Расчет крутящего момента двигателя: гидравлика, гидравлические оборудование, пневматические оборудование, смазочное оборудование, фильтры

Содержание

гидравлика, гидравлические оборудование, пневматические оборудование, смазочное оборудование, фильтры

о компании

Уважаемые Господа, мы рады приветствовать Вас на сайте ООО «БелСИ-ГП Автоматика».
Наша компания имеет большой опыт, мы разбираемся в том, что продаем и надеемся быть Вам полезными.

Основные направления деятельности:
● Мобильная и промышленная гидравлика
● Пневматика всегда в наличии в Минске
● проектирование и производство гидравлических станций, маслостанций, станций смазки, станций гидропривода;
● смазывающее и фильтрующее оборудование продажа и проектирование;
● клапаны соленоидные для жидкостей и газов подробнее

новости и статьи
Заказывая гидростанцию у нас вы получаете: Малый срок изготовления, гидростанции до 30 кВт срок не более недели Невысокие цены благодаря экономии на разработке документации, сотни готовых вариантов уже есть в наличии Большой выбор комплектующих европейского, и не только, производства в . .. подробнееКупить гидростанцию с Минске 0,37-22 кВт в наличии Всегда в наличии гидростанции (установки гидравлические) малой и средней мощности: соответствуют требованиям Технического регламента Таможенного союза ТР ТС 010/2011 «О безопасности машин и оборудования бак от 1 — 250 литров шестеренный насос … подробнее

ещё новости и статьи…

новое на сайте
Питатель дроссельный с индикатором подачи 1. С помощью прозрачных стеклянных трубок можно производить визуальный контроль объема подачи, при необходимости подачу можно регулировать. 2. Объем нагнетания каждого выпускного отверстия может достигать 1 ~ 2 л / мин в зависимости от типа …… подробнее
Миниагрегаты насосные смазочные Миниагрегаты применяются для подачи масла в системах смазки. Миниагрегат шестеренный GA-25: Мощность 25Вт Объем подачи 250см³ Давление 12 kgf/cm2 Напряжение 110, 220В Вязкость масла [email protected]°С Электромагнитный насос Особенности: —Большая подача .
….. подробнее
Гидростанция с несколькими распределителями УГ30.02

30-210 бар

28-65 л/мин

Схема гидравлическая: Размеры и технические данные: Обозначение гидравлической установки Рабочий объем Vn, см3/об Расход Qn, л/мин при n=1500 об/мин Давление P, атм Мощность N, кВТ (Типоразмер двигателя) Объем бака Vб, л Габаритные размеры …… подробнее

Как рассчитать крутящий момент электродвигателя

Крутящий момент электродвигателя – это сила вращения его вала. Именно момент вращения определяет мощность Вашего двигателя. Измеряется в ньютонах на метр или в килограмм-силах на метр.

Виды крутящих моментов:

  • Номинальный 
    – значение момента при стандартном режиме работы и стандартной номинальной нагрузке на двигатель.
  • Пусковой – это табличное значение. Сила вращения, которую в состоянии развивать электродвигатель при пуске. При подборе эл двигателя убедитесь, что данный параметр выше, чем статический момент Вашего оборудования — насоса, либо вентилятора и т. д. В противном случае электродвигатель не сможет запуститься, что чревато перегревом и перегоранием обмотки.
  • Максимальный – предельное значение, по достижении которого нагрузка уравновесит двигатель и остановит его.

Таблица крутящих моментов электродвигателей

В данной таблице собраны крутящие моменты наиболее распространенных в Украине электродвигателей АИР, а также требуемый при пуске – пусковой, максимально допустимый для данного типа электродвигателя – максимальный крутящий момент и момент инерции двигателей АИР (усилие важное при подборе электромагнитного тормоза, например)

Двигатель
кВт/об
Мном, Нм
Мпуск, Нм
Ммакс, Нм
Минн, Нм
АИР56А2
0,18/2730
0,630
1,385
1,385
1,133
АИР56В2
0,25/2700
0,884
1,945
1,945
1,592
АИР56А4
0,12/1350
0,849
1,868
1,868
1,528
АИР56В4
0,18/1350
1,273
2,801
2,801
2,292
АИР63А2
0,37/2730
1,294
2,848
2,848
2,330
АИР63В2
0,55/2730
1,924
4,233
4,233
3,463
АИР63А4
0,25/1320
1,809
3,979
3,979
3,256
АИР63В4
0,37/1320
2,677
5,889
5,889
4,818
АИР63А6
0,18/860
1,999
4,397
4,397
3,198
АИР63В6
0,25/860
2,776
6,108
6,108
4,442
АИР71А2
0,75/2820
2,540
6,604
6,858
4,064
АИР71В2
1,1/2800
3,752
8,254
9,004
6,003
АИР71А4
0,55/1360
3,862
8,883
9,269
6,952
АИР71В4
0,75/1350
5,306
13,264
13,794
12,733
АИР71А6
0,37/900
3,926
8,245
8,637
6,282
АИР71В6
0,55/920
5,709
10,848
12,560
9,135
АИР71В8
0,25/680
3,511
5,618
6,671
4,915
АИР80А2
1,5/2880
4,974
10,943
12,932
8,953
АИР80В2
2,2/2860
7,346
15,427
19,100
13,223
АИР80А4
1,1/1420
7,398
16,275
17,755
12,576
АИР80В4
1,5/1410
10,160
22,351
24,383
17,271
АИР80А6
0,75/920
7,785
16,349
17,128
12,457
АИР80В6
1,1/920
11,418
25,121
26,263
20,553
АИР80А8
0,37/680
5,196
10,393
11,952
7,275
АИР80В8
0,55/680
7,724
15,449
16,221
10,814
АИР90L2
3/2860
10,017
23,040
26,045
17,030
АИР90L4
2,2/1430
14,692
29,385
35,262
29,385
АИР90L6
1,5/940
15,239
30,479
35,051
28,955
АИР90LА8
0,75/700
10,232
15,348
20,464
15,348
АИР90LВ8
1,1/710
14,796
22,194
32,551
22,194
АИР100S2
4/2850
13,404
26,807
32,168
21,446
АИР100L2
5,5/2850
18,430
38,703
44,232
29,488
АИР100S4
3/1410
20,319
40,638
44,702
32,511
АИР100L4
4/1410
27,092
56,894
65,021
43,348
АИР100L6
2,2/940
22,351
42,467
49,172
35,762
АИР100L8
1,5/710
20,176
32,282
40,352
30,264
АИР112М2
7,5/2900
24,698
49,397
54,336
39,517
АИР112М4
5,5/1430
36,731
73,462
91,827
58,769
АИР112МА6
3/950
30,158
60,316
66,347
48,253
АИР112МВ6
4/950
40,211
80,421
88,463
64,337
АИР112МА8
2,2/700
30,014
54,026
66,031
42,020
АИР112МВ8
3/700
40,929
73,671
90,043
57,300
АИР132М2
11/2910
36,100
57,759
79,419
43,320
АИР132S4
7,5/1440
49,740
99,479
124,349
79,583
АИР132М4
11/1450
72,448
173,876
210,100
159,386
АИР132S6
5,5/960
54,714
109,427
120,370
87,542
АИР132М6
7,5/950
75,395
150,789
165,868
120,632
АИР132S8
4/700
54,571
98,229
120,057
76,400
АИР132М8
5,5/700
75,036
135,064
165,079
105,050
АИР160S2
15/2940
48,724
97,449
155,918
2,046
АИР160М2
18,5/2940
60,094
120,187
192,299
2,884
АИР180S2
22/2940
71,463
150,071
250,119
4,288
АИР180М2
30/2940
97,449
214,388
341,071
6,821
АИР200М2
37/2950
119,780
275,493
383,295
16,769
АИР200L2
45/2940
146,173
380,051
584,694
19,003
АИР225М2
55/2955
177,750
408,824
710,998
35,550
АИР250S2
75/2965
241,568
628,078
966,273
84,549
АИР250М2
90/2960
290,372
784,003
1161,486
116,149
АИР280S2
110/2960
354,899
887,247
1171,166
212,939
АИР280М2
132/2964
425,304
1233,381
1488,563
297,713
АИР315S2
160/2977
513,268
1231,844
1693,786
590,259
АИР315М2
200/2978
641,370
1603,425
2116,521
962,055
АИР355SMA2
250/2980
801,174
1281,879
2403,523
2163,171
АИР160S4
15/1460
98,116
186,421
284,538
7,457
АИР160М4
18,5/1460
121,010
229,920
350,930
11,375
АИР180S4
22/1460
143,904
302,199
402,932
15,110
АИР180М2
30/1460
196,233
470,959
588,699
27,276
АИР200М4
37/1460
242,021
532,445
847,072
46,952
АИР200L4
45/1460
294,349
647,568
941,918
66,229
АИР225М4
55/1475
356,102
997,085
1317,576
145,289
АИР250S4
75/1470
487,245
1218,112
1559,184
301,605
АИР250М4
90/1470
584,694
1461,735
1871,020
467,755
АИР280S4
110/1470
714,626
2072,415
2429,728
578,847
АИР280М4
132/1485
848,889
1697,778
2886,222
1612,889
АИР315S4
160/1487
1027,572
2568,931
3802,017
2363,416
АИР315М4
200/1484
1287,062
3217,655
4247,305
3603,774
АИР355SMA4
250/1488
1604,503
3690,356
4492,608
8985,215
АИР355SMВ4
315/1488
2021,673
5054,183
5862,853
12534,375
АИР355SMС4
355/1488
2278,394
5012,466
6151,663
15493,078
АИР160S6
11/970
108,299
205,768
314,067
12,021
АИР160М6
15/970
147,680
339,665
443,041
20,675
АИР180М6
18,5/970
182,139
400,706
546,418
29,324
АИР200М6
22/975
215,487
517,169
711,108
50,209
АИР200L6
30/975
293,846
617,077
881,538
102,846
АИР225М6
37/980
360,561
721,122
1081,684
186,050
АИР250S6
45/986
435,852
784,533
1307,556
440,210
АИР250М6
55/986
532,708
1012,145
1811,207
633,922
АИР280S6
75/985
727,157
1454,315
2326,904
1090,736
АИР280М6
90/985
872,589
1745,178
2792,284
1657,919
АИР315S6
110/987
1064,336
1809,372
2873,708
4044,478
АИР315М6
132/989
1274,621
2166,855
3696,400
5735,794
АИР355МА6
160/993
1538,771
2923,666
3539,174
11848,540
АИР355МВ6
200/993
1923,464
3654,582
4423,968
17118,832
АИР355MLA6
250/993
2404,330
4568,228
5529,960
25485,901
AИР355MLB6
315/992
3032,510
6065,020
7278,024
40029,133
АИР160S8
7,5/730
98,116
156,986
235,479
13,246
АИР160М8
11/730
1007,329
1712,459
2417,589
181,319
АИР180М8
15/730
196,233
333,596
529,829
41,994
АИР200М8
18,5/728
242,685
509,639
606,714
67,952
АИР200L8
22/725
289,793
579,586
724,483
88,966
АИР225М8
30/735
389,796
701,633
1052,449
214,388
АИР250S8
37/738
478,794
861,829
1196,985
481,188
АИР250М8
45/735
584,694
1052,449
1520,204
695,786
АИР280S8
55/735
714,626
1357,789
2143,878
1071,939
АИР280М8
75/735
974,490
1754,082
2728,571
1851,531
АИР315S8
90/740
1161,486
1509,932
2671,419
4413,649
АИР315М8
110/742
1415,768
2265,229
3964,151
6370,957
АИР355SMA8
132/743
1696,635
2714,616
3902,261
12215,774
AИР355SMB8
160/743
2056,528
3496,097
4935,666
18097,443
AИР355MLA8
200/743
2570,659
4627,187
6940,781
26991,925
AИР355MLB8
250/743
4498,654
7647,712
10796,770
58032,638
Расчет крутящего момента – формула

Примечание: при расчете стоит учесть коэффициент проскальзывания асинхронного двигателя. Номинальное количество оборотов двигателя не совпадает с реальным. Точное количество оборотов вы сможете найти, зная маркировку, в таблице выше.


Расчет онлайн

Для расчета крутящего момента электродвигателя онлайн введите значение мощности ЭД и реальную угловую скорость (количество оборотов в минуту)

тут будет калькулятор

После расчета крутящего момента, посмотрите схемы подключения асинхронных электродвигателей звездой и треугольником на сайте «Слобожанского завода»

Крутящий момент и зависимость крутящего момента

Как рассчитать крутящий момент, зная обороты и мощность двигателя?

Крутящий момент напрямую зависит от мощности и числа оборотов двигателя в минуту. Имеется общепринятая формула расчета крутящего момента, выражаемого в Ньютон-метрах ( русское обозначение Н·м, международное N·m ) 

 

M = P х 9550 / N

 

Где P — это мощность двигателя в киловаттах (кВт)

N — обороты вала в минуту

 

 

Как рассчитать мощность двигателя, зная крутящий момент и обороты?


Для такого расчета существует формула:

 

P = M х N / 9550

 

Где M — это крутящий момент двигателя

N — это обороты двигателя

 

Для скорости и простоты расчета воспользуйтесь удобным калькулятором крутящего момента. Впишите в ячейки калькулятора имеющиеся значения и калькулятор автоматически проставит результаты расчета.

 

Калькулятор крутящего момента

7.2: Классическая механика

Область классической механики включает изучение тел в движении, особенно физические законы, касающиеся тел, находящихся под воздействием сил. Большинство механических аспектов проектирования роботов тесно связано с концепциями из этой области. В данном блоке описываются несколько ключевых применяемых концепций классической механики.

СКОРОСТЬ — это мера того, насколько быстро перемещается объект. Обозначает изменение положения во времени (проще говоря, какое расстояние способен преодолеть объект за заданный период времени). Данная мера представлена в единицах расстояния, взятых в единицу времени, например, в количестве миль в час или футов в секунду.

