Механическая мощность двигателя: типы, устройство, принцип работы, параметры, производители

Содержание

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, мгновенный и средний расчет силы

В общем смысле этим термином обозначают энергетические изменения определенной системы. Классическая формула механической мощности устанавливает связь между работой и временем, которое понадобилось на завершение соответствующего процесса. В этой публикации дополнительно рассмотрены электрические и гидравлические параметры энергии, методики вычислений, измерительные приборы.

Механическая мощность характеризует скорость выполнения работы

Используемые обозначения

В стандартных формулах мощность часто обозначают буквой N без уточнения происхождения. Достаточно часто применяют P. В этом варианте понятен исходный смысл: от латинского слова potestas – действие, мощь, сила. В электротехнике часто применяют W (watt – англ., ватт). Дополнительными символами отмечают специфическое назначение NH – гидравлическая мощность от hydraulics.

Основные формулы

Когда рассчитывается средняя мощность формула содержит значения для определенных промежутков: ΔА (работа) и Δt (время). Мгновенные показатели обозначают dA и dt, соответственно. Чтобы узнать количество потребленной энергии, берут интеграл за необходимый временной интервал.

Единицы измерения

В действующей системе единиц «СИ», утвержденной на международном уровне, мощность предлагается указывать в ваттах (один Вт = работе 1 Джоуль, сделанной за 1 секунду). Устаревшее обозначение «лошадиная сила» рекомендовано изъять из оборота. Для удобства применяют производные значения с определенными приставками (один киловатт (1кВт) = 10 в третьей степени ватт = 1 000 Вт).

Перевод 1 Вт в иные обозначения:

  • килограмм-сила-метр в секунду (кгс*м/с) – 0,102;
  • эрг в секунду (эрг/с) – 107;
  • лошадиная сила (л.с.) метрическая/ английская – 1,36*10-3/ 1,34*10-3.

К сведению. Если в описании автомобиля указано 125 кВт, это равнозначно 170 л.с. (125*1,36=169,95).

Мощность в механике

В ходе исследования механических процессов необходимо учитывать точку приложения усилия и направление действия. Рассчитать мощность можно по формуле (N=F*v) с учетом скорости движения (v) определенного тела. Если направления не совпадают, добавляют корректирующий множитель (cosα).

Электрическая мощность

В этой области не важны тяжесть предметов, сила трения, другие механические термины и определения. Тем не менее, суть рассматриваемой физической величины остается неизменной, подобны принципы отдельных вычислений.

Можно применить для расчета мгновенной мощности формулу:

P(a-b) = А/ Δt,

где:

  • (a-b) – обозначают энергию, затраченную на перемещение заряда (q) из одной в другую точку;
  • А – выполненная в ходе этого процесса работа.

Если взять все заряды (Q), напряжение в контрольных точках (U), нетрудно вычислить суммарную мощность:

P = (U/ Δt) * Q = U * Q/ Δt = U *I.

Последнее преобразование основано на классическом определении тока (количество зарядов, протекающих по соответствующему проводнику за определенное время).

Для пассивных цепей можно пользоваться законом Ома и соответствующими формулами без дополнительных коррекций. Учитывают (при наличии) источник электродвижущей силы (направление движения токов).

Формулы для расчета мощности и других параметров

При подключении техники к источникам переменного тока вычисления усложняются. Приходится интегрировать мгновенные значения с учетом определенных периодов, частоты и формы сигналов. На практике часто решают задачи по вычислению мощности потребителей, подключенных к источнику питания с синусоидальным током (напряжением).

Активная составляющая энергии в этом случае будет зависеть от фазового сдвига. Значение вычисляют по формуле:

Pa = U * I * cosϕ (для 220V).

При работе с трехфазными источниками пользуются измененным вариантом выражения:

Pa = √3 * U * I * cosϕ = 1,732 * U * I * cosϕ.

Реактивная переменная потребляется и возвращается в источник питания. Для расчета берут следующую зависимость базовых параметров:

Pq = U * I * sinϕ.

Полная мощность:

Ps = √( Pa2 + Pq2).

Приборы для измерения электрической мощности

С учетом основных компонентов формулы несложно понять, что значения необходимых параметров (ток и напряжение) можно узнать с помощью обычного мультиметра. По необходимому уровню точности выбирают методику и класс измерительного прибора.

Современный ваттметр может передавать информацию в режиме онлайн для удаленного контроля телеметрии

Специализированные изделия (ваттметры) способны отображать результаты исследований при работе в сетях постоянного и переменного тока. Специальные модификации (варметры) замеряют реактивную составляющую.

Гидравлическая мощность

Узнать производительность асинхронного электродвигателя насоса можно косвенным методом, по выполненной работе. Для этого умножают перепад измеренных (вход/ выход) давлений (ΔP) на количество перекачанной жидкости (V) в м куб. за секунду.

Пример:

  • напор по манометрам – 220 кгс/ см кв.;
  • производительность – 65 л/мин. = 3,9 куб. м/ час = 0,001083 куб. м /с.;
  • мощность NH = ΔP * V = 220 * 100 (перевод см в м) * 0,001083 = 23,83 кВт.

Мощность силы

Для решения практических задач меняют рассмотренные выражения необходимым образом. Расчет энергетических изменений отображает пример с падающим предметом:

  • в исходных данных известны высота и масса тела;
  • требуется установить мощность силы формула которой отображает результат на половине пути при свободном падении;
  • подставляют вместо базовых компонентов известные величины:
  1. F = m *g;
  2. V (скорость в определенной точке) = Vn (начальная скорость) + g*t.
  • после завершения преобразований получают:

P = m*√(g3*h).

Мощность вращающихся объектов

Для расчета подобной системы применяют формулу:

N = M * w = (2π * M* n)/60,

где:

  • M – момент силы;
  • w – угловая скорость, характеризующая вращение;
  • n – количество оборотов, которое совершает двигатель или другое устройство за 60 секунд.

Приведенные сведения используют с учетом целевого назначения и реальных условий. Так, в термодинамике необходимо помнить о зависимости эффективности системы от температуры окружающей среды. Тепловые потери нагревателя оценивают по соответствующей мощности на единицу площади поверхности. Аналогичным образом поступают при решении механических задач для расчета тяги, КПД, иных рабочих параметров. Как правило, приходится специальным коэффициентом компенсировать трение.

В электрических цепях ток ограничивает сопротивление проводника. Для небольших расстояний при малой мощности тщательные расчеты не нужны. Однако проект магистральной трассы обязательно содержит соответствующие вычисления. На основе полученных результатов делают выводы о среднегодовых экономических показателях. Следует помнить о необходимости учета искажений, которые добавляют при работе с переменным напряжением реактивные нагрузки.

Видео

формула, мгновенный и средний расчет силы.

Термин «мощность» в физике имеет специфический смысл. Механическая работа может выполняться с различной скоростью. А механическая мощность обозначает, как быстро совершается эта работа. Способность правильно измерить мощность имеет важное значение для использования энергетических ресурсов.

Физический смысл мощности

Разные виды мощности

Для формулы механической мощности применяется следующее выражение:

N = ΔA/Δt.

В числителе формулы затраченная работа, в знаменателе – временной промежуток ее совершения. Это отношение и называется мощностью.

Существует три величины, которыми можно выразить мощность: мгновенная, средняя и пиковая:

  1. Мгновенная мощность – мощностной показатель, измеренный в данный момент времени. Если рассмотреть уравнение для мощности N = ΔA/Δt , то мгновенная мощность представляет собой ту, которая берется в чрезвычайно малый промежуток времени Δt. Если имеется построенная графическая зависимость мощности от времени, то мгновенная мощность – это просто считываемое с графика значение в любой взятый момент времени. Другая запись выражения для мгновенной мощности:

N = dA/dt.

  1. Средняя мощность – мощностная величина, измеренная за относительно большой временной отрезок Δt;
  2. Пиковая мощность – максимальное значение, которое мгновенная мощность может иметь в конкретной системе в течение определенного временного промежутка. Стереосистемы и двигатели автомобилей – примеры устройств, способных обеспечить максимальную мощность, намного выше их средней номинальной мощности. Однако поддерживать эту мощностную величину можно в течение короткого времени. Хотя для эксплуатационных характеристик устройств она может быть более важной, чем средняя мощность.

Важно! Дифференциальная форма уравнения N = dA/dt универсальна. Если механическая работа выполняется равномерно в течение времени t, то средняя мощность будет равна мгновенной.

Из общего уравнения получается запись:

N = A/t,

где A будет общая работа за заданное время t. Тогда при равномерной работе вычисленный показатель равен мгновенной мощности, а при неравномерной –средней.

Формулы для механической мощности

В каких единицах измеряют мощность

Стандартной единицей для измерения мощности служит Ватт (Вт), названный в честь шотландского изобретателя и промышленника Джеймса Ватта. Согласно формуле, Вт = Дж/с.

Существует еще одна единица мощности, до сих пор широко используемая, –  лошадиная сила (л. с.).

Интересно. Термин «лошадиная сила» берет свое начало в 17-м веке, когда лошадей использовали для поднятия груза из шахты. Одна л. с. равна мощности для поднятия 75 кг на 1 м за 1 с. Это эквивалентно 735,5 Вт.

Мощность силы

Уравнение для мощности соединяет выполненную работу и время. Поскольку известно, что работа выполняется силами, а силы могут перемещать объекты, можно получить другое выражение для мгновенной мощности:

  1. Работа, проделанная силой при перемещении:

A = F x S x cos φ.

  1. Если поставить А в универсальную формулу для N, определяется мощность силы:

N = (F x S x cos φ)/t = F x V x cos φ, так как V = S/t.

  1. Если сила параллельна скорости частицы, то формула принимает вид:

N = F x V.

Мощность вращающихся объектов

Процессы, связанные с вращением объектов, могут быть описаны аналогичными уравнениями. Эквивалентом силы для вращения является крутящий момент М, эквивалент скорости V – угловая скорость ω.

Если заменить соответствующие величины, то получается формула:

N = M x ω.

M = F x r, где r – радиус вращения.

Для расчета мощности вала, вращающегося против силы, применяется формула:

N = 2π x M x n,

где n – скорость в об/с (n = ω/2π).

Отсюда получается то же упрощенное выражение:

N = M x ω.

Таким образом, двигатель может достичь высокой мощности либо при высокой скорости, либо, обладая большим крутящим моментом. Если угловая скорость ω равна нулю, то мощность тоже равна нулю, независимо от крутящего момента.

Видео

Оцените статью:

Мощность двигателя - как работает и что это такое,на что влияет

Изобретенный более 100 лет назад поршневой двигатель внутреннего сгорания (ДВС), на сегодняшний день все еще является самым распространенным в автомобилестроении. При выборе модели двигателя своего будущего автомобиля покупатель может предварительно ознакомиться с его основными характеристиками. В этой статье мы подробно расскажем об основных показателях двигателей внутреннего сгорания, что они собой представляют и как влияют на работу.

