От чего зависит крутящий момент: Что важнее — мощность или крутящий момент — Лайфхак

Содержание

Крутящий момент, что это и зачем он нужен?

Каждый двигатель внутреннего сгорания рассчитан на определенную максимальную мощность, которую он может выдавать при наборе определенного количества оборотов коленчатого вала. Однако помимо максимальной мощности существует еще и такая величина в характеристике двигателя, как максимальный крутящий момент, достигаемый на оборотах отличных от оборотов максимальной мощности.

Что же означает понятие крутящий момент?

Говоря научным языком, крутящий момент равен произведению силы на плечо ее применения и измеряется в ньютон — метрах. Значит если к гаечному ключу длиной 1 метр (плечо), приложить силу в 1 Ньютон (перпендикулярно на конце ключа), то мы получим крутящий момент равный 1 Нм.

Для наглядности. Если гайка затянута с усилием 3 кгс, то для ее откручивания придется к ключу с длиной плеча в 1 метр приложить усилие 3 кг. Однако, если на ключ длиной 1 метр надеть дополнительно 2-х метровый отрезок трубы, увеличив тем самым рычаг до 3 метров, то тогда для отворачивания этой гайки потребуется лишь усилие в 1 кг. Так поступают многие автолюбители при откручивании колесных болтов: либо добавляют отрезок трубы, а за неимением такового просто надавливают на ключ ногой, увеличив тем самым силу приложения к баллонному ключу.

Так же если на рычаг метровой длины повесить груз равный 10 кг, то появится крутящий момент равный 10 кгм. В системе СИ это значение (перемножается на ускорение свободного падения — 9,81 м/см2) будет соответствовать 98,1 Нм.

Результат всегда един — крутящий момент, это произведение силы на длину рычага, стало быть, нужен либо длиннее рычаг, либо большее количество прикладываемой силы.

Показатели ньютон-метров на примере двигателя V6 3,5 литра Lexus GS450h

Все это хорошо, но для чего нужен крутящий момент в автомобиле и как его величина влияет на его поведение на дороге?

Мощность двигателя лишь косвенно отражает тяговые возможности мотора, и ее максимальное значение проявляется, как правило, на максимальных оборотах двигателя. В реальной жизни в таких режимах практически никто не ездит, а вот ускорение двигателю требуется всегда и желательно с момента нажатия на педаль газа. На практике одни автомобили уже с низких оборотов (с низов) ведут себя достаточно резво, другие напротив предпочитают лишь высокие обороты, а на низах показывают вялую динамику.

Так у многих возникает масса вопросов, когда они с авто с бензиновым мотором мощностью 105-120 л.с. пересаживаются на 70-80 – сильный дизель, то последний с легкостью обходит машину с бензиновым мотором. Как такое может быть?

Связано это с величиной тяги на ведущих колесах, которая различна для этих двух автомобилей. Величина тяги напрямую зависит от произведения таких показателей как, величины крутящего момента, передаточного числа трансмиссии, ее КПД и радиуса качения колеса.

Как создается крутящий момент в двигателе

В двигателе нет метровых рычагов и грузов, и их заменяет кривошипно-шатунный механизм с поршнями. Крутящий момент в двигателе образуется за счет сгорания топливо — воздушной смеси, которая расширяясь в объеме с усилием толкает поршень вниз. Поршень в свою очередь через шатун передает давление на шейку коленчатого вала. В характеристике двигателя нет значения плеча, но есть величина хода поршня (двойное значение радиуса кривошипа коленвала).

Для любого мотора крутящий момент рассчитывается следующим образом. Когда поршень с усилием 200 кг двигает шатун на плечо 5 см, появляется крутящий момент 10 кГс или 98,1Нм. В данном случает для увеличения крутящего момента нужно либо увеличить радиус кривошипа, или же увеличить давление расширяющихся газов на поршень.