ЧАСТОТА ВРАЩЕНИЯ – Скорость может также выражаться во вращении, то есть насколько быстро объект движется по кругу. Измеряется в единицах углового перемещения во времени (то есть в градусах в секунду), или в циклах вращения в единицу времени (например, в оборотах в минуту). Когда измерения представлены в оборотах в минуту (RPM), речь идет о частоте вращения. Есть речь идет об об/мин автомобильного двигателя, это означает, что измеряется скорость вращения двигателя.

УСКОРЕНИЕ – Изменение скорости во времени представляет собой ускорение. Чем больше ускорение, тем быстрее изменяется скорость. Если автомобиль развивает скорость от 0 до 60 миль в час за две секунды, в этом случае ускорение больше, чем когда он развивает скорость от 0 до 40 миль в час за тот же период времени. Ускорение — это мера изменения скорости. Отсутствие изменения означает отсутствие ускорения. Если объект движется с постоянной скоростью — ускорение отсутствует.

СИЛА — Ускорение является следствием воздействия сил, которые провоцируют изменение в движении, направлении или форме. Если вы нажимаете на объект, это означает, что вы прикладываете к нему силу. Робот ускоряется под воздействием силы, которую его колеса прикладывают к полу. Сила измеряется в фунтах или ньютонах.

Например, масса объекта воздействует на объект как сила вследствие гравитации (ускорение объекта в направлении центра Земли).

КРУТЯЩИЙ МОМЕНТ – Сила, направленная по кругу (вращение объекта), называется крутящим моментом. Крутящий момент — это вращающая сила. Если к объекту приложен крутящий момент, на границе первого возникает линейная сила. В примере с колесом, катящемся по земле, крутящий момент, приложенный к оси колеса, создает линейную силу на границе покрышки в точке ее контакта с поверхностью земли. Так и определяется крутящий момент — как линейная сила на границе круга. Крутящий момент определяется величиной силы, умноженной на расстояние от центра вращения (Сила х Расстояние = Крутящий момент). Крутящий момент измеряется в единицах силы, умноженной на расстояние, например, фунто-дюймах или ньютон-метрах.

В примере с колесом, катящемся по земле, если известен крутящий момент, приложенный к оси с закрепленным на ней колесом, мы можем рассчитать количество силы, прикладываемой колесом к поверхности. В этом случае, радиус колеса является расстоянием силы от центра вращения.

Сила = Крутящий момент/Радиус колеса

В примере с рукой робота, удерживающей объект, мы можем рассчитать крутящий момент, требуемый для поднятия объекта. Если объект обладает массой, равной 1 ньютону, а рука имеет длину 0,25 метра (объект располагается на расстоянии 0,25 метра от центра вращения), тогда

Крутящий момент = Сила х Расстояние = 1 ньютон х 0,25 метра = 0,25 ньютон-метров.

Это означает, что для удержания объекта в неподвижном положении, необходимо применить крутящий момент, равный 0,25 ньютон-метров. Чтобы переместить объект вверх, роботу необходимо приложить к нему крутящий момент, значение которого будет превышать 0,25 ньютон-метров, так как необходимо преодолеть силу гравитации. Чем больше крутящий момент робота, тем больше силы он прикладывает к объекту, тем больше ускорение объекта, и тем быстрее рука поднимет объект.

Пример 7.2

Пример 7.3

Для данных примеров, мы можем рассчитать крутящий момент, необходимый для подъем этих объектов.

Пример 7.2 — Крутящий момент = Сила х Расстояние = 1 ньютон х 0,125 метра = 0,125 ньютон-метров.

Для данного примера, длина рука равна половине длины руки из Примера 1, поэтому значение требуемого крутящего момента также в два раза меньше. Значение длины руки пропорционально значению требуемого крутящего момента. При равных исходных характеристиках объекта, чем короче рука, тем меньший крутящий момент необходим для подъема.

Пример 7.3 — Крутящий момент = Сила * Расстояние = 1 ньютон х 0,5 метра = 0,5 ньютон-метров.

Для данного примера, длина рука равна удвоенной длине руки из Примера 1, поэтому значение требуемого крутящего момента также в два раза больше.

Еще одна точка зрения относительно ограниченного крутящего момента в соединении руки робота заключается в следующем: более короткая рука сможет поднять объект большей массы, чем более длинная рука; однако, для первой доступная высота подъема объекта будет меньше, чем для второй.

Пример 7.4

Пример 7.5

Эти примеры иллюстрируют руку робота, поднимающую объекты разной массы. Какова взаимосвязь с требуемым количеством крутящего момента?

Пример 4 — Крутящий момент = Сила х Расстояние = ½ ньютона х 0,25 метра = 0,125 ньютон-метров.

Пример 5 — Крутящий момент = Сила х Расстояние = 2 ньютона х 0,25 метра = 0,5 ньютон-метров.

Эти примеры иллюстрируют уменьшение значения требуемого крутящего момента по мере снижения массы объекта. Масса пропорциональна крутящему моменту, необходимому для ее подъема. Чем тяжелее объект, тем больше крутящий момент, требуемый для его подъема.

Проектировщики роботов должны обратить внимание на ключевые взаимосвязи между значениями крутящего момента, длины руки и массы объекта.

РАБОТА – Мера силы, приложенной на расстоянии, называется работой. Например, для удерживания объекта необходимо 10 фунтов силы. Далее, чтобы поднять этот объект на высоту 10 дюймов, требуется определенное количество работы. Количество работы, требуемое для подъема объекта на высоту 20 дюймов, удваивается. Работа также понимается как изменение энергии.

МОЩНОСТЬ — Большинство людей полагает, что мощность является термином из области электрики, но мощность также относится и к механике.

Мощность — это количество работы в единицу времени. Насколько быстро кто-то может выполнить работу?

В робототехнике принято понимать мощность как ограничение, так как соревновательные робототехнические системы имеют ограничения в части выходной мощности. Если роботу требуется поднять массу в 2 ньютона (прилагая 2 ньютона силы), скорость подъема будет ограничиваться количеством выходной мощности робота. Если робот способен произвести достаточное количество мощности, он сможет быстро поднять объект. Если он способен произвести лишь малое количество энергии, подъем объекта будет производиться медленно (либо не будет производиться вообще!).

Мощность определяется как Сила, умноженная на Скорость (насколько быстро выполняется толчок при постоянной скорости), и обычно выражается в Ваттах.

Мощность [Ватты] = Сила [Ньютоны] х Скорость [Метры в секунду]

1 Ватт = 1 (Ньютон х Метр) / Секунда

Как это применяется в соревновательной робототехнике? К проектам роботов применяются определенные ограничения. Проектировщики соревновательных роботов, использующие систему проектирования VEX Robotics Design, также должны учитывать физические ограничения, связанные с применением электромоторов. Электромотор обладает ограниченной мощностью, поэтому он может производить только определенное количество работы с заданной скоростью.

Примечание: все перспективные концепции имеют базовое описание. Более глубоко обсуждать эти физические свойства учащиеся будут в процессе обучения в ВУЗах, если выберут область STEM в качестве направления обучения.

 

Мощность и вращающий момент электродвигателя. Что это такое?


Мощность и вращающий момент электродвигателя

Данная глава посвящена вращающему моменту: что это такое, для чего он нужен и др. Мы также разберём типы нагрузок в зависимости от моделей насосов и соответствие между электродвигателем и нагрузкой насоса.

Вы когда-нибудь пробовали провернуть вал пустого насоса руками? Теперь представьте, что вы поворачиваете его, когда насос заполнен водой. Вы почувствуете, что в этом случае, чтобы создать вращающий момент, требуется гораздо большее усилие.



А теперь представьте, что вам надо крутить вал насоса несколько часов подряд. Вы бы устали быстрее, если бы насос был заполнен водой, и почувствовали бы, что потратили намного больше сил за тот же период времени, чем при выполнении тех же манипуляций с пустым насосом. Ваши наблюдения абсолютно верны: требуется большая мощность, которая является мерой работы (потраченной энергии) в единицу времени. Как правило, мощность стандартного электродвигателя выражается в кВт.



Вращающий момент (T) — это произведение силы на плечо силы. В Европе он измеряется в Ньютонах на метр (Нм).



Как видно из формулы, вращающий момент увеличивается, если возрастает сила или плечо силы — или и то и другое. Например, если мы приложим к валу силу в 10 Н, эквивалентную 1 кг, при длине рычага (плече силы) 1 м, в результате, вращающий момент будет 10 Нм. При увеличении силы до 20 Н или 2 кг, вращающий момент будет 20 Нм. Таким же образом, вращающий момент был бы 20 Нм, если бы рычаг увеличился до 2 м, а сила составляла 10 Н. Или при вращающем моменте в 10 Нм с плечом силы 0,5 м сила должна быть 20 Н.




Работа и мощность

Теперь остановимся на таком понятии как «работа», которое в данном контексте имеет особое значение. Работа совершается всякий раз, когда сила — любая сила — вызывает движение. Работа равна силе, умноженной на расстояние. Для линейного движения мощность выражается как работа в определённый момент времени.

Если мы говорим о вращении, мощность выражается как вращающий момент (T), умноженный на частоту вращения (w).



Частота вращения объекта определяется измерением времени, за которое определённая точка вращающегося объекта совершит полный оборот. Обычно эта величина выражается в оборотах в минуту, т.е. мин-1 или об/мин. Например, если объект совершает 10 полных оборотов в минуту, это означает, что его частота вращения: 10 мин-1 или 10 об/мин.



Итак, частота вращения измеряется в оборотах в минуту, т.е. мин-1.

Приведем единицы измерения к общему виду.



Для наглядности возьмём разные электродвигатели, чтобы более подробно проанализировать соотношение между мощностью, вращающим моментом и частотой вращения. Несмотря на то, что вращающий момент и частота вращения электродвигателей сильно различаются, они могут иметь одинаковую мощность.



Например, предположим, что у нас 2-полюсный электродвигатель (с частотой вращения 3000 мин-1) и 4-полюсной электродвигатель (с частотой вращения 1500 мин-1). Мощность обоих электродвигателей 3,0 кВт, но их вращающие моменты отличаются.



Таким образом, вращающий момент 4-полюсного электродвигателя в два раза больше вращающего момента двухполюсного электродвигателя с той же мощностью.

Как образуется вращающий момент и частота вращения?

Теперь, после того, как мы изучили основы вращающего момента и скорости вращения, следует остановиться на том, как они создаются.

В электродвигателях переменного тока вращающий момент и частота вращения создаются в результате взаимодействия между ротором и вращающимся магнитным полем. Магнитное поле вокруг обмоток ротора будет стремиться к магнитному полю статора. В реальных рабочих условиях частота вращения ротора всегда отстаёт от магнитного поля. Таким образом, магнитное поле ротора пересекает магнитное поле статора и отстает от него и создаёт вращающий момент. Разницу в частоте вращения ротора и статора, которая измеряется в %, называют скоростью скольжения.



Скольжение является основным параметром электродвигателя, характеризующий его режим работы и нагрузку. Чем больше нагрузка, с которой должен работать электродвигатель, тем больше скольжение.

Помня о том, что было сказано выше, разберём ещё несколько формул. Вращающий момент индукционного электродвигателя зависит от силы магнитных полей ротора и статора, а также от фазового соотношения между этими полями. Это соотношение показано в следующей формуле:



Сила магнитного поля, в первую очередь, зависит от конструкции статора и материалов, из которых статор изготовлен. Однако напряжение и частота тока также играют важную роль. Отношение вращающих моментов пропорционально квадрату отношения напряжений, т.е. если подаваемое напряжение падает на 2%, вращающий момент, следовательно, уменьшается на 4%.




Потребляемая мощность электродвигателя

Ток ротора индуцируется через источник питания, к которому подсоединён электродвигатель, а магнитное поле частично создаётся напряжением. Входную мощность можно вычислить, если нам известны данные источника питания электродвигателя, т.е. напряжение, коэффициент мощности, потребляемый ток и КПД.



В Европе мощность на валу обычно измеряется в киловаттах. В США мощность на валу измеряется в лошадиных силах (л.с.).

Если вам необходимо перевести лошадиные силы в киловатты, просто умножьте соответствующую величину (в лошадиных силах) на 0,746. Например, 20 л.с. равняется (20 • 0,746) = 14,92 кВт.

И наоборот, киловатты можно перевести в лошадиные силы умножением величины в киловаттах на 1,341. Это значит, что 15 кВт равняется 20,11 л.с.


Момент электродвигателя

Мощность [кВт или л.с.] связывает вращающий момент с частотой вращения, чтобы определить общий объём работы, который должен быть выполнен за определённый промежуток времени.

Рассмотрим взаимодействие между вращающим моментом, мощностью и частотой вращения, а также их связь с электрическим напряжением на примере электродвигателей Grundfos. Электродвигатели имеют одну и ту же номинальную мощность как при 50 Гц, так и при 60 Гц.



Это влечёт за собой резкое снижение вращающего момента при 60 Гц: частота 60 Гц вызывает 20%-ное увеличение числа оборотов, что приводит к 20%-ному уменьшению вращающего момента. Большинство производителей предпочитают указывать мощность электродвигателя при 60 Гц, таким образом, при снижении частоты тока в сети до 50 Гц электродвигатели будут обеспечивать меньшую мощность на валу и вращающий момент. Электродвигатели обеспечивают одинаковую мощность при 50 и 60 Гц.

Графическое представление вращающего момента электродвигателя изображено на рисунке.



Иллюстрация представляет типичную характеристику вращающий момент/частота вращения. Ниже приведены термины, используемые для характеристики вращающего момента электродвигателя переменного тока.