Важнейшими характеристиками двигателя являются его мощность, крутящий момент и обороты, при которых эта мощность и крутящий момент достигаются.

Содержание статьи

  • Роль мощности и крутящего момента двигателя
    • Вопрос — ответ
    • Объем двигателя — как работает и что это такое,на что влияет.
    • Система зажигания двигателя: описание,датчик распределитель,фото,видео.
    • Вентилятор охлаждения двигателя: типы,диагностика,назначение,устройство.
    • Поршень двигателя: функции,конструкция,типы,фото,видео

Обороты двигателя

Под широкоупотребимым термином «обороты двигателя» имеется в виду количество оборотов коленчатого вала в единицу времени (в минуту).

И мощность, и крутящий момент — величины не постоянные, они имеют сложную зависимость от оборотов двигателя. Эта зависимость для каждого двигателя выражается графиками, подобными нижеследующему:

Производители двигателей борются за то, чтобы максимальный крутящий момент двигатель развивал в как можно более широком диапазоне оборотов («полка крутящего момента была шире»), а максимальная мощность достигалась при оборотах, максимально приближенных к этой полке.

Мощность двигателя

Чем выше мощность, тем большую скорость развивает авто

Мощность — это отношение работы, выполняемой за некоторый промежуток времени, к этому промежутку времени. При вращательном движении мощность определяется как произведение крутящего момента на угловую скорость вращения.

Мощность двигателя последнее время все чаще указывают в кВт, а ранее традиционно указывали в лошадиных силах.

Как видно на приведенном выше графике, максимальная мощность и максимальный крутящий момент достигаются при различных оборотах коленвала. Максимальная мощность у бензиновых двигателей обычно достигается при 5-6 тыс. оборотов в минуту, у дизельных — при 3-4 тыс. оборотов в минуту.

График мощности для дизельного двигателя:

Крутящий момент

Крутящий момент характеризует способность ускоряться и преодолевать препятствия

Крутящий момент (момент силы) — это произведение силы на плечо рычага. В случае кривошипно-шатунного механизма, данной силой является сила, передаваемая через шатун, а рычагом — кривошип коленчатого вала. Единица измерения — Ньютон-метр.

Иными словами, крутящий момент характеризует силу, с которой будет вращаться коленвал, и насколько успешно он будет преодолевать сопротивление вращению.

На практике высокий крутящий момент двигателя будет особенно заметен при разгонах и при передвижении по бездорожью: на скорости машина легче ускоряется, а вне дорог — двигатель выдерживает нагрузки и не глохнет.

Виды мощности

Для определения характеристик двигателя применяют такие понятия мощности как:

  • индикаторная;
  • эффективная;
  • литровая.

Индикаторной называют мощность, с которой газы давят на поршень. То есть, не учитываются никакие другие факторы, а только давление газов в момент их сгорания. Эффективная мощность, эта та сила, которая передается коленчатому валу и трансмиссии. Индикаторная будет пропорциональной литражу двигателя и среднему давлению газов на поршень.

Эффективная мощность двигателя будет всегда ниже индикаторной.

Также есть параметр, называемый литровой мощность двигателя. Это соотношение объема двигателя к его максимальной мощности. Для бензиновых моторов литровая мощность составляет в среднем 30-45 кВт/л, а у дизельных – 10-15 кВт/л.

Как узнать мощность двигателя автомобиля

Можно посмотреть в документах на машину, но иногда требуется узнать мощность автомобиля, который подвергался тюнингу или давно находится в эксплуатации. В таких случаях не обойтись без динамометрического стенда. Его можно найти в специализированных организациях и на станциях техобслуживания. Колеса автомобиля помещаются между барабанами, создающими сопротивление вращению. Далее имитируется движение с разной нагрузкой. Компьютер сам определит мощность двигателя. Для более точного результата может понадобиться несколько попыток.

 

Роль мощности и крутящего момента двигателя

Для обеспечения лучших динамических показателей двигателя, производители стараются наделить силовой агрегат максимальным крутящим моментом, который будет достигаться в более широком значении оборотов двигателя.

Чтобы правильно оценить роль этих двух понятий, стоит обратить внимание на следующие факты:

  • Взаимосвязь мощности и крутящего момента можно выразить в формуле: P = 2П*M*n, где Р – это мощность, M – показатель крутящего момента, а n – количество оборотов коленвала в единицу времени.
  • Крутящий момент более конкретный показатель характеристики двигателя. Низкий крутящий момент (даже при высокой мощности) не позволит реализовать потенциал двигателя: имея возможность разогнаться до высокой скорости, автомобиль будет достигать этой скорости невероятно долго.
  • Мощность двигателя будет возрастать с повышением оборотов: чем выше, тем больше мощность, но до определенных пределов.
  • Крутящий момент увеличивается с повышением количества оборотов, но при достижении максимального значения показатели крутящего момента снижаются.
  • При равных показателях мощности и крутящего момента более эффективным будет двигатель с меньшим расходом топлива.

Вопрос — ответ

1. Автомобиль в глубокой колее сел на брюхо: ведущие колеса вертятся, не касаясь земли. Водитель упрямо газует. Какую полезную мощность может при этом выдать двигатель?

А — паспортную;

Б — в зависимости от оборотов;

В — нулевую;

Г — в зависимости от включенной передачи.

Правильный ответ: В. Автомобиль не движется, мотор не совершает полезной работы. Значит, и полезная мощность равна нулю.

2. Заднеприводный автомобиль с блокированным дифференциалом движется по плохой дороге. Как распределена мощность между ведущими колесами?

А — поровну;

Б — обратно пропорционально частоте вращения каждого из колес;

В — в зависимости от сил сцепления с покрытием;

Г — прямо пропорционально частоте вращения каждого из колес.

Правильный ответ: В.  При блокированном дифференциале ведущие колеса вращаются с одинаковой скоростью, но моменты на них не выравниваются — они зависят только от сцепления с дорогой. Следовательно, реализуемые колесами мощности тоже определяются силами сцепления с покрытием.

3. На что влияет мощность мотора?

А — на динамику разгона;

Б — на максимальную скорость;

В — на эластичность;

Г — на все перечисленные параметры.

Правильный ответ: Г. Часто полагают, что машину тащит исключительно крутящий момент. Но поставщиком крутящего момента является мотор. Если тот перестанет снабжать колеса энергией, то все динамические параметры будут равны нулю. Например, резко тронуться на повышенной передаче не удастся: при низких оборотах просто не хватит мощности. А она-то и определяет запас энергии, которую способен выдать двигатель. И влияет на все перечисленные параметры.

Объем двигателя — как работает и что это такое,на что влияет.

Система зажигания двигателя: описание,датчик распределитель,фото,видео.

Вентилятор охлаждения двигателя: типы,диагностика,назначение,устройство.

Поршень двигателя: функции,конструкция,типы,фото,видео

В чем измеряется механическая мощность:

Мощностью называется физическая величина, которая показывает, насколько движется энергия внутри электрической цепи конкретного оборудования. Что она собой представляет, в каких единицах выражается, в чем измеряется мощность, какие есть для этого приборы? Об этом и другом далее.

Что это такое

Мощностью называется скалярный вид физической величины, который равен скорости изменения с преобразованием, передачей или потреблением системной энергии. Согласно более узкому понятию, это показатель, который равен отношению затраченного времени на работы к самому периоду, который тратится на работу. Обозначается в механике символом N. В электротехнической науке используется буква P. Нередко можно увидеть также символ W, от слова ватт.

Мощность

Различается полезная, полная и номинальная в машинном двигателе. Полезная это сила двигателя, за исключением затрат, которые потрачены на работу всех остальных систем. Полная — указанная сила без вычетов, а номинальная — указанная и гарантированная заводом.

Дополнительная информация! Стоит отметить, что также есть мощность звука и взрывного звука. В первом случае это скалярная величина, связанная со звуковыми волнами и звуковой энергией, которая также измеряется в ваттах, а вторая связана с энерговыделением тротиловых разложений.

Основное понятие в учебном пособии

В чем измеряется

Устаревшей измерительной единицей считается лошадиная сила. Отвечая четко на вопрос, в чем измеряется механическая мощность, стоит отметить, что согласно современным международным показателям, единица мощности это ватт. Стоит отметить, что ватт — производная единица, которая связана с другими. Она равна Джоулю в секунду или килограмму, умноженному на метр в квадрате, поделенный на секунду. Также ватт это вольт, умноженный на ампер.

Важно отметить, что ватт делиться на мега, кило и вольт ампер.

Формулы для измерения

Мощность — величина, которая непосредственным образом связана с другими показателями. Так, она прямым образом связана со временем, силой, скоростью, вектором силы и скоростью, модулем силы и скорости, моментом силы и частотой вращения. Нередко в формулах при вычислении электрической мощностной разновидности задействуется также число Пи, показатель сопротивления, мгновенный ток с напряжением на конкретном участке электрической сети, активная, полная и реактивная сила. Непосредственным участником в вычислении является амплитуда с угловой скоростью и начальной силой тока с напряжением.

В расчетах гидравлической мощностной разновидности, принимает участие давление и расход жидкости. Нередко берется в расчеты показатель количества оборотов двигателя за конкретный промежуток времени.

Дополнительная информация! Чтобы рассчитать тягу, коэффициент полезного действия с другими рабочими параметрами устройства, изучается температура, сила трения и проводниковое сопротивление с реактивными нагрузками.

Основные формулы для измерения

Приборы для измерения

Чтобы измерить мощность, используется ваттметр, вольтметр, варметр и мультиметр с тестером. Они широко используются в различных сферах энергетики с промышленностью, связью, транспортом, наукой, медициной и бытом. В быту их используют, чтобы подсчитать потребляемую электрическую энергию и вычислить возможные повреждения диодов. Стоит отметить, что все существующие приборы для измерения делятся на щитовые с переносными и стационарными, показывающие с регистрирующими, оценивающие и сравнивающие.

Перечисленные приборы подключаются параллельным образом к нагрузке либо источнику электричества. Ваттметры с варметрами отличаются от других тем, что могут определять показатель в электромагнитно сигнале. Делятся на те, что созданы для измерений низких и высоких частот. Что касается вольтметров, они бывают аналоговыми, цифровыми, жиодно-компенсационными, импульсными, фазочувствительными и селективными.

Мультиметры являются комбинированными устройствами. Они, как и вольтметры, делятся на цифровые и аналоговые. Служат как для вычисления напряжения, так и электрической емкости с индуктивностью, температурой, силой тока и сопротивления.

Ваттметр как основной измерительный прибор для электрических приборов

Как измеряют мощность разных видов

Измерение разных мощностных видов происходит по формулам, выведенным с конца прошлого и позапрошлого столетия. Для каждой разновидности есть свое точное алгебраическое правило. Так, измерить механическую можно по первой формуле, а электрическую по второй. Что касается гидравлической, ее можно вычислить по третьему алгебраическому правилу.