До определенной величины можно увеличить радиус кривошипа, но будут расти и размеры блока цилиндров как в ширину, так и в высоту и увеличивать радиус до бесконечности невозможно. Да и конструкцию двигателя придется значительно упрочнять, так как будут нарастать силы инерции и другие отрицательные факторы. Следовательно, у разработчиков моторов остался второй вариант – нарастить силу, с которой поршень передает усилие для прокручивания коленвала. Для этих целей в камере сгорания нужно сжечь больше горючей смеси и к тому же более качественно. Для этого меняют величину и конфигурацию камеры сгорания, делают «вытеснители» на головках поршней и повышают степень сжатия.

Однако максимальный момент доступен не на всех оборотах мотора и у различных двигателей пик момента достигается на различных режимах. Одни моторы выдают его в диапазоне 1800- 3000 об/мин, другие на 3000-4500 об/мин. Это зависит от конструкции впускного коллектора и фаз газораспределения, когда эффективное наполнение цилиндров рабочей смесью происходит при определенных оборотах.

Наиболее простое решение для увеличения крутящего момента, а следовательно и тяги, это применение турбо или механического наддува, либо применение их в комплексе. Тогда крутящий момент можно уже использовать с 800-1000 об/мин, т.е. практически сразу при нажатие на педаль акселератора. К тому же это закрывает такую проблему, как провалы при наборе скорости, так как величина КМ становится практически одинакова во всем диапазоне оборотов двигателя. Достигается это различными путями: увеличивают количество клапанов на цилиндр, делают управляемыми фазы газораспределения для оптимизации сгорания топлива, повышают степень сжатия, применяют выпускной коллектор по формуле 1-4 -2-3, в турбинах применяют крыльчатки с изменяемым и регулируемым углом атаки лопаток и т.д.

График мощности и крутящего момента

График мощности и крутящего момента — о чем он говорит?


Пример графика мощности и крутящего момента, полученный со стенда для испытания двигателей PowerTest.

Начнем с определений:

МОЩНОСТЬ (POWER, HORSEPOWER)  — это работа, проделанная за единицу времени. Речь идет в данном случае о механической мощности, которая при вращении вала вокруг своей оси описывается выражением:


Где

  • ω — угловая скорость вращения вала
  • M — крутящий момент
  • π — число ~ 3.1416
  • n — частота вращения, измеряемая в оборотах в единицу времени (в данном случае  одна минута).

Важно отметить что  мощность в этой формуле получается в ваттах, для получения результата   в  лошадиных силах мощность в кВт необходимо умножить на коэффициент 0,735499.

КРУТЯЩИЙ МОМЕНТ (TORQUE) — это произведение  силы в Н, которая приложена к валу не напрямую, а через рычаг (плечо)  длиной 1 м, прикрепленный к валу (точка измерения крутящего момента), отсюда и единица измерения Н*м. При такой нагрузке происходит деформация вала ,только не изгиб, который был бы при нулевой длине плеча, а скручивание, при котором отдельные сечения вала не повторяют друг друга, а оказываются повернутыми друг относительно друга  на определённые углы, тем большие, чем больше   приложенная сила, или чем больше рычаг при одной и той же силе. По этой причине момент называют крутящим. Не следует ожидать, что вы увидите эту закрутку стального вала диаметром, например, 20 мм, нанеся перед нагрузкой на поверхность вала линии, параллельные его оси. Величина закрутки будет в реальности настолько мала, что её непросто измерить даже с помощью специальных приборов, измерителей крутящего момента.


ОБОРОТЫ (RPM — Revolutions Per Minute) — здесь все еще проще, это число оборотов, которое совершает ВАЛ за одну минуту. Измеряется в об/мин.

Часто кажется, что люди не вполне понимают разницу между МОЩНОСТЬЮ и МОМЕНТОМ, тем более, последние связаны друг с другом через еще один ключевой параметр, как на стенде испытаний двигателя, так и в условиях реальной эксплуатации. Это угловая скорость вращения вала.


Ответить на этот вопрос можно, но это не гарантирует что заказчик получит желаемый результат. Потому что в вопросе отсутствует информация о скоростных режимах испытываемого на стенде двигателя.

И вопрос обычно задается так, как будто мощность и крутящий момент понятия  если не взаимоисключающие, то по меньшей мере не связанные друг с другом.


На самом деле, все наоборот, и необходимо принимать во внимание данные факты:
  • МОЩНОСТЬ (скорость выполнения РАБОТЫ) зависит от МОМЕНТА и СКОРОСТИ  ВАЛА(ОБОРОТОВ В МИНУТУ).
  • МОМЕНТ и ОБОРОТЫ В МИНУТУ — ИЗМЕРЕННЫЕ параметры, однозначно определяющие мощность двигателя.
  • Мощность рассчитывается из крутящего момента и оборотов, по следующей формуле:
  • МОЩНОСТЬ в Л.с. = КРУТЯЩИЙ МОМЕНТ х ОБОРОТЫ ÷ 5252

Почему это важно?

При выборе нагружающего устройства это критически важно, так как одну и ту же мощность  двигатель может выдавать на стенде как при 1500 об/мин (дизельный двигатель), так  и на 20 000 об/мин (двигатель гоночного мотоцикла). Для каждого типа двигателя необходимо подбирать соответствующее нагружающее устройство. А иногда даже не одно, а тандем из двух, первое из которых работает при низких оборотах, а второе при высоких. Если речь идет об испытаниях вновь создаваемых двигателей с широким скоростным диапазоном  вращения вала.

Дизельный двигатель и двигатель гоночного мотоцикла.

Двигатель внутреннего сгорания (ДВС) превращает энергию, выделившуюся при сгорании топлива в работу движения поршня, тот в свою очередь передает ее на коленчатый вал, который может создавать определенный КРУТЯЩИЙ МОМЕНТ при заданных оборотах. Величина крутящего момента, который может создать двигатель, обычно существенно зависит от оборотов. 

Для разных двигателей эти параметры будут разными в зависимости от геометрических параметров КШМ (кривошипно-шатунного механизма), типа топлива, массы деталей, формы распределительных валов, системы впрыска топлива и управления зажиганием и т.д.

Для маленьких и мощных двигателей необходимо использовать высокооборотистые гидротормоза и индуктивные тормоза

Ниже представлены графики различных гидротормозов для испытания двигателей.

Кривая нагружения для высокооборотистого гидротормоза.

А для больших дизельных двигателей используются гидротормоза, выдающие максимальное тормозное усилие и мощность на низких оборотах

Кривая нагружения гидротормоза для испытания мощных дизельных двигателей.

Что это означает на практике?

Если отойти от теории, то график мощности и крутящего момента — это основные характеристики двигателя. Когда вы въезжаете на своем автомобиле в горку и пытаетесь поддерживать одну и ту же скорость, вам приходится сильнее нажимать на педаль газа. Многим при этом кажется, что мощность останется та же, т.к. скорость не меняется. Но это не так!

При движении в горку двигатель выдает большую мощность при тех же оборотах.

(при неизменной передаче). Это легко проверить, взглянув на текущий расход топлива.

Также это объясняет, зачем двигателю нужна коробка передач, ведь для эффективного разгона  и преодоления подъёмов нам необходимо поддерживать обороты в диапазоне максимальной мощности двигателя.

А вот электромобили обходятся без нее. Кривая крутящего момента и мощности у электродвигателя намного более линейна, и  к тому же электродвигатель выдает куда большую мощность на низких оборотах.

Зачем измерять мощность и крутящий момент?

Во-первых это необходимая процедура при разработке и сертификации любого нового двигателя.

Во-вторых эти данные помогут  при дальнейшей настройке и доработке двигателя, чтобы добиться наилучших эксплуатационных характеристик.

В третьих кривая мощности и крутящего момента, если её сравнить с паспортной — это прямой показатель технического состояния любого двигателя.

Графики мощности дизельного двигателя до ремонта и после ремонта, полученные с испытательного стенда на базе гидротормоза, который можно приобрести в нашей компании.

Крутящий момент и зависимость крутящего момента

Как рассчитать крутящий момент, зная обороты и мощность двигателя?

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

 

M = P х 9550 / N

 

Где P — это мощность двигателя в киловаттах (кВт)

N — обороты вала в минуту

 

 

Как рассчитать мощность двигателя, зная крутящий момент и обороты?


Для такого расчета существует формула:

 

P = M х N / 9550

 

Где M — это крутящий момент двигателя

N — это обороты двигателя

 

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

 

Калькулятор крутящего момента

Определение понятия крутящего момента двигателя

20

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

Что такое крутящий момент двигателя

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

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

В чем измеряется

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

От чего зависит максимальный крутящий момент двигателя

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

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

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

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

На что оказывает влияние

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

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

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

Что такое мощность двигателя

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

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

Какая роль крутящего момента и мощности двигателя

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

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

Что важнее

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

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

Крутящий момент двигателя: что это такое

Крутящий момент мотора (он же вращательный момент, или момент силы) – это векторная физическая величина, характеризующая вращательное действие силы на твёрдое тело и равная векторному произведению радиус-вектора, который проведёт от оси вращения к точке приложения силы. В физике момент силы понимается в качестве «вращающей силы». В общепринятой системе единиц единицей измерения момента силы стал Ньютон-метр (Н.м). 1 Н.м равен силе в 1 Ньютон, приложенной к рычагу в 1 метр.

Крутящий момент и лошадиная сила

Автолюбители нередко дискутируют друг с другом: чей двигатель мощнее. Но иногда и не представляют при этом, из чего складывается данный параметр. Общепринятый термин «лошадиная сила» был введён изобретателем Джеймсом Уаттом в XVIII веке.  Он придумал его, наблюдая за лошадью, которая была запряжена в поднимающий уголь из шахты механизм. Он рассчитал, что одна лошадь за минуту может поднять 150 кг угля на высоту 30-ти метров. Одна лошадиная сила эквивалентна 735,5 Ватт, или 1 кВт равен 1,36 л.с.

В первую очередь, мощность любого мотора оценивают в лошадиных силах, и лишь потом вспоминают о крутящем моменте. Но эта тяговая характеристика тоже даёт представление о конкретных тягово-динамических возможностях автомобиля. Крутящий момент является показателем работы силового агрегата, а мощность – основным параметром выполнения этой работы. Эти показатели тесно связаны друг с другом. Чем больше производится двигателем лошадиных сил, тем больше и потенциал крутящего момента. Реализуется этот потенциал в реальных условиях через трансмиссию и полуоси машины. Соединение этих элементов вместе и определяет, как именно мощность может переходить в крутящий момент.

Простейший пример – сравнение трактора с гоночной машиной. У гоночного болида лошадиных сил много, но крутящий момент требуется для увеличения скорости через редуктор. Чтобы такая машина двигалась вперёд, надо совсем немного работы, потому что основная часть мощности используется для развития скорости.

Что касается трактора, то у него может быть мотор с таким же рабочим объёмом, который вырабатывает столько же лошадиных сил. Но мощность в этом случае используется не для развития скорости, а для выработки тяги (См. тяговый класс). Для этого она пропускается через многоступенчатую трансмиссию. Поэтому трактор не развивает высоких скоростей, зато он может буксировать большие грузы, пахать и культивировать землю, и т.д.

В двигателях внутреннего сгорания сила передаётся от газов сгорающего топлива поршню, от поршня – передаётся на кривошипный механизм, и далее на коленчатый вал. А коленвал, через трансмиссию и приводы, раскручивает колёса.

Естественно, крутящий момент двигателя не постоянен. Он сильней, когда на плечо действует бо́льшая сила, и слабей – когда сила слабнет или перестаёт действовать. То есть, когда водитель давит на педаль газа, то сила, воздействующая на плечо, повышается, и, соответственно увеличивается крутящий момент двигателя.

Мощность обеспечивает преодоление всевозможных сил, которые мешают двигаться автомобилю. Это и сила трения в двигателе, трансмиссии и в приводах автомобиля, и аэродинамические силы, и силы качения колёс и т.д. Чем больше мощность, тем большее сопротивление сил машина сможет преодолеть и развить большую скорость. Однако мощность – сила не постоянная, а зависящая от оборотов мотора. На холостом ходу мощность одна, а на максимальных оборотах – совершенно другая. Многими автопроизводителями указывается, при каких оборотах достигается максимально возможная мощность автомобиля.

Необходимо учитывать, что максимальная мощность не развивается сразу. Автомобиль стартует с места практически при минимальных оборотах (немного выше холостого хода), и для того, чтобы отмобилизировать полную мощность, требуется время. Тут и вступает в дело крутящий момент двигателя. Именно от него и будет зависеть, за какой отрезок времени автомашина достигнет своей максимальной мощности – то есть, динамика её разгона.

Зачастую водитель сталкивается с такими ситуациями, когда требуется придать автомобилю значительное ускорение для выполнения необходимого маневра. Прижимая педаль акселератора в пол, он чувствует, что автомобиль ускоряется слабо. Для быстрого ускорения нужен мощный крутящий момент. Именно он и характеризует приёмистость автомобиля.

Основную силу в двигателе внутреннего сгорания вырабатывает камера сгорания, в которой воспламеняется топливно-воздушная смесь. Она приводит в действие кривошипно-шатунный механизм, а через него – коленчатый вал. Рычагом является длина кривошипа, то есть, если длина будет больше, то и крутящий момент тоже увеличится.

Однако увеличивать кривошипный рычаг до бесконечности невозможно. Ведь тогда придётся увеличивать рабочий ход поршня, а вместе с ним и размеры двигателя. При этом уменьшатся и обороты двигателя. Двигатели с большим рычагом кривошипного механизма можно применить только лишь в крупномерных плавательных средствах. А в легковых автомашинах с небольшими размерами коленчатого вала не поэкспериментируешь.

Физические определения мощности и крутящего момента двигателя

Из курса физики за девятый класс нам известно, что крутящий момент М равняется произведению силы F, прикладываемой к рычагу длиной плеча L. Высчитывается он по формуле: М = F * L.

Определение мощности мотора и понимание данного параметра, сложившееся в науке, звучит следующим образом: это физическая величина, которая характеризует работу двигателя, выполняемую им за определённое время. То есть, мощность показывает, как быстро машина, имеющая определённую массу, сможет преодолеть определённое расстояние. Чем выше мощность, тем большую максимальную скорость разовьёт автомобиль при его неизменной снаряжённой массе. В классической физике мощность измеряют в ваттах или киловаттах, а лошадиная сила является внесистемной единицей измерения.

Понимание крутящего момента сложнее. Крутящим моментом двигателя является качественный показатель, который характеризует силу вращения коленчатого вала мотора. Рассчитывается он как произведение силы, приложенной к поршню, на плечо (т.е. расстояние от центра оси вращения коленвала до места крепления поршня (шатунной шейки). Крутящий момент напрямую зависит от силы давления газов в цилиндре на поршень, а также от рабочего объёма мотора и от степени сжатия топливно-воздушной смеси в цилиндрах. Значительно более высоким крутящий момент получается у дизельных двигателей – как раз потому, что у них чрезвычайно высока степенью сжатия смеси солярки и воздуха в камерах сгорания.

Высокий крутящий момент двигателя даёт автомашине лучшую динамику разгона, уже при низких оборотах вращения коленчатого вала, существенным образом увеличивает тяговые характеристики мотора: повышает грузоподъёмность машины и её проходимость.

 

Своего наибольшего значения крутящий достигает при определённых оборотах. Моторам бензиновым оборотов требуется больше, чем дизелям. По сути, мощность двигателя является вторичной рабочей характеристикой мотора, которая является производной крутящего момента. Она линейно зависима от частоты вращения коленвала: чем обороты выше, тем больше и мощность мотора (естественно, до определённых пределов).

Крутящий момент тоже увеличивается при увеличении оборотов двигателя. Но, достигнув своего наивысшего значения (при определённой частоте вращения коленчатого вала), его показатели начинают понижаться, уже вне зависимости от дальнейшего прироста оборотов.

Как изменение крутящего момента влияет на динамику машины

Чтобы обеспечить как можно более высокие динамические характеристики машины, автопроизводителями разрабатываются такие силовые агрегаты, которые обладают максимальным крутящим моментом в более широком диапазоне оборотов мотора. Высокий крутящий момент характерен для дизелей, а также для моторов многоцилиндровых и турбированных.

Чтобы реально оценить роль мощности и крутящего момента при формировании динамических характеристик машины, требуется учесть следующее:

  • автомобиль с двигателем более мощным, но не обладающим достаточным крутящим моментом, будет уступать в разгонной динамике машине с меньшей мощностью, но более высоким крутящим моментом;
  • высокий крутящий момент, который двигатель способен «подхватить» уже на низких оборотах, позволит автомобилю ускоряться намного эффективнее;
  • наибольшая скорость, которую может развить автомобиль, напрямую зависит от мощности его двигателя, а крутящий момент, в отличие от динамики разгона, не влияет на этот показатель. Максимальная скорость автомобиля, который обладает огромным крутящим моментом, может быть и невелика. Например, мощные внедорожники имеют внушительный крутящий момент и невысокую максимальную скорость, а гоночные машины могут иметь небольшой крутящий момент на карданном валу, но высокую скорость.

Таким образом, вне зависимости от мощности двигателя, разгонная динамика машины, его способность без проблем преодолевать подъёмы всецело зависят от того, каков максимальный крутящий момент. Чем больший крутящий момент передастся на ведущие колёса, и чем шире диапазон оборотов мотора, в котором он будет достигнут, тем увереннее автомобиль будет ускоряться и преодолевать непростые участки дорог.

Необходимо заметить, что прямое сравнение характеристик конструкционно идентичных, но имеющих различные крутящие моменты двигателей, будет иметь смысл только при одинаковых параметрах и трансмиссии тоже – когда коробки переключения передач будут обладать схожими передаточными отношениями. Если же эти параметры будут разными, то и сравнивать крутящие моменты и возможности двигателей нет практического смысла.

Крутящий момент у бензиновых и дизельных моторов

Бензиновые двигатели отличаются не самым большим крутящим моментом. Своего наибольшего значения крутящий момент бензинового двигателя достигает на оборотах не менее чем 3-4 тыс. об/мин. Однако бензиновый двигатель быстро сможет увеличить мощность и раскрутиться до 7-8 тыс. об/мин. При таких сверхвысоких оборотах мощность возрастает в разы.

Дизельный двигатель не отличается высокими оборотами. Обычно это 3-5 тыс. об/мин максимум, и тут он бензиновым моторам проигрывает. Однако крутящий момент дизельного двигателя выше в разы, и доступным он становится очень быстро, практически с холостого хода.

В качестве конкретного примера, можно вспомнить тесты двух двигателей от фирмы Ауди – один дизельный: 2.0 TDI мощностью 140 л.с. и крутящим моментом 320 Н.м, а второй бензиновый: 2.0 FSI мощностью 150 л.с. и крутящим моментом 200 Н.м. По итогам контрольной прогонки в различных режимах получается, что дизель на целых 30-40 л.с. мощнее бензинового двигателя в диапазоне от 1 до 4,5 тыс. оборотов. Поэтому и не сто́ит смотреть только на лошадиные силы. Бывает, что мотор с меньшим рабочим объёмом, но с высоким крутящим моментом показывает себя намного динамичнее, чем двигатель с большим рабочим объёмом, но низким крутящим моментом.

 

В технических характеристиках, которые указываются для каждого автомобиля и его двигателя, показатель максимального крутящего момента всегда указывается в сочетании с величиной оборотов, при которых такой крутящий момент может быть достигнут. При этом обычно считается: если максимальный крутящий момент может быть достигнут на оборотах до 4,5 тыс. об/мин., то такой двигатель можно назвать низкооборотным; а если более 4,5 тыс. об/мин – то высокооборотным.

При малом количестве оборотов в область сгорания поступает незначительное количество воздушно-топливной смеси за единицу времени, поэтому крутящий момент и мощность невелики. Увеличивая обороты, количество топливно-воздушной смеси (а вслед за ним и мощность, и крутящий момент) возрастают. Достигая значительных параметров, мощность начинает снижаться из-за механических потерь на трение механизмов; инерционных потерь; от недостаточного нагнетания воздуха (именуемого кислородным голоданием).

Из соображений обеспечения максимальных количеств поступающего воздуха в камеру сгорания даже на незначительных оборотах двигателя применяются системы турбированного наддува с электронным регулированием. Применяя такие системы турбонаддува, можно обеспечивать равномерность характеристик крутящего момента в широком диапазоне оборотов двигателя.

Какие можно сделать выводы по вышесказанному

Оценивая эксплуатационные параметры автомобиля и непосредственно рабочие характеристики его мотора, величина крутящего момента будет обладать большим приоритетом, чем мощность. Среди двигателей, которые имеют примерно одинаковые конструктивные и рабочие параметры, более предпочтительными будут те, у которых крутящий момент выше.

Для обеспечения лучшей динамики разгона машины и обеспечения оптимальных тяговых свойств двигателя, частоту вращения коленчатого вала надо поддерживать в том диапазоне значений, при которых крутящий момент может достичь пиковых своих показателей.

В итоге, можно сделать вывод о том, что классифицировать и сравнивать машины только по мощности (лошадиных силам) двигателя не совсем правильно. Необходимо обращать особенное внимание ещё и на крутящий момент (Н.м). Если крутящий момент двигателя значительно выше, чем у аналогичного или близкого по ТТХ конкурента, то такой мотор будет обладать бо́льшей динамикой.

Своей наибольшей мощности двигатель внутреннего сгорания развивает на определённых оборотах. Для автомобилей бензиновых это около 6 тысяч оборотов в минуту, для дизельных – менее 4 тысяч об/мин. Вот почему дизельные моторы относятся, как правило, к классу низкооборотных, а бензиновые – высокооборотных.

Для движения в городском ритме лучше всего подходят низкооборотные моторы с турбонаддувом. Если же есть желание посоперничать в скоростях на трассе, то лучше выбрать автомобиль с высокооборотным силовым агрегатом.

Способы прироста в крутящем моменте двигателя

Величину, которая необходима для крутящего момента той или иной модели автомобиля, определяют инженеры ещё на предварительном этапе конструкторской разработки мотора. От неё зависят и другие элементы автомобиля: его подвеска, тормозное и рулевое управление, аэродинамика. Поэтому, прежде чем приступать к самостоятельному форсированию двигателя, важно убедиться, что машина не развалится от умощнения двигателя.

Способов увеличения крутящего момента и, вместе с ним, мощности двигателя, может быть много:

  • изменение геометрических свойств поршневой группы;
  • увеличение компрессии;
  • замена инжекторов или форсунок;
  • установка наддува на атмосферный двигатель;
  • изменения в системе воздухозабора;
  • доработка или замена системы выпуска выхлопных газов;
  • чип-тюнинг, при помощи перепрограммирования топливной карты блока управления мотора.

Однако принудительное увеличение крутящего момента и мощности двигателя в значительной степени уменьшает ресурс его работы.

Как правильно разгоняться, используя максимальный крутящий момент

Для этого важно уметь работать с коробкой передач. Для максимального разгона надо переключаться так, чтобы обороты упали примерно на пик крутящего момента либо выше него, но чтобы оставался запас по увеличению оборотов – разгон больше оборотов максимальной мощности будет проходить медленней. Идеальным вариантом на обычных машинах можно назвать разгон «от пика момента до пика мощности». В тоже время, на двигателях современных автомобилей электроника просто не даст «перекрутить» мотор более его пика мощности – произойдёт «отсечка».

Что важнее, крутящий момент или лошадиные силы

Крутящий момент против лошадиных сил, просто о сложном.

Крутящий момент и мощность являются двумя важнейшими техническими условиями, которые касаются самих двигателей, но об этом редко кто рассуждает в логическом и правильном ключе. Обычная точка зрения конкретного обывателя автомобилиста направлена в основнов примерно в одно прямолинейное русло, а именно, все звучит довольно просто: — «Я хочу взять легковой автомобиль, чтобы ездить по обычным дорогам», или: -«Я  люблю иногда погонять, поэтому мне нужна машина с большим количеством лошадиных сил, если в ее двигателе их будет много, то значит она будет быстрой», ну и т.д. и т.п. думают на эту тему некоторые обыватели, хотя это не совсем верные рассуждения.

 

Второй момент. Человек хочет приобрести автомобиль для езды вне дорог. Проходимые настоящие внедорожники всегда оснащаются дизельными двигателями. Моторы на дизельном топливе всегда обладают выдающимся крутящим моментом. Зная эти факты, граждане автомобилисты рассуждают, что «дизель» подходит только для бездорожья и не способен соревноваться с бензиновыми двигателями в их скорости и динамике. А это отчасти не является акссиомой.

 

Что такое крутящий момент? Что такое лошадиная сила?

 

Поэтому мы решили хоть немного просветить своих читателей, то есть, что каждый из этих терминов означает на самом деле, на что нужно обращать внимание при выборе для себя следующего автомобиля, а именно, конкретно на большой крутящий момент или на большее количество лошадиных сил.(?)

Оба этих научных термина существовали задолго до появления самих автомобилей и любых автотранспортных средств в целом, поэтому далее в нашей небодьшой истории мы будем использовать немного определенной научной терминологии из физики.

 

Мощность

Прежде всего друзья давайте изначально вернемся к самому человеку, который научил всех нас измерять мощность. Его звали -Джеймс Уатт. Он был шотландским инженером чье имя стало обозначать стандартизированное название единицы измерения мощности. Ватты, как мы уже знаем используются для измерения конкретной мощности, ок ! Казалось бы, хватит дальше придумывать различную терминологию но, на этом как известно светлые умы человечества не остановились, в обиход ими были приняты еще и лошадиные силы. Зачем? К чему это? А вот к чему. Человеку нужен был реальный эквивалент показателя силы. В те временя им стала обычная лошадь. С тех пор так и повелось, одна метрическая лошадиная сила стала равна 735,5 Вт.

 

Что такое лошадиная сила? Она описывается так, как способность поднимать 75 кг на один метр за одну секунду. Мощность (в лошадиных силах) обозначает следующее, насколько быстро производится работа.

 

Крутящий момент

Между тем сам крутящий момент относится к иному виду силы, которая стремится повернуть объект вокруг оси. С точки зрения не специалиста, этот вращающий момент является мерой силы которая необходима, чтобы повернуть винт или колесо. Когда вы откручиваете крышку пластиковой бутылки, вы обязательно используете крутящий момент.

 

В качестве наглядного примера, продемонстрируем. На заводе сть машина, которая закручивает крышки на пластиковых контейнерах, чтобы прогарантировать, что емкость не будет пропускать жидкость через эту самую крышку, необходима (нужна) настройка под определенный крутящий момент. Последний пример показывает, как сильно машина должна закрутить крышку на контейнере, чтобы убедиться, что она герметична без какого-либо ущерба для резьбы или для крышки. Если необходимое усилие крутящего момента не соблюдается, то жидкость внутри контейнера может протечь или наоборот, резьба так плотно закрутится, что потребитель не сможет добраться до содержимого контейнера, у него, как говорится в простонародье