Пусковой момент (Мп): Механический вращающий момент, развиваемый электродвигателем на валу при пуске, т. е. когда через электродвигатель пропускается ток при полном напряжении, при этом вал застопорен.

Минимальный пусковой момент (Ммин): Этот термин используется для обозначения самой низкой точки на кривой вращающий момент/частота вращения электродвигателя, нагрузка которого увеличивается до полной скорости вращения. Для большинства электродвигателей Grundfos величина минимального пускового момента отдельно не указывается, так как самая низкая точка находится в точке заторможенного ротора. В результате для большинства электродвигателей Grundfos минимальный пусковой момент такой же, как пусковой момент.

Блокировочный момент (Мблок): Максимальный вращающий момент — момент, который создаёт электродвигатель переменного тока с номинальным напряжением, подаваемым при номинальной частоте, без резких скачков скорости вращения. Его называют предельным перегрузочным моментом или максимальным вращающим моментом.

Вращающий момент при полной нагрузке (Мп. н.): Вращающий момент, необходимый для создания номинальной мощности при полной нагрузке.


Нагрузка насосов и типы нагрузки электродвигателя

Выделяют следующие типы нагрузок:

Постоянная мощность

Термин «постоянная мощность» используется для определённых типов нагрузки, в которых требуется меньший вращающий момент при увеличении скорости вращения, и наоборот. Нагрузки при постоянной мощности обычно применяются в металлообработке, например, сверлении, прокатке и т.п.



Постоянный вращающий момент

Как видно из названия — «постоянный вращающий момент» — подразумевается, что величина вращающего момента, необходимого для приведения в действие какого- либо механизма, постоянна, независимо от скорости вращения. Примером такого режима работы могут служить конвейеры.



Переменный вращающий момент и мощность

«Переменный вращающий момент» — эта категория представляет для нас наибольший интерес. Этот момент имеет отношение к нагрузкам, для которых требуется низкий вращающий момент при низкой частоте вращения, а при увеличении скорости вращения требуется более высокий вращающий момент. Типичным примером являются центробежные насосы.

Вся остальная часть данного раздела будет посвящена исключительно переменному вращающему моменту и мощности.

Определив, что для центробежных насосов типичным является переменный вращающий момент, мы должны проанализировать и оценить некоторые характеристики центробежного насоса. Использование приводов с переменной частотой вращения обусловлено особыми законами физики. В данном случае это законы подобия, которые описывают соотношение между разностями давления и расходами.



Во-первых, подача насоса прямо пропорциональна частоте вращения. Это означает, что если насос будет работать с частотой вращения на 25% больше, подача увеличится на 25%.

Во-вторых, напор насоса будет меняться пропорционально квадрату изменения скорости вращения. Если частота вращения увеличивается на 25%, напор возрастает на 56%.

В-третьих, что особенно интересно, мощность пропорциональна кубу изменения скорости вращения. Это означает, что если требуемая частота вращения уменьшается на 50%, это равняется 87,5%-ному уменьшению потребляемой мощности.

Итак, законы подобия объясняют, почему использование приводов с переменной частотой вращения более целесообразно в тех областях применения, где требуются переменные значения расхода и давления. Grundfos предлагает ряд электродвигателей со встроенным частотным преобразователем, который регулирует частоту вращения для достижения именно этой цели.

Так же как подача, давление и мощность, потребная величина вращающего момента зависит от скорости вращения.



На рисунке показан центробежный насос в разрезе. Требования к вращающему моменту для такого типа нагрузки почти противоположны требованиям при «постоянной мощности». Для нагрузок при переменном вращающем моменте потребный вращающий момент при низкой частоте вращения — мал, а потребный вращающий момент при высокой частоте вращения — велик. В математическом выражении вращающий момент пропорционален квадрату скорости вращения, а мощность — кубу скорости вращения.



Это можно проиллюстрировать на примере характеристики вращающий момент/частота вращения, которую мы использовали ранее, когда рассказывали о вращающем моменте электродвигателя:

Когда электродвигатель набирает скорость от нуля до номинальной скорости, вращающий момент может значительно меняться. Величина вращающего момента, необходимая при определённой нагрузке, также изменяется с частотой вращения. Чтобы электродвигатель подходил для определённой нагрузки, необходимо чтобы величина вращающего момента электродвигателя всегда превышала вращающий момент, необходимый для данной нагрузки.



В примере, центробежный насос при номинальной нагрузке имеет вращающий момент, равный 70 Нм, что соответствует 22 кВт при номинальной частоте вращения 3000 мин-1. В данном случае насосу при пуске требуется 20% вращающего момента при номинальной нагрузке, т. е. приблизительно 14 Нм. После пуска вращающий момент немного падает, а затем, по мере того, как насос набирает скорость, увеличивается до величины полной нагрузки.

Очевидно, что нам необходим насос, который будет обеспечивать требуемые значения расход/напор (Q/H). Это значит, что нельзя допускать остановок электродвигателя, кроме того, электродвигатель должен постоянно ускоряться до тех пор, пока не достигнет номинальной скорости. Следовательно, необходимо, чтобы характеристика вращающего момента совпадала или превышала характеристику нагрузки на всём диапазоне от 0% до 100% скорости вращения. Любой «избыточный» момент, т.е. разница между кривой нагрузки и кривой электродвигателя, используется как ускорение вращения.


Соответствие электродвигателя нагрузке

Если нужно определить, отвечает ли вращающий момент определённого электродвигателя требованиям нагрузки, Вы можете сравнить характеристики скорости вращения/вращающего момента электродвигателя с характеристикой скорости вращения/ вращающего момента нагрузки. Вращающий момент, создаваемый электродвигателем, должен превышать потребный для нагрузки вращающий момент, включая периоды ускорения и полной скорости вращения.

Характеристика зависимости вращающего момента от скорости вращения стандартного электродвигателя и центробежного насоса.



Если мы посмотрим на характеристику , то увидим, что при ускорении электродвигателя его пуск производится при токе, соответствующем 550% тока полной нагрузки.



Когда двигатель приближается к своему номинальному значению скорости вращения, ток снижается. Как и следовало ожидать, во время начального периода пуска потери на электродвигателе высоки, поэтому этот период не должен быть продолжительным, чтобы не допустить перегрева.

Очень важно, чтобы максимальная скорость вращения достигалась как можно точнее. Это связано с потребляемой мощностью: например, увеличение скорости вращения на 1% по сравнению со стандартным максимумом приводит к 3%-ному увеличению потребляемой мощности.

Потребляемая мощность пропорциональна диаметру рабочего колеса насоса в четвертой степени.



Уменьшение диаметра рабочего колеса насоса на 10% приводит к уменьшению потребляемой мощности на (1- (0.9 * 0.9 * 0.9 * 0.9)) * 100 = 34%, что равно 66% номинальной мощности. Эта зависимость определяется исключительно на практике, так как зависит от типа насоса, конструкции рабочего колеса и от того, насколько вы уменьшаете диаметр рабочего колеса.


Время пуска электрдвигателя

Если нам необходимо подобрать типоразмер электродвигателя для определённой нагрузки, например для центробежных насосов, основная наша задача состоит в том, чтобы обеспечить соответствующий вращающий момент и мощность в номинальной рабочей точке, потому что пусковой момент для центробежных насосов довольно низкий. Время пуска достаточно ограниченно, так как вращающий момент довольно высокий.



Нередко для сложных систем защиты и контроля электродвигателей требуется некоторое время для их пуска, чтобы они могли замерить пусковой ток электродвигателя. Время пуска электродвигателя и насоса рассчитывается с помощью следующей формулы:



tпуск = время, необходимое электродвигателю насоса, чтобы достичь частоты вращения при полной нагрузке

n = частота вращения электродвигателя при полной нагрузке

Iобщ = инерция, которая требует ускорения, т.е. инерция вала электродвигателя, ротора, вала насоса и рабочих колёс.

Момент инерции для насосов и электродвигателей можно найти в соответствующих технических данных.



Мизб = избыточный момент, ускоряющий вращение. Избыточный момент равен вращающему моменту электродвигателя минус вращающий момент насоса при различных частотах вращения.

Мизб можно рассчитать по следующим формулам:







Как видно из приведённых вычислений, выполненных для данного примера с электродвигателем мощностью 4 кВт насоса CR, время пуска составляет 0,11 секунды.


Число пусков электродвигателя в час

Современные сложные системы управления электродвигателями могут контролировать число пусков в час каждого конкретного насоса и электродвигателя. Необходимость контроля этого параметра состоит в том, что каждый раз, когда осуществляется пуск электродвигателя с последующим ускорением, отмечается высокое потребление пускового тока. Пусковой ток нагревает электродвигатель. Если электродвигатель не остывает, продолжительная нагрузка от пускового тока значительно нагревает обмотки статора электродвигателя, что приводит к выходу из строя электродвигателя или сокращению срока службы изоляции.

Обычно за количество пусков, которое может выполнить электродвигатель в час, отвечает поставщик электродвигателя. Например, Grundfos указывает максимальное число пусков в час в технических данных на насос, так как максимальное количество пусков зависит от момента инерции насоса.


Мощность и КПД (eta) электродвигателя

Существует прямая связь между мощностью, потребляемой электродвигателем от сети, мощностью на валу электродвигателя и гидравлической мощностью, развиваемой насосом.

При производстве насосов используются следующие обозначения этих трёх различных типов мощности.



P1 (кВт) Входная электрическая мощность насосов — это мощность, которую электродвигатель насоса получает от источника электрического питания. Мощность P! равна мощности P2, разделённой на КПД электродвигателя.

P2 (кВт) Мощность на валу электродвигателя — это мощность, которую электродвигатель передает на вал насоса.

Р3 (кВт) Входная мощность насоса = P2, при условии, что соединительная муфта между валами насоса и электродвигателя не рассеивает энергию.

Р4 (кВт) Гидравлическая мощность насоса.

Формула крутящего момента двигателя – АвтоТоп

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.

Расчет мощности двигателя
Привет.Расскажу о расчете крутящего момента.Расмотрим расчет крутящего момента Москвича 412/2140 (УЗАМ 412).
Мощность 75л.с./5000об/мин.
Крущий момент ?/4200 об/мин.
1.Находим мощность на 4200.
По пропорции х=75*4200/5000=63л.с.
2.Переводим в Киловатты.
63*0.746=46.998
3.Умножаем на коэффициент 9550.
46.998*9550=445830.9
4.Делим на обороты при которых достигается макс.крутящий момент.(4200)
445830.9/4200=106.8=107Н*м
Мощность 75л.с./5000об/мин.
Крущий момент 107Н*м /4200 об/мин.
Удачи!

Для запоминания: Коэффициент 9549 — это число Пи*1000*30. Ибо формула изначально имеет вид Me=Ne/w
Где
W — угловая скорость, рад/с
Которая равна — количество оборотов*Число Пи/30
А 1000 — это перевод из КВт в Вт

Ну как же, полезная информация)

Тебе в дополнение к материалу (если хочешь) могу дать еще расчет влияния диаметра и ширины диска на скорость движения. Или еще какие-нибудь интересные по моторам и по динамике, если вспомню конечно)

Если можно, буду благодарен!

Ок, тогда я завтра найду свою тетрадь и нарою тебе материала)

Последняя формула верная, но (не хочу показаться занудой) делить на 9549, будет точнее.

Спасибо, я перепишу бж с учетом 9549,так будет точнее.

Я оценил твой юмор))). Что ты прям уж так?

Да ты что!)))Я реально перепишу)

Как ты её назвал, пропорцию «х=75*4200/5000=63л.с.» — в топку. Откуда это, вообще?

Смотрел видео Власа Прудова, он там таким способом расчитывал мощностб после замены распредвала на более высокооборотистый.Взял мощность на 5000 тыс.и также само узнал какая можность будет на 6000 тыс.
Я просто расчитал это в обратную сторону.Нечего плохого в этом расчете не вижу при отсутствии фазовращателей и систем в двигателе.

Значение крутящего момента и мощности не имеют прямой зависимости, в том числе и в %, от оборотов коленвала. Эти показатели напрямую зависят от коэффициента наполнения цилиндров, а это коэффициент зависит от многих показателей, прежде всего, от фаз газораспределения. Повторюсь, прямой зависимости, тем более в % от оборотов максимальной мощности, нет и быть не может. Вот и всё.

Смотрел видео Власа Прудова, он там таким способом расчитывал мощностб после замены распредвала на более высокооборотистый.Взял мощность на 5000 тыс.и также само узнал какая можность будет на 6000 тыс.
Я просто расчитал это в обратную сторону.Нечего плохого в этом расчете не вижу при отсутствии фазовращателей и систем в двигателе.

Посмотрел, ради интереса, это видео. Ну что сказать? Очень много «если». Если мы обеспечим… И тому подобное. Ну, это не серьёзно. У него (Прудова) все «расчёты» ведутся при среднем эффективном давлении около 1 МПа. А почему, интересно? Ладно, я не об этом. Ты-то берёшь для «расчётов» один и тот же двигатель, а не тот, у которого поменяли распредвал и… В общем, среднее эффективное давление меняется в зависимости от коэффициента наполнения цилиндров. А коэффициент этот разный, на разных оборотах. Таким образом, и среднее эффективное давление в цилиндре на разных оборотах будет разным. Максимальный коэффициент наполнения цилиндров достигается на оборотах максимального крутящего момента и дальше, как правило, снижается (по крайней мере, не увеличивается). Ну, в общем, это долго всё «разжовывать». Короче, если фантазировать о каком-то двигателе у которого распредвалы будут… и так далее, то этой «пропорцией» пользоваться можно (хотя, очень много «если»). А вот что касается реального двигателя с совершенно определённым распредвалом, то пользоваться этой, как ты её назвал, «пропорцией» нельзя, категорически.

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:

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)

Мощность

в зависимости от крутящего момента — x-engineer.org

В этой статье мы поймем, как создается крутящий момент двигателя , как рассчитывается мощность двигателя и что такое крутящий момент и кривая мощности . Кроме того, мы собираемся взглянуть на карты крутящего момента и мощности двигателя (поверхности).

К концу статьи читатель сможет понять разницу между крутящим моментом и мощностью, как они влияют на продольную динамику автомобиля и как интерпретировать кривые крутящего момента и мощности при полной нагрузке.

Определение крутящего момента

Крутящий момент можно рассматривать как вращающее усилие , приложенное к объекту. Крутящий момент (вектор) — это произведение между силой (вектором) и расстоянием (скаляр). Расстояние, также называемое плечом рычага , измеряется между усилием и точкой поворота. Подобно силе, крутящий момент является вектором и определяется амплитудой и направлением вращения.

Изображение: Момент затяжки на колесном болте

Представьте, что вы хотите затянуть / ослабить болты колеса.Нажатие или вытягивание рукоятки гаечного ключа, соединенного с гайкой или болтом, создает крутящий момент (усилие поворота), который ослабляет или затягивает гайку или болт.

Крутящий момент Т [Нм] является произведением силы F [Н] и длины плеча рычага a [м] .

\ [\ bbox [# FFFF9D] {T = F \ cdot a} \]

Чтобы увеличить величину крутящего момента, мы можем либо увеличить силу, либо длину плеча рычага, либо и то, и другое.

Пример : Рассчитайте крутящий момент, полученный на болте, если рычаг гаечного ключа имеет значение 0.25 м и приложенная сила 100 Н (что приблизительно эквивалентно толкающей силе 10 кг )

\ [T = 100 \ cdot 0,25 = 25 \ text {Нм} \]

Тот же крутящий момент можно было бы получить, если бы плечо рычага было 1 м и усилие всего 25 Н .

Тот же принцип применяется к двигателям внутреннего сгорания. Крутящий момент на коленчатом валу создается силой, прикладываемой к шейке шатуна через шатун.

Изображение: Крутящий момент на коленчатом валу

Крутящий момент T будет создаваться на коленчатом валу на каждой шейке шатуна каждый раз, когда поршень находится в рабочем ходе.Плечо рычага и в данном случае имеет радиус кривошипа (смещение) .

Величина силы F зависит от давления сгорания внутри цилиндра. Чем выше давление в цилиндре, тем выше сила на коленчатом валу, тем выше выходной крутящий момент.

Изображение: функция расчета крутящего момента двигателя для давления в цилиндре

Длина плеча рычага влияет на общую балансировку двигателя . Слишком большое его увеличение может привести к дисбалансу двигателя, что приведет к увеличению усилий на шейках коленчатого вала.

Пример : Расчет крутящего момента на коленчатом валу для двигателя со следующими параметрами:

Диаметр цилиндра, B [мм] 85
Давление в цилиндре, p [бар] 12
Смещение кривошипа, a [мм] 62

Сначала мы вычисляем площадь поршня (предполагая, что головка поршня плоская и ее диаметр равен диаметру отверстия цилиндра):

\ [A_p = \ frac {\ pi B ^ 2} {4} = \ frac {\ pi \ cdot 0.2 \]

Во-вторых, мы вычислим силу, приложенную к поршню. Чтобы получить силу в Н, (Ньютон), мы будем использовать давление, преобразованное в Па (Паскаль).

\ [F = p \ cdot A_p = 120000 \ cdot 0,0056745 = 680.94021 \ text {N} \]

Предполагая, что вся сила в поршне передается на шатун, крутящий момент рассчитывается как:

\ [T = F \ cdot a = 680.94021 \ cdot 0.062 = 42.218293 \ text {Нм} \]

Стандартная единица измерения крутящего момента — Н · м (Ньютон-метр).В частности, в США единицей измерения крутящего момента двигателя является фунт-сила · фут (фут-фунт). Преобразование между Н · м и фунт-сила · фут :

\ [\ begin {split}
1 \ text {lbf} \ cdot \ text {ft} & = 1.355818 \ text {N} \ cdot \ text {m} \\
1 \ text {N} \ cdot \ text {m} & = 0.7375621 \ text {lbf} \ cdot \ text {ft}
\ end {split} \]

Для нашего конкретного примера крутящий момент в имперских единицах (США):

\ [T = 42.218293 \ cdot 0.7375621 = 31.138615 \ text {lbf} \ cdot \ text {ft} \]

Крутящий момент T [N] также может быть выражен как функция среднее эффективное давление двигателя.

\ [T = \ frac {p_ {me} V_d} {2 \ pi n_r} \]

где:
p me [Па] — среднее эффективное давление
V d [m 3 ] — рабочий объем двигателя (объем)
n r [-] — количество оборотов коленчатого вала за полный цикл двигателя (для 4-тактного двигателя n r = 2 )

Определение мощности

В физике мощность — это работа, выполненная во времени, или, другими словами, скорость выполнения работы .В системах вращения мощность P [Вт] является произведением крутящего момента T [Нм] и угловой скорости ω [рад / с] .

\ [\ bbox [# FFFF9D] {P = T \ cdot \ omega} \]

Стандартная единица измерения мощности — Вт, (ватт) и скорости вращения — рад / с, (радиан в секунду) . Большинство производителей транспортных средств предоставляют мощность двигателя в л.с., (мощность торможения) и скорость вращения в об / мин, (оборотов в минуту).Поэтому мы будем использовать формулы преобразования как для скорости вращения, так и для мощности.

Чтобы преобразовать об / мин в рад / с , мы используем:

\ [\ omega \ text {[rad / s]} = N \ text {[rpm]} \ cdot \ frac {\ pi} { 30} \]

Чтобы преобразовать рад / с в об / мин , мы используем:

\ [N \ text {[rpm]} = \ omega \ text {[rad / s]} \ cdot \ frac {30 } {\ pi} \]

Мощность двигателя также может быть измерена в кВт вместо Вт для более компактного значения.Чтобы преобразовать кВт в л.с. и наоборот, мы используем:

\ [\ begin {split}
P \ text {[bhp]} & = 1.36 \ cdot P \ text {[кВт]} \\
P \ text {[кВт]} & = \ frac {P \ text {[bhp]}} {1.36}
\ end {split} \]

В некоторых случаях вы можете найти л.с., (мощность в лошадиных силах) вместо л.с. как единица измерения мощности.

Имея скорость вращения, измеренную в об / мин , и крутящий момент в Нм , формула для расчета мощности следующая:

\ [\ begin {split}
P \ text {[кВт]} & = \ frac {\ pi \ cdot N \ text {[об / мин]} \ cdot T \ text {[Нм]}} {30 \ cdot 1000} \\
P \ text {[HP]} & = \ frac {1.36 \ cdot \ pi \ cdot N \ text {[rpm]} \ cdot T \ text {[Nm]}} {30 \ cdot 1000}
\ end {split} \]

Пример . Рассчитайте мощность двигателя как в кВт, , так и в л.с. , если крутящий момент двигателя составляет 150 Нм, и частота вращения двигателя составляет 2800 об / мин .

\ [\ begin {split}
P & = \ frac {\ pi \ cdot 2800 \ cdot 150} {30 \ cdot 1000} = 44 \ text {kW} \\
P & = \ frac {1.36 \ cdot \ pi \ cdot 2800 \ cdot 150} {30 \ cdot 1000} = 59,8 \ text {HP}
\ end {split} \]

Динамометр двигателя

Скорость двигателя измеряется с помощью датчика на коленчатом валу (маховике).В идеале, чтобы рассчитать мощность, мы должны также измерить крутящий момент на коленчатом валу с помощью датчика. Технически это возможно, но не применяется в автомобильной промышленности. Из-за условий эксплуатации коленчатого вала (температуры, вибрации) измерение крутящего момента двигателя с помощью датчика не является надежным методом. Также довольно высока стоимость датчика крутящего момента. Поэтому крутящий момент двигателя измеряется во всем диапазоне скорости и нагрузки с помощью динамометра (испытательный стенд) и отображается (сохраняется) в блоке управления двигателем.

Изображение: Схема динамометра двигателя

Динамометр — это в основном тормоз (механический, гидравлический или электрический), который поглощает мощность, производимую двигателем. Наиболее часто используемым и лучшим типом динамометра является электрический динамометр . Фактически это электрическая машина , которая может работать как генератор или как двигатель . Изменяя крутящий момент нагрузки генератора, двигатель может быть переведен в любую рабочую точку (скорость и крутящий момент).Кроме того, при отключенном двигателе (без впрыска топлива) генератор может работать как электродвигатель для раскрутки двигателя. Таким образом можно измерить трение двигателя и потери крутящего момента насоса.

В электрическом динамометре ротор соединен с коленчатым валом. Связь между ротором и статором электромагнитная. Статор прикреплен через плечо рычага к датчику нагрузки . Чтобы уравновесить ротор, статор будет прижиматься к датчику нагрузки. Крутящий момент T рассчитывается путем умножения силы F , измеренной в датчике нагрузки, на длину плеча a рычага.

\ [T = F \ cdot a \]

Параметры двигателя: тормозной момент, тормозная мощность (л.с.) или удельный расход топлива при торможении (BSFC) содержат ключевое слово «тормоз», потому что для их измерения используется динамометр (тормоз). .

В результате динамометрического испытания двигателя получается карт крутящего момента (поверхности), которые дают значение крутящего момента двигателя при определенных оборотах двигателя и нагрузке (стационарные рабочие точки). Нагрузка двигателя эквивалентна положению педали акселератора.

Пример карты крутящего момента для бензинового двигателя с искровым зажиганием (SI) :

Двигатель
крутящий момент
[Нм]
Положение педали акселератора [%]
5 10 20 30 40 50 60 100
Двигатель
частота вращения

0 [об / мин]

45 90 107 109 110 111 114 116
1300 60 105 132 133 134 136 138 141
1800 35 89 133 141 1 42 144 145 149
2300 19 70 133 147 148 150 151 155
2800 3 55 133 153 159 161 163 165
3300 0 41 126 152 161 165 167 171
3800 0 33 116 150 160 167 170 175
4300 0 26 110 155 169 176 180 184
4800 9008 2 0 18 106 155 174 179 185 190
5300 0 12 96 147 167 175 181 187
5800 0 4 84 136 161 170 175 183
6300 0 0 72 120 145 153 159 171

Пример карты мощности для бензинового двигателя с искровым зажиганием (SI) :

Двигатель
мощность
[ Л.с.]
Положение педали акселератора [%]
5 10 20 9 0082 30 40 50 60 100
Двигатель
скорость
[об / мин]
800 582 1282 800 582 12 13 13 13 13
1300 11 19 24 25 25 25 26 26
1800 9 23 34 36 36 37 37 38
2300 6 23 44 48 48 49 49 51
2800 1 22 53 61 63 64 65 66
3300 0 19 59 71 76 78 78 80
3800 0 18 63 81 87 90 92 95
4300 0 16 67 95 103 108 110 113
4800 0 12 72 106 119 122 126 130
5300 0 9 72 111 126 132 137 141
5800 0 90 082 3 69 112 133 140 145 151
6300 0 0 65 108 130 137 143 153

Электронный блок управления (ЕСМ) ДВС имеет карту крутящего момента, хранящуюся в памяти.Он вычисляет (интерполирует) функцию крутящего момента двигателя от текущих оборотов двигателя и нагрузки. В ECM нагрузка выражается как давление во впускном коллекторе для бензиновых двигателей (искровое зажигание, SI) и время впрыска или масса топлива для дизельных двигателей (воспламенение от сжатия, CI). Стратегия расчета крутящего момента двигателя имеет поправки на основе температуры и давления всасываемого воздуха.

График данных крутящего момента и мощности, функции частоты вращения и нагрузки двигателя дает следующие поверхности:

Изображение: Поверхность крутящего момента двигателя SI

Изображение: Поверхность мощности двигателя SI

Для Для лучшей интерпретации карт крутящего момента и мощности можно построить двухмерную линию крутящего момента для фиксированного значения положения педали акселератора.

Изображение: кривые крутящего момента двигателя SI

Изображение: кривые мощности двигателя SI

Крутящий момент и мощность двигателя при полной нагрузке

Как вы видели, крутящий момент и мощность внутреннего сгорания двигатель зависит как от частоты вращения двигателя, так и от нагрузки. Обычно производители двигателей публикуют характеристики крутящего момента и кривых (кривые) при полной нагрузке (100% положение педали акселератора). Кривые крутящего момента и мощности при полной нагрузке подчеркивают максимальный крутящий момент и распределение мощности во всем диапазоне оборотов двигателя.

Изображение: параметры крутящего момента и мощности двигателя при полной нагрузке

Форма приведенных выше кривых крутящего момента и мощности не соответствует реальному двигателю, их цель — объяснить основные параметры. Тем не менее, формы аналогичны реальным характеристикам искрового зажигания (бензин), левого впрыска, атмосферного двигателя.

Частота вращения двигателя N e [об / мин] характеризуется четырьмя основными моментами:

N min — минимальная стабильная частота вращения двигателя при полной нагрузке
N Tmax — частота вращения двигателя при максимальном крутящем моменте двигателя
N Pmax — частота вращения двигателя при максимальной мощности двигателя; также называется номинальная частота вращения двигателя
N max — максимальная стабильная частота вращения двигателя

На минимальной частоте вращения двигатель должен работать плавно, без колебаний и остановок.Двигатель также должен обеспечивать работу на максимальной скорости без каких-либо повреждений конструкции.