Измерение по формулам

Механическая

Механической мощностью является скалярный вид произведения силового вектора на скоростной вектор, при котором движется какой-то объект. Исходя из формулы для вычисления этого показателя, чтобы отыскать его, необходимо знать показатель вектора силы со скоростным вектором, а последний из них равен модулю силы, перемноженному на модуль скорости и векторный угол скорости с силой.

Что касается вычисления тела, которое совершает вращательные движения, можно отметить, что нужно иметь представление о показателе момента силы с угловой скоростью.

Дополнительная информация! Если в задаче эти данные неизвестны, можно двукратное число Пи перемножить на частоту вращения в минуту на момент силы, а затем полученные сведения поделить на 60. Таким образом совершаются вычисления в механике, если нужно понять, какую силу имеет двигатель или прочий силовой агрегат.

Электрическая

Электрической мощностью называется величина, которая показывает, с какой скоростью или преобразованием двигается электрическая энергия. Для изучения мгновенной электрической мощностной характеристики на определенном участке цепи, необходимо знать значение тока и напряжения мгновенного тока и перемножить данные значения.

Чтобы понять, сколько составляет активный, полный, реактивный или мгновенный реактивный мощностный показатель, нужно знать точные цифры амплитуды тока, амплитуды напряжения, угла тока с напряжением, а также угловую скорость и время, поскольку все существующие физические формулы сводятся к этим параметрам. Также в формулах задействуется синус, косинус угла и значение 1/2.

Понятие электрической мощности

Гидравлическая

Гидравлическим мощностным показателем в гидромашине или гидроцилиндре называется произведение машинного перепада давления на жидкостный расход. Как правило, это основная формулировка, взятая из единственной существующей формулы для вычисления.

Обратите внимание! Больше алгебраических и инженерных правил можно найти в прикладной науке о движениях жидкостей и газов, а именно в гидравлике.

Постоянного и переменного тока

Что касается мощности постоянного с переменным током, то чаще всего их причисляют к электрической разновидности. Конкретного понятия для двух разновидностей нет, однако их можно вычислить, исходя из имеющихся алгебраических установок. Так, мощностью постоянного тока является произведение силы тока и постоянного напряжения или же удвоенное значение силы тока на электрическое сопротивление, которое, в свою очередь, вычисляется делением двойного напряжения на обычное сопротивление.

Что касается переменного тока, это произведение силы тока с напряжением и косинусом сдвига фаз. При этом беспрепятственно можно посчитать только активную и реактивную разновидность. Узнать полное мощностное значение можно через векторную зависимость этих показателей и площади.

Чтобы измерить эти показатели, можно воспользоваться как указанными выше приборами, так и фазометром. Этот прибор служит, чтобы вычислить реактивную разновидность по государственному эталону.

Понятие переменной мощности тока

В целом, мощность — это величина, основное предназначение которой показывать силу работы конкретного прибора и во многих случаях скорость деятельности, взаимодействуя с ним. Она бывает механической, электрической, гидравлической и для постоянного с переменным током. Измеряется по международной системе в ваттах и киловаттах. Приборами для ее вычисления выступает вольтметр, ваттметр. Основные формулы для самостоятельного расчета перечислены выше.

Механические характеристики электрических двигателей - Энциклопедия по машиностроению XXL

Движущие силы или моменты сил действуют на ведущие звенья механизма со стороны двигателя, обычно являются сложными функциями скоростей или перемещений точек приложения и описываются системой характеристик двигателя. Так, гиревой двигатель, применяемый в некоторых типах напольных и настенных часов, характеризуется постоянство.м движущего момента независимо от скорости и угла поворота рабочей оси, в то время как момент пружинного часового двигателя уменьшается во времени по мере раскручивания пружины. Еще более сложны механические характеристики электрических двигателей, представляющие собой зависимость движущего момента от частоты вращения ротора.  [c.33]
МЕХАНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ДВИГАТЕЛЕЙ  [c.174]

Механической характеристикой электрического двигателя называется зависимость его скорости от развиваемого момента О) = /(М).  [c.174]

Все указанные виды электрического торможения за исключением рекуперативного применяются тогда, когда требуется быстрая, а иногда и точная остановка. Рекуперативное торможение даёт возможное тормозить двигатель лишь на высоких скоростях. Каждый вид электрического торможения обусловливает особые тормозные механические характеристики. Электрическое торможение в часто пускаемых приводах вызывает всегда повышение мощности двигателя по сравнению с работой без электрического торможения, так как во время последнего в двигателе имеют место потери. В более редких случаях применяется электромагнитное торможение посредством тормозного диска, насаженного на вал двигателя и вращающегося в поле особого электромагнита. Токи Фуко, индуктируемые в диске, создают тормозной момент. Двигатель при этом отключается от сети.  [c.4]

Ручные машины с электрическим приводом подключают к электросети через преобразователи частоты с 50 на 400 Гц, что позволяет уменьшить их массу в 3,5 раза. Часто в приводах ручных машин используют однофазные коллекторные электродвигатели с высокой удельной мощностью на единицу массы и мягкой механической характеристикой. Коллекторные двигатели мало чувствительны к колебаниям напряжения в  [c.32]

Эффективность работы шлифовальных машин в значительной мере зависит от режима работы, прежде всего от стабилизации частоты вращения рабочего органа при изменении внешней нагрузки, а также от прочности и износостойкости рабочего инструмента. В машинах с асинхронными электрическими двигателями стабильность частоты вращения обеспечивается жесткой механической характеристикой самого двигателя, а в машинах с коллекторными двигателями, имеющими мягкую механическую характеристику, для этой цели применяют электронные регуляторы, дублированные независимыми центробежными предохранительными устройствами, устанавливаемыми на валу якоря двигателя и отключающими его питание от сети при превышении номинальной частоты вращения более чем на 15%. Эта мера вызвана необходимостью предотвратить разрыв шлифовального круга при запредельной частоте его вращения на холостом ходу в случае выхода из строя электронного регулятора.  [c.355]


Основными показателями технической характеристики электрического двигателя являются его механическая, электрическая мощность, число оборотов в минуту и крутящий момент. Механическая мощность двигателя, указанная на его щитке, — это номинальная гарантированная заводом полезная мощность. Электрическая мощность, потребляемая электродвигателем из сети, больше его номинальной механической мощности на величину электрических, механических и других потерь энергии в самом двигателе. Потребляемая электрическая мощность превышает механическую в среднем на 10—15 /о-  [c.225]

Выбор электрического типа регулируемого двигателя тесно связан с выбором его механических характеристик (сериесная, шунтовая, компаундная). Система Леонарда даёт возможность получать любые механические характеристики.  [c.20]

Характер изменения движущего момента (со) зависит от типа двигателя и находится путем аппроксимации рабочей части механической характеристики двигателя. Для электрических двигателей определяется по формуле (431). При этом следует иметь в виду, что в период установившегося переходного процесса изменение силы тока пуска 0. Исследования [7 ] показали,  [c.267]

Необходимость электрического регулирования скорости электропривода является одним из важнейших факторов, определяющих выбор электрического типа двигателя и системы электропривода. Регулировочные свойства различных электродвигателей и системы генератор — двигатель указаны в разделе Механические характеристики".  [c.431]

Электрический привод состоит из электродвигателя, аппаратуры управления и механической передачи от двигателя к рабочему органу машины. Тип двигателя выбирают в зависимости от рода тока и номинального напряжения, номинальной мощности и частоты вращения, вида естественной характеристики двигателя и его конструктивного исполнения.  [c.281]

Габариты и масса двигателя (независимо от рода тока) определяются его номинальным моментом вращения, а мощность является производной от частоты вращения. Если механическая характеристика производственного механизма не зависит от частоты вращения, можно применять электрическое регулирование ее в широком диапазоне (1000 и более). Однако, если мощность производственного механизма не зависит от частоты вращения, то при электрическом регулировании увеличиваются габариты и масса двигателя, что также сказывается на габаритах и массе преобразователя и на энергетических характеристиках привода.  [c.207]

В книгу включены обзор и элементы анализа механических ха- рактеристик наиболее распространенных в технике двигателей (поршневого внутреннего сгорания, электрических переменного и постоянного тока и некоторых других) и типовых механических характеристик рабочих машин. На основе сопоставления этих характеристик выясняется строение типовых машинных агрегатов и обосновывается выбор механизмов силовой передачи. Рассмотрение этих примеров позволило изложить основные соображения при подборе механизмов для силовых передач, что при проектировании машин является весьма важным.  [c.4]

Использование в приводе магнитных усилителей с обратными связями обеспечивает жесткие механические характеристики привода при пониженном напряжении, что дает возможность получить низкие посадочные скорости в первом и втором положениях спуска. Недостатком привода является большое количество электрических машин и аппаратов (приводной двигатель, генератор, магнитные усилители).  [c.390]

Электродвигатели должны иметь повышенное скольжение— 6—15% (чем больше возможная неравномерность нагрузки, тем больше скольжение). При одинаковых расхождениях характеристик у любых двух электродвигателей с малым скольжением (жесткой характеристикой) для одной и гой же постоянной частоты вращения расхождение между крутящими моментами, развиваемыми каждым двигателем, будет больше, чем у двигателей с повышенным скольжением. Кроме того, у нескольких двигателей с повышенным скольжением значительно легче выравнять механические характеристики, чем у двигателей с малым скольжением. Поэтому в многодвигательном приводе применяются электродвигатели с фазным ротором и дополнительным стабильным сопротивлением в цепи ротора (сопротивления в виде чугунных пластин применять нецелесообразно вследствие нестабильности их электрических свойств) или короткозамкнутые двигатели повышенного скольжения типа АОС. Обычные короткозамкнутые электродвигатели можно применять только в сочетании с гидромуфтами или электромагнитными муфтами скольжения.  [c.299]

Нагружающее устройство размещено в станине. Электрическая схема выполнена с магнитным усилителем. Диапазон плавного регулирования оборотов двигателя — 1 10. Жесткость механических характеристик электропривода обеспечивается наличием обратных связей по току и напряжению.  [c.104]

Кинематическая схема машины представлена на рис. 77. Нагружающее устройство размещено внутри шкафа и состоит из электродвигателя постоянного тока и редуктора. Электрическая схема привода выполнена с ионным управлением, позволяющим регулировать скорость приводного двигателя в диапазоне 1 20. Обмотка возбуждения двигателя питается от селенового выпрямителя. Необходимое напряжение возбуждения устанавливается соответствующим сопротивлением. Регулирование скорости вращения двигателя производится изменением напряжения на якоре электродвигателя за счет изменения сеточного напряжения тиратрона. Сеточное напряжение тиратрона управляется потенциометром. Меняя постоянное напряжение на сетке, можно регулировать зажигание тиратрона, а следовательно, и количество выпрямленного тока, проходящего через тиратрон за данный полупериод изменения анодного напряжения. Электропривод имеет жесткую механическую характеристику. Если, например, при увеличении нагрузки на валу электродвигателя скорость его будет уменьшаться вследствие увеличения падения напряжения на активном сопротивлении якоря, то все же общее напряжение останется неизменным. 112  [c.112]

В книге даны классификация и технические характеристики современных автомобильных кранов, изготовляемых отечественной промышленностью. Описаны устройство базовых шасси типы, характеристики и устройство двигателей внутреннего сгорания, применяемых на автомобильных кранах устройство и принцип действия узлов и механизмов, а также систем управления и приборов обеспечения безопасной работы серийно выпускаемых автокранов с механическим и электрическим приводом.  [c.2]

Торможение противовключением применяют в подъемно-транспортных установках гораздо чаще, чем другие виды электрического торможения. Как было отмечено (см. гл. 1), это генераторный режим, при котором двигатель преобразовывает кинетическую энергию вращающихся по инерции масс или потенциальную энергию опускающегося груза в электрическую, которая, в свою очередь, в сопротивлениях роторной цепи переходит в тепловую энергию. На рис. 20 в четвертом квадранте показаны механические характеристики этого режима. При осуществлении режима противовключения в цепь ротора вводится добавочный резистор, с помощью которого сила тока двигателя ограничивается до допустимой.  [c.45]

Электрическая схема трактора обеспечивает плавное регулирование скорости подачи проволоки и скорости сварки в большом диапазоне с поддержанием жесткой механической характеристики двигателей. Конструкция ЦНИИТМАШ  [c.240]

Магниты применяются в электрических двигателях, генераторах, приборах, аппаратах, магнетронах, лампах бегущей волны, электронных часах, муфтах, редукторах, магнитных подвесах, подшипниках, медицинском оборудовании, магнитоэлектрических приводах и т. п. В каждом отдельном применении возникают особые требования к физико-механическим характеристикам магнитов. Например, в синхронных двигателях мощностью 2—  [c.3]

Кулачковые контроллеры КВ1 02, предназначенные для механизмов подъема, применяются исключительно для управления двигателями последовательного возбуждения. Это объясняется тем, что двигатели последовательного возбуждения имеют большую перегрузочную способность, благоприятную естественную механическую характеристику на подъеме, при котором имеет место автоматическое повышение скорости при операциях с легкими грузами и ненагруженным крюком. Кроме того, схема управления с такими двигателями позволяет получить надежное электрическое торможение и гребу-ет минимального числа троллеев для подвода тока.  [c.214]

В контроллерах КВ1 02 наряду с механическим предусматривается электрическое торможение с самовозбуждением. При этом якорь двигателя замкнут вместе с последовательной обмоткой возбуждения, на сопротивления Р7—Р8, что увеличивает надежность работы привода, поскольку даже при неисправности механического тормоза будет происходить не падение груза, а спуск его с малой скоростью, соответствующей характеристике нулевого положения (рис. 9-22).  [c.215]

Коэффициент а зависит от вида механической характеристики привода. Например, для электрического привода подачи с двигателем постоянного тока а 1, для гидравлического привода сс = 1 0,5.  [c.141]

В 5.1 было дано математическое описание электромеханического преобразования энергии в системе двух ЭМ, имеющих жесткую механическую связь через общий вал. При этом возможно параллельное или последовательное электрическое соединение обмоток. Механические характеристики каждого двигателя Л/1 и Л/а и суммарная характеристика М- двухдвигательпого асинхронного электропривода покаэаны на рис. 6.21, а схема замещения при последовательном соединении обмоток статоров — на рис. 6.22. Разработка алгоритма анализа рабочих показателей в такой системе сопряжена с проблемой определения параметров намагничивающего контура Хо, Го, которые зависят от часто-  [c.235]

Различают естественные и искусственные механические характеристики. Естественные механические характеристики имеют двигатели, подетюченные без дополнительных сопротивлений к источникам электрической энергии с номинальными напряжением и частотой (при переменном гоке). В случае отличия напряжения или частоты от номинальных, при включении в схемы дополнительных сопротивлений, а также при специальных схемах включения двигателей имеют место искусственные механические характеристики. Основные формулы для расчета характеристик двигателей (рис. 1) приведены в табл. 3. Механические характеристики оцениваются по, величине жесткости, определяемой по формуле  [c.18]

Среди нелинейных систем особое место занимают автоколебательные системы. Термины автоколебания и автоколебательные системы предложены более 50 лет тому назад А. А. Андроновым. Явление автоколебаний проявляется в самых разнообразных формах, таких, как, например, свист телеграфных проводов, скрип открываемой двери, звучание человеческого голоса или смычковых и духовых музыкальных инструментов. Автоколебательными системами являются часы, ламповые генераторы электромагнитных колебаний, паровые машины и двигатели внутреннего сгорания, словом, все реальные системы, которые способны соверщать незатухающие колебания при отсутствии периодических воздействий извне. (Слово реальные здесь означает, что исключается идеализированный случай, когда система не обладает трением.) Характерные свойства автоколебательных систем обусловлены нелинейностью дифференциальных уравнений, которые описывают поведение таки с систем. Правые части этих дифференциальных уравнений обычно содержат нелинейные функции фазовых переменных л . На рис. 1.1 —1.4 приведены графики функций, которые отражают типовые нелинейности, встречающиеся при рассмотрении многих механических и электрических автоколебательных систем. Характеристика силы сухого (кулоновского) трения имеет вид, показанный на рис. 1.1, а, где у — относительная скорость трущихся  [c.10]

Привод от асинхронного двигателя трех-фазпого тока (кривая 3) имеет механическую характеристику, также мало удовлетворяющую требованиям экскаваторной кривой. Эта характеристика слишком жесткая и поэтому для ее смягчения часто включают в цепь ротор постоянного сопротивления. К недостаткам рассматриваемого привода следует отнести громоздкость и недостаточную надежность аппаратуры управления, (особенно при больших мощностях), сложность применения электрического торможения в периоды замедления, большой расход энергии в пусковом реостате и роторе в связи с применением постоянно включенного в цепь ротора сопротивления.  [c.231]

Для привода крановых механизмов, в которых допускается ступенчатое изменение скорости, применяют двухскоростные асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором. На статоре у этих двигателей обычно размещены две обмотки с разным числом полюсов. Поочередное включение каждой из статорных обмоток обеспечивает работу двигателя с различной частотой вращения. На рис. 90, а, б, в показаны электрическая схема и механические характеристики привода грузовой тележки с двухскоростньш электродвигателем МТКЛ1-311-6/16.  [c.379]

Рис. 112. Двухдвигательный привод грузовой лебедки а — электрическая схема, б — диаграмма замыкания контактов кулачкового котроллера, в — механические характеристики привода М/, М2 — двигатели лебедки, М3 — двигатель тормозного гидротолкателя, Эн1 — тормозной электромагнит, R — пускорегулирующее сопротивление, В/—/- -В/—К — контакты кулачкового контроллера, блок-контактор, 1П, 2П, ЗП, 4П и 5П
Газотурбинная установка с СПГГ является двигателем с внешней генерацией рабочего тела и поэтому имеет внешнюю характеристику, удовлетворяющую требованиям локомотивной тяги. Газотурбовозы с СПГГ могут быть выполнены с простой и легкой передачей механической или электрической переменного тока.  [c.27]

В грузоподъемных машинах применяются различные системы электрического привода (электропривода) с двигателями как переменного, так и постоянного тока. Основным преимуществом электропривода постоянного тока является возможность регулирования скорости в широких пределах и получения механических характеристик, наиболее полно удовлетворяющих требованиям, предъявляемым к работе грузоподъемных машин. Крбме того, двигатели постоянного тока допускают большие перегрузки, более напряженный режим работы и требуют меньшего количества проводников.  [c.57]

В машинном агрегате электродвигатель — кривошипный пресс для обработки металлов давлением движущие силы зависят от угловой скорости и могут быть гфедставлены в виде соответствующей механической характеристики (см. 42, 2°). Для пресса сопротивление является функцией положения его ведущего звена. В машинном агрегате электродвигатель — ротационный насос движущая сила и сила производственного сопротивления зависят от угловой скорости ведущих звеньев. Наконец, для машинного агрегата поршневой двигатель внутреннего сгорания — генератор электрического тока движущая сила может считаться с достаточной точностью зависящей только от положения ведущего звена, а сила производственного сопротивления — от угловой скорости вала генератора и т. д.  [c.351]

Тормозные режимы. Двигатели смещанного возбуждения допускают все три способа электрического торможения, которые возможны для двигателя параллельного возбуждения (см. рис. 8). Необходимо отметить, что при торможении с отдачей электроэнергии в сеть ток в якоре и в последовательной обмотке меняет направление и может размагнитить машину. Во избежание этого при переходе через точку идеального холостого хода (ло) последовательную обмотку шунтируют. Во втором квадранте механические характеристики имеют вид прямых. Динамическое торможение обычно осуществляется только при работе параллельной обмотки, магнитный поток остается постоянным, вид характеристик подобен характеристикам двигателя параллельного возбуждения. Характеристики в режиме противовключения нелинейны вследствие влияния изменяющейся намагничивающей силы последовательной обмотки возбуждения при меняющейся нагрузке.  [c.37]

Эти характеристики позволяют использовать капиллярнопористые тела, как было указано выше, в качестве материала для различного рода теплообменников в космосе (конденсаторы, испарители, сублиматоры) для защиты от внешних тепловых потоков, для теплосброса в вакуум (термостатирование емкостей с жидкостями, переохлаждение жидкостей, термостатирование различных аппаратов, подверженных нагреву солнечным излучением), для перекачки жидкости, для преобразования тепловой энергии в механическую или электрическую с высоким к. п. д., для создания специальных теплопроводов типа тепловых трубок, обладающих теплопроводностью, в сотни раз превышающей теплопроводность меди. Наконец, использование пористых материалов в качестве сопл двигателей позволяет в вакууме получить газовые струи очень однородной структуры с хорошо развитым изоэнтропическим ядром. Наиболее эффективной теплоизоляцией в вакууме является пористая теплоизоляция.  [c.444]


Механическая мощность - Energy Education

Рис. 1. Потребляемая мощность в тепловом двигателе измеряется в МВт, а выходная мощность, полученная в виде электричества, измеряется в МВт. [1] Отношение выходной мощности к входящей - это КПД. Рис. 2. Реактивная турбина может выполнять большой объем работы за короткий промежуток времени, поэтому имеет высокую механическую мощность. [2]

Механическая мощность означает скорость, с которой может выполняться работа. Это выходная мощность, а не входная мощность (см. Рисунок 1).Потребляемая мощность относится к тому, насколько быстро энергия топлива преобразуется в энергию для использования в автомобиле. Напротив, выходная мощность - это скорость, с которой двигатель может работать, получая энергию от топлива. Скорость, с которой двигатель использует топливо, - это тепловая мощность. Механическая мощность - это скорость, с которой механическая энергия может быть доставлена ​​в систему. Напомним, что мощность - это передача энергии за определенный промежуток времени.

Механическая мощность часто измеряется в лошадиных силах, хотя иногда она измеряется в ваттах.Несколько примеров:

  • Двигатель авто
  • Двигатель самолета (см. Рисунок 2)
  • Использование крана для подъема тяжелых предметов


Если механическая мощность исходит от теплового двигателя, такого как электростанция, она ограничена вторым законом термодинамики, а максимальное количество механической мощности определяется КПД Карно. [3] Механическая мощность ветряной турбины также ограничена, хотя и в совершенно другом аспекте, пределом Бетца. [4]

Простые машины идеализированы как без потерь. Это означает, что они не теряют энергии при манипулировании силами. Следовательно, механическая мощность сохраняется на протяжении всего срока ее вывода, и это позволяет легко анализировать их с точки зрения механического преимущества. [5]

Посетите Hyperphysics для получения дополнительной информации о работе и власти.

Для дальнейшего чтения

Список литературы

  1. Сделано внутри команды энциклопедии
  2. ↑ Марк Хиллари, Flickr [Online], Доступно: https: // www.flickr.com/photos/markhillary/24279/in/photostream/
  3. ↑ Р. Д. Найт, "Пределы эффективности" в книге Физика для ученых и инженеров: стратегический подход, 3-е изд. Сан-Франциско, США: Pearson Addison-Wesley, 2008, глава 19, раздел 5, стр. 540-542
  4. ↑ WindPower Program, The Betz limit [Online], Доступно: http://www.wind-power-program.com/betz.htm
  5. ↑ Объясни это !, Tools and Simple Machines [Online], доступно: http: // www.exploainthatstuff.com/toolsmachines.html

Чем занимается инженер-механик?

Кто такой инженер-механик?

Машиностроение возникло как отрасль во время промышленной революции в Европе 18 века; однако его развитие можно проследить несколько тысяч лет назад по всему миру. Это, пожалуй, самая разнообразная инженерная дисциплина.

Инженеры-механики играют важную роль в автомобильной, аэрокосмической, биотехнологической, компьютерной и электронной промышленности, автоматизации и обрабатывающей промышленности.Они проектируют, разрабатывают, производят и тестируют всевозможные механические устройства, инструменты, двигатели и машины.

Инженеры-механики могут проектировать и производить все, от мелких деталей, таких как миниатюрные соединители, до крупных станков, таких как сверлильные станки. Они занимаются продуктом от начала до конца и разрабатывают эстетику, функциональность и долговечность. Примеры продуктов, которые инженеры-механики могут проектировать и разрабатывать: трансмиссии; детали двигателя; авиационные двигатели; Системы управления; протезы; Дисковый привод; принтеры; полупроводниковые инструменты; датчики; газовые турбины; Ветряные турбины; топливные элементы; компрессоры; роботы; и станки.

Чем занимается инженер-механик?

Машиностроение - одна из старейших и самых разнообразных инженерных дисциплин. Это отрасль инженерии, которая включает в себя проектирование, производство и эксплуатацию оборудования с применением принципов физики, инженерии, математики и материаловедения.

Машиностроение встречается в таких областях, как композиты, мехатроника и нанотехнологии, и часто в разной степени пересекается с производством, металлургическим строительством, гражданским строительством, аэрокосмической техникой, электротехникой, химической инженерией, промышленным проектированием и другими инженерными дисциплинами.

Чтобы проектировать и производить механические системы, инженеры-механики должны иметь глубокое понимание механики, динамики, термодинамики, электричества и структурного анализа. Они также должны уметь использовать компьютеры, CAD (автоматизированное проектирование) и CAM (автоматизированное производство) для создания и анализа своих проектов, а также для контроля качества продукции.

Инженеры-механики обычно делают следующее:
- Анализируют проблемы, чтобы увидеть, как механическое устройство может помочь в решении проблемы
- Проектировать или модернизировать механические устройства, создавая чертежи, чтобы устройство могло быть построено
- Разработайте прототип устройства и испытать прототип
- Проанализировать результаты испытаний и при необходимости изменить конструкцию
- Наблюдать за производственным процессом

Инженеры-механики используют многие типы инструментов, двигателей и машин, такие как:
- Электрогенераторы, двигатели внутреннего сгорания, паровые и газовые турбины
- Электроэнергетические машины, такие как охлаждение и кондиционирование воздуха
- Промышленные производственное оборудование, включая роботов, используемых в производстве
- Прочие машины внутри зданий, такие как лифты и эскалаторы
- Станки и инструменты для других инженеров
- Системы обработки материалов, такие как конвейерные системы и автоматизированные перегрузочные станции

Ниже приведены примеры различных типов инженеров-механиков:

Автомобильные инженеры-исследователи
Автомобильные инженеры-исследователи пытаются улучшить характеристики автомобилей, работая над улучшением традиционных характеристик автомобилей, таких как подвеска, и работают над аэродинамикой и новыми возможными видами топлива.Инженеры-исследователи в области автомобилестроения занимаются разработкой легковых автомобилей, грузовиков, автобусов, мотоциклов и внедорожников. Они разрабатывают новые продукты, модифицируют существующие, устраняют неисправности и решают технические проблемы.

Инженеры по системам отопления и охлаждения
Теплотехника, также известная как теплопередача или тепловые науки, является академической специальностью машиностроения. Инженеры по системам отопления и охлаждения разрабатывают экологические системы (системы, которые поддерживают температуру и влажность в определенных пределах) для самолетов, поездов, автомобилей, компьютерных классов и школ.Они проектируют аппаратуру и оборудование для контроля испытаний, а также разрабатывают процедуры испытаний продукции. Они также рассчитывают потери энергии в зданиях, используя такое оборудование, как компьютеры, анализаторы горения или манометры.

Инженеры-робототехники
Инженер-робототехник - закулисный дизайнер, который отвечает за создание роботов и роботизированных систем, способных выполнять обязанности, которые люди либо не могут, либо предпочитают не выполнять.

Инженеры-робототехники будут тратить большую часть своего времени на разработку планов, необходимых для создания роботов, а также будут проектировать процессы, необходимые для правильной работы робота.Благодаря своим творениям инженер-робототехник помогает делать рабочие места безопаснее, проще и эффективнее, особенно в обрабатывающей промышленности.

Инженеры по материалам
Инженеры по материалам пытаются решать проблемы в нескольких различных инженерных областях, таких как механическое, химическое, электрическое, гражданское, ядерное и аэрокосмическое. Они делают это путем разработки, обработки и тестирования материалов с целью создания новых материалов, отвечающих определенным механическим, электрическим и химическим требованиям.

Инженеры по материалам изучают химические свойства, структуру и механическое использование пластмасс, металлов, наноматериалов (чрезвычайно малых веществ), керамики и композитов в зависимости от места использования.

Инженеры-механики также известны как:
Инженеры-конструкторы Инженер по системам шасси Инженер шасси

Информация о вакансиях, карьере, заработной плате и образовании

Информация о карьере, заработной плате и образовании

Чем они занимаются: инженеры-механики проектируют, разрабатывают, производят и тестируют механические и тепловые датчики и устройства.

Рабочая среда: Инженеры-механики обычно работают в офисах. Они могут иногда посещать рабочие места, где проблема или часть оборудования требуют их личного внимания. Инженеры-механики работают в основном в сфере инженерных услуг, исследований и разработок и производства.

Как стать им: инженерам-механикам обычно требуется степень бакалавра в области машиностроения или технологии машиностроения. Во всех штатах и ​​округе Колумбия требуется, чтобы инженеры-механики, продающие услуги населению, имели лицензию.

Заработная плата: Средняя годовая заработная плата инженеров-механиков составляет 88 430 долларов.

Перспективы занятости: Согласно прогнозам, в течение следующих десяти лет занятость инженеров-механиков вырастет на 4 процента, что примерно так же быстро, как в среднем для всех профессий. Перспективы трудоустройства могут быть наилучшими для тех, кто следит за последними достижениями в области технологий.

Родственные профессии: изучите профессии, которые имеют схожие обязанности, навыки, интересы, образование или обучение с профессией, описанной в профиле.

Ниже приводится все, что вам нужно знать о карьере инженера-механика, с большим количеством деталей. В качестве первого шага взгляните на некоторые из следующих вакансий инженера-механика, которые являются настоящими вакансиями у реальных работодателей. Вы сможете увидеть вполне реальные требования к карьере для работодателей, которые активно нанимают. Ссылка откроется в новой вкладке, и вы сможете вернуться на эту страницу и продолжить чтение о карьере:

Топ-3 вакансии инженера-механика

  • Инженер-механик - Прикладные материалы - Kalispell, MT .

    Разработка, проектирование или изменение макетов / схем и / или подробных чертежей / спецификаций в машиностроении сложной области * Выполнение инженерного анализа сложной области с ограниченными возможностями...

  • Инженер-механик (дизайн) - Киберкодеры - Дейтон, Огайо

    Инженер-механик (дизайн). Мы базируемся в Дейтоне, штат Огайо, и являемся очень стабильным системным интегратором с 70-летним опытом. Мы предлагаем различные решения автоматизации для автомобильной и биотехнологической промышленности

  • Инженер-механик - Киберкодеры - Сан-Хосе, Калифорния

    Инженер-механик Если вы инженер-механик с опытом, продолжайте читать! Мы находимся в Сан-Хосе и начали работу чуть более 10 лет назад.Мы - ведущий производитель полупроводников ...

Просмотреть все вакансии Инженер-механик

Инженеры-механики исследуют, проектируют, разрабатывают, производят и тестируют механические и тепловые датчики и устройства, включая инструменты, двигатели и машины.

Обязанности инженеров-механиков

Инженеры-механики обычно делают следующее:

  • Проанализировать проблемы, чтобы увидеть, как механические и тепловые устройства могут помочь в решении конкретной проблемы
  • Проектирование или перепроектирование механических и тепловых устройств или подсистем с использованием анализа и автоматизированного проектирования
  • Расследовать отказы оборудования или трудности, диагностировать неисправную работу и рекомендовать способы устранения
  • Разработать и испытать прототипы проектируемых устройств
  • Проанализировать результаты испытаний и при необходимости изменить дизайн или систему
  • Наблюдать за производственным процессом устройства

Машиностроение - одна из самых обширных областей машиностроения.Инженеры-механики проектируют и контролируют производство многих продуктов, от медицинских устройств до новых батарей.

Инженеры-механики проектируют машины для производства энергии, такие как электрогенераторы, двигатели внутреннего сгорания, паровые и газовые турбины, а также энергопотребляющие машины, такие как системы охлаждения и кондиционирования воздуха.

Инженеры-механики проектируют другие машины внутри зданий, например лифты и эскалаторы. Они также проектируют системы транспортировки материалов, такие как конвейерные системы и автоматизированные перегрузочные станции.

Как и другие инженеры, инженеры-механики широко используют компьютеры. Инженеры-механики обычно несут ответственность за интеграцию датчиков, контроллеров и оборудования. Компьютерные технологии помогают инженерам-механикам создавать и анализировать конструкции, запускать моделирование и тестировать, как машина может работать, взаимодействовать с подключенными системами и создавать спецификации для деталей.

Ниже приведены примеры типов инженеров-механиков:

Инженеры-исследователи автомобилей стремятся улучшить характеристики автомобилей.Эти инженеры работают над улучшением традиционных характеристик автомобилей, таких как подвеска, а также над аэродинамикой и новыми возможными видами топлива.

Инженеры по системам отопления и охлаждения работают над созданием и поддержанием экологических систем там, где температура и влажность должны поддерживаться в определенных пределах. Они разрабатывают такие системы для самолетов, поездов, автомобилей, школ и даже компьютерных классов.

Инженеры-робототехники проектируют, конструируют и обслуживают роботов.Эти инженеры планируют, как роботы будут использовать датчики для обнаружения вещей на основе света или запаха, и они проектируют, как эти датчики будут вписываться в конструкции роботов.

Инженеры-механики занимают около 316 300 рабочих мест. Крупнейшие работодатели инженеров-механиков:

Архитектурные, инженерные и сопутствующие услуги 20%
Машиностроение 14%
Производство транспортного оборудования 11%
Производство компьютеров и электроники 7%
Услуги в области научных исследований и разработок 6%

Инженеры-механики обычно работают в офисах.Они могут иногда посещать рабочие места, где проблема или часть оборудования требуют их личного внимания. В большинстве случаев они работают с другими инженерами, инженерами и другими профессионалами как часть команды.

График работы инженера-механика

Большинство инженеров-механиков работают полный рабочий день, а некоторые работают более 40 часов в неделю.

Получите необходимое образование: Найдите школы для инженеров-механиков рядом с вами!

Инженерам-механикам обычно требуется степень бакалавра в области машиностроения или технологии машиностроения.Инженеры-механики, которые продают услуги публично, должны иметь лицензии во всех штатах и ​​округе Колумбия.

Для этой формы требуется javascript.

Обучение инженеров-механиков

Инженерам-механикам обычно требуется степень бакалавра в области машиностроения или технологии машиностроения. Программы машиностроения обычно включают курсы математики, естественных наук и физических наук, а также инженерии и дизайна. Технологические программы в области машиностроения уделяют меньше внимания теории и больше - практическому применению инженерных принципов.Они могут уделять особое внимание стажировкам и кооперативам для подготовки студентов к работе в промышленности.

Некоторые колледжи и университеты предлагают 5-летние программы, которые позволяют студентам получить как степень бакалавра, так и степень магистра. Некоторые 5-летние или даже 6-летние планы сотрудничества сочетают учебу в классе с практической работой, что позволяет учащимся получить ценный опыт и зарабатывать деньги для финансирования части своего образования.

ABET аккредитует программы в области инженерии и инженерных технологий. Большинство работодателей предпочитают нанимать студентов по аккредитованной программе.Для того, чтобы стать лицензированным профессиональным инженером, обычно требуется степень аккредитованной ABET программы.

Важные качества для инженеров-механиков

Творчество. Инженеры-механики проектируют и изготавливают сложное оборудование и механизмы. Для такой работы необходим творческий ум.

Навыки аудирования. Инженеры-механики часто работают над проектами вместе с архитекторами и компьютерными специалистами.Они должны выслушивать и анализировать различные подходы других экспертов для выполнения поставленной задачи.

Математические навыки. Инженеры-механики используют принципы вычислений, статистики и других сложных математических дисциплин для анализа, проектирования и устранения неисправностей в своей работе.

Механические навыки. Механические навыки позволяют инженерам применять базовые инженерные концепции и механические процессы для проектирования новых устройств и систем.

Умение решать проблемы. Инженерам-механикам нужны хорошие навыки решения проблем, чтобы брать научные принципы и открытия и использовать их для проектирования и создания полезных продуктов.

Лицензии, сертификаты и регистрации для инженеров-механиков

Для должности инженера-механика начального уровня лицензия не требуется. Лицензию профессионального инжиниринга (PE), которая обеспечивает более высокий уровень лидерства и независимости, можно получить позже в карьере.Лицензированные инженеры называются профессиональными инженерами (PE). PE может контролировать работу других инженеров, подписывать проекты и предоставлять услуги непосредственно населению. Для государственной лицензии обычно требуется

  • Диплом по инженерной программе, аккредитованной ABET
  • Проходной балл по экзамену по основам инженерии (FE)
  • Соответствующий опыт работы не менее 4 лет
  • Проходной балл на экзамене по профессиональной инженерии (PE).

Первоначальный экзамен FE может быть сдан после получения степени бакалавра. Инженеров, сдающих этот экзамен, обычно называют обучающимися инженерами (EIT) или инженерами-интернами (EI). После выполнения требований к опыту работы EIT и EI могут сдать второй экзамен, который называется «Принципы и практика проектирования».

Некоторые штаты требуют, чтобы инженеры продолжали обучение, чтобы ежегодно продлевать свои лицензии. Большинство штатов признают лицензию от других штатов, если лицензионные требования другого штата соответствуют или превышают их собственные лицензионные требования.

Несколько профессиональных организаций предлагают инженерам различные программы сертификации, чтобы продемонстрировать свою компетентность в конкретных областях машиностроения.

Другой опыт для инженеров-механиков

В старших классах школы студенты могут посещать летние инженерные лагеря, чтобы узнать, чем занимаются эти и другие инженеры. Посещение этих лагерей может помочь учащимся спланировать учебную работу на оставшееся время в старшей школе.

Повышение квалификации инженеров-механиков

А к.D. имеет важное значение для должностей инженерных факультетов в системе высшего образования, а также для некоторых программ исследований и разработок. Инженеры-механики могут получить ученую степень в области инженерии или делового администрирования, чтобы изучить новые технологии, расширить свое образование и улучшить свои навыки управления проектами. Инженеры-механики могут стать администраторами или менеджеры после получения опыта работы.

Средняя годовая заработная плата инженеров-механиков составляет 88 430 долларов США.Средняя заработная плата - это заработная плата, при которой половина рабочих по профессии зарабатывала больше этой суммы, а половина - меньше. Самые низкие 10 процентов заработали менее 57 130 долларов, а самые высокие 10 процентов заработали более 138 020 долларов.

Средняя годовая заработная плата инженеров-механиков в ведущих отраслях, в которых они работают, составляет:

Услуги в области научных исследований и разработок $ 101 780
Производство компьютеров и электроники 95 260 долларов США
Архитектурные, инженерные и сопутствующие услуги $ 90 560
Производство транспортного оборудования $ 90 350
Машиностроение $ 80 720

Большинство инженеров-механиков работают полный рабочий день, а некоторые работают более 40 часов в неделю.

Предполагается, что занятость инженеров-механиков вырастет на 4 процента в течение следующих десяти лет, так же быстро, как в среднем по всем профессиям. Инженеры-механики могут работать во многих отраслях и над разными типами проектов. В результате темпы их роста будут зависеть от отраслей, в которых они работают.

Инженеры-механики, согласно прогнозам, будут испытывать более быстрый, чем в среднем, рост объема инженерных услуг, поскольку компании продолжают заключать контракты с этими фирмами. Инженеры-механики также останутся вовлеченными в различные обрабатывающие отрасли, особенно в автомобилестроение.Эти инженеры будут играть ключевую роль в улучшении диапазона и производительности гибридных и электрических автомобилей. Однако сокращение занятости в некоторых отраслях обрабатывающей промышленности замедлит общий рост занятости инженеров-механиков.

Просмотреть все вакансии инженера.

Перспективы работы инженеров-механиков

Ожидается, что в целом у инженеров-механиков хорошие перспективы. Они лучше всего подходят для тех, кто обучен новейшим программным инструментам, особенно для вычислительного проектирования и моделирования.Такие инструменты позволяют инженерам и дизайнерам перейти от концептуального этапа проекта непосредственно к готовому продукту, устраняя необходимость в прототипах.

Студенты-инженеры-механики, которые могут научиться создавать виртуальные модели, прежде чем переходить к этапам проектирования, сборки и тестирования, могут оказаться востребованными компаниями, поскольку эти навыки позволят им сократить циклы разработки продукта.

Инженеры, имеющие опыт или подготовку в области трехмерной печати, также будут иметь лучшие перспективы трудоустройства.

Прогнозы занятости для инженеров-механиков, 2019-29
Должность Занятость, 2019 Прогнозируемая занятость, 2029 год Изменение, 2019-29
Процент Числовой
Инженеры-механики 316,300 328 700 4 12 400
Менеджеры по архитектуре и проектированию

Менеджеры по архитектуре и проектированию планируют, направляют и координируют деятельность архитектурных и инженерных компаний.

Составители

Составители чертежей используют программное обеспечение для преобразования проектов инженеров и архитекторов в технические чертежи. Большинство рабочих специализируются на архитектурном, строительном, электрическом или механическом черчении и используют технические чертежи для проектирования всего, от микрочипов до небоскребов.

Инженеры-материалы

Инженеры по материалам разрабатывают, обрабатывают и тестируют материалы, используемые для создания широкого спектра продуктов, от компьютерных микросхем и крыльев самолетов до клюшек для гольфа и биомедицинских устройств.Они изучают свойства и структуру металлов, керамики, пластиков, композитов, наноматериалов (чрезвычайно малых веществ) и других веществ с целью создания новых материалов, отвечающих определенным механическим, электрическим и химическим требованиям.

Математики и статистики

Математики и статистики анализируют данные и применяют математические и статистические методы для решения реальных проблем в бизнесе, инженерии, здравоохранении или других областях.

Техники-механики

Техники-механики помогают инженерам-механикам проектировать, разрабатывать, тестировать и производить механические устройства, включая инструменты, двигатели и машины. Они могут делать наброски и наброски, записывать и анализировать данные, производить расчеты и оценки и сообщать о своих выводах.

Менеджеры в области естественных наук

Менеджеры по естественным наукам контролируют работу ученых, включая химиков, физиков и биологов.Они направляют деятельность, связанную с исследованиями и разработками, и координируют такие действия, как тестирование, контроль качества и производство.

Инженеры-ядерщики

Инженеры-ядерщики исследуют и разрабатывают процессы, приборы и системы, используемые для получения выгод от ядерной энергии и излучения. Многие из этих инженеров находят промышленное и медицинское применение радиоактивным материалам, например, в оборудовании, используемом для медицинской диагностики и лечения.

Инженеры-нефтяники

Инженеры-нефтяники проектируют и разрабатывают методы добычи нефти и газа из залежей ниже поверхности Земли.Инженеры-нефтяники также находят новые способы добычи нефти и газа из старых скважин.

Физики и астрономы

Физики и астрономы изучают способы взаимодействия различных форм материи и энергии. Физики-теоретики и астрономы могут изучать природу времени или происхождение Вселенной. Некоторые физики проектируют и проводят эксперименты с использованием сложного оборудования, такого как ускорители частиц, электронные микроскопы и лазеры.

Инженеры по продажам

Инженеры по продажам продают предприятиям сложные научно-технические продукты или услуги.Они должны хорошо разбираться в деталях и функциях продуктов и понимать научные процессы, которые заставляют эти продукты работать.

Часть информации на этой странице используется с разрешения Министерства труда США.


Другие вакансии: Просмотреть все вакансии или 30 лучших профилей карьеры

Машиностроение »О компании

Исторический обзор

Механический отдел основан в соответствии с законом 1927 года.Он должен был быть на высшем уровне самых передовых технических институтов Европы того времени. Это был один из четырех факультетов «Королевской инженерной школы», а именно; Департамент гражданского строительства, Архитектурный факультет, Механический факультет и Департамент промышленной химии. Вначале механический факультет имел два отделения: механическое и электрическое.

В 1928 году была создана лаборатория (названная «Тепловая лаборатория») для проведения экспериментов и испытаний тепловых двигателей.Эта лаборатория была завершена в 1931 году. Она была разработана, чтобы соответствовать самым современным европейским учреждениям того времени. Он был оборудован всей современной и различной техникой и приборами для обучения студентов механического факультета. На протяжении многих лет эта лаборатория играла важную роль в образовании инженеров-механиков. Он по-прежнему выполняет ту же роль, непрерывно совершенствуясь и обеспечивая его самым современным оборудованием и инструментами для обучения.

Было осознано, что обучение студентов-механиков и студентов-электриков требует, помимо теоретических и практических занятий, ручного обучения технологиям производства и знания производственных и производственных систем. Поэтому в 1931 году на территории Королевской инженерной школы была открыта специальная мастерская. Он был оснащен новейшим оборудованием и инструментами для обучения студентов во время тренировок или летних каникул под наблюдением персонала.Эта мастерская была завершена, и обучение началось в 1932 году.

В 1934 году степень бакалавра в области машиностроения заменила старый диплом инженера. С годами механический отдел быстро развивался и отделял электрическую отрасль. В его учебные программы постоянно добавлялись новые современные предметы. Исследование распространилось на множество различных областей специализации. Особый интерес был проявлен к производству электроэнергии и различным видам энергии. Это привело к созданию в 1963 году отдельного специализированного отдела под названием «Машиностроительный факультет».Сейчас учеба на первом и втором курсах обычна в «Машиностроении». На третьем и четвертом курсах студенты-механики выбирают между «Машиностроительный факультет» или «Механический конструкторско-производственный факультет».

Цели программы MPE

Академическая программа бакалавриата кафедры МПЭ присуждает степень бакалавра степень в мех. Энергетика. Программа MPE направлена ​​на подготовку студентов к пониманию конструкции и работы мехов.системы передачи энергии и энергии, перенос тепла, массы, количества движения и энергии в различных операциях и процессах на электростанциях, системы кондиционирования и охлаждения. Программа направлена ​​также на ознакомление студентов с экономикой и автоматическим управлением такими системами.

По окончании обучения по программе MPE выпускник сможет:

- Проектирование, разработка, эксплуатация, а также обслуживание различных типов механического оборудования для выработки энергии, оборудования для передачи энергии, систем кондиционирования и охлаждения в дополнение к устройствам автоматического управления, задействованным во всех таких системах.

- Разработка методов и практическое решение различных технологических и экономических проблем.

- Проектирование, разработка, эксплуатация и обслуживание всех систем контроля безопасности и противопожарной защиты для механического силового оборудования.

- Проектирование, разработка, эксплуатация и техническое обслуживание трубопроводов и трубопроводов сетей жидкости, пара и газа, а также соответствующего оборудования.

- Проектировать, разрабатывать, эксплуатировать и обслуживать все типы устройств, используемых для снижения выбросов загрязняющих веществ от различных механических систем и систем сгорания.

- Проектировать, разрабатывать и эксплуатировать все необходимые методы технического обслуживания и повышать производительность оборудования для сжигания, турбомашин, систем охлаждения и кондиционирования воздуха.

- Расчет массы, количества движения, теплового баланса и определение параметров рабочих характеристик и эффективности.

- Размеры и конструкция устройств, а также чертежи различных схем для устройств передачи механической энергии и энергии.

- Определить все аспекты проблем загрязнения окружающей среды, касающихся выбросов производства электроэнергии, сточных вод и загрязнения воздуха.Спроектировать, разработать и реализовать соответствующие практические решения.

- Планировать, проектировать и выполнять исследовательскую работу, оценивать результаты и делать выводы.

- Эффективное общение с использованием всех типов письменных, устных и графических форм

MPE Program Vision

Стать одной из важнейших программ прогресса и роста нации, особенно в текущий период. И стать одной из опор промышленного возрождения в области машиностроения и обеспечить образование, исследования и общественные услуги в Египте, а также в арабском регионе.

Миссия программы MPE

Служит египетскому обществу и соседним арабским и африканским странам путем распространения и разработки технической информации, направленной на улучшение инженерных и управленческих навыков в мех. энергетика, обслуживание, логистика, инженерный менеджмент экономики энергетики и транспорта. Миссия также заключается в поддержке воздушного и наземного транспорта и планировщиков, менеджеров по выработке электроэнергии и планировщиков для будущего расширения и решения проблем.Программа направлена ​​на обеспечение всестороннего технического обслуживания и управленческой подготовки для студентов инженерных специальностей местных и региональных институтов, занимающихся проектированием, выбором, установкой, эксплуатацией и техническим обслуживанием двигателей внутреннего сгорания, насосов, компрессоров, электростанций, кондиционирования воздуха и охлаждения, газо- и нефтепроводов, а также для подготовки студентов к широкому и динамичному карьерному росту. Программа MPE будет постоянно повышать квалификацию инженеров-механиков, а также соответствовать международным академическим стандартам.

Цели программы MPE

Программа

MPE предназначена для выпускников, которые:

1. Обладают прочным фундаментом в области фундаментальных наук, математики и основ инженерии, а также логического мышления и способны и способны применять эти знания и науку для анализа и решения различных инженерных задач.

2. Понимать этические вопросы, связанные с профессией MPE.

3. Обладал хорошими теоретическими и практическими знаниями в области машиностроения и машиностроения.

4. Приобрел навыки проектирования, которые включают интеграцию различных механических тем.

5. Владение новейшими технологическими инструментами, необходимыми для практики в области машиностроения.

6. Иметь хорошие коммуникативные навыки.

7. Может эффективно работать в команде.

8. Приобрели общие навыки, необходимые для работы в междисциплинарной, разнообразной, конкурентоспособной и быстро меняющейся инженерной среде.

9. Обладают развитыми способностями к критическому мышлению и обучению на протяжении всей жизни и способны обновлять свои технические знания, работая профессиональными инженерами.

Целевой показатель отдела машиностроения

1. Подготовка выпускников, способных работать в области проектирования, внедрения и эксплуатации механических систем, а также бизнес-планирования и организации связанных с ними.

2. Подготовить выпускников, способных работать в области планирования, технического обслуживания, управления и анализа механических аварий и механических приложений на транспорте, в компаниях авиационного обслуживания, на электростанциях, нефтяных компаниях и местных службах обслуживания.

3. Развитие навыков применения научных и инженерных измерений в проектах развития в области городского планирования, сельского хозяйства, водных ресурсов и распространения загрязнения в атмосфере.

4. Развивать навыки для изучения технических предложений и технико-экономических обоснований и выполнения пробных работ по закупке механических систем.

5. Развитие профессиональных навыков и менталитета, чтобы соответствовать последним событиям в дискуссии и способствовать совершенствованию внутреннего рынка труда как на региональном, так и на международном уровнях.

Вакансии инженера-механика

- Все типы электростанций и нефтехимических заводов.

- Перерабатывающие или пользовательские отрасли.

- Менеджмент в отраслях.

- Учреждения, связанные с автомобилями, судами, производством энергии или аэрокосмической промышленностью, холодильным оборудованием и кондиционированием воздуха.

- Безопасность и защита окружающей среды.

- Научно-исследовательские институты.

Основные направления специализации

Студенты выбирают конкретную инженерную специализацию, изучая некоторые факультативные специализированные курсы и выбирая тему своего выпускного дипломного проекта.Эти курсы направляют студента к одному из следующих полей:

• Термодинамические науки (Термодинамика и горение)

• Теплообмен и оборудование на электростанциях и в промышленности

• Гидромеханика и турбомашины.

В дополнение к этим основным областям преподавание и исследования на факультете машиностроения и энергетики охватывают другие вспомогательные области. Некоторые из них привлекли внимание всего мира, например:

• Использование новых и возобновляемых источников энергии

• Холодильное оборудование и кондиционирование

• Техника энергосбережения

• Опреснение воды

• Экологическая инженерия

• Автоматика управления механическими силовыми и энергетическими системами

Список постоянно расширяется в соответствии с промышленными потребностями и интересами.

Лаборатории

Помимо лекций и секций упражнений, студенты посещают множество экспериментальных лабораторных занятий. Есть несколько основных студенческих лабораторий:

- «Тепловая лаборатория», которая включает в себя различные типы тепловых двигателей, котлы, паровые турбины и множество оборудования для тепломассообмена, а также для кондиционирования воздуха и охлаждения.

- «Лаборатория топлива и смазочных масел». который занимается измерением рабочих и термических свойств масла.

- «Лаборатория средств измерений и калибровки». который имеет дело со всеми точными измерительными устройствами.

- «Лаборатория гидромеханики», которая занимается всеми видами жидкостного и газодинамического оборудования, а также турбомашинным оборудованием.

- «Лаборатория автоматического управления». и New ACC Lab, которые занимаются процессами автоматического управления в механических энергетических системах.

Кафедра имеет собственный цех по обслуживанию лабораторного оборудования и изготовлению новых экспериментальных и исследовательских установок для аспирантов.Следующие лаборатории обслуживают аспирантуру:

• Лаборатория теплопередачи.

• Лаборатория турбомашин и газовой динамики.

• Лаборатория поршневых двигателей внутреннего сгорания.

• Лаборатория непрерывного горения.

• Лаборатория динамики горения.

• Лаборатория гидравлических машин.

• Лаборатория точных измерений.

• Лаборатория солнечной энергии.

• Лаборатория загрязнения воздуха и защиты окружающей среды.

• Лаборатория возобновляемых источников энергии и энергоэффективности

Отделение библиотеки

У кафедры есть собственная библиотека, которая включает в себя множество последних книг и периодических изданий по соответствующей тематике, а также многие книги М.Sc. и к.т.н. тезисов.

Аспирантура по кафедре

Кафедра предлагает двухгодичный диплом по следующим направлениям:

- Общий диплом по машиностроению

- Проектирование трубопроводов

- Двигатели внутреннего сгорания и внутреннего сгорания

- Холодильное оборудование и кондиционирование

- Электростанции и паротехника

Кафедра также предлагает курсы и дипломную программу обучения для М.Sc. и к.т.н. Дипломы в области машиностроения по специальностям:

• Тепловые науки (термодинамика и горение)

• Теплообмен и оборудование на электростанциях и в промышленности

• Гидромеханика и турбомашины

Деятельность отдела

Помимо обучения студентов и аспирантов, сотрудники кафедры участвуют во многих консультационных и дизайнерских проектах, в публикации статей, исследовательских работ и специализированных научных книг.Кафедра провела и организовала множество семинаров и обучающих практических курсов в нескольких областях, представляющих интерес для работающих инженеров промышленности и энергетики. Кафедра организует Международную конференцию по механике жидкости с 1990 года.

Персонал отдела участвует в управлении и контроле многих специализированных инженерных центров и подразделений, которые непосредственно обслуживают потребности развития и помогают в решении технических проблем, стоящих перед национальной промышленностью.Среди таких центров: «Центр энергетических исследований E.R.C.», «Центр исследований и обучения в области машиностроения», а также сектор услуг и консультаций «Лаборатории точных измерений и калибровки».

Персонал:

Совет сотрудников Департамента возглавляет Проф. Доктор Сайед Касеб

Штат сотрудников составляет 63 человека (31 профессор, 9 доцентов и 23 доцента), а также 31 ассистент преподавателей.

Сведения о сотрудниках кафедры машиностроения

Поиск конкретного сотрудника

Power vs.Крутящий момент - x-engineer.org

В этой статье мы собираемся понять, как создается крутящий момент двигателя , как рассчитывается мощность двигателя и что такое крутящий момент и кривая мощности . Также 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 крутящее усилие , приложенное к объекту. Крутящий момент (вектор) - это произведение между силой (вектором) и расстоянием (скаляр). Расстояние, также называемое плечом рычага , измеряется между силой 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 (вращающее усилие), который ослабляет или затягивает гайку или болт.

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

\ [\ 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 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 только 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 вале на каждой шейке шатуна каждый раз, когда поршень находится в рабочем ходе.Плечо рычага и в данном случае соответствует радиусу (смещению) кривошипа .

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 : Рассчитайте крутящий момент 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, а ее диаметр равен диаметру отверстия цилиндра):

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

Во-вторых, мы рассчитаем 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 составляет:

\ [\ 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 британских 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 ] - объем двигателя (объем)
n r [-] - количество оборотов коленчатого вала за полный цикл двигателя (для 4-тактного двигателя n r = 2 )

Определение мощности

В физике степень - 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 л.с., (мощность торможения) и скорость вращения об / мин (оборотов в минуту).Поэтому мы будем использовать формулы преобразования как скорости вращения, так и мощности.

Для преобразования из 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 обратно, 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 {[rpm]} \ cdot T \ text {[Nm]}} {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 150 Нм и частота вращения двигателя 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, по сути, тормоз (механический, гидравлический или электрический), который поглощает мощность, производимую двигателем. Самый используемый и лучший тип динамометра - это электрический динамометр . На самом деле это электрическая машина , которая может работать как генератор или 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 вращения двигателя. Таким образом можно измерить трение двигателя и потери крутящего момента насоса.

У электрического динамометра ротор соединен с коленчатым валом. Связь между ротором и статором электромагнитная. Статор закреплен через плечо рычага на датчике веса . Чтобы сбалансировать 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) :

900 138 9 3
Двигатель
крутящий момент
[Нм]
Положение педали акселератора [%]
5 10 20 30 40 50 60 100
Двигатель
скорость
[об / мин]
45 90 107 109 110 111 114 116
1300 60 105 132 105 132 141
1800 35 89 133 141 1 42 144 145 149
2300 19 70 133 147 148 150 151 151 55 133 153 159 161 163 165
3300 0 165 162352 901 171
3800 0 33 116 150 160 167 170 175
4 175
4 155 169 176 180 184
4800 9023 5 0 18 106 155 174 179 185 190
5300 0 12 96 181 187
5800 0 4 84 136 161 170 175 183 175 183 72 120 145 153 159 171

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

2 2 110 235235234
Двигатель Л.с.] Положение педали акселератора [%]
5 10 20 9 0235 30 40 50 60 100
Двигатель
скорость
[об / мин]
800 1235 800 12 12 13 13 13 13
1300 11 19 24 25 25 1800 9 23 34 36 36 37 37 38
2300 6 23 6 23 49 49 51
2800 1 22 53 61 63 64 65 66
3300 0 19 59 71 76 78 78 0 18 63 81 87 90 92 95
4300 0 16 67 67 113
4800 0 12 72 106 119 122 126 130 53
130 53002
4 72 111 126 132 137 141
5800 0 90 235 3 69 112 133 140 145 151
6300 0 0 65 137235 65 137235 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.

Построение графика 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 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 соответствуют реальным характеристикам искрового зажигания (бензин), левого впрыска, атмосферного двигателя.

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

N мин - 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 N 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 снижаться, 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 падает до максимального крутящего момента, что обеспечивает оптимальное ускорение. Переключение передач на максимальной мощности двигателя позволит поддерживать частоту вращения двигателя в пределах диапазона мощности.

Область между максимальной частотой вращения двигателя N Pmax и максимальной частотой вращения двигателя N max называется зоной крутящего момента верхнего конца .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 , при увеличении сопротивления транспортного средства дорожному сопротивлению 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

2 902 9023 3
Архитектура цилиндров 4-рядные

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
Выбор фаз газораспределения переменная
T макс. [Нм] 190
N Tmax [об / мин] 4500 Л.с.] 155
N Pmax [об / мин] 6000
N макс. [об / мин] 6800

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

с турбонаддувом Синхронизация клапана
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 фиксированная
T макс. [Нм] 265
N Tmax [об / мин] 2500
макс. 175
N Pmax [об / мин] 5500
N 9084 7 макс. [об / мин] 6300

Audi 2.0 Крутящий момент и мощность двигателя TFSI при полной нагрузке

8 9 0234 N макс. [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 турбина Выбор фаз газораспределения фиксированный
T макс. [Нм] 280
N Tmax [об / мин] 1800-5000 7 макс. Л.с.] 200
N Pmax [об / мин] 5100 - 6000
6500

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

8 с турбонаддувом
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 Выбор фаз газораспределения фиксированный
T макс. [Нм] 300
N Tmax [об / мин] 2000 - 2800 макс. [Л.с.] 126
N Pmax [об / мин] 3600
N макс. [об / мин] 5200

Mercedes-Benz 1.8 Крутящий момент и мощность двигателя Kompressor при полной нагрузке

Воздухозаборник 908 ] 90 238
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
наддувной клапан синхронизация фиксированная
T макс. [Нм] 230
N Tmax [об / мин] 2800 - 4600
156
N Pmax [об / мин] 5200
N макс. [об / мин] 6250

BMW 3.0 Крутящий момент и мощность двигателя TwinTurbo при полной нагрузке

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 с двойным наддувом Выбор фаз газораспределения переменный
T макс. [Нм] 400
N Tmax [об / мин] 1300-5000 макс. [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

900 макс.
Архитектура цилиндров 2 Ванкель

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 фиксированный
T макс. [Нм] 211
N Tmax [об / мин] 5500
231
N Pmax [об / мин] 8200
N макс. [об / мин] 9500

Porsche 3.6 крутящий момент и мощность двигателя при полной нагрузке

регулируемый клапан
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 атмосферное газораспределение
T макс. [Нм] 405
N Tmax [об / мин] 5500
P 2 макс.
N Pmax [об / мин] 7600
N макс. [об / мин] 8400

Ключевые утверждения, 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 давление двигателя или за счет снижения потерь крутящего момента (трение, накачивание)
  • с более низким максимальным крутящим моментом, распределенным в диапазоне скоростей двигателя, с точки зрения тяги лучше, чем наличие более высокой точки максимального крутящего момента
  • нижний конечный крутящий момент очень важно 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 транспортного средства.
  • Распределение мощности двигателя при полной нагрузке в диапазоне оборотов двигателя влияет на способность к ускорению транспортного средства на высоких скоростях.
  • для наилучших характеристик ускорения, транспортное средство должно 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!

Механическая работа двигателя - рабочий ход

В течение сорока лет после первый полет братьев Райт использовались самолеты двигатель внутреннего сгорания превратить пропеллеры чтобы генерировать тяга. Сегодня большинство самолетов гражданской авиации или частных самолетов все еще находятся в эксплуатации. с пропеллерами и двигателями внутреннего сгорания, как и ваш автомобильный двигатель. На этой странице мы обсудим основы двигатель внутреннего сгорания с использованием Двигатель братьев Райт 1903 года, показанный на рисунке в качестве примера.

Дизайн братьев очень прост по сегодняшним меркам, так что это хороший двигатель для студентов, чтобы изучить основы работа двигателя. Этот тип двигатель внутреннего сгорания называется четырехтактный двигатель, потому что есть четыре движения (штрихи) поршня перед повторением всей последовательности запуска двигателя. На рисунке мы раскрасили система впуска топлива / воздуха красный, электрическая система зеленый, а Система вытяжки синий. Мы также представляем топливно-воздушную смесь и выхлопные газы небольшими цветные шарики, чтобы показать, как эти газы проходят через двигатель.Поскольку мы будем иметь в виду движение различных частей двигателя, вот рисунок, показывающий названия частей:

Механическое управление

В конце процесс горения камера сгорания заполнена выхлопными газами под высоким давлением и температура. Из наших соображений цикл двигателя, обозначим это условие как 4 этап цикла Отто. Впускной и выпускной клапаны закрыты, а электрический контактный выключатель открыт.Когда оба клапана закрыты, комбинация цилиндра и камеры сгорания образуют полностью закрытый сосуд, содержащий выхлопные газы. Поршень сдвигается влево из-за высокого давления на лицевую сторону поршень. При движении поршня влево объем увеличивается при расширении выхлопных газов. Когда поршень полностью переместился влево, обозначим условия как Этап 5 цикла. В начале этапа 5 остаточное тепло выхлопной смеси составляет переведен к водная рубашка.

Термодинамика

Во время рабочего хода нет высокая температура передается в выхлопные газы. Поскольку объем увеличивается из-за движения поршня, давление в газе снижается. На рисунке смесь окрашена в красный цвет на этапе 4 и желтый цвет на стадии 5 означает умеренное снижение давления. В отличие от такта сжатия, горячий газ воздействует на поршень во время рабочего такта. Сила на поршне передается штоком поршня на коленчатый вал, где линейный движение поршня преобразуется в угловое движение коленчатого вала.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *