансмиссия современного авто способна трансформировать эти величины под требуемые условия. Поясним на примерах.

    Для тяжелой техники, которой важна тяга в широком диапазоне оборотов, важнее крутящий момент. Мотор должен хорошо тянуть. Раскручивать его до предельных оборотов не нужно. Отчасти поэтому почти вся коммерческая техника оснащается дизельными моторами.

    В гоночных автомобилях важнее мощность. Моторы этих авто по оборотам пилоты во время заездов держат в красной зоне. Двигатель отдает максимальную мощность. А трансмиссия преобразовывает мощность в тягу.

    Для гражданских авто важен стиль вождения. Для езды на автомате подойдут оба мотора. Автоматическая трансмиссия будет держать мотор в диапазоне оборотов, при которых двигатель отдает максимум своего потенциала.

    Для агрессивной езды на механике с раскручиванием двигателя в красную зону тахометра лучше подойдет бензиновый мотор. Но в этом случае нужно понимать, что для получения максимальной производительности от мотора потребуется держать его на пике оборотов и часто переключать передачи. Пик мощности у бензинового ДВС имеет малый диапазон и находится около максимальных оборотов. Для уверенных обгонов и ускорений нужно будет понижать передачу и раскручивать двигатель.

    Для размеренной езды, особенно в городе, больше подходит дизель. Для обгона на дизельном авто зачастую не потребуется переходить на пониженную передачу, а высокий крутящий момент в широком диапазоне оборотов позволит реже переключаться.

    Материал подготовлен автором проекта АвтобурУм. Графики можно увидеть здесь: https://autoburum.com/user/stas90/blog/609-moshhnost-dvigate.

    Большинство автолюбителей судят о ходовых характеристиках авто по мощности двигателя. Обычно ее измеряют в киловаттах или лошадиных силах. Чем она больше, тем солиднее. Максимальную мощность двигатель внутреннего сгорания развивает на определенных оборотах. Обычно для бензиновых автомобилей это около 6000 оборотов в минуту, для дизельных – около 4000 об./мин. Именно поэтому дизельные движки относятся к классу низкооборотных, бензиновые – высокооборотные. Однако и среди бензиновых двигателей есть низкооборотные, и наоборот – есть дизельные высокооборотные.

    Часто водитель сталкивается с ситуацией, когда необходимо придать авто значительное ускорение для выполнения очередного маневра. Жмешь педалью акселератора в пол, а автомобиль практически не ускоряется. Вот тут-то и нужен мощный крутящий момент на тех оборотах, на которых работает в данный момент двигатель. Именно он характеризует приемистость автомобиля. Поэтому каждый автовладелец должен знать, на каких оборотах его авто имеет максимальный крутящий момент перед тем, как садить красивую девушку в свою машину и показывать чудеса пилотирования.

    Крутящий момент двигателя, что это?

    Из курса физики за 9 класс многие помнят, что крутящий момент М равен произведению силы F, прикладываемой к рычагу длиной плеча L. Формула:

    Длина в системе СИ измеряется в метрах, сила – в ньютонах. Нетрудно определить, что момент измеряется в ньютон на метр.

    Основная сила в двигателе внутреннего сгорания вырабатывается в камере сгорания в момент воспламенения смеси. Она приводит в действие кривошипно-шатунный механизм коленвала. Рычагом здесь является длина кривошипа, то есть, если эта длина будет больше, то и крутящий момент тоже увеличивается. Однако, увеличивать кривошипный рычаг бесконечно нельзя. Во-первых, тогда надо увеличивать рабочий ход поршня, то есть размеры движка. Во-вторых, при этом уменьшаются обороты двигателя. Двигатели с большим рычагом кривошипного механизма применяют в крупномерных плавательных средствах. В легковых авто с небольшими размерами коленвала не поэкспериментируешь.

    В технических характеристиках, указанных на модель двигателя, параметр максимального крутящего момента указывается совместно с величиной оборотов (либо пределами величин оборотов), при которых такой крутящий момент может быть достигнут. Обычно считается: если максимальный крутящий момент может быть достигнут на оборотах до 4500 об./мин., то двигатель низкооборотный, более 4500 – высокооборотный.

    От величины крутящего момента напрямую зависит характеристика мощности двигателя автомобиля. Почему считается, что бензиновые движки заведомо могут обеспечить большую, чем дизельные, мощность. Дело в том, что в силу конструктивных особенностей и управляемости системы зажигания бензиновые двигатели могут длительное время работать на оборотах 8000 об./мин и более. Дизельные движки достигают максимального крутящего момента на более низких оборотах. В городском ритме движения, когда нет необходимости развивать предельные обороты, дизельные авто нисколько не уступают бензиновым, наоборот, на малых и средних оборотах спокойно можно двигаться в ритме от 30 до 60 км/час, не переключая третью либо 4-ю передачу.

    Пересчитать крутящий момент в мощность двигателя и наоборот можно, руководствуясь упрощенной физической формулой:

    По этой формуле получится мощность Р в киловаттах. Вводить надо М – крутящий момент двигателя в ньютон на метр, n– величина оборотов двигателя. Здесь 9549 — число, которое получается после упрощения основной формулы в результате перемножения констант (ускорения свободного падения, числа Пи и т.п.).

    Для перевода киловатт в лошадиные силы следует результат умножить на 1,36. В некоторых случаях в технических характеристиках указывается крутящий момент на холостых оборотах.

    Зависимости мощности двигателя и крутящего момента от количества оборотов

    Типовые характеристики зависимости мощности и крутящего момента от оборотов двигателя приведены на рис.1

    Из графика видно, что крутящий момент стабильно увеличивается до 3000 оборотов, затем наступает относительно пологий участок. На оборотах около 4500 об/мин достигается максимум крутящего момента около 178 ньютон*метр. В то же время мощность двигателя продолжает расти до достижения оборотов около 5500 об/мин, и на этих оборотах достигает около 124 лошадиных сил. Это понятно, если обратиться к формуле, в которой видно, что мощность пропорциональна произведению крутящего момента на величину оборотов. После 5500 оборотов в минуту уменьшение крутящего момента превышает крутизну увеличения оборотов, и мощность начинает уменьшаться.

    Как это объяснить физически, то есть, без формул. На малых оборотах в область сгорания поступает небольшое количество воздушно-топливной смеси в единицу времени, соответственно, крутящий момент и мощность небольшие. Увеличивая обороты, количество смеси (а вслед за ним и мощность, крутящий момент) возрастает. Достигая больших значений, мощность уменьшается по следующим причинам:

    механические потери на трение механизмов;

    недостаточное нагнетание воздуха (кислородное голодание).

    Из соображений обеспечения максимального количества поступающего воздуха (кислорода) в камеру сгорания даже на небольших оборотах двигателя применяют системы турбонаддува с электронным регулированием. Используя такие системы можно обеспечить равномерность характеристик крутящего момента в широком диапазоне оборотов двигателя, как показано на рис.2

    Уровень максимального крутящего момента около 242 ньютон на метр поддерживается в пределах от 2000 до 5000 об/мин коленвала. Это значит, что можно без волнений начинать обгон, двигаясь на относительно низких оборотах двигателя.

    Высокооборотные движки позволяют максимально увеличивать мощность за счет уверенной работы на предельно высоких оборотах вплоть да 8000 об/мин, как показано на рис.3

    Если вы серьезно подходите к динамическим характеристикам своего или вновь приобретаемого автомобиля, знать характеристики крутящего момента и мощности двигателя в зависимости от оборотов просто необходимо. Их можно найти, покопавшись на различных форумах, сайтах автодилеров и производителей.

    Для городского ритма движения лучше подойдут низкооборотные двигатели с турбонаддувом. Если вы любите попалить резину, посоперничать на трассе, лучше выбрать автомобиль с высокооборотным бензиновым движком.

    Можно ли увеличить крутящий момент двигателя

    Величину необходимого крутящего момента определяют конструкторы еще на предварительном этапе конструкторской разработки двигателя внутреннего сгорания. От нее зависят и другие элементы автомобиля: подвеска, тормозная и рулевая система, аэродинамика. Поэтому, прежде чем приступить к самостоятельному форсированию двигателя, убедитесь, что ваша машина не развалится или не улетит в космос на умощненном двигателе.

    Способов увеличения крутящего момента и, соответственно, мощности много:

    изменение геометрических свойств поршневой группы, увеличение компрессии;

    замена форсунок или инжекторов;

    внесение изменений в систему воздухозабора;

    чип-тюнинг путем перепрограммирования топливной карты блока управления двигателя.

    Опыт показывает, что принудительное увеличение крутящего момента и мощности двигателя на 20% уменьшает ресурс его работы приблизительно в два раза. Поэтому, если вы не фанат дрэг-рейсинга, дрифтинга и красивых девушек, лучше не экспериментировать.

    Этот калькулятор позволяет перевести мощность и момент силы и обратно для заданной угловой скорости

    Ниже два калькулятора, которые переводят мощность в момент силы (или крутящий момент) и наоборот для заданной угловой скорости. Формулы под калькулятором.

    Момент силы и мощность

    Мощность и момент силы

    Несколько формул/
    Для мощности:

    где P — мощность (Ватты или килоВатты), τ — крутящий момент (Ньютон-метр), ω — угловая скорость (радиан в секунду), а точка обозначает скалярное произведение.
    Для момента силы:

    Угловая скорость в калькуляторе задается в оборотах в минуту, приведение ее к радианам в секунду тривиально:

    От чего зависит крутящий момент двигателя автомобиля

    Традиционно мы привыкли оценивать ходовые характеристики автомобилей мощностью двигателя, выраженной в лошадиных силах либо киловаттах. Однако в обычном ритме движения двигатель не нагружается на полную мощность. Максимальная мощность, отражаемая в технических характеристиках двигателей автомобилей, достигается при оборотах около 4000 об./минуту в дизельных и около 6000 об./минуту для бензиновых авто.

    В случаях, когда необходимо придать автомобилю заметное ускорение, например, во время обгона, мы часто встречаемся с ситуацией, когда не получаем реальной отдачи от движка даже максимально утопив педаль акселератора. Именно в таких случаях на приемистость двигателя в первую очередь влияет крутящий момент, а не его максимальная мощность.

    Крутящий момент двигателя: формула расчета

    Согласно физическому определению крутящий момент М есть произведение силы F на длину плеча рычага L, куда эта сила приложена:

    М = F * L

    Сила F измеряется в ньютонах, длина  – в метрах. Таким образом, момент силы  —  в ньютон на метр.

    Применительно к двигателям внутреннего сгорания  (ДВС) сила, выработанная в рабочем объеме  при сгорании топливно-воздушной смеси, давит на поршень, который передает свое усилие кривошипно-шатунному механизму коленвала. Именно длина рычага кривошипа учитывается при расчете крутящего момента. Именно он является определяющей характеристикой при оценке параметров динамического разгона автомобиля.

    Видео — мощность и крутящий момент двигателя: что это такое с примерами

    Максимальный крутящий момент двигателя в технических характеристиках всегда указывается совместно с величиной оборотов двигателя, при которых он может быть достигнут. В этом смысле различают низкооборотные и высокооборотные двигатели. К низкооборотным относятся, в большинстве, дизельные двигатели. Они могут «выстрелить» при движении с оборотами от 2000 до 3000 в минуту. Бензиновые двигатели обычно показывают максимальный крутящий момент при более высоких оборотах – от 4500 об./минуту.

    Бензиновые высокооборотные двигатели достигают большой мощности за счет того, что им подвластны обороты до 8.000 об./минуту и более. Низкооборотные дизельные двигатели способны при меньшей мощности достигать максимальный крутящий момент на более малых оборотах (вплоть до 2.000), поэтому в динамике движения и обгона в городском ритме нисколько не уступают  бензиновым.

    Для любителей математических вычислений полезна формула расчета мощности двигателя, исходя из его максимального крутящего момента:

    Р = М * n / 9549 [килоВатт]

    Здесь Р – мощность двигателя в килоВаттах, М – максимальный крутящий момент, n – количество оборотов двигателя.

    Для перевода мощности Р в привычные лошадиные силы можно полученную величину умножить на 1,36.

    Некоторые производители указывают величину номинального крутящего момента, определяемую на холостых оборотах двигателя.

    Зависимости вращающего момента и мощности ДВС от частоты оборотов

    В большинстве случаев зависимости величины крутящего момента и мощности двигателя от количества оборотов имеют такой вид, как на графике 1:

    Из графика зависимости видно, что при малых оборотах крутящий момент небольшой, по мере их увеличения он достигает максимума 178 ньютон на метр при величине оборотов около 4500 в минуту, затем начинает падать. Вместе с тем мощность, пропорциональная произведению количества оборотов на крутящий момент до 5500 оборотов в минуту продолжает увеличиваться вплоть до 124 лошадиных сил, как на примере, затем после значительного уменьшения крутящего момента, также падает.

    Физически это объяснить нетрудно. На малых оборотах в область сгорания в единицу времени поступает незначительное количество топливно-воздушной смеси, соответственно, сила, воздействующая на поршни, обеспечивающие крутящий момент, небольшие. При увеличении оборотов сгорание больше, крутящий момент увеличивается. Его уменьшение при дальнейшем увеличении оборотов связано с:

    • увеличивающимися потерями мощности на трение механизмов двигателя;
    • инерционными потерями;
    • кислородным голоданием двигателя.

    Современные двигатели с турбонаддувом обеспечивают поступление топливно-воздушной смеси в полном объеме и на малых оборотах, кроме этого имеют отлаженную систему электронного регулирования. За счет этого характеристика крутящего момента на различных оборотах более равномерная, как показано на графике 2:

    Из графика видно, что высокий крутящий момент обеспечивается на низких оборотах вплоть до 2000 об./минуту и не сильно уменьшается до 5500 об./минуту.

    Высокооборотные двигатели позволяют увеличить мощность за счет увеличения количества оборотов до 7.000 – 8.000 в минуту и более, как показано на графике 3:

    Как видно из графиков, мощность двигателя является зависимой от крутящего момента и количества оборотов двигателя величиной. Приобретая автомобиль, желательно ознакомиться с динамическими характеристиками двигателя, зависимостью крутящего момента от величины оборотов.

    Если вы желаете комфортно передвигаться в городском ритме движения, совершая уверенные обгоны и перестроения, лучше приобрести автомобиль с низкооборотным двигателем либо турбонаддувом. В том случае, если вы любитель погонять с ветерком на автобане, подходит вариант высокооборотного движка.

    Видео — крутящий момент, мощность и обороты ДВС:

    Как его увеличить и в каких случаях это оправдано

    Первоначально крутящий момент определяется на этапе конструкторской разработки двигателя внутреннего сгорания. Существенно увеличить эту характеристику можно, разве что при конструктивных изменениях ДВС. В практике специальных мастерских такой метод увеличения крутящего момента называется форсирование двигателя. Он заключается в увеличении компрессии за счет изменения геометрии поршневой группы, замене штатных форсунок, увеличения воздухозабора, других конструктивных решениях.

    Более доступный способ увеличения крутящего момента – коррекция топливной карты с помощью чипования блока управления. Существенного увеличения крутящего момента (более 20%) при чиповании ожидать не следует, но такой метод менее дорогостоящий, не требует конструктивных изменений.

    В любом случае, увеличение крутящего момента значительно уменьшает ресурс двигателя, так как все механические нагрузки на узлы двигателя рассчитаны, исходя из крутящего момента, определенного производителем. Их увеличение может вызвать преждевременный износ деталей.

    Если вы пока не планируете участвовать на своем авто в соревнованиях по дрифтингу, дрэг-рейсингу и другим экстремальным видам автомобильных состязаний, лучше отложить идею увеличения крутящего момента до тех времен, когда участие в таких соревнованиях будет для вас реальной целью.

    Читайте про то, как работает круиз-контроль на механике и какие особенности он имеет.

    А в ЭТОЙ СТАТЬЕ узнаете как правильно демонтировать сигнализацию на машине.

    Как восстановить работу https://voditeliauto.ru/poleznaya-informaciya/to-i-remont/obogreva-zadnego-stekla.html обогрева заднего стекла автомобиля.

    Видео — что важнее мощность или крутящий момент:


    Что важнее: Мощность или крутящий момент? — Статьи — Авто

    Когда речь заходит о выборе машины, то большинство людей смотрит на максимальную мощность. Они считают, что это важнейшая характеристика двигателя. Меньше людей смотрит на крутящий момент, считая, что именно он правит балом. Кое-кто смотрит и на мощность, и на крутящий момент, но цифры в технических характеристиках всё равно почти ничего не значат в реальной жизни. Гораздо важнее обороты двигателя, на которых достигаются пиковые значения. Но и это ещё не всё, и вот почему.

    Чего хочет водитель

    Цифры можно сравнивать, но большее значение мощности или крутящего момента не говорит о том, что в реальной жизни машина при прочих равных будет быстрее, а двигатель, как говорят, эластичнее. Смотреть нужно на графики. Графики крутящего момента и мощности в зависимости от оборотов двигателя одновременно. Чем больше крутящий момент на низах, чем ближе крутящий момент к максимальному на средних оборотах и чем позже достигается максимальная мощность, тем лучше. По сути, это и есть формула идеального мотора, но достигнуть её очень тяжело.

    Генри Форд в свое время говорил: «Мощность продает автомобиль, но гонки выигрывает крутящий момент».

    Читайте также

    Сможет ли Су-57 постоять за себя в воздушном бою Какими ракетами будет оснащен новейший российский истребитель пятого поколения?

    Ещё он говорил: «Спросите любого водителя, чего он хочет, и он ответит, что хочет больше мощности».

    Обе цитаты в полной мере верны и сегодня, но вернемся к теме. Нельзя рассуждать о мощности и крутящем моменте по-отдельности по одной простой причине — и тут, возможно, для кого-то сейчас я открою Америку: мощность и крутящий момент связаны между собой. В упрощенном виде зависимость выглядит так (не пугайтесь, это единственная формула в этой статье): N=k*M*n, где N — это мощность, k-это постоянный коэффициент для перевода в нужные физические величины (Вт, кВт, л.с.), а n — это обороты двигателя (те, самые, которые указываются на тахометре).

    Из этой формулы следует, что чем больше крутящий момент, тем больше мощность. Обращаю, кстати, внимание на то, что именно мощность зависит от крутящего момента, а не наоборот. Таким образом, так как у дизельных моторов большой крутящий момент, у них должна быть и высокая мощность, но на первый взгляд это не так.

    Дизельный парадокс

    Давайте для примера возьмем два мотора BMW: 3-литровый бензиновый и 3-литровый дизельный. У первого крутящий момент 400 Нм при 1200−5000 об/мин, а мощность 306 л.с. при 5800−6000 об/мин. У дизельного же крутящий момент больше — 560 Нм при 1500−3000 об/мин, но мощность меньше — 258 л.с. при 4000 об/мин. Почему так?

    Все дело в оборотах, при которых достигается максимальная мощность. Дизельный мотор в силу своей конструкции не может выдавать большие обороты, но теоретически, если бы его можно было раскрутить до бензиновых 6000 оборотов в минуту, его мощность составляла бы 479 л.с.

    Читайте также

    Отдых в Египте: «В воздухе витала атмосфера издевательства, и это было унизительно» Арабы откровенно прикалывались, наливая гостям отеля пиво в рюмки

    По этой же причине малообъемные, но высокооборотистые мотоциклетные и гоночные двигатели при небольшом крутящем моменте выдают огромные мощности. Но вернемся к реальной жизни. На что же смотреть при покупке автомобиля, раз крутящий момент и мощность взаимозависимы?

    Турбомоторы рулят

    Смотреть нужно на графики распределения мощности и крутящего момента по всему диапазону работы мотора. Так, сравнивая типичный атмосферник и турбомотор, можно сделать три вывода.

    Чем раньше достигается максимальный крутящий момент, тем лучше. По этому параметру выигрывает турбированный мотор.

    Чем позже достигается пик мощности, тем лучше. По этому параметру у моторов паритет.

    Чем ближе к максимальному крутящий момент на средних оборотах. тем лучше. Тут снова выигрывает турбированный, потому что на средних оборотах у него как раз максимум.

    Что ещё можно сказать? Ну, например, то, что у турбированного мотора будет ровная тяга в среднем диапазоне оборотов, а ближе к красной зоне будет резкий спад тяги. У атмосферного мотора тяга будет увеличиваться и уменьшаться равномерно.


    Новости авто: Самые надежные моторы объемом 2+ литра

    Обзор рынка: «АвтоВАЗ» рассекретил цены на спортивную Lada Granta

    Крутящий момент и мощность двигателя особенности и нюансы

    Рассуждая о главнейшем автомобильном узле — двигателе, стало принято превозносить мощность превыше других параметров. Между тем, вовсе не мощностные способности являются первостепенной характеристикой силовой установки, а явление, называемое крутящим моментом. Потенциал любого автомобильного двигателя напрямую определяется данной величиной.

     

     

    Понятие крутящего момента ДВС. О сложном простыми словами

    Крутящим моментом применительно к двигателям автомобилей называется произведение значения силы и плеча рычага, или, простыми словами, сила давления поршня на шатун. Исчисляется эта сила ньютон-метрами, и чем выше ее величина, тем резвее машина.

    Более того, мощность двигателя, выражаемая в ваттах, — это не что иное, как умноженное на частоту вращения коленвала значение крутящего момента в ньютон-метрах.

    Представим лошадь, которая тащит тяжелые сани и увязает в канаве. Вытянуть сани не получится, если лошадь будет пытаться выскочить из канавы с разбега. Здесь необходимо приложить определенную силу, которая и будет являться крутящим моментом (КМ).

    Часто крутящий момент путают с частотой вращения коленвала. В реальности это два совершенно разных понятия. Если вернуться к примеру с лошадью, застрявшей в канаве, частота шага будет символизировать частоту оборотов двигателя, тогда как сила, прикладываемая животным при отталкивании во время шага, олицетворяет в данном случае крутящий момент.

    Факторы, влияющие на величину крутящих моментов

    Из примера с лошадью легко догадаться, что в данном случае значение КМ будет во многом определяться мышечной массой животного. Применительно к автомобильному двигателю внутреннего сгорания эта величина зависит от рабочего объема силовой установки, а также от:

    • уровня рабочего давления внутри цилиндров;
    • размера поршня;
    • диаметра кривошипа коленвала.

     

    Наиболее сильно крутящий момент зависим от рабочего объема и давления внутри силовой установки, и эта зависимость прямо пропорциональна. Другими словами, двигатели с большим объемом и давлением, соответственно, отличаются и большим моментом.

    Прямая зависимость наблюдается также между КМ и радиусом кривошипа коленвала. Однако конструкция современных автомобильных двигателей такова, что не позволяет варьировать значения момента в широких пределах, из-за чего возможности добиться повышенного крутящего момента за счет радиуса кривошипа коленчатого вала у конструкторов ДВС невелики. Вместо этого разработчики прибегают к таким способам увеличить момент, как использование технологий турбонаддува, увеличение степени сжатия, оптимизация процесса сгорания топлива, использование впускных коллекторов специальных конструкций, и т.д.

    Важно, что КМ увеличивается с ростом оборотов двигателя, однако после достижения максимума на определенном диапазоне крутящий момент понижается несмотря на продолжающийся прирост частоты вращения коленвала.

     

     

    Влияние крутящего момента ДВС на характеристики автомобиля

    Величина крутящего момента выступает тем самым фактором, который непосредственным образом задает динамику разгона автомобиля. Если вы — заядлый автолюбитель, то могли заметить, что разные автомобили, но с одинаковым силовым агрегатом, по-разному ведут себя на дороге. Или на порядок менее мощный автомобиль на дороге превосходит того, у которого под капотом лошадиных сил больше, причем даже тогда, когда сравнимые авто имеют одинаковые размеры и вес. Причина заключается как раз в разнице в крутящих моментах.

    Лошадиные силы можно представить как индикатор выносливости мотора. Именно этот показатель определяет скоростные возможности автомобиля. Но поскольку крутящий момент является разновидностью силы, то непосредственно от его величины, а не от количества «лошадей», зависит то, насколько быстро автомобиль сможет достичь максимального скоростного режима. По этой причине далеко не каждое мощное авто обладает хорошей динамикой разгона, а те, что способны разгоняться быстрее других, необязательно оснащены мощным двигателем.

    Вместе с тем высокий крутящий момент еще не гарантирует сам по себе отличную динамичность машины. Ведь кроме прочего, динамика увеличения скорости, а также способность авто к резвому преодолению подъемов участков, зависит от диапазона работы силовой установки, передаточных чисел трансмиссии, отзывчивости педали газа. Наряду с этим нужно учитывать, что момент существенно понижается из-за различных противодействующих явлений — сил качения колес и трения в различных автомобильных узлах, из-за аэродинамических и прочих явлений.

    Крутящий момент vs. мощность. Связь с динамикой автомобиля

    Мощность — производное такого явления, как крутящий момент, ею выражается работа силовой установки, выполненная за определенное время. А поскольку КМ олицетворяет собой непосредственную работу мотора, то в виде мощности отражается величина момента в соответствующий период времени.

    Наглядно увидеть связь между мощностью и КМ позволяет следующая формула:

    P=М*N/9549

     

    Где: P в формуле означает мощность, М — крутящий момент, N — обороты двигателя за минуту, а 9549 — коэффициент обращения N в радианы в секунды. Результатом вычислений по данной формуле будет являться число в киловаттах. Когда нужно перевести полученный результат в лошадиные силы, полученное число умножают на 1.36.

    По сути, крутящим моментом является мощность при неполных оборотах, например, во время обгона. Мощность возрастает по мере роста момента, и чем выше этот параметр, тем больше запас кинетической энергии, тем легче автомобиль преодолевает противодействующие на него силы и тем лучше его динамические характеристики.

    При этом важно помнить, что мощность достигает своих максимальных значений не сразу, а постепенно. Ведь с места автомобиль трогается на минимуме оборотов, и затем скорость наращивается. Именно здесь и подключается сила под названием крутящий момент, и именно она определяет тот самый временной отрезок, за который авто достигнет своей пиковой мощности, или, другими словами, скоростную динамику.

     

     

    Из этого следует, что машина с силовым агрегатом мощнее, но обладающим недостаточно высоким крутящим моментом, уступит по скорости разгона модели с мотором, который, напротив, не способен похвастать хорошей мощностью, но превосходит конкурента в крутящем моменте. Чем большая тяга, сила передается ведущим колесам и чем богаче диапазон оборотов силовой установки, в котором достигается высокий КМ, тем быстрее происходит ускорение автомобиля.

    В то же время существование крутящего момента возможно без мощности, но существование мощности без момента — нет. Представьте, что наша лошадь с санями увязла в грязи. Производимая лошадью мощность в этот момент будет равняться нулю, но крутящий момент (попытки выбраться, тяга), хотя его может быть недостаточно для движения, будет присутствовать.

     

    Дизельный момент. Отличия между КМ бензинового и дизельного двигателей

    Если сравнивать бензиновые силовые установки с дизельными, то отличительной особенностью последних (всех без исключения) является повышенный крутящий момент при меньшем количестве лошадиных сил.

    Бензиновый ДВС достигает своих максимальных значений КМ при трех-четырех тысячах оборотов в минуту, но затем способен стремительно нарастить мощность, раскрутившись за минуту до семи-восьми тысяч раз. Диапазон оборотов же коленчатого вала дизельного двигателя обычно ограничен тремя-пятью тысячами. Однако в дизельных установках больше ход поршня, выше уровень сжатия и другая специфика сгорания топлива, что обеспечивает не только более высокий относительно бензиновых установок крутящий момент, но и доступность этой силы едва ли не с холостого хода.

    По этой причине смысла добиваться повышенной мощности дизельных двигателей нет: уверенная, доступная «с низов» тяга, высокий коэффициент полезного действия и топливная эффективность полностью нивелируют отставание таких ДВС от бензиновых как по мощностным показателям, так и по скоростному потенциалу.

    Особенности правильного разгона машины. Как выжать из авто максимум

    Основа правильного разгона — умение работать с коробкой передач и следование принципу «от максимума момента до пика мощности». То есть, добиться наилучшей динамики разгона машины можно только поддерживая частоту вращения коленвала в том диапазоне значений, при которых КМ достигает своего максимума. Очень важно, чтобы обороты совпали с пиком крутящего момента, но при этом должен оставаться запас по их увеличению. Если разгоняться на оборотах выше пиковой мощности, динамика разгона будет меньше.

    Диапазон оборотов, соответствующий максимуму крутящего момента, обусловлен характеристиками двигателя.

    Выбор двигателя. Какой лучше — с высоким моментом или повышенной мощностью?

    Если подвести итоговую черту под всем вышесказанным, то станет очевидно, что:

    • крутящий момент — ключевой фактор, характеризующий возможности силовой установки;
    • мощность — это производная КМ и, соответственно, вторичная характеристика двигателя;
    • прямую зависимость мощности от момента можно увидеть по выведенной физиками формуле Р (мощность) = М (момент) * n (частота вращения коленвала в минуту).

    Таким образом, выбирая между двигателем с большим количеством лошадиных сил, но меньшим крутящим моментом, и двигателем с большим КМ, но меньшей мощностью, приоритетным будет второй вариант. Использовать весь заложенный в автомобиль потенциал позволит только такой мотор.

    При этом не следует забывать о взаимосвязи динамических характеристик автомобиля с такими факторами, как отзывчивость педали газа и коробка переключения передач. Лучшим вариантом станет то авто, которое не только оснащено двигателем с высоким крутящим моментом, но и имеет наименьшую длину задержки между нажатием педали газа и реакцией двигателя, а также трансмиссию с короткими соотношениями передач. Наличие этих особенностей компенсирует маломощность силовой установки, заставляя автомобиль разгоняться быстрее, чем машина с двигателем похожей конструкции, но с меньшей силой тяги.

    Видео: Мощность и крутящий момент двигателя

    Видео: Крутящий момент, обороты и мощность двигателя. Простыми словами

    КРУТЯЩИЙ МОМЕНТ или МОЩНОСТЬ двигателя

    …лошадиные силы помогают заработать миллионы, а ньютонометры — выигрывают гонки!

    Вот уже более 100 лет двигатели внутреннего сгорания используются практически во всех областях транспорта. Они являются «сердцем» автомобиля, трактора, тепловоза, корабля, самолёта и за последние тридцать-сорок лет стали представлять собой своеобразный симбиоз последних достижений науки и техники. Для нас уже привычными стали такие термины, как МОЩНОСТЬ и КРУТЯЩИЙ МОМЕНТ, которые являются необходимым критерием оценки силовых возможностей двигателя. Но возникает вопрос — на сколько правильно каждый из нас сможет оценить потенциал двигателя, имея перед глазами лишь цифры с техническими данными автомобиля?

    Уверены, что Вы не станете целиком полагаться на заверения продавца в автосалоне, что мотор приобретаемого Вами авто достаточно мощный и полностью Вас удовлетворит. Поэтому Вы приняли решение модернизировать свой двигатель и стоите перед дилеммой – провести оптимизацию для увеличения мощности или увеличить крутящий момент? Для того, чтобы потом не пожалеть о не правильном приобретении и выборе, рекомендуем ознакомиться со всем изложенным ниже.

    С давних времён для строительства, перемещения грузов, а так же транспортировки людей человечество использовало всевозможные механизмы и устройства. С изобретением более чем 5 тыс. лет назад ЕГО ВЕЛИЧЕСТВА КОЛЕСА, теория механики претерпела серьёзные изменения. Изначально, роль колеса сводилась только к банальному уменьшению сопротивления (силы трения) и переводу силы трения в качение. Конечно, катить круглое гораздо приятней, чем тащить квадратное!

    Но качественное изменение способа применения колеса произошло намного позднее благодаря появлению другого гениального изобретения ― ДВИГАТЕЛЯ! Отцом парового локомотива, чаще называют Джорджа Стивенсона, который построил в 1829 году свой знаменитый паровоз «Ракета». Но ещё в 1808 году англичанин Ричард Тревитик демонстрирует одно из самых революционных изобретений в истории – первый паровоз. Но к нашей всеобщей радости Тревитик сначала построил паровой автомобиль для уличного движения, а затем уж только пришел к мысли o паровозе. Таким образом, автомобиль является в некотором роде прародителем паровоза. К сожалению, судьба первооткрывателя Ричард Тревитика, как впрочем, многих инженеров, но не коммерсантов, сложилась печально. Он разорился, долго жил на чужбине, и умер в нищете. Но не будем о грустном…

    Наша задача ― понять, что такое крутящий момент и мощность двигателя, и она значительно упростится, если вспомнить устройство паровоза. Кроме пассивного преобразователя трения из одного вида в другой, колесо стало выполнять еще одну задачу — создавать движущую (тяговую) силу, то есть, отталкиваясь от дороги, приводить в движение экипаж. Давление пара действует на поршень, тот, в свою очередь, давит на шатун, последний проворачивает колесо, создавая КРУТЯЩИЙ МОМЕНТ. Вращение колеса под действием крутящего момента вызывает появление пары сил. Одна из них — сила трения между рельсом и колесом — как бы отталкивается от рельса назад, а вторая — та самая искомая нами СИЛА ТЯГИ через ось колеса передается на детали рамы паровоза. На примере паровоза заметно, что чем больше давление пара, действующее на поршень, а через него — на шатун, тем большая сила тяги будет толкать его вперед. Очевидно, изменяя давление пара, диаметр колеса и положение точки крепления шатуна относительно центра колеса, можно менять силу и скорость паровоза. То же самое происходит в автомобиле.

    Разница в том, что все преобразования сил осуществляются непосредственно в самом двигателе. На выходе из него мы имеем просто вращающийся вал, то есть, вместо силы, толкающей паровоз вперёд, здесь мы получаем круговое движение вала с определенным усилием ― КРУТЯЩИМ МОМЕНТОМ. А МОЩНОСТЬ, развиваемая двигателем, ― это всего лишь его способность вращаться как можно быстрее, одновременно создавая при этом на валу крутящий момент. Затем вступает в действие силовая передача автомобиля (трансмиссия), которая этот крутящий момент изменяет так, как нам нужно, и подводит к ведущим колесам. И только в контакте между колесом и дорожным покрытием крутящий момент снова «выпрямляется» и становится тяговой силой.

    Очевидно, что тяговую силу предпочтительно иметь наибольшую. Это обеспечит нужную интенсивность разгона, способность преодолевать подъемы и перевозить больше людей и груза. В технической характеристике автомобиля есть такие параметры, как число оборотов двигателя при максимальной мощности и максимальном крутящем моменте и величина этой мощности и момента. Как правило, они измеряются соответственно в оборотах в минуту (мин־¹), киловаттах (кВт) и ньютонометрах (Нм). Необходимо уметь правильно понимать внешнюю скоростную характеристику двигателя. Это графическое изображение зависимости мощности и крутящего момента от оборотов коленчатого вала. Наиболее показательной является форма кривой крутящего момента, а не его величина. Чем раньше достигается максимум и чем более полого кривая падает по мере увеличения оборотов (то есть мотор имеет неизменную тягу), тем правильнее спроектирован и работает двигатель. Однако получить двигатель, обладающий достаточным запасом мощности, высокими оборотами, да еще и стабильным КРУТЯЩИМ МОМЕНТОМ в широком диапазоне оборотов, непросто. Именно на это направлены применение наддува различных систем, электронного регулирования впрыска топлива, переменные фазы газораспределения, настройка выпускной системы и ряд других мероприяти

    Давайте рассмотрим пример. Вам предстоит преодолеть подъем, а увеличить скорость движения (разогнать автомобиль перед подъемом) нельзя из-за дорожной обстановки. Для сохранения темпа движения потребуется увеличить силу тяги. Тут часто возникает ситуация, которая выглядит так, добавление газа не даёт прироста силы тяги. Это вызывает снижение скорости, а значит, и оборотов двигателя, сопровождающееся дальнейшим уменьшением силы тяги на ведущих колесах.

    Так что же делать? Как поддержать большую тяговую силу при малой скорости движения, если двигатель «не тянет», то есть, не обеспечивает достаточный КРУТЯЩИЙ МОМЕНТ? Вступает в действие трансмиссия. Вы вручную, или автоматическая коробка передач самостоятельно, измените передаточное число так, чтобы сила тяги и скорость движения находились в оптимальном соотношении. Но это дополнительные неудобства в управлении автомобилем. Напрашивается вывод: было бы лучше, если бы двигатель сам приспосабливался к работе в таких ситуациях. Например, вы въезжаете на подъем. Сила сопротивления движению автомобиля возрастает, скорость падает, но силу тяги можно добавить, просто сильнее нажав на педаль газа. Автомобильные инженера для оценки этого параметра используют термин «ЭЛАСТИЧНОСТЬ ДВИГАТЕЛЯ».

    Под эластичностью двигателя понимается соотношение между числом оборотов максимальной мощности и оборотов максимального крутящего момента (об/мин Pmax/об/мин Mmax). Оно должно быть таковым, чтобы по отношению к оборотам максимальной мощности обороты максимального крутящего момента были как можно ниже. Это позволит снижать и увеличивать скорость только за счет работы педалью газа, не прибегая к переключению передач, а также ехать на повышенных передачах с малой скоростью. Практически оценить эластичность мотора можно путем проверки способности автомобиля разгоняться от 60 до 100 км/ч на четвёртой передаче. Чем меньше времени займет этот разгон, тем эластичнее двигатель.

    В подтверждение вышеизложенного, обратимся к результатам тестов автомобилей, проведенных в Европе:
    — Audi А6 (двигатель 2,0 / 170 лс при 4300 об/мин / 280 Нм при 1800 об/мин)
    — BMW 523i (двигатель 2,5 / 177 лс при 5800 об/мин / 230 Нм при 3500 об/мин)
    — Mercedes E200 Kompressor Classic (двигатель 1,8 / 163 лс при 5500 об/мин / 240 Нм при 3000 об/мин)

    Главным образом, рассмотрим характеристики Audi и BMW. Двигатель Audi, гораздо меньшего объёма и почти такой же мощности, практически не уступает баварцу в разгоне с места, но зато в замерах на эластичность и экономичность кладёт конкурента на обе лопатки. Почему это происходит? Потому что коэффициент эластичности мотора Audi 2,39 (4300/1800) против 1,66 (5800/3500) у BMW, а поскольку вес автомобилей приблизительно равный, жеребец из Мюнхена позволяет дать завидную фору своему соотечественнику. Причём эти впечатляющие результаты достигаются на топливе АИ-95.

    Итак, подведём итог!
    Из двух двигателей одинакового объема и мощности, предпочтителен тот, у которого выше эластичность. При прочих равных условиях такой мотор будет меньше изнашиваться, работать с меньшим шумом и меньше расходовать топливо, а также упростит манипуляции с рычагом коробки передач. Под все эти условия попадают современные бензиновые и дизельные двигатели с наддувом. Эксплуатируя автомобиль с таким мотором, Вы получите массу приятных впечатлений!

    Что такое крутящий момент электродвигателя

    Одним из важных параметров электродвигателя, который так же важен при его выборе, является крутящий момент. Эта величина определяется произведением приложенной к плечу рычага силы и зависит исключительно от степени нагрузки. Если в двигателях внутреннего сгорания данную нагрузку задаётся коленчатым валом, то асинхронные электродвигатели получают величину крутящего момента от токов возбуждения. При этом величина этого момента будет зависеть от скорости вращающегося в магнитном поле статора устройства, называемого ротор. В зависимости от периода и способа определения, крутящий момент разделяют на:

    • статический (пусковой) – минимальный момент холостого хода;
    • промежуточный – развивает значение при работе двигателя от 0 величины оборотов до максимального значения в номинальной величине напряжения;
    • максимальный – развивающийся при эксплуатации двигателя;
    • номинальный – соответствует номинальным значениям мощности и оборотов.

    Для вычисления величины крутящего момента, определяющегося в «кгм» (килограмм на метр) или «Нм» (ньютон на метр), многие электротехнические пособия предлагают специальные формулы, учитывающие кроме основного действия вращающегося магнитного поля ряд всевозможных факторов, например:

    • напряжения сети;
    • величину индуктивного и активного сопротивления;
    • зависимость от увеличения скольжения.

    Но, рост скольжения не всегда приносит высокий момент. Зачастую, при достижении критических значений, наблюдается его резкое снижение. Такое явление обозначается как опрокидывающий момент. Одним из устройств, стабилизирующих скорость вращения ротора, а значит и величину момента кручения является частотный преобразователь, применение которого сейчас очень распространено во всех сферах, где от контроля работы двигателя зависит и успешность выполнения множественных производственных задач.

    Выбираем электродвигатель по крутящему моменту

    Для выбора, требуемого к выполнению тех или иных задач электродвигателя, берут в учёт практически все его характеристики, начиная от показателей мощности и заканчивая массогабаритными параметрами. Каждый из элементов по-своему важен в решении нюансов. Не меньшее значение припадает и на крутящий момент. Благодаря тому, что момент кручения напрямую связан с оборотами в соотношении: чем больше сами обороты, тем меньше будет момент, выбор электродвигателя будет исходить из следующих нюансов:

    • из скоростных требований. В этом случае, более полезным будет выбор двигателя по малому моменту для работающих со слабыми усилиями и на большой скорости, и со средними либо высокими показателями моментов пуска для работающих в усиленных режимах. На малых скоростях;
    • по пусковым напряжениям. Здесь учитывается первичное усилие, например, для управления лифтом следует подбирать двигатели высокого пускового момента, способного поднимать большие грузы со старта. Хотя, многие статьи про электродвигатели рекомендуют так же применять устройства плавного пуска, умеющие обезопасить от нежелательных перегрузов.

    Стоит помнить, что выбор осуществляется не по одному из показателей, даже при ориентировании относительно крутящего момента, ведь каждый из показателей ориентируется по рабочей предрасположенности электротехнического приводного устройства и его рабочих нагрузок в статистических и динамических эксплуатационных условиях, задаваемых самим предприятием.

    Электродвигатели

    Остались вопросы?
    Специалисты ЭНЕРГОПУСК ответят на Ваши вопросы:
    8-800-700-11-54 (8-18, Пн-Вт)

    Load Torque — обзор

    11.4.1 Нагрузка с постоянным крутящим моментом

    Нагрузка с постоянным крутящим моментом подразумевает, что крутящий момент, необходимый для поддержания нагрузки в рабочем состоянии, одинаков на всех скоростях. Хорошим примером является подъемник барабанного типа, в котором требуемый крутящий момент зависит от нагрузки на крюк, но не от скорости подъема. Пример показан на рис. 11.7.

    Рис. 11.7. Таль с приводом от двигателя — нагрузка с постоянным крутящим моментом.

    Диаметр барабана составляет 0,5 м, поэтому, если максимальная нагрузка (включая трос) составляет, скажем, 1000 кг, натяжение троса (мг) будет 9810 Н, а крутящий момент, приложенный нагрузкой на барабан, будет задан. на Сила × радиус = 9810 × 0.25 ≈ 2500 Нм. Когда скорость постоянна (т. Е. Нагрузка не ускоряется), крутящий момент, создаваемый двигателем на барабане, должен быть равен и противоположен крутящему моменту, оказываемому на барабан нагрузкой. (Слово «противоположный» в последнем предложении часто опускается, при этом подразумевается, что установившийся двигатель и момент нагрузки обязательно должны действовать противоположно.)

    Предположим, что скорость подъема должна контролироваться при любом значении вплоть до максимального. 0,5 м / с, и мы хотим, чтобы это соответствовало максимальной скорости двигателя около 1500 об / мин, что является разумной скоростью для широкого диапазона двигателей.Скорость подъема 0,5 м / с соответствует скорости барабана 19 об / мин, поэтому подходящее передаточное число будет, скажем, 80: 1, что дает максимальную скорость двигателя 1520 об / мин.

    Нагрузочный момент со стороны двигателя редуктора будет уменьшен в 80 раз, с 2500 Нм до 31 Нм на двигателе. Мы также должны учитывать трение в коробке передач, эквивалентное, возможно, 20% крутящего момента полной нагрузки, поэтому максимальный крутящий момент двигателя, необходимый для подъема, будет составлять 37 Нм, и этот крутящий момент должен быть доступен на всех скоростях вплоть до 1520 об / мин. / мин.

    Теперь мы можем нарисовать установившуюся кривую крутящего момента-скорости нагрузки, видимой двигателем, как показано на рис. 11.8.

    Рис. 11.8. Требования к крутящему моменту для двигателя в подъемном устройстве (рис. 11.7).

    Мощность двигателя в установившемся режиме получается как произведение крутящего момента (Нм) и угловой скорости (рад / с). Таким образом, максимальная продолжительная мощность двигателя для подъема равна

    (11,1) Pmax = 37 × 1520 × 2π60 = 5,9 кВт

    На этом этапе всегда полезно проверить, что мы получим примерно такой же ответ для мощности. с учетом работы, выполняемой в секунду при нагрузке.Усилие ( F ) на нагрузке составляет 9810 Н, скорость ( v ) составляет 0,5 м / с, поэтому мощность (Fv) составляет 4,9 кВт. Это на 20% меньше, чем мы получили выше, потому что здесь мы проигнорировали потерю мощности в коробке передач.

    На данный момент мы установили, что нам нужен двигатель, способный непрерывно выдавать 5,9 кВт при 1520 об / мин, чтобы поднимать самый тяжелый груз с максимальной необходимой скоростью. Однако мы еще не рассмотрели вопрос о том, как груз ускоряется из состояния покоя и доводится до максимальной скорости.Во время фазы ускорения двигатель должен создавать крутящий момент, превышающий крутящий момент нагрузки, иначе нагрузка снизится, как только будет снят тормоз. Чем больше разница между крутящим моментом двигателя и крутящим моментом нагрузки, тем выше ускорение. Предположим, мы хотим, чтобы самый тяжелый груз достиг полной скорости из состояния покоя, скажем, за 1 секунду, и предположим, что мы решили, что ускорение должно быть постоянным. Мы можем рассчитать необходимый ускоряющий момент из уравнения движения, т.е.

    (11.2) TorqueNm = Inertiakgm2 × Angularaccelerationradsec2.

    Обычно мы считаем, что лучше всего работать с переменными, видимыми двигателем, и поэтому нам сначала нужно найти эффективную полную инерцию, видимую на валу двигателя, затем рассчитать ускорение двигателя и, наконец, использовать уравнение. (11.2) для получения ускоряющего момента.

    Эффективная инерция складывается из инерции самого двигателя, указанной инерции барабана и редуктора и указанной инерции груза на крюке. Термин «приведенная инерция» означает кажущуюся инерцию, если смотреть на редуктор со стороны двигателя.Если коробка передач имеет передаточное число n : 1 (где n больше 1), инерция J на ​​низкой скорости оказывается инерцией J / n 2 на высокой скорости. боковая сторона. В этом примере груз фактически движется по прямой линии, поэтому нам нужно спросить, какова эффективная инерция груза, «видимая» на барабане. Геометрия здесь проста, и нетрудно увидеть, что с точки зрения инерции, наблюдаемой барабаном, кажется, что груз прикреплен к поверхности барабана.Затем инерция нагрузки на барабане получается с помощью формулы для инерции массы m, расположенной на радиусе r , т.е. Дж = mr 2 , что дает эффективную инерцию нагрузки на барабан как 1000 кг × ( 0,25 м) 2 = 62,5 кгм 2 .

    Эффективная инерция нагрузки со стороны двигателя составляет 1 / (80) 2 × 62,5 ≈ 0,01 кгм 2 . К этому следует сначала добавить инерцию двигателя, которую мы можем получить, проконсультировавшись по каталогу производителя для 5.Двигатель 9 кВт, 1520 об / мин. Это будет просто для постоянного тока. мотор, но переменный ток каталоги двигателей, как правило, дают номинальные значения только для рабочих частот, и здесь необходимо выбрать двигатель с правильным крутящим моментом и возможную кривую крутящего момента и скорости для рассматриваемого типа привода. Для простоты предположим, что мы нашли двигатель точно требуемой мощности с инерцией ротора 0,02 кгм 2 . Приведенная инерция барабана и коробки передач должна быть добавлена, и мы снова должны вычислить или найти.Предположим, это дает дополнительные 0,02 кгм 2 . Таким образом, общая эффективная инерция составляет 0,05 кгм 2 , из которых 40% приходится на сам двигатель.

    Ускорение получить просто, поскольку мы знаем, что скорость двигателя должна повыситься с нуля до 1520 об / мин за 1 с. Угловое ускорение определяется увеличением скорости, деленным на затраченное время, то есть

    1520 × 2π60 ÷ 1 = 160рад / сек2

    Теперь мы можем рассчитать ускоряющий момент по формуле. (11.2) как

    T = 0,05 × 160 = 8 Нм

    Следовательно, для удовлетворения требований как установившегося, так и динамического крутящего момента, привод, способный обеспечивать крутящий момент 45 Нм (= 37 + 8) на всех скоростях до Требуется 1520 об / мин, как показано на рис. 11.8.

    В случае подъемника ожидаемая модель работы может быть неизвестна, но вполне вероятно, что двигатель будет проводить большую часть своего времени подъема, а не ускорения. Следовательно, хотя пиковый крутящий момент 45 Нм должен быть доступен на всех скоростях, это не будет постоянным требованием и, вероятно, будет в пределах кратковременной перегрузочной способности привода, постоянно рассчитанного на 5.9 кВт.

    Мы также должны учитывать, что произойдет, если необходимо опустить полностью загруженный крюк. Мы учли трение в 20% от момента нагрузки (31 Нм), поэтому во время спуска можно ожидать, что трение создаст тормозной момент, эквивалентный 6,2 Нм. Но чтобы крюк не соскочил с места, нам понадобится общий крутящий момент 31 Нм, поэтому для сдерживания нагрузки двигатель должен будет развивать крутящий момент 24,8 Нм. Мы, естественно, будем называть это тормозным моментом, потому что это необходимо для предотвращения разрыва груза на крюке, но на самом деле крутящий момент остается в том же направлении, что и при подъеме.Однако скорость отрицательна, и в терминах «четырехквадрантной» диаграммы (например, рис. 3.12) мы переместились из квадранта 1 в квадрант 4, и, таким образом, поток мощности меняется на противоположный, и двигатель регенерирует, потеря потенциала энергия нисходящей нагрузки преобразуется обратно в электрическую форму (и потери). Следовательно, если мы хотим удовлетворить эту ситуацию, мы должны выбрать привод, способный к непрерывной регенерации: такой привод также будет иметь возможность работать в квадранте 3, чтобы создавать отрицательный крутящий момент для опускания пустого крюка, если его вес был недостаточным. спуститься.

    В этом примере в крутящем моменте преобладает требование установившегося режима, а зависящий от инерции ускоряющий крутящий момент сравнительно невелик. Конечно, если бы мы указали, что нагрузка должна быть ускорена за одну пятую секунды, а не за 1 секунду, нам потребуется ускоряющий крутящий момент 40 Нм, а не 8 Нм, и, что касается требований к крутящему моменту, ускоряющий момент будет быть более или менее таким же, как установившийся рабочий момент. В этом случае необходимо проконсультироваться с производителем привода, чтобы определить номинальные параметры привода, которые будут зависеть от частоты последовательности пуска / останова.

    Вопрос о том, как оценить двигатель при прерывистой нагрузке, будет рассмотрен более подробно позже, но стоит отметить, что, если инерция заметна, накопленная кинетическая энергия вращения (12 Джω2) может стать очень значительной, особенно когда привод требуется для остановки груза. Любая накопленная энергия должна либо рассеиваться в двигателе и самом приводе, либо возвращаться в источник питания. Все двигатели по своей природе способны к регенерации, поэтому устройство, при котором кинетическая энергия восстанавливается и сбрасывается в виде тепла в резисторе внутри корпуса привода, является более дешевым вариантом, но практически осуществимо только в том случае, если энергия, которая должна поглощаться, невелика.Если накопленная кинетическая энергия велика, привод должен иметь возможность возвращать энергию источнику питания, а это неизбежно увеличивает стоимость преобразователя.

    В случае нашего подъемника накопленная кинетическая энергия составляет всего

    12 × 0,051520 × 2π602 = 633Дж

    или около 1% энергии, необходимой для нагрева кружки воды для чашки кофе. Такая скромная энергия может быть легко поглощена резистором, но, учитывая, что в этом случае мы обеспечиваем рекуперативный привод, эта энергия также будет возвращена источнику питания.

    Кинетическая энергия вращения | Безграничная физика

    Кинетическая энергия вращения: работа, энергия и мощность

    Кинетическая энергия вращения — это кинетическая энергия вращения объекта, которая является частью его общей кинетической энергии. {2} [/ latex] где [латекс] \ omega [/ latex] — угловая скорость, а [latex] \ text {I} [/ latex] — момент инерции вокруг оси вращения.

  • Механическая работа, прикладываемая во время вращения, равна крутящему моменту, умноженному на угол поворота: [latex] \ text {W} = \ tau \ theta [/ latex].
  • Мгновенная мощность тела с угловым ускорением равна крутящему моменту, умноженному на угловую скорость: [latex] \ text {P} = \ tau \ omega [/ latex].
  • Существует тесная взаимосвязь между результатом для вращательной энергии и энергией, удерживаемой линейным (или поступательным) движением.
  • Ключевые термины
    • крутящий момент : вращательное или скручивающее действие силы; (Единица СИ ньютон-метр или Нм; британская единица измерения фут-фунт или фут-фунт)
    • инерция : Свойство тела, которое сопротивляется любому изменению его равномерного движения; эквивалент его массе.
    • угловая скорость : векторная величина, описывающая объект в круговом движении; его величина равна скорости частицы, а направление перпендикулярно плоскости ее кругового движения.

    Кинетическая энергия вращения — это кинетическая энергия вращения объекта, являющаяся частью его общей кинетической энергии. Рассмотрение энергии вращения отдельно вокруг оси вращения объекта дает следующую зависимость от момента инерции объекта:

    Кинетическая энергия вращения : Вещи, которые катятся без скольжения, имеют некоторую часть своей энергии в виде кинетической поступательной кинетики, а остальную часть — в виде кинетической кинетики вращения.{2} [/ латекс],

    где [latex] \ omega [/ latex] — угловая скорость, а [latex] \ text {I} [/ latex] — момент инерции вокруг оси вращения.

    Механическая работа, прикладываемая во время вращения, равна крутящему моменту ([latex] \ tau [/ latex]), умноженному на угол поворота ([latex] \ theta [/ latex]): [latex] \ text {W} = \ tau \ theta [/латекс]. {2} [/ latex].

    Во вращающейся системе момент инерции играет роль массы, а угловая скорость играет роль линейной скорости.

    В качестве примера давайте вычислим кинетическую энергию вращения Земли (анимировано на Рисунке 1). Поскольку Земля имеет период около 23,93 часа, она имеет угловую скорость 7,29 × 10 −5 рад / с. У Земли есть момент инерции I = 8,04 × 10 37 кг · м2. Следовательно, он имеет кинетическую энергию вращения 2,138 × 10 29 Дж.

    Вращающаяся Земля : Вращение Земли является ярким примером кинетической энергии вращения.

    Частично это можно использовать с помощью приливной энергии. Дополнительное трение двух глобальных приливных волн создает физическую энергию, бесконечно замедляя угловую скорость Земли. Благодаря сохранению углового момента этот процесс передает угловой момент орбитальному движению Луны, увеличивая ее расстояние от Земли и ее орбитальный период.

    Момент инерции

    Момент инерции — это свойство массы, которое измеряет ее сопротивление вращательному ускорению вокруг одной или нескольких осей.

    Цели обучения

    Определить свойство массы, описываемое моментом инерции

    Ключевые выводы

    Ключевые моменты
    • Первый закон Ньютона, который описывает инерцию тела при линейном движении, может быть расширен до инерции тела, вращающегося вокруг оси, с использованием момента инерции.
    • Объект, который вращается с постоянной угловой скоростью, будет продолжать вращаться, если на него не действует внешний крутящий момент.
    • Чем больше крутящий момент, тем больше угловое ускорение.
    Ключевые термины
    • крутящий момент : вращательное или скручивающее действие силы; (Единица СИ ньютон-метр или Нм; британская единица измерения фут-фунт или фут-фунт)
    • инерция : Свойство тела, которое сопротивляется любому изменению его равномерного движения; эквивалент его массе.

    Момент инерции

    Момент инерции — это свойство распределения массы в пространстве, которое измеряет сопротивление массы вращательному ускорению вокруг одной или нескольких осей.Первый закон Ньютона, который описывает инерцию тела при линейном движении, может быть распространен на инерцию тела, вращающегося вокруг оси, с использованием момента инерции. То есть объект, который вращается с постоянной угловой скоростью, будет продолжать вращаться, если на него не воздействует внешний крутящий момент. Таким образом, момент инерции играет во вращательной динамике ту же роль, что и масса в линейной динамике: он описывает взаимосвязь между угловым моментом и угловой скоростью, а также крутящим моментом и угловым ускорением.

    Момент инерции : Краткое введение в момент инерции (инерции вращения) для студентов-физиков, изучающих математические вычисления.

    Момент инерции I объекта можно определить как сумму mr 2 для всех точечных масс, из которых он состоит, где m — масса, а r — расстояние массы от центра масса. 2 [/ latex], где r теперь расстояние между двумя осями, а [latex] \ text {I} _ {\ text {cm}} [/ latex] — это момент инерции при вращении вокруг центра масс, который вы научились рассчитывать в предыдущем абзаце.

    Общее соотношение между крутящим моментом, моментом инерции и угловым ускорением: net τ = I α, или α = (net τ) / I. Net τ — это общий крутящий момент от всех сил относительно выбранного ось. Такие моменты могут быть положительными или отрицательными и складываются как обычные числа. Соотношение τ = Iα является вращательным аналогом второго закона Ньютона и очень применимо. Это уравнение действительно для любого крутящего момента, приложенного к любому объекту и относительно любой оси.

    Как и следовало ожидать, чем больше крутящий момент, тем больше угловое ускорение. Например, чем сильнее ребенок толкает карусель, тем медленнее он разгоняется с тем же крутящим моментом. Основное соотношение между моментом инерции и угловым ускорением состоит в том, что чем больше момент инерции, тем меньше угловое ускорение. Момент инерции зависит не только от массы объекта, но и от его распределения массы относительно оси, вокруг которой он вращается.Например, будет намного легче разогнать карусель, полную детей, если они будут стоять близко к ее оси, чем если все они будут стоять у внешнего края.

    Момент инерции карусели : Отец толкает карусель на детской площадке за край и перпендикулярно ее радиусу для достижения максимального крутящего момента.

    В чем разница между скоростью и крутящим моментом?

    Целью роторного двигателя является обеспечение желаемой выходной скорости вращения при одновременном преодолении различных вращательных нагрузок, противодействующих этому вращательному выходу (крутящий момент).Скорость и крутящий момент напрямую связаны и являются двумя основными факторами производительности при правильном выборе двигателя для конкретного применения или использования. Чтобы узнать, как выбрать правильный двигатель для вашего применения, первым делом необходимо понять взаимосвязь между скоростью, крутящим моментом и выходной мощностью двигателя.

    Скорость в зависимости от крутящего момента

    Выходная мощность двигателя устанавливает границы характеристик скорости и крутящего момента двигателя на основе уравнения:
    Мощность (P) = Скорость (n) x крутящий момент (M)

      • Мощность: Механическая выходная мощность двигателя определяется как выходная скорость, умноженная на выходной крутящий момент, и обычно измеряется в ваттах (Вт) или лошадиных силах (л.с.).
      • Скорость: Скорость двигателя определяется как скорость, с которой двигатель вращается. Скорость электродвигателя измеряется в оборотах в минуту или об / мин.
      • Крутящий момент: Выходной крутящий момент двигателя — это величина вращательной силы, которую развивает двигатель. Крутящий момент небольшого электродвигателя обычно измеряется в дюймах-фунтах (дюймах-фунтах), ньютон-метрах (Н-м) или в других единицах измерения с прямым преобразованием.

    Поскольку номинальная выходная мощность двигателя является фиксированным значением, скорость и крутящий момент обратно пропорциональны.По мере увеличения выходной скорости доступный выходной крутящий момент пропорционально уменьшается. По мере увеличения выходного крутящего момента выходная скорость пропорционально уменьшается. Это соотношение мощности, скорости и крутящего момента обычно иллюстрируется кривой производительности двигателя, которая часто включает потребляемый двигателем ток (в амперах) и КПД двигателя (в%).

    Соображения по скорости и крутящему моменту при выборе электродвигателя

    Ключом к выбору правильного двигателя для конкретной функции является сначала понимание требований приложения.Поскольку большинство приложений с двигателями являются динамическими, а это означает, что требования к крутящему моменту и скорости меняются в рамках приложения, очень важно определить различные рабочие точки в приложении. Знание или расчет требований к скорости и крутящему моменту в каждой рабочей точке приложения определит общие требования к скорости и крутящему моменту для соответствующего двигателя. Выбор двигателя можно проверить, нанеся различные рабочие точки приложения на характеристическую кривую выбранного двигателя, чтобы убедиться, что каждая скорость зависит отмомент крутящего момента попадает в соответствующую зону кривой (непрерывные или прерывистые зоны).

    Во многих случаях прикладные требования вынуждают выбирать стандартный двигатель значительно большего размера, чтобы обеспечить охват всех рабочих точек. Применение двигателей, размер которых слишком велик для конкретного применения, приводит к ненужным затратам, а также к более крупной и тяжелой конструкции всего продукта. К счастью, поставщики двигателей на заказ могут разработать двигатели с оптимизированными характеристиками, которые точно соответствуют требованиям приложения.Это достигается путем изменения электромагнитных характеристик двигателя путем изменения либо размера провода, либо количества витков провода в обмотке, либо того и другого. Чем больше витков провода меньшего диаметра, тем выше крутящий момент и меньше скорость, тогда как меньшее количество витков провода большего диаметра обеспечивает более высокую скорость, но меньший крутящий момент. В некоторых приложениях добавление зубчатой ​​передачи к выходной мощности двигателя обеспечивает идеальное соотношение скорости и крутящего момента, при этом стоимость и размер всего решения сводятся к минимуму.

    Взаимосвязь крутящего момента и скорости вращения жгутикового двигателя Escherichia coli.

    Biophys J. 2000 Feb; 78 (2): 1036–1041.

    Кафедра молекулярной и клеточной биологии, Гарвардский университет, Кембридж, Массачусетс 02138, США.

    Эта статья цитируется в других статьях в PMC.

    Abstract

    Выходная мощность роторного двигателя характеризуется его крутящим моментом и скоростью. Мы измерили соотношение крутящего момента и скорости вращения жгутикового роторного двигателя Escherichia coli с помощью нового метода. Маленькие латексные шарики прикрепляли к ножкам жгутиков на клетках, закрепленных на поверхности предметного стекла.Угловые скорости сфер контролировались в слабой оптической ловушке с помощью интерферометрии в задней фокальной плоскости в растворах, содержащих различные концентрации вязкого агента фиколла. Графики относительного крутящего момента (вязкость x скорость) в зависимости от скорости были получены в широком динамическом диапазоне (до скоростей приблизительно 300 Гц) при трех различных температурах: 22,7, 17,7 и 15,8 ° C. Результаты, полученные ранее с помощью электровращения (, Biophys. J. 65: 2201-2216) были подтверждены. Двигатель работает в двух динамических режимах.При 23 градусах Цельсия крутящий момент примерно постоянен вплоть до скорости колена почти 200 Гц, а затем он быстро падает со скоростью до скорости с нулевым крутящим моментом примерно 350 Гц. В режиме низкой скорости крутящий момент нечувствителен к изменениям температуры. В скоростном режиме она заметно уменьшается при более низкой температуре. Эти результаты согласуются с моделями, в которых крутящий момент создается механизмом powerstroke (, Biophys. J. 76: 580-587).

    Полный текст

    Полный текст этой статьи доступен в формате PDF (80 КБ).

    Избранные ссылки

    Эти ссылки находятся в PubMed. Это может быть не полный список ссылок из этой статьи.

    • Berg HC, Block SM. Миниатюрная проточная кювета, предназначенная для быстрой замены среды под мощными объективами микроскопа. J Gen Microbiol. 1984 ноя; 130 (11): 2915–2920. [PubMed] [Google Scholar]
    • Berg HC, Turner L. Крутящий момент, создаваемый жгутиковым двигателем Escherichia coli. Biophys J. 1993, ноябрь; 65 (5): 2201–2216. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
    • Berry RM, Armitage JP.Мотор бактериальных жгутиков. Adv Microb Physiol. 1999; 41: 291–337. [PubMed] [Google Scholar]
    • Берри Р.М., Берг ХК. Отсутствие барьера для обратного вращения мотора жгутика бактерий продемонстрировано с помощью оптического пинцета. Proc Natl Acad Sci U S. A. 1997, 23 декабря; 94 (26): 14433–14437. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
    • Berry RM, Berg HC. Крутящий момент, создаваемый жгутиковым двигателем Escherichia coli при движении назад. Biophys J., 1999, январь; 76 (1, часть 1): 580–587. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
    • Blair DF, Berg HC.Белок MotA E. coli является протонпроводящим компонентом жгутикового мотора. Клетка. 1990, 9 февраля; 60 (3): 439–449. [PubMed] [Google Scholar]
    • Каплан С.Р., Кара-Иванов М. Жгутиковый мотор бактерий. Int Rev Cytol. 1993. 147: 97–164. [PubMed] [Google Scholar]
    • DeCoursey TE, Черный В.В. Температурная зависимость потенциал-зависимых токов H + в нейтрофилах человека, альвеолярных эпителиальных клетках крыс и фагоцитах млекопитающих. J Gen Physiol. 1998 Октябрь; 112 (4): 503–522. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
    • Elston TC, Oster G.Белковые турбины. I: Жгутиковый мотор бактерий. Biophys J. 1997, август; 73 (2): 703–721. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
    • Fung DC, Berg HC. Питание жгутикового двигателя кишечной палочки от внешнего источника напряжения. Природа. 1995, 29 июня; 375 (6534): 809–812. [PubMed] [Google Scholar]
    • Хан С., Берг Х.С. Изотопные и тепловые эффекты в хемиосмотическом взаимодействии с жгутиковым двигателем Streptococcus. Клетка. Март 1983 г.; 32 (3): 913–919. [PubMed] [Google Scholar]
    • Macnab R, Koshland DE., Jr. Подвижность бактерий и хемотаксис: светоиндуцированная акробатическая реакция и визуализация отдельных жгутиков. J Mol Biol. 1974, 15 апреля; 84 (3): 399–406. [PubMed] [Google Scholar]
    • Meister M, Berg HC. Момент остановки бактериального жгутикового двигателя. Biophys J., сентябрь 1987 г .; 52 (3): 413–419. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
    • Meister M, Caplan SR, Berg HC. Динамика тесно связанного механизма вращения жгутиков. Подвижность бактерий, хемиосмотическая связь, протонодвижущая сила.Biophys J. 1989 May; 55 (5): 905–914. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
    • Zhou J, Sharp LL, Tang HL, Lloyd SA, Billings S, Braun TF, Blair DF. Функция протонируемых остатков в жгутичном моторе Escherichia coli: критическая роль Asp 32 из MotB. J Bacteriol. 1998 Май; 180 (10): 2729–2735. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]

    Статьи из Biophysical Journal любезно предоставлены The Biophysical Society


    % PDF-1.5 % 27 0 obj> эндобдж xref 27 77 0000000016 00000 н. 0000002262 00000 н. 0000001836 00000 н. 0000002324 00000 п. 0000005936 00000 н. 0000005962 00000 н. 0000005989 00000 п. 0000009903 00000 н. 0000013401 00000 п. 0000016884 00000 п. 0000017016 00000 п. 0000017141 00000 п. 0000017227 00000 п. 0000017254 00000 п. 0000017321 00000 п. 0000017389 00000 п. 0000017996 00000 п. 0000018020 00000 п. 0000018486 00000 п. 0000018510 00000 п. 0000018817 00000 п. 0000018841 00000 п. 0000019138 00000 п. 0000019162 00000 п. 0000019188 00000 п. 0000019212 00000 п. 0000019342 00000 п. 0000019484 00000 п. 0000020047 00000 н. 0000020180 00000 п. 0000020326 00000 п. 0000020461 00000 п. 0000023802 00000 п. 0000025541 00000 п. 0000027693 00000 п. 0000027758 00000 п. 0000027891 00000 п. 0000027958 00000 п. 0000029897 00000 п. 0000034067 00000 п. 0000035284 00000 п. 0000037042 00000 п. 0000037146 00000 п. 0000037311 00000 п. 0000037379 00000 п. 0000037834 00000 п. 0000038027 00000 п. 0000038405 00000 п. 0000038615 00000 п. 0000038771 00000 п. 0000038839 00000 п. 0000038907 00000 п. 0000039413 00000 п. 0000039607 00000 п. 0000039757 00000 п. 0000040169 00000 п. 0000040237 00000 п. 0000043065 00000 п. 0000043274 00000 п. 0000043607 00000 п. 0000043806 00000 п. 0000047852 00000 п. 0000047920 00000 п. 0000052344 00000 п. 0000052412 00000 п. 0000054386 00000 п. 0000054585 00000 п. 0000054827 00000 н. 0000054851 00000 п. 0000055240 00000 п. 0000056658 00000 п. 0000057391 00000 п. 0000061416 00000 п. 0000082726 00000 н. 0000083060 00000 п. 0000083394 00000 п. 0000083728 00000 п. трейлер ] >> startxref 0 %% EOF 29 0 obj> поток xb«a«b`g`Hb` @

    Крутящий момент мотоцикла в зависимости от мощности в лошадиных силах — насколько стандартизированы цифры, указанные производителем?

    Несколько недель назад я писал о Verge TS: электрическом мотоцикле с крутящим моментом, по данным сайта производителя, 1000 Нм.Это примерно в 7 раз больше крутящего момента, чем сообщает BMW для 1250 GS (143 Нм). Как вы, возможно, знаете, BMW 1250 GS известен своим очень крутящим моментом, и, хотя электрические двигатели, как правило, тоже очень крутящие, это действительно кажется немного большим. Итак, у меня есть несколько комментариев по этому поводу 🙂.

    В одном из комментариев упоминалось, что передаточное число не учитывалось при этих значениях. Это побудило меня провести дополнительные исследования. Я предполагал, что значения мощности и крутящего момента стандартизированы в мотоциклетной промышленности.Другими словами, все они будут измеряться одинаково, чтобы сообщать потребителям сопоставимые значения. В противном случае, что бы значили эти значения?

    Оказывается, это правда лишь отчасти. Существует более или менее общий консенсус относительно того, как (и где) измерять крутящий момент и мощность для традиционных мотоциклов, но каждый производитель измеряет и интерпретирует крутящий момент и мощность по-своему и, таким образом, может сообщить значения в свою пользу. Когда на арену выходят электрические мотоциклы, это становится еще более размытым, поскольку они не могут измерять крутящий момент и мощность так же, как традиционные мотоциклы.

    Физика

    Прежде чем мы перейдем к тому, как (и где) обычно измеряются крутящий момент и мощность на мотоциклах, давайте сначала посмотрим на физику всего этого.

    Момент

    Момент — сила вращения. Он рассчитывается как Сила x Радиус . Крутящий момент 100 Нм (ньютон-метр) означает, что на расстоянии 1 метра с радиусом может быть приложена сила в 100 Ньютонов, что равносильно приложению силы из 73.7 фунтов при радиусе 1 футов . Нм (Ньютон-метр) — метрическая единица измерения крутящего момента. фунт-сила-фут (часто обозначается как фут-фунт, фут-фунт) — британская единица измерения.

    Это означает, что крутящий момент может быть увеличен или уменьшен путем изменения радиуса. Это важно! Подробнее об этом позже!

    Мощность

    Прежде чем мы сможем объяснить Power , мы сначала должны поговорить о Work . Работа — это то, что происходит, когда вы прикладываете силу через расстояние .Без движения там может быть , но там не может быть , работать . Например, когда вы толкаете тяжелый грузовик, вы прикладываете силы , но, если грузовик не двигается, вы не выполняете никакой работы . Только если грузовик движется, вы фактически выполняете работу , то есть вы производите движение. Если перевести это на изображение звездочки выше … работает только , если он вращается.

    Теперь мы переходим к власти. Power — это способность выполнять работу в течение долгого времени. Если вы можете выполнить больше работы за меньшее время, вы больше power ful. Чем больше у вас мощности , тем меньше времени требуется для выполнения некоторого количества работы . Например, чем больше у мотоцикла мощности , тем меньше времени требуется этому мотоциклу, чтобы разогнаться от 0 до 60 миль в час. (На самом деле это не совсем так, поскольку крутящий момент и передача также играют большую роль в ускорении, как мы увидим позже)

    Мощность можно выразить и рассчитать несколькими способами.В электричестве мы часто говорим о ваттах, но в автомобилях мы в основном говорим о лошадиных силах и . Итак, лошадиные силы — это единиц мощности .

    Мощность против крутящего момента математика

    Интуитивно мы уже знаем, что крутящий момент и мощность связаны, но это не одно и то же. Во-первых, давайте переведем приведенный выше текст в математическую форму:

    .

    Итак, мощность, в конце концов, является продуктом крутящего момента и скорости. Крутящий момент — это сила вращения, поэтому мы также выражаем скорость через скорость вращения… об / мин!

    Прикладная физика

    Теперь, когда мы рассмотрели основы физики, давайте посмотрим, как это применимо к мотоциклам.

    Мощность

    Чтобы получить мощность в лошадиных силах, нам нужно сначала привести наши агрегаты в порядок. В качестве скорости вращения мы используем RPM (обороты в минуту). Именно столько раз в минуту вращается коленчатый вал двигателя. Коленчатый вал двигателя — это вал, который вращается поршнями двигателя, перемещающимися вверх и вниз. Это самая первая часть трансмиссии, которая вращается.

    источник изображения: Motorcycle.com

    Поскольку крутящий момент обычно выражается в одной из двух единиц, метрической Нм и британских фут-фунтах, мы должны использовать немного другую формулу для получения лошадиных сил, в зависимости от единицы крутящего момента:

    SIDENOTE: Обратите внимание на hp (i) ? Это имперские лошадиные силы.Царская лошадь сильнее метрической лошади хп (м) 😉. Чтобы сравняться с силой 100 императорских лошадей, вам понадобится 101,43 метрической лошади. Это одна из уловок, которую используют некоторые производители, чтобы обмануть цифры. Если указать количество лошадиных сил в л.с. (м), то это число будет выше. И, конечно же, (i) и (m) часто не учитываются.

    Лошадиных сил и крутящего момента

    Теперь мы подошли к сути. Итак, мощность — это не то же самое, что крутящий момент. Как математически указано выше, они связаны RPM.Но мы также знаем, что крутящий момент сам по себе не является постоянным в диапазоне оборотов мотоцикла. Крутящий момент, измеряемый на коленчатом валу, зависит от силы, прилагаемой поршнями к валу, которая, в свою очередь, зависит от небольших взрывов над головкой поршня. И сила этих взрывов зависит от нескольких факторов, в том числе от того, насколько велико пространство над поршнем и сколько цилиндров в двигателе (объем двигателя), насколько сильна смесь бензин / воздух, насколько эффективна смесь может входить и выходить. камеры над поршнями, насколько эффективно можно воспламенить смесь и т. д.Большинство из этих свойств зависят от скорости, то есть зависят от скорости, с которой должны повторяться взрывы, таким образом, крутящий момент также зависит от частоты вращения двигателя (об / мин).

    Крутящий момент можно регулировать

    Обычно мотоциклисты любят «плоскую» кривую крутящего момента; Это означает, что им нужен одинаковый крутящий момент во всем диапазоне оборотов мотоцикла. Производители мотоциклов знают это и на протяжении многих лет использовали и изобрели множество методов для управления крутящим моментом.Подумайте о довольно новой (но не совсем) технологии BMW shiftcam, которую можно найти в оппозитных двигателях R1250. Это в основном делает синхронизацию клапанов переменной диапазона оборотов. А еще есть хорошо известная технология Honda VTEC, которая открывает еще несколько клапанов при примерно 7000 об / мин. Есть множество других техник, но суть вы поняли.

    Эти передовые методы — не единственный способ управления крутящим моментом. Помните замечание под первым изображением… «Крутящий момент можно увеличить или уменьшить, изменив радиус »? Самый простой способ управления крутящим моментом — это передача.Например. звездочки цепи на нашем мотоцикле и передачи, которые мы переключаем. В конце концов, все дело в крутящем моменте, который передается на заднее колесо.

    Однако за увеличение крутящего момента приходится платить. Возьмем, к примеру, две цепные звездочки на нашем мотоцикле.

    Для увеличения крутящего момента на заднем колесе задняя звездочка больше передней. Другими словами, радиус задней звездочки больше. Больший радиус при той же силе означает больший крутящий момент. Это также означает, что для того, чтобы повернуть заднюю звездочку на один оборот, передняя звездочка должна повернуться несколько раз.Другими словами, повернуть переднюю звездочку на 1 оборот меньше работы, чем повернуть заднюю звездочку на 1 оборот. Другими словами, передняя звездочка (и, следовательно, коленчатый вал) должна вращаться быстрее (более высокие обороты), должна работать больше, чтобы достичь того же количества оборотов с более высоким крутящим моментом.

    Мы могли бы сделать заднюю звездочку того же размера (или даже меньше), что и передняя звездочка. Это означало бы меньший крутящий момент на заднем колесе, но вам также потребуется меньшее количество оборотов в минуту на один оборот, чтобы в конечном итоге вы могли ехать быстрее.

    В конце концов, существует тонкая связь между крутящим моментом и числом оборотов в минуту. Чем выше крутящий момент на заднем колесе, тем быстрее вы можете разогнаться (теоретически, поскольку в какой-то момент колесо, конечно же, начнет буксовать), но вы быстрее достигнете максимальных оборотов двигателя, поэтому максимальная скорость вашего мотоцикла будет ниже (оставив передачи вне обсуждения для простоты). Производители тратят много времени и денег на исследования, чтобы сделать это именно то, что нужно для того типа мотоцикла, который они разрабатывают.У них есть много «циферблатов», которые можно повернуть, чтобы получить правильный баланс, но, конечно же, все начинается с мощности и эффективности двигателя. Т.е. насколько велики и эффективны взрывы над головками поршней.

    Насколько стандартизированы числа

    Это подводит нас к названию статьи. Как измеряются значения крутящего момента и мощности и насколько стандартизированы числа? Что ж, по общему мнению, указанные значения крутящего момента и мощности являются значениями для коленчатого вала. Как видно выше, кривошип — это первая точка, в которой создается вращательная сила.Для автомобилей это измеримо, потому что трансмиссия находится вне двигателя в автомобиле. Однако на мотоцикле вы обычно не можете измерять на коленчатом валу, потому что кожух двигателя также содержит первичный привод и трансмиссию. Первое вращательное усилие, которое можно измерить, — это промежуточный вал, на котором находится звездочка.

    Итак, обычно первая возможность измерить мощность мотоцикла находится на промежуточном валу, намного позже кривошипа. Производители имеют свои собственные стенды для двигателей и проводят свои собственные измерения, а затем, если они не могут напрямую измерить коленчатый вал, переводят значения промежуточного вала в значения коленчатого вала.Излишне говорить, что не все производители делают это одинаково.

    источник: dynomitedynamometer

    Эти значения коленчатого вала не совпадают со значениями для задних колес. Мощность на задних колесах измеряется другими видами дино, которые часто используются для настройки характеристик мотоцикла, или журналистами для получения реальных, более сопоставимых значений 🙂.

    Источник: динамометр
    Коленчатый вал в сравнении с задними колесами

    Итак, производители обычно указывают мощность и крутящий момент на коленчатом валу.Но это определенно не те значения, которые вы получаете на заднем колесе. Из-за трансмиссии наблюдается некоторая потеря производительности. Обычно от 15% до 20%. Это зависит от многих факторов, в том числе от типа драйва. Цепные приводы обычно немного более эффективны по сравнению с карданными передачами. А ременные передачи более эффективны, чем цепи. И это также зависит от того, как «благоприятные» производители сообщают цифры. Например, BMW, как известно, довольно реалистично сообщает.

    Крутящий момент измерен на заднем колесе?

    Да, можно измерить крутящий момент на заднем колесе с помощью Dyno, но имейте в виду, как мы обсуждали выше, крутящим моментом можно довольно легко управлять, изменяя радиус, как, например, шестерни.Какое значение крутящего момента, какой передачи вы хотели бы сравнить? Может быть, из всех шестеренок? Это не совсем практично (или, по крайней мере, не является общепринятой практикой), поэтому в основном крутящий момент на динамометрическом стенде « заднего колеса » рассчитывается обратно к крутящему моменту на коленчатом валу (поскольку динамометрические стенды измеряют мощность, а мы знаем обороты, крутящий момент на коленчатом валу можно рассчитать. от этого легко … и это также значение, которое вы видите в обычных дино-диаграммах)

    Тогда некоторые люди сначала подумают, что чем ниже передача, тем больше крутящий момент и, следовательно, тем больше мощности мы получим, но это неверно.Помните формулу для расчета мощности? Мощность зависит от крутящего момента и частоты вращения . Таким образом, если мы используем более низкое передаточное число, соответствующая частота вращения заднего колеса будет уменьшена на тот же коэффициент, что и крутящий момент, поэтому мы получим ту же мощность. Это чистая математика.

    Заключение

    лошадиных сил в зависимости от крутящего момента. Зачем вообще сообщать обо всех? Не хватает лошадиных сил? Нет, не совсем. Потому что высокая мощность может быть результатом высокого крутящего момента или высоких оборотов. Таким образом, наличие значений крутящего момента и мощности говорит о том, как сильно вам нужно увеличить обороты двигателя, чтобы начать движение.Высокая мощность в лошадиных силах при очень низком крутящем моменте указывает на то, что вам нужно резко увеличить обороты этого двигателя. Это, вероятно, также означает, что первые передачи очень короткие, чтобы быстро увеличить диапазон оборотов и получить приличный крутящий момент для ускорения.

    Значит ли это, что крутящий момент является мерой ускорения? Ну крутящий момент задних колес ДА, но крутящий момент коленвала не совсем, но почти. На мой взгляд, для простоты вы можете сделать это предположение при сравнении характеристик мотоциклов! Крутящий момент коленчатого вала на самом деле является мерой потенциала ускорения, потому что ускорение зависит от крутящего момента коленчатого вала и того, как крутящий момент изменяется через изменения радиуса в трансмиссии, например.г. передача. Кроме того, ускорение также зависит от других факторов, таких как вес и аэродинамика мотоцикла.

    Рассмотрим этот концептуальный пример… Предположим, у нас есть два одинаковых мотоцикла, каждый по 100 лошадиных сил, одинаковая передача, одинаковый вес и т. Д. Есть только одно различие. Мотоцикл A имеет крутящий момент 50 Нм, а мотоцикл B — крутящий момент 100 Нм. Что это значит? Что ж, это означает, что мотоцикл B может ускоряться вдвое быстрее при том же диапазоне оборотов. Это означает, что мотоцикл A должен набирать обороты вдвое больше, чем мотоцикл B, чтобы достичь такого же ускорения.

    Итак, важны и крутящий момент, и мощность. На самом деле, любителям настоящих чисел вам нужно увидеть график мощности и крутящего момента в зависимости от диапазона оборотов, потому что единичные числа, указанные производителями, представляют собой пиковые числа, которые достигаются при определенном значении числа оборотов в минуту.

    Обычно более высокое значение крутящего момента означает, что вы будете чувствовать больше «ворчания» и большей грубой силы в более низких диапазонах оборотов, потому что этот двигатель может генерировать больший крутящий момент на задние колеса, пока двигатель все еще работает на низких оборотах, в то время как более низкий крутящий момент означает что двигатель должен сначала достичь более высоких оборотов, чтобы получить такой же крутящий момент на задних колесах.

    Мы все еще не обсуждали, как все это применимо к электрическим мотоциклам. Очевидно у них нет взрывов и поршней. У некоторых даже нет коленчатого вала, как у Verge TS, упомянутого в начале этой статьи. Итак, как и где измеряются мощность и крутящий момент для электрических мотоциклов. Что ж … это тема для другого раза. Но, если вы не можете дождаться, вот статья мотоциклистов о крутящем моменте в электронных велосипедах. В этой статье упоминается, что на типичном традиционном мотоцикле объемом 1000 куб. См крутящий момент на заднем колесе примерно в 10 раз превышает крутящий момент коленчатого вала В ПЕРВОЙ ПЕРЕДАЧЕ.Кроме того, у BMW отчетный крутящий момент коленчатого вала 143 Нм / измеренный крутящий момент коленчатого вала 106 Нм. Это дает BMW 1430 Нм зарегистрированного крутящего момента и 1060 Нм измеренного крутящего момента на заднем колесе. Это БОЛЬШЕ, чем Verge TS, опять же… В ПЕРВОЙ ПЕРЕДАЧЕ. Когда вы увеличиваете передачу (заднее колесо), крутящий момент «приносится в жертву» скорости.

    Стандартный двигатель и привод с регулированием крутящего момента с обратной связью

    Описание

    Блок Motor & Drive (System Level) представляет собой типовой двигатель и привод с регулированием крутящего момента с обратной связью.Используйте этот блок для моделирования бесщеточный двигатель (такой как PMSM) и привод, или, в более общем смысле, тяга и приведение в действие системы, реализованные с использованием широкого диапазона типов двигателей.

    Чтобы обеспечить быстрое моделирование на системном уровне, этот блок абстрагирует двигатель, привод электроника и управление.

    Блок разрешает только диапазон крутящих моментов и скоростей, который огибает крутящий момент-скорость определяет. В конфигурации блока по умолчанию вы указываете эти данные в диалоговом окне блока. поле в виде набора точек данных скорости и соответствующих максимальных значений крутящего момента.

    На этом рисунке показано определение декартовых квадрантов:

    На следующем рисунке показан типичный диапазон крутящего момента-скорости для регулируемого крутящего момента. мотор и привод.

    Укажите огибающую крутящий момент-скорость только для области положительного крутящего момента, т. Е. квадранты 1 и 4. Если вы указываете только для положительных скоростей (квадрант 1 или, что то же самое, область движения), то огибающая крутящего момента в квадранте 4 определяется блоком как зеркальное отображение квадранта 1.Огибающая крутящий момент-скорость двигателя имеет такой же профиль, когда двигатель работает в обратном направлении (квадранты 2 и 3).

    Вместо табличных данных крутящего момента-скорости можно указать максимальный крутящий момент и максимальная мощность. Это приводит к профилю огибающей крутящего момента и скорости, показанному ниже. В другие три операционных квадранта ограничены тем же профилем.

    Блок создает положительный крутящий момент, действующий от механических портов C на R.

    Работа с прерывистым превышением крутящего момента

    Чтобы увеличить крутящий момент двигателя на короткие периоды времени, установите Allow кратковременный превышение крутящего момента от параметра до Да . В этом случае вы должны указать значения для Continuous рабочий диапазон максимального крутящего момента и прерывистый рабочий максимальный крутящий момент параметров. Внутренне блок определяет, какую огибающую крутящего момента применять на основе истории требуемого крутящего момента.Ты может перетянуть моторный привод, если требуемый крутящий момент был меньше, чем огибающая крутящего момента при непрерывной работе для значений, превышающих значение, указанное в Время восстановления параметр. Перетяжка отключена, если чрезмерное затягивание применялось дольше, чем значение, указанное в Ограничение времени превышения крутящего момента Параметр .

    Для управления перетягиванием в зависимости от конкретного приложения отключите перетягивание в блоке Motor & Drive и внешне реализовать ограничение крутящего момента в Simulink ™ между запросом крутящего момента и входом задания крутящего момента. порт, Тр , Мотор & Блок привода.

    Моделирование электрических потерь

    Блок позволяет как упрощенное, так и табличное определение электрических потерь. По умолчанию, упрощенное поведение заключается в моделировании потерь как суммы следующих четыре срока:

    • Последовательное сопротивление между источником постоянного тока и двигателем водить машину.

    • Фиксированные потери, не зависящие от крутящего момента и скорости, П 0 .Используйте это, чтобы учитывать фиксированные потери преобразователя.

    • Электрические потери, зависящие от крутящего момента k τ 2 , где τ — крутящий момент и k — постоянная. Это представляет собой омические потери в медные обмотки.

    • Электрические потери, зависящие от скорости k w ω 2 , где ω — скорость и k w — постоянная.Этот представляет потери в стали из-за вихревых токов.

    Этого упрощения зависимости потерь от крутящего момента и скорости может быть достаточно для ранние проектные работы, независимо от типа двигателя и привода топология.

    Если вам требуется большая точность, или позже в процессе проектирования, вы можете предоставить Табличные значения потерь в зависимости от скорости двигателя и момента нагрузки. При использовании этого вариант, предоставьте данные для всех операционных квадрантов, которые будет вбежать.Если вы предоставите частичные данные (например, только для квадранта 1 вперед двигательного региона), то предполагается, что другие квадранты повторяют ту же схему убытки. Обычно это верно для региона обратного движения, но может быть приближение для тормозных / генерирующих квадрантов. В блоке нет экстраполяции значений потерь для значений скорости и крутящего момента, превышающих диапазон Таблица.

    Наконец, вы можете указать электрические потери, используя табличные данные об эффективности, вместо единичного измерения эффективности или табличных данных о потерях.При использовании этого вариант, также предоставьте данные для всех рабочих квадрантов, которые вы используете при моделировании. будет работать. Если вы предоставите частичные данные (например, только для квадранта 1 область движения вперед), то предполагается, что другие квадранты повторяют то же самое картина потерь.

    Лучше всего предоставлять табличные данные о потерях в зависимости от скорости и крутящий момент, а не табличные данные об эффективности, потому что:

    • КПД становится некорректно определенным для нулевой скорости или нулевого крутящего момента.

    • Используя потери, вы также можете учесть фиксированные убытки, которые все еще присутствуют для нулевой скорости или крутящего момента.

    Если вы используете опцию табличной эффективности:

    • Блок преобразует предоставленные вами значения эффективности в потери и использует Табличные потери для моделирования.

    • Значения КПД, которые вы предоставляете для нулевой скорости или нулевого крутящего момента, игнорируются, и потери считаются равными нулю, когда либо крутящий момент, либо скорость равны нулю.

    • Блок использует линейную интерполяцию для определения потерь. Представьте в виде таблицы данные для низких скоростей и малых крутящих моментов, если требуется, чтобы получить желаемый уровень точности для условий пониженной мощности.

    • Блок не выполняет экстраполяцию значений потерь для скорости и крутящего момента. величины, превышающие диапазон, указанный в таблице.

    Когда вы предоставляете табличные данные о потерях или эффективности, вы также можете указать их как функция скорости, момента нагрузки и напряжения питания постоянного тока.Эта опция полезна, когда напряжение питания не регулируется и может изменяться во время моделирования. Один пример представляет собой трансмиссию электромобиля, не имеющую регулятора постоянного и переменного тока перед моторный привод. Используйте двигатель и привод (система Level) для моделирования моторного привода и представления табличных потерь или значения КПД в зависимости от скорости двигателя, крутящего момента нагрузки и источника постоянного тока. Напряжение.

    Варианты блока

    Блок предоставляет два варианта моделирования, доступных по щелчку правой кнопкой мыши на блоке на вашей блок-схеме, а затем выберите соответствующий вариант из контекста в меню>:

    Thermal Ports

    Блок имеет дополнительный тепловой порт, по умолчанию скрытый.Чтобы открыть термопорт, выберите один из вариантов блока, моделирующего тепловые эффекты, как описано в разделе «Варианты блока». Это действие отображает тепловой порт H на значке блока и демонстрирует температурную зависимость и Тепловой Параметры порта . Эти параметры описаны далее в этой ссылке. страница.

    Используйте термопорт для моделирования эффектов сопротивления меди потери, преобразующие электрическую энергию в тепло.Чтобы получить больше информации об использовании тепловых портов в блоках привода см. «Моделирование тепловых эффектов в поворотных и поступательных приводах».

    Моделирование неисправностей

    Вы можете использовать порт ввода физического сигнала F для моделирования выход из строя серводвигателя, а также подключение и отключение питания постоянного тока. Ты не может имитировать отключение источника постоянного тока простым размыканием переключателя, потому что на клеммах серводвигателя должно быть конечное напряжение, производящее ток это уравновешивает электрическую и механическую мощность.