крутящий момент двигателя при полной нагрузке кривая T e [Нм] характеризуется четырьмя точками:

T 0 — крутящий момент двигателя при минимальных оборотах двигателя
T max — максимальный двигатель крутящий момент (максимальный крутящий момент или номинальный крутящий момент )
T P — крутящий момент двигателя при максимальной мощности двигателя
T M — крутящий момент двигателя при максимальной частоте вращения двигателя

В зависимости от типа всасываемого воздуха (атмосферный или с турбонаддувом) максимальный крутящий момент может быть точечным или линейным.Для двигателей с турбонаддувом или наддувом максимальный крутящий момент может поддерживаться постоянным между двумя значениями частоты вращения двигателя.

Мощность двигателя при полной нагрузке кривая P e [л.с.] характеризуется четырьмя точками:

P 0 — мощность двигателя при минимальных оборотах двигателя
P max — максимальная мощность двигателя мощность (пиковая мощность или номинальная мощность )
P T — мощность двигателя при максимальном крутящем моменте двигателя
P M — мощность двигателя при максимальной частоте вращения двигателя

Область между минимальными оборотами двигателя N мин и максимальная частота вращения двигателя Н Tmax называется зоной нижнего конца крутящего момента.Чем выше крутящий момент в этой области, тем лучше возможности запуска / ускорения транспортного средства. Когда двигатель работает в этой области при полной нагрузке, если сопротивление дороги увеличивается, частота вращения двигателя будет уменьшаться, что приведет к падению крутящего момента двигателя и остановке двигателя . По этой причине эта область также называется областью нестабильного крутящего момента .

Область между максимальной частотой вращения двигателя N Tmax и максимальной частотой вращения двигателя N Pmax называется диапазоном мощности .Во время разгона автомобиля для достижения наилучших характеристик переключение передач (вверх) следует выполнять на максимальной мощности двигателя. В зависимости от передаточных чисел коробки передач после переключения на выбранной передаче частота вращения двигателя снижается до максимального крутящего момента, что обеспечивает оптимальное ускорение. Переключение передач на максимальной мощности двигателя позволит удерживать частоту вращения двигателя в пределах диапазона мощности.

Область между максимальной частотой вращения двигателя N Pmax и максимальной частотой вращения двигателя N max называется зоной верхнего конца крутящего момента.Более высокий крутящий момент приводит к более высокой выходной мощности, что означает более высокую максимальную скорость автомобиля и лучшее ускорение на высокой скорости.

Когда частота вращения двигателя поддерживается между максимальной частотой вращения двигателя N Tmax и максимальной частотой вращения двигателя N max , если сопротивление транспортного средства увеличивается, частота вращения двигателя упадет, а выходной крутящий момент увеличится, таким образом компенсация увеличения дорожной нагрузки. По этой причине эта область называется областью стабильного крутящего момента .

Ниже вы можете найти несколько примеров кривых крутящего момента и мощности при полной нагрузке для различных типов двигателей. Обратите внимание на форму кривых в зависимости от типа двигателя (с искровым зажиганием или с компрессионным зажиганием) и типа воздухозаборника (атмосферный или с турбонаддувом).

Крутящий момент и мощность двигателя Honda 2.0 при полной нагрузке

9008 0
Архитектура цилиндров 4-рядный

Изображение: Двигатель Honda 2.0 SI — кривые крутящего момента и мощности при полной нагрузке

Топливо бензин (SI)
Объем двигателя [см 3 ] 1998
Впрыск топлива порт клапана
Воздухозаборник атмосферный
Синхронизация клапана переменная
T макс. [Нм] 190
N Tmax [об / мин] 4500
33 P Л.с.]
155
N Pmax [об / мин] 6000
N макс. [об / мин] 6800

Saab 2.Крутящий момент и мощность двигателя 0T при полной нагрузке

Архитектура цилиндров 4-рядный

Изображение: Двигатель Saab 2.0T SI — кривые крутящего момента и мощности при полной нагрузке

Топливо бензин (SI)
Объем двигателя [см 3 ] 1998
Впрыск топлива порт клапана
Воздухозаборник с турбонаддувом
Синхронизация клапана фиксированная
T макс. [Нм] 265
N Tmax [об / мин] 2500
P макс [л.с. 175
N Pmax [об / мин] 5500
N 9013 2 макс. [об / мин] 6300

Audi 2.0 Крутящий момент и мощность двигателя TFSI при полной нагрузке

9 0081 N max [об / мин]
Архитектура цилиндров 4-рядный

Изображение: Двигатель Audi 2.0 TFSI SI — кривые крутящего момента и мощности при полной нагрузке

Топливо бензин (SI)
Объем двигателя [см 3 ] 1994
Впрыск топлива прямой
Воздухозаборник с турбонаддувом
Синхронизация клапана фиксированная
T max [Нм] 280
N Tmax [об / мин] 1800 — 5000
P max [ Л.с.] 200
N Pmax [об / мин] 5100 — 6000
6500

Toyota 2.0 Крутящий момент и мощность двигателя D-4D при полной нагрузке

900 Выбор фаз газораспределения
Архитектура цилиндров 4-рядный

Изображение: Двигатель Toyota 2.0 CI — кривые крутящего момента и мощности при полной нагрузке

Топливо дизель (CI)
Объем двигателя [см 3 ] 1998
Впрыск топлива прямой
Воздухозаборник с турбонаддувом
фиксированный
T макс. [Нм] 300
N Tmax [об / мин] 2000 — 2800
33 P [Л.с.]
126
N Pmax [об / мин] 3600
N макс. [об / мин] 5200

«Мерседес-Бенц» 1.8 Крутящий момент и мощность двигателя Kompressor при полной нагрузке

90 085
Архитектура цилиндров 4-рядный

Изображение: Двигатель Mercedes Benz 1.8 Kompressor SI — кривые крутящего момента и мощности при полной нагрузке

Топливо бензин
Объем двигателя [см 3 ] 1796
Впрыск топлива порт клапана
Впуск воздуха с наддувом
с наддувом
синхронизация фиксированная
T max [Нм] 230
N Tmax [об / мин] 2800 — 4600
P макс [ P макс. ] 156
N Pmax [об / мин] 5200
N макс. [об / мин] 6250

BMW 3.0 крутящий момент и мощность двигателя TwinTurbo при полной нагрузке

900 Синхронизация клапана
Архитектура цилиндров 6-рядный

Изображение: Двигатель BMW 3.0 TwinTurbo SI — кривые крутящего момента и мощности при полной нагрузке

Топливо бензин
Объем двигателя [см 3 ] 2979
Впрыск топлива прямой
Воздухозаборник двухступенчатый
с турбонаддувом
переменная
T макс. [Нм] 400
N Tmax [об / мин] 1300 — 5000
33 P [Л.с.]
306
N Pmax [об / мин] 5800
N макс. [об / мин] 7000

Mazda 2.Крутящий момент и мощность роторного двигателя 6 при полной нагрузке

Архитектура цилиндров 2 Ванкеля

Изображение: Двигатель Mazda 2.6 SI — кривые крутящего момента и мощности при полной нагрузке

Топливо бензин
Объем двигателя [см 3 ] 1308 (2616)
Впрыск топлива порт клапана
Воздухозаборник атмосферный
Выбор фаз газораспределения фиксированный
T макс. [Нм] 211
N Tmax [об / мин] 5500
P макс. 231
Н Pmax [об / мин] 8200
N макс. [об / мин] 9500

Porsche 3.6 крутящий момент и мощность двигателя при полной нагрузке

Архитектура цилиндров 6 плоских

Изображение: двигатель Porsche 3.6 SI — кривые крутящего момента и мощности при полной нагрузке

Топливо бензин
Объем двигателя [см 3 ] 3600
Впрыск топлива порт клапана
Воздухозаборник атмосферный
ГРМ регулируемый
T макс. [Нм] 405
N Tmax [об / мин] 5500
P макс [л.с.] 4
Н Pmax [об / мин] 7600
N макс. [об / мин] 8400

Ключевые положения, которые следует учитывать в отношении мощности и крутящего момента двигателя:

крутящий момент

  • крутящий момент является составляющей мощности
  • крутящий момент может быть увеличен путем увеличения среднего эффективного
  • с меньшим максимальным крутящим моментом, распределенным в диапазоне скоростей двигателя, с точки зрения тяги лучше, чем с более высокой точкой максимального крутящего момента
  • , нижний конечный крутящий момент очень важен для пусковых возможностей автомобилей
  • высокий крутящий момент полезен в условиях бездорожья, когда автомобиль эксплуатируется на больших уклонах дороги, но на низкой скорости

Мощность

  • Мощность двигателя зависит как от крутящего момента, так и от скорости
  • мощность может быть увеличена за счет увеличения крутящего момента или частоты вращения двигателя
  • высокая мощность важна для высоких скоростей автомобиля eds, чем выше максимальная мощность, тем выше максимальная скорость автомобиля.
  • Распределение мощности двигателя при полной нагрузке в диапазоне оборотов двигателя влияет на способность автомобиля к ускорению на высоких скоростях.
  • для наилучшего ускорения. работать в диапазоне мощности, между максимальным крутящим моментом двигателя и мощностью

По любым вопросам или наблюдениям относительно этого руководства, пожалуйста, используйте форму комментариев ниже.

Не забывайте ставить лайки, делиться и подписываться!

Что такое крутящий момент двигателя? Его характеристики и формула — CarBikeTech

Крутящий момент, говоря простым языком, составляет « крутящего момента или силы поворота ». Это тенденция силы вращать объект вокруг оси. С точки зрения автомобилестроения, это мера вращательного усилия, прилагаемого поршнем к коленчатому валу двигателя.

Крутящий момент = сила x расстояние. Система SI использует Ньютон-метр (Нм) для измерения крутящего момента.Другие единицы: килограмм-метр (кг-м) в метрической системе и фут-фунт-сила ’(фут-фунт) в британской системе мер.

Каждый двигатель спроектирован и построен для определенной цели. Следовательно, его производительность варьируется в зависимости от его применения. Выходной крутящий момент автомобильного двигателя в основном зависит от его отношения хода к диаметру цилиндра, степени сжатия, давления сгорания и скорости в об / мин. Большинство двигателей «под квадратным сечением», длина хода которых на больше, чем диаметр отверстия , имеют тенденцию развивать высокий крутящий момент « на нижнем конце ».Величина крутящего момента, которую может проявить двигатель, зависит от оборотов двигателя.

Различные конструкции / конфигурации двигателей развивают разные характеристики крутящего момента, такие как пиковая кривая / плоская кривая . Большинство автомобильных двигателей развивают полезный крутящий момент в узком диапазоне всего диапазона скоростей двигателя. В бензиновых двигателях он обычно начинается при 1000–1200 об / мин и достигает пика в диапазоне 2 500–4 000 об / мин. В то время как в дизельном двигателе начинается при 1500-1700 об / мин и достигает максимума при 2000-3000 об / мин.Bugatti Veyron — один из автомобилей с самыми высокими показателями крутящего момента.

Если вам известна мощность двигателя в лошадиных силах, то вы можете использовать следующую формулу —

Крутящий момент = 5252 x л.с. / об / мин

Почему крутящий момент двигателя важен?

Крутящий момент и мощность в лошадиных силах — это две выходные характеристики двигателя. Они связаны и пропорциональны друг другу по скорости. «Диапазон крутящего момента » на кривой двигателя представляет его тяговую способность , которая определяет «управляемость » и « ускорение ».Крутящий момент больше всего необходим при движении автомобиля с места и / или при подъеме на склон. Точно так же, чем тяжелее транспортное средство, или транспортное средство с полной номинальной нагрузкой требует большего крутящего момента, чтобы тянуть и заставить его двигаться. В обычном двигателе мощность определяет максимальную скорость автомобиля (передаточные числа), тогда как крутящий момент управляет его ускорением / подбором. Скорость ускорения также зависит от веса транспортного средства и «нагрузки», которую несет транспортное средство.

Плоская кривая в сравнении с пиковой кривой: крутящий момент двигателя:

Большинство бензиновых двигателей обычно вырабатывают значительно большее значение « с низким крутящим моментом ».Однако обычно они демонстрируют крутящий момент « пиковая кривая » в форме «пика» холма. В конструкции « пик-кривая » максимальный крутящий момент приходится на середину диапазона оборотов двигателя (около 2500–3000 об / мин). После этого он начинает быстро гаснуть, а мощность продолжает расти. Максимальное значение HP достигает позже при более высоких оборотах двигателя, а затем гаснет на красной линии.

Пиковый крутящий момент в сравнении с крутящим моментом с плоской кривой

Большинство современных дизельных двигателей обеспечивают крутящий момент « с плоской кривой ».В конструкции с «плоской кривой» двигатель развивает максимальный крутящий момент при « от нижнего до среднего значения » частоты вращения двигателя, т. Е. Прибл. 1500 об / мин и далее. Его значение остается почти таким же или «плоским» в большей части диапазона оборотов двигателя (2500–4000 об / мин). Это помогает улучшить ускорение и уменьшает количество переключений передач во время вождения.

Что такое крутящий момент на нижнем пределе?

Часто производители используют этот термин для описания крутящего момента двигателя. « Low-End-Torque » — это величина крутящего момента, который двигатель производит в нижнем диапазоне i оборотов двигателя.е. между 1000-2000 об / мин . Этот диапазон оборотов очень важен при движении автомобиля из неподвижного состояния или при движении в условиях низкой скорости, например, в транспортном потоке. Если двигатель создает больший крутящий момент на нижнем конце диапазона оборотов, это означает, что двигатель имеет более высокий « крутящий момент на нижнем конце » или лучшую тяговую способность на малых скоростях . Это также означает, что двигатель может быстро выводить транспортное средство из состояния покоя, тянуть более тяжелые грузы или относительно легко подниматься по склону, в зависимости от обстоятельств, без резких оборотов.

Крутящий момент и эффективность двигателя:

Крутящий момент двигателя достигает своего максимального значения на скорости, где он наиболее эффективен. Другими словами, КПД двигателя максимален на скорости, на которой он обеспечивает максимальный крутящий момент. Если вы поднимете двигатель выше этой скорости, его крутящий момент начнет уменьшаться из-за повышенного трения движущихся частей двигателя. Таким образом, даже если вы увеличите обороты двигателя до максимальной скорости вращения, крутящий момент больше не увеличится.

Крутящий момент двигателя умножается на шестерни.Чем ниже выбранная передача (т.е. 1 st передача с высоким передаточным числом), тяговая способность двигателя выше. Таким образом, тяговые качества автомобиля максимальны на первой передаче. Однако, если вы увеличите обороты двигателя на передаче 1 , через некоторое время он достигнет своего предела; тем самым побуждая водителя переключиться на следующую передачу. Напротив, если вы переключаете передачу до того, как крутящий момент двигателя достигнет своего «пикового» значения, автомобиль может потерять ускорение. Это потому, что колеса не получают достаточной силы для вращения.Таким образом, вынуждая водителя переключиться обратно на предыдущую / более низкую передачу.

Крутящий момент двигателя и движение:

Наилучшая топливная экономичность может быть получена путем переключения передач в пределах «диапазона мощности» транспортного средства и переключения передач как можно ближе к значению максимального крутящего момента . Кроме того, чтобы повысить эффективность, выберите правильную передачу / с, соответствующую скорости автомобиля / оборотам двигателя, как рекомендовано производителем автомобиля.

1. Сценарий шоссе:

Самое доступное снаряжение (т.е. 5-е или 6-е или так далее) + самая низкая частота вращения двигателя = наилучшая топливная экономичность

2. При подъеме на склон / уклон:

Низкая передача (т. Е. 1-я) + высокие обороты двигателя = наименьшая топливная экономичность, но большая тяговая способность.

Когда ваш автомобиль разгоняется до 60 км / ч, например, по шоссе, вам не нужны высокие обороты двигателя, чтобы он продолжал двигаться. Это означает, что при движении по автомагистралям / автомагистралям используйте самую верхнюю передачу и поддерживайте обороты двигателя ниже 2500 для достижения максимальной эффективности.Точно так же при подъеме по склону вам нужно использовать более низкую передачу (то есть 1-ю передачу) и более высокие обороты двигателя, чтобы тянуть автомобиль (и груз, если он есть) против силы тяжести. Однако это повлияет на топливную экономичность.

Мощность крутящий момент Расход топлива

Эти значения упоминаются в каждом руководстве по эксплуатации. Сказав это, всегда запускать двигатель на «максимальной мощности / скорости» или увеличивать обороты двигателя до зоны « Red Line » нет необходимости, если вы не участвуете в гонке, поскольку это приведет только к сжиганию дополнительного топлива .

Помните, что такое дополнительное количество топлива, сожженное или сэкономленное, будет иметь большое значение в конце пути — будь оно коротким или длинным… !!!

Подробнее: Что такое мощность в лошадиных силах?

О компании CarBikeTech

CarBikeTech — технический блог. Его члены имеют опыт работы в автомобильной сфере более 20 лет. CarBikeTech регулярно публикует специальные технические статьи по автомобильным технологиям.

Посмотреть все сообщения CarBikeTech

Понимание взаимосвязи между двумя, EPI Inc.

ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ:


Измеряется крутящий момент; Мощность рассчитана
ПРИМЕЧАНИЕ: Все наши продукты, конструкции и услуги ЯВЛЯЮТСЯ ОРГАНИЧЕСКИМИ, БЕЗ ГЛЮТЕНА, НЕ СОДЕРЖАТ ГМО и не нарушают чьи-либо драгоценные ЧУВСТВА

Для того чтобы обсуждать силовые установки более подробно, важно понимать концепции POWER и TORQUE .

ОДНАКО, чтобы понять POWER , вы должны сначала понять ENERGY и WORK .

Если вы какое-то время не знакомились с этими концепциями, было бы полезно сделать это перед изучением этой статьи. НАЖМИТЕ ЗДЕСЬ, чтобы получить быстрый обзор Energy and Work.

Часто кажется, что люди не понимают отношения между МОЩНОСТЬЮ и МОМЕНТОМ. Например, мы слышали, как производителей двигателей , консультантов по распределительным валам и другие « технических экспертов» спрашивали клиентов:

«Вы хотите, чтобы ваш двигатель выдавал ЛОШАДЬ или МОМЕНТ?»

И этот вопрос обычно задают тоном, который убедительно свидетельствует о том, что эти «эксперты» верят, что мощность и крутящий момент каким-то образом исключают друг друга.

На самом деле верно обратное, и вы должны четко понимать следующие факты:

  1. МОЩНОСТЬ (скорость выполнения РАБОТ) зависит от МОМЕНТА и ОБ / МИН .
  2. МОМЕНТ и ОБ / МИН — ИЗМЕРЕНИЕ мощности двигателя.
  3. МОЩНОСТЬ ВЫЧИСЛЯЕТСЯ из крутящего момента и числа оборотов в минуту по следующему уравнению:
л.с. = крутящий момент x об / мин ÷ 5252

(Для всех, кто интересуется, внизу этой страницы показан вывод этого уравнения.)

Двигатель производит МОЩНОСТЬ за счет ВРАЩАЮЩЕГОСЯ ВАЛА, который может оказывать заданное значение МОМЕНТ на нагрузку при заданных ОБ / МИН . Величина МОМЕНТА, которую может проявить двигатель, обычно зависит от числа оборотов.

МОМЕНТ

МОМЕНТ определяется как СИЛА вокруг заданной точки, приложенная на РАДИУСЕ от этой точки. Обратите внимание, что единицей МОМЕНТА является один фунт-фут (часто ошибочно), а единицей измерения РАБОТА является один фут-фунт .

Рисунок 1

Ссылаясь на , рисунок 1 , предположим, что ручка прикреплена к шатуну так, чтобы она была параллельна поддерживаемому валу и расположена на радиусе 12 дюймов от центра вала. В этом примере рассмотрим вал, который должен быть закреплен на стене . Пусть стрелка представляет силу в 100 фунтов, приложенную в направлении, перпендикулярном ручке и шатуну, как показано на рисунке.

Поскольку вал прикреплен к стене, вал не вращается, но к валу прилагается крутящий момент , равный 100 фунт-фут (100 фунтов на 1 фут).

ПРИМЕЧАНИЕ , что ЕСЛИ шатун на эскизе был вдвое длиннее (т. Е. Рукоятка была расположена в 24 дюймах от центра вала), то же усилие 100 фунтов, приложенное к рукоятке, даст 200 фунт-фут крутящего момента (100 фунтов умножить на 2 фута)

МОЩНОСТЬ

МОЩНОСТЬ — это показатель того, сколько РАБОТ может быть выполнено за указанное ВРЕМЯ. В примере на странице Работа и энергия парень, толкающий машину, сделал 16 500 фут-фунтов из РАБОТЫ .Если бы он проделал эту работу за две минуты, он произвел бы 8250 фут-фунтов в минуту POWER (165 футов x 100 фунтов ÷ 2 минуты). Если вам неясно, что такое РАБОТА и ЭНЕРГИЯ, было бы полезно ознакомиться с этими концепциями ЗДЕСЬ.

Точно так же, как одна тонна имеет большой вес (по определению 2000 фунтов), одна лошадиных сил представляет собой большую мощность. Определение одной лошадиных сил составляет 33000 фут-фунтов в минуту . Мощность, которую парень произвел, толкая свою машину по участку (8250 футов фунтов в минуту), равна лошадиных сил (8 250 ÷ 33 000).

Хорошо, все в порядке, но как толкание машины через парковку связано с вращающимися механизмами?

Рассмотрим следующее изменение в приведенном выше эскизе рукоятки и кривошипа . Рукоятка все еще находится на расстоянии 12 дюймов от центра вала, но теперь, вместо того, чтобы быть прикрепленным к стене, вал теперь проходит через стену, опираясь на подшипники качения, и прикреплен к генератору за стеной.

Предположим, как показано на рис. 2 , что постоянная сила 100 фунтов.каким-то образом прикладывается к рукоятке, так что сила всегда перпендикулярна как рукоятке, так и шатуну, когда шатун поворачивается. Другими словами, «стрелка» вращается вместе с рукояткой и остается в том же положении относительно рукоятки и рукоятки, как показано в приведенной ниже последовательности. (Это называется «касательной силой»).

Рисунок 2

Если эта постоянная тангенциальная сила в 100 фунтов, приложенная к 12-дюймовой рукоятке (крутящий момент 100 фунт-фут), заставляет вал вращаться со скоростью 2000 об / мин, то мощность , которую вал передает на генератор за стеной, составляет 38 HP , рассчитывается следующим образом:

100 фунт-фут крутящего момента (100 фунт-футов)x 1 фут), умноженное на 2000 об / мин, деленное на 5252, составляет 38 л.с.

Следующие примеры иллюстрируют несколько различных значений МОМЕНТА, которые производят 300 л.с.

Пример 1 : Какой МОМЕНТ требуется для производства 300 л.с. при 2700 об / мин?

, поскольку HP = МОМЕНТ x ОБ / МИН ÷ 5252
, затем переформулируя уравнение:
МОМЕНТ = HP x 5252 ÷ ОБ / МИН

Ответ: МОМЕНТ = 300 x 5252 ÷ 2700 = 584 фунт-фут.

Пример 2: Какой МОМЕНТ требуется для производства 300 л.с. при 4600 об / мин?

Ответ: МОМЕНТ = 300 x 5252 ÷ 4600 = 343 фунт-фут.

Пример 3: Какой МОМЕНТ требуется для производства 300 л.с. при 8000 об / мин?

Ответ: МОМЕНТ = 300 x 5252 ÷ 8000 = 197 фунт-фут.

Пример 4: Какой МОМЕНТ дает секция турбины 41 000 об / мин газотурбинного двигателя мощностью 300 л.с.?

Ответ: МОМЕНТ = 300 x 5252 ÷ 41,000 = 38,4 фунт-фут.

Пример 5: Выходной вал коробки передач двигателя в Примере 4 выше вращается со скоростью 1591 об / мин.Какой МОМЕНТ доступен на этом валу?

Ответ: МОМЕНТ = 300 x 5252 ÷ 1591 = 991 фунт-фут.

(без учета потерь в редукторе, конечно).

Из этих чисел следует сделать вывод, что определенное количество лошадиных сил может быть получено из бесконечного числа комбинаций крутящего момента и числа оборотов в минуту.

Подумайте об этом по-другому: в автомобилях равного веса 2-литровый двигатель с двумя распредвалами, развивающий 300 л.с. при 8000 об / мин (197 фунт-фут) и 400 л.с. при 10000 об / мин (210 фунт-фут), поможет вам. угла точно так же, как 5-литровый двигатель, который развивает 300 л.с. при 4000 об / мин (394 фунт-фут) и 400 л.с. при 5000 об / мин (420 фунт-фут).Фактически, в автомобилях равного веса меньший двигатель, вероятно, будет гоняться ЛУЧШЕ, потому что он намного легче и, следовательно, снижает нагрузку на переднюю часть. И, в действительности, автомобиль с более легким 2-литровым двигателем, вероятно, будет весить меньше, чем большой автомобиль с двигателем V8, поэтому он будет лучшим гоночным автомобилем по нескольким причинам.

Измерение мощности

Динамометр определяет МОЩНОСТЬ , которую производит двигатель, прикладывая нагрузку к выходному валу двигателя с помощью водяного тормоза, генератора, вихретокового поглотителя или любого другого управляемого устройства, способного поглощать мощность.Система управления динамометром заставляет поглотитель точно соответствовать количеству МОМЕНТ , которое двигатель производит в этот момент, затем измеряет , что МОМЕНТ и об / мин вала двигателя, и на основе этих двух измерений он рассчитывает наблюдается мощности. Затем он применяет различные факторы (температура воздуха, барометрическое давление, относительная влажность), чтобы скорректировать наблюдаемую мощность до значения, которое было бы, если бы оно было измерено при стандартных атмосферных условиях , называемое скорректированной мощностью . .

Мощность для привода насоса

В ходе работы с множеством различных проектов двигателей мы часто слышим предположение, что мощность двигателя может быть увеличена за счет использования «лучшего» масляного насоса. В этом предположении подразумевается вера в то, что «лучший» масляный насос имеет более высокую эффективность перекачивания и, следовательно, может обеспечивать требуемый поток при требуемом давлении, потребляя при этом меньшую мощность от коленчатого вала. Хотя это технически верно, величина улучшения на удивление мала.

Сколько мощности требуется, чтобы привести в действие насос с известным потоком при известном давлении? Мы уже показали, что мощность — это работа в единицу времени, и пока мы будем придерживаться старых добрых американских единиц (фут-фунт в минуту и ​​дюйм-фунт в минуту). И мы знаем, что расход умножить на давление равно МОЩНОСТЬ , как показано:

Расход (кубических дюймов / мин) умноженный на давление (фунты / квадратный дюйм) = МОЩНОСТЬ (дюйм-фунты / мин)

Далее достаточно просто умножить на соответствующие константы, чтобы получить уравнение, которое вычисляет HP по давлению, умноженному на расход.Поскольку расход чаще всего указывается в галлонах в минуту, и поскольку хорошо известно, что в галлоне содержится 231 кубический дюйм, то:

Расход (галлонов в минуту) x 231 (кубический дюйм / галлон) = расход (кубический дюйм в минуту).

Поскольку, как объяснено выше, 1 л.с. — это 33 000 фут-фунтов работы в минуту, умножение этого числа на 12 дает количество дюйм-фунтов работы в минуту в одном HP (396 000). Разделив 396 000 на 231, мы получим коэффициент преобразования единиц 1714,3. Следовательно, простое уравнение:

Насос HP = расход (галлонов в минуту) x давление (PSI) / 1714.

Это уравнение представляет мощность, потребляемую насосом со 100% КПД. Когда в уравнение включается КПД насоса, оно становится:

.

Насос HP = (расход {GPM} x давление {PSI} / (1714 x эффективность)

Обычные шестеренчатые насосы обычно работают с КПД от 75 до 80%. Итак, предположим, что вашему полностью алюминиевому двигателю V8 требуется 10 галлонов в минуту при 50 фунтах на квадратный дюйм. Масляный насос будет рассчитан на поддержание некоторого предпочтительного уровня давления масла на холостом ходу, когда двигатель и масло горячие, поэтому насос будет иметь гораздо большую производительность, чем требуется для поддержания 10 галлонов в минуту при 50 фунтах на квадратный дюйм при рабочей скорости.(Это то, что делает «предохранительный» клапан: отводит избыточную пропускную способность обратно на вход насоса, что, в качестве дополнительного преимущества, также значительно снижает предполагаемую кавитацию во входной линии насоса.)

Итак, предположим, что ваш насос с КПД 75% поддерживает 50 фунтов на квадратный дюйм при рабочей скорости и обеспечивает 10 галлонов в минуту, необходимые двигателю. Фактически он перекачивает примерно 50 галлонов в минуту (10 из которых проходят через двигатель, а оставшиеся 40 — через предохранительный клапан) при 50 фунтах на квадратный дюйм. Мощность для привода этой ступени нагнетательного насоса:

л.с. = (50 галлонов в минуту x 50 фунтов на кв. Дюйм) / (1714 x 0.75 КПД) = 1,95 л.с.

Предположим, вы поддались шумихе и выложили действительно большие деньги за насос с эффективностью 90%. Этот насос (при том же расходе и давлении) потребляет:

л.с. = (50 галлонов в минуту x 50 фунтов на кв. Дюйм) / (эффективность 1714 x 0,90) = 1,62 л.с.

ВАУ. Чистый прирост 1/3 HP. Может ли ВАШ дино измерить разницу в 1 л.с. точно и с повторяемостью?

Общие наблюдения

Чтобы спроектировать двигатель для конкретного применения, полезно построить график оптимальной кривой мощности для этого конкретного приложения, а затем на основе этой проектной информации определить кривую крутящего момента, которая требуется для получения желаемой кривой мощности.Оценивая требования к крутящему моменту по сравнению с реалистичными значениями BMEP, вы можете определить разумность целевой кривой мощности.

Обычно пик крутящего момента происходит при значительно более низких оборотах в минуту, чем пиковая мощность. Причина в том, что, как правило, кривая крутящего момента не спадает (в%) так быстро, как увеличивается число оборотов в минуту (в%). Для гоночного двигателя часто бывает полезно (в рамках граничных условий приложения) эксплуатировать двигатель намного выше пика мощности, чтобы обеспечить максимальную среднюю мощность в требуемом диапазоне оборотов.

Однако для двигателя, который работает в относительно узком диапазоне оборотов, такого как авиационный двигатель, обычно требуется, чтобы двигатель вырабатывал максимальную мощность при максимальных оборотах. Для этого требуется, чтобы пик крутящего момента был достаточно близок к максимальным оборотам в минуту. Для авиационного двигателя вы обычно проектируете кривую крутящего момента так, чтобы она была максимальной при нормальном крейсерском режиме и оставалась ровной до максимальных оборотов. Такое расположение кривой крутящего момента позволило бы двигателю производить значительно большую мощность, если бы он мог работать на более высоких оборотах, но цель состоит в том, чтобы оптимизировать производительность в пределах рабочего диапазона.

Пример этой концепции показан на Рисунке 3 ниже. Три пунктирные линии представляют три разные кривые крутящего момента, каждая из которых имеет точно такую ​​же форму и значения крутящего момента, но с пиковыми значениями крутящего момента, расположенными при разных значениях частоты вращения. Сплошные линии показывают мощность, создаваемую кривыми крутящего момента того же цвета.

Рисунок 3

Обратите внимание, что с пиковым крутящим моментом 587 фунт-футов при 3000 об / мин розовая линия электропередачи достигает пика примерно 375 л.с. между 3500 и 3750 об / мин.При той же кривой крутящего момента, перемещенной вправо на 1500 об / мин (черный, пик крутящего момента 587 фунт-фут при 4500 об / мин), пиковая мощность подскакивает примерно до 535 л.с. при 5000 об / мин. Опять же, перемещение той же кривой крутящего момента вправо еще на 1500 об / мин (синий, пик крутящего момента 587 фунт-фут при 6000 об / мин) приводит к пику мощности около 696 л.с. при 6500 об / мин

Используя в качестве примера черные кривые, обратите внимание, что двигатель выдает 500 л.с. при 4500 и 5400 об / мин, что означает, что двигатель может выполнять такой же объем работы за единицу времени (мощности) при 4500, что и при 5400.ОДНАКО, он будет сжигать меньше топлива для выработки 450 л.с. при 4500 об / мин, чем при 5400 об / мин, потому что паразитные потери мощности (мощность, потребляемая для вращения коленчатого вала, компонентов возвратно-поступательного движения, клапанного механизма) увеличивается пропорционально квадрату частоты вращения коленчатого вала.

Диапазон оборотов, в котором двигатель развивает максимальный крутящий момент, ограничен. Вы можете настроить двигатель на высокий пиковый крутящий момент с очень узким диапазоном или более низкое значение пикового крутящего момента в более широком диапазоне. Эти характеристики обычно продиктованы параметрами приложения, для которого предназначен двигатель.

Пример этого показан на Рисунке 4 ниже. Он такой же, как график на Рисунке 3 (выше), ЗА ИСКЛЮЧЕНИЕМ, синяя кривая крутящего момента была изменена (как показано зеленой линией), поэтому она не спадает так быстро. Обратите внимание, как это приводит к тому, что зеленая линия электропередачи выходит за пределы максимального крутящего момента. Такого рода изменение кривой крутящего момента может быть достигнуто путем изменения различных ключевых компонентов, включая (но не ограничиваясь ими) профили выступов кулачков, расстояние между выступами кулачков, длину впускных и / или выпускных направляющих, поперечное сечение впускных и / или выпускных направляющих.Изменения, направленные на расширение пика крутящего момента, неизбежно уменьшат значение пикового крутящего момента, но желательность данного изменения определяется применением.

Рисунок 4

Вывод уравнения мощности


(для всех, кто интересуется)

Эта часть может не представлять интереса для большинства читателей, но несколько человек спрашивали:

«Хорошо, если л.с. = ОБ / МОМ x МОМЕНТ ÷ 5252 , то откуда 5252?»

Вот ответ.

По определению МОЩНОСТЬ = СИЛА x РАССТОЯНИЕ ÷ ВРЕМЯ (как описано выше под заголовком POWER )

Используя пример на Рисунке 2 выше, где постоянная тангенциальная сила в 100 фунтов была приложена к 12-дюймовой рукоятке, вращающейся со скоростью 2000 об / мин, мы знаем задействованную силу , поэтому для расчета мощности нам потребуется расстояние рукоятка путешествий на единицу время , выражается как:

Мощность = 100 фунтов x расстояние в минуту

Хорошо, как далеко перемещается рукоятка кривошипа за одну минуту? Сначала определите расстояние, которое он проходит за один оборот :

РАССТОЯНИЕ за оборот = 2 x π x радиус

РАССТОЯНИЕ за оборот.= 2 x 3,1416 x 1 фут = 6,283 фута

Теперь мы знаем, как далеко кривошип перемещается за один оборот. Как далеко заводится за одну минуту ?

РАССТОЯНИЕ в мин. = 6,283 фута на оборот х 2000 изм. за мин. = 12,566 футов в минуту

Теперь мы знаем достаточно, чтобы вычислить мощность, определенную как:

МОЩНОСТЬ = СИЛА x РАССТОЯНИЕ ÷ ВРЕМЯ
, так что
Мощность = 100 фунтов x 12566 футов в минуту = 1256600 фут-фунтов в минуту

Здорово, а как насчет ЛОШАДЕЙ? Помните, что одна ЛОШАДЬ определяется как 33000 фут-фунтов работы в минуту .Следовательно, HP = МОЩНОСТЬ (фут-фунт в минуту) ÷ 33000. Мы уже подсчитали, что мощность, передаваемая на коленчатое колесо выше, составляет 1 256 600 фут-фунтов в минуту.

Сколько это HP?

л.с. = (1,256,600 ÷ 33,000) = 38,1 л.с.

Теперь мы объединяем кое-что, что мы уже знаем, чтобы произвести магию 5252. Мы уже знаем это:

МОМЕНТ = СИЛА x РАДИУС.

Если мы разделим обе части этого уравнения на РАДИУС, мы получим:

(a) СИЛА = МОМЕНТ ÷ РАДИУС

Теперь, если РАССТОЯНИЕ на оборот = РАДИУС x 2 x π, то

(b) РАССТОЯНИЕ в минуту = РАДИУС x 2 x π x об / мин

Мы уже знаем

(c) МОЩНОСТЬ = СИЛА x РАССТОЯНИЕ в минуту

Итак, если мы подставим эквивалент FORCE из уравнения (a) и расстояние в минуту из уравнения (b) в уравнение (c), мы получим:

МОЩНОСТЬ = (МОМЕНТ ÷ РАДИУС) x (ОБ / МИН x РАДИУС x 2 x π)

Разделив обе стороны на 33000, чтобы найти HP,

л.с. = МОМЕНТ ÷ РАДИУС x ОБ / МИН x РАДИУС x 2 x π ÷ 33,000

Путем уменьшения получаем

л.с. = МОМЕНТ x ОБ / МИН x 6.28 ÷ 33 000

с

33000 ÷ 6.2832 = 5252

Следовательно

л.с. = МОМЕНТ x ОБ / МИН ÷ 5252

Обратите внимание, что при 5252 об / мин крутящий момент и л.с. равны. При любой частоте вращения ниже 5252 значение крутящего момента больше, чем значение HP; Выше 5252 об / мин значение крутящего момента меньше значения л.с.

Как рассчитать мощность в лошадиных силах — Power Test, Inc.

Уравнение для расчета мощности простое: лошадиных сил = крутящий момент x об / мин / 5,252 .Вы можете воспользоваться нашим калькулятором мощности, приведенным ниже, чтобы испытать его на себе. Когда дело доходит до понимания того, как динамометр измеряет крутящий момент и вычисляет мощность, полезно знать еще несколько основных определений и формул.

Сила и работа

Если мы держим гирю в 10 фунтов, мы прикладываем силу в 10 фунтов. Если мы переместим (смещаем) вес на расстояние 3 фута, мы сделали работу. Мы сделали 30 фунт-футов работы.

Работа = Сила x Смещение

Мощность

Мощность — это то, сколько работы можно выполнить за период времени.

Мощность = Работа / Время или Сила x Смещение / Время

Мощность

Определение 1 лошадиных сил означает перемещение 1 фунта 33 000 футов за одну минуту или 33 000 фунт-футов в минуту.

1 л.с. = 1 фунт x 33000 футов / 1 минуту

Попробуйте сами

Применение к вращательному движению

Мы имеем дело с двигателями, в которых сила и мощность передаются во вращательном движении. Это немного меняет ситуацию.

Крутящий момент — это сила, приложенная или полученная через рычаг или моментный рычаг, который будет вращаться вокруг точки опоры или оси. Для наших целей рука — это радиус. Если сила 10 фунтов приложена в радиусе 3 футов, мы прикладываем крутящий момент 30 фунт-фут. Мы будем использовать тормоз и моментный рычаг при измерении крутящего момента двигателя. Обратите внимание: хотя физически крутящий момент является силой, математически он уже имеет те же единицы, что и работа. (фунт-фут)

Мы знаем, что Работа достигается, когда есть Сила и Смещение.Мощность — это работа, зависящая от скорости. Поскольку мы имеем дело с вращательным движением, оно называется угловой скоростью и выражается в радианах в секунду или оборотах в минуту. Радиан — это угол, радиус которого равен длине дуги, образованной этим углом. То же самое независимо от размера круга. Следовательно, на каждый оборот приходится 2π радиана. Как и в революции, у радианов нет единицы измерения, что хорошо работает, потому что крутящий момент уже включает в себя единицу смещения (футы).

Формула мощности теперь выглядит так.

Мощность = Крутящий момент x 2π x Оборотов в минуту

Мы хотели бы избавиться от 2π и учитывать, что 1 л.с. = 33,0000 фунт-футов. / мин.

Вот что мы имеем для уравнения.

33000 фунт-фут / мин = фунт-фут. x 2π x оборотов / мин

Разделите каждую сторону на 2π (6,28315), и вы получите 5 252 фунт-фут / мин = фунт-фут. х оборотов / мин.

Затем разделите каждую сторону на 5252, и вы получите следующее уравнение:

1 Лошадиная сила = Крутящий момент x R.ВЕЧЕРА. / 5252

Из-за этой математики фунт-фут крутящего момента и лошадиные силы всегда будут одинаковыми при 5 252 об / мин.

лошадиных сил и крутящий момент: в чем разница?

Эндрю Трэхан Автомобиль и водитель

Что лучше? Вот как можно прекратить споры о ночном баре.

Йоги Берра, который никогда не останавливался на деталях двигателя, пришел бы к выводу, что крутящий момент и мощность — это одно и то же, только разные. Собственно, это упрощение отчасти верно.

Крутящий момент и мощность — это то, что двигатели производят, когда вы поворачиваете ключ и нажимаете педаль акселератора. Воздух и топливо, воспламеняющиеся в камерах сгорания, вызывают скручивание коленчатого вала, трансмиссии и ведущих мостов. Это чудо преобразования энергии: потенциальная энергия, содержащаяся в галлоне переработанного динозавра, эффективно изменилась на кинетическую энергию, необходимую для вождения.

Копая глубже, рассмотрим эти определения из учебников:

Энергия — это способность выполнять работу.В этом случае двигатели выполняют ту тяжелую работу (работу), которую раньше выполняли лошади.

Работа является результатом силы, действующей на некотором расстоянии. Единица измерения работы (а также энергии) в США — фут-фунт. В Международной системе (СИ) работа измеряется в джоулях и, в редких случаях, в ньютон-метрах.

Крутящий момент — это сила вращения, создаваемая коленчатым валом двигателя. Чем выше крутящий момент двигатель, тем выше его способность выполнять работу. Измерение такое же, как у работы, но немного отличается.Поскольку крутящий момент является вектором (действующим в определенном направлении), он измеряется в единицах фунт-фут и ньютон-метр.

Конечно, всегда есть исключения. В этом случае различие составляет статический крутящий момент , который вы прикладываете с помощью гаечного ключа для затягивания болтов головки. Во избежание путаницы единицами измерения статического крутящего момента традиционно являются фунты-футы. Напротив, SI придерживается ньютон-метров как для статических, так и для динамических измерений крутящего момента.

Power — это скорость выполнения работы.Шотландский изобретатель восемнадцатого века Джеймс Ватт дал нам эту удобную эквивалентность: одна лошадиная сила — это мощность, необходимая для подъема 33000 фунтов ровно на один фут за одну минуту. В соответствии с этим вкладом единицей измерения мощности в системе СИ является киловатт.

Возвращаясь к теореме Берра, крутящий момент — это способность выполнять работу, а мощность — это скорость, с которой можно выполнить некоторую трудоемкую задачу. Другими словами, мощность — это скорость выполнения работы (или приложения крутящего момента) за заданный промежуток времени. Математически мощность в лошадиных силах равна крутящему моменту, умноженному на число оборотов в минуту.H = T x об / мин / 5252, где H — мощность в лошадиных силах, T — фунт-фут, об / мин — это скорость вращения двигателя, а 5252 — константа, заставляющая единицы двигаться. Таким образом, для получения большей мощности двигателю необходимо генерировать больший крутящий момент, работать на более высоких оборотах или и то, и другое.

Хотя определения эскизов отлично подходят для учебников, применение их к реальным движкам — другое дело. Одна проблема заключается в том, что у каждого автомобильного двигателя есть рабочий диапазон от холостого хода до красной черты. Например, 6,2-литровый двигатель Hellcat V-8 Dodge Challenger выдает 707 лошадиных сил ТОЛЬКО при 6000 об / мин.Он выдает существенно меньшую мощность на холостом ходу (достаточную только для вращения аксессуаров с приводом от двигателя) и чуть меньше 700 лошадиных сил на красной границе 6200 об / мин. И он обеспечивает максимальный крутящий момент 650 фунт-фут ТОЛЬКО при 4000 об / мин.

Другая проблема — точное определение мощности и крутящего момента вращающегося коленчатого вала. Инструмент для этой задачи — динамометр двигателя. Хотя это слово означает «устройство измерения мощности», на практике крутящий момент и частота вращения двигателя измеряются, а его мощность рассчитывается с использованием приведенной выше формулы.

Вихретоковые динамометры используют магнитное поле для передачи крутящего момента от вращающегося коленчатого вала на опору плеча рычага относительно статического датчика силы (известного как датчик нагрузки), расположенного на точном расстоянии от центра кривошипа. Другой широко используемый тип динамометра — это водяной тормоз; он использует один вращающийся и один статический набор лопаток насоса для передачи крутящего момента коленчатого вала через плечо рычага на датчик нагрузки.

Совершенный двигатель развивает достаточный крутящий момент на низких оборотах и ​​выдерживает его до минимального уровня.Величина создаваемого крутящего момента прямо пропорциональна потоку воздуха, проходящего через двигатель. Большие двигатели перекачивают больше воздуха и, следовательно, развивают больший крутящий момент. Бустеры — нагнетатели, турбокомпрессоры — доставляют дополнительный воздух, помогая маленьким двигателям работать крупными. Конечно, в камеры сгорания должно подаваться соответствующее количество топлива, но это простая часть, особенно с электронным управлением впрыском.

Чтобы восполнить легкость впрыска нужного количества топлива, конструкторы двигателей сталкиваются с несколькими сложными задачами.Один из них — сделать все компоненты достаточно прочными, чтобы выдерживать нагрузки, которым они подвергаются из-за давления сгорания и, в случае движущихся частей, их собственной инерции. Потребности в охлаждении и смазке примерно пропорциональны производимой мощности. А закачка воздуха в любой двигатель на сверхвысоких оборотах и ​​из него — это то место, где инженерное дело становится видом искусства. Включите топливную экономичность и чистоту выхлопных газов в уравнение разработки, и станет ясно, почему мастера двигателей редко тусуются у водоохладителя.

На этом этапе обсуждения должно быть ясно, что крутящий момент и лошадиные силы подобны разлученным братьям и сестрам; они тесно связаны, но не имеют много общего. Но как насчет более серьезной моральной проблемы, стоящей перед человечеством в целом и автолюбителями в частности: что лучше?

Мы ответим, что Йоги Берра был бы признателен. В бейсболе, если крутящий момент аналогичен кетчеру, то питчер — это лошадиные силы. И то, и другое необходимо для игры в мяч, но ответственность питчера — определение скорости и траектории каждого брошенного мяча — определяет ход игры.Крутящий момент жизненно важен для работы каждого двигателя, но мощность — это то, что отличает отличный двигатель от хорошего.

Этот контент создается и поддерживается третьей стороной и импортируется на эту страницу, чтобы помочь пользователям указать свои адреса электронной почты. Вы можете найти больше информации об этом и подобном контенте на сайте piano.io.

Основы лошадиных сил и крутящего момента

Не многие люди понимают, что на самом деле означают мощность и крутящий момент, не говоря уже о том, как они влияют на характеристики автомобиля.Тем не менее, почти в каждой рекламе тяжелых грузовиков в какой-то момент упоминаются эти характеристики. Если вы никогда не замечали, попробуйте прислушаться к нему в следующий раз, когда увидите его.

Мощность, производимая двигателем, называется лошадиных сил. В физике мощность определяется как скорость, с которой что-то работает. Для автомобилей мощность означает скорость. Поэтому, если вы хотите ехать быстрее и быстрее набирать скорость, вам нужно больше лошадиных сил.

Крутящий момент, с другой стороны, является выражением силы вращения или скручивания .В транспортных средствах двигатели вращаются вокруг оси, создавая крутящий момент. Крутящий момент можно рассматривать как «силу» автомобиля. Это сила, которая разгоняет спортивный автомобиль от 0 до 60 за секунды и толкает вас обратно в сиденье. Это также то, что приводит в движение большие грузовики, перевозящие тяжелые грузы.

Это основные сведения о мощности и крутящем моменте, но как эти понятия измеряются и как они взаимосвязаны?

За цифрами

С математической точки зрения, лошадиные силы — это сила, необходимая для перемещения 550 фунтов на один фут в секунду или 33 000 фунтов на один фут в минуту.Мощность двигателя измеряется с помощью динамометра, но на самом деле динамометр измеряет выходной крутящий момент двигателя, а также число оборотов в минуту — или «оборотов в минуту». Эти числа подставляются в формулу (крутящий момент x об / мин / 5 252) для определения мощности. Мощность в лошадиных силах определяется путем измерения крутящего момента, потому что крутящий момент легче рассчитать.

Крутящий момент, как упоминалось ранее, является выражением крутящей силы и измеряется в единицах силы, умноженной на расстояние от оси вращения.Так, например, если вы используете гаечный ключ длиной 1 фут для приложения усилия в 10 фунтов к концу болта, то вы прикладываете крутящий момент в 10 фунт-футов (10 фунт-футов).

Ram 1500 2021:
Грузовик года MotorTrend

Третий год подряд грузовик RAM получает награду MotorTrend Truck of the Year, давая миру знать, а также своим конкурентам, что они кое-что знают, когда дело доходит до производительности, меняющей правила игры. грузовик.

Узнать больше


Взаимосвязь между мощностью и крутящим моментом

И мощность, и крутящий момент влияют на общую скорость автомобиля, поэтому вы можете понять, почему люди смешивают эти два понятия. Однако в реальном мире вождения и перевозки их различия — наряду с конструкцией транспортного средства — имеют большое значение.

Например, чем больше мощность двигателя, тем выше потенциал крутящего момента. Этот «потенциальный» крутящий момент транслируется в реальные приложения через дифференциалы оси автомобиля и трансмиссию.Это объясняет, почему гоночный автомобиль и трактор, имеющие одинаковую мощность, могут так сильно различаться. В гоночном автомобиле весь крутящий момент используется для увеличения скорости через зубчатую передачу, в то время как трактор преобразует мощность в толкание и тягу чрезвычайно тяжелых грузов.

Другой способ понять, насколько мощность зависит от крутящего момента, — это открутить крышку на новой банке с рассолом. Когда вы изо всех сил открываете банку, вы прикладываете крутящий момент независимо от того, оторвется крышка или нет.Однако лошадиные силы существуют только в движении. Итак, вам нужен крутящий момент, чтобы сначала ослабить крышку, а затем вы можете приложить усилия рукой, быстро повернув крышку.

Итак, чего лучше всего иметь в вашем автомобиле — лошадиных сил или крутящего момента? Все зависит от того, как вы собираетесь использовать свой автомобиль или грузовик. Молниеносно быстрый Dodge Charger, например, будет иметь больше лошадиных сил, а грузовик Cummins Diesel будет иметь больший крутящий момент, чтобы помочь тянуть эти тяжелые грузы.

Здесь, в Bryant Motors, у нас есть огромный выбор как новых, так и подержанных автомобилей на месте, чтобы удовлетворить все различные предпочтения и потребности — от быстрого и элегантного Dodge Dart GT 2014 года до обновленного Ram 1500, который также доступен в ультрасовременном исполнении. , турбонаддув EcoDiesel.

Выполните поиск в нашем обширном перечне новых и подержанных автомобилей, чтобы найти автомобиль или грузовик, который вы искали сегодня, по самой доступной цене. Или продолжайте просматривать наш блог и ресурсы руководства по покупке автомобилей для получения дополнительной информации.

Ищете пикап с мощной буксировочной способностью?

См. Наш список доступных грузовиков и внедорожников

Взаимосвязь между числом оборотов и крутящим моментом

Опубликовано автор Kurz Industrial Solutions

Если вы водите машину, вы, вероятно, знаете, что ваш двигатель производит обороты в минуту («об / мин») и «крутящий момент.Но в чем их различия и как они связаны? По сути, оба описывают мощность двигателя в некоторой степени. В то время как крутящий момент является измеренным выходным сигналом, число оборотов в минуту рассчитывается. Число оборотов в минуту описывает скорость вращения двигателя. Крутящий момент — это мера крутящего момента, создаваемого двигателем, который обычно передается через вал. Мощность — это мера того, насколько быстро выполняется трудоемкая задача или насколько быстро можно выполнить работу за определенный период времени. Однако понимание того и другого требует прежде всего понимания работы и энергии.

Работа и энергия

Термин «работа» относится к силе, перемещающейся на заданное расстояние. На примере автомобиля: если ваша машина глохнет, и вы пытаетесь ее толкнуть, но ничего не происходит, значит, вы не сделали никакой работы. Или же, если вы толкаете машину, а она действительно движется, вы создали работу. Работа определяется формулой как количество фунтов силы, умноженное на футы расстояния. Энергия похожа, но отличается. Никакого движения с энергией не требуется. Энергия — это способность человека (или объекта) выполнять работу.

Зная факты

При сравнении различий следует помнить о трех основных правилах:

  • Мощность (скорость работы) зависит от крутящего момента и числа оборотов
  • Крутящий момент и число оборотов в минуту являются измеренными величинами выходной мощности двигателя
  • Мощность рассчитывается по формуле (л.с. = крутящий момент x об / мин / 5252)

Чтобы понять взаимосвязь между этими двумя факторами, также необходимо немного разбираться в деталях двигателя. Двигатель вырабатывает мощность с помощью вращающегося вала, который передает определенный крутящий момент на нагрузку при заданных оборотах.Величина мощности, которую генерирует двигатель, зависит от числа оборотов.

Что такое крутящий момент?

Этот термин относится к нагрузке (мощности) двигателя при установленном числе оборотов в минуту. Это дает основу для создания определения. Общая мощность, которую производит двигатель, зависит от числа оборотов в минуту. По сути, измерение выражается в силе вокруг определенной точки. Затем сила применяется к радиусу. В конечном итоге это приводит к окончательному измерению, выраженному как «фунт-фут».«Единица работы, напротив, выражается как фут-фунт». Крутящий момент — это вектор, который обычно действует в определенном направлении. Следовательно, оно также выражается в ньютон-метрах. Крутящий момент также можно охарактеризовать как «статический», что означает, что при его измерении не учитывается направление. Однако статический крутящий момент также выражается в фунт-футах.

Измерительный выход

Знание того, как двигатели генерируют мощность, — хороший первый шаг к пониманию того, как работает ваш автомобиль. Однако также важно измерить выходную мощность.К счастью, опытные механики могут определить мощность двигателя автомобиля с помощью специализированных инструментов. Эти инструменты называются вихретоковыми динамометрами. У них есть магнитное поле, которое передает крутящий момент от коленчатого вала к плечу рычага, который опирается на датчик нагрузки или датчик статической силы. Также можно использовать другой тип динамометра, называемый водяным тормозом. В этом оборудовании используется вращающийся набор лопастей насоса и статический набор для передачи мощности от плеча рычага к датчику нагрузки.

Двигатель вашего автомобиля

Несмотря на то, что эти два измерения применимы ко всем двигателям, существует множество вариантов выходной мощности и мощности среди двигателей транспортных средств, представленных на рынке.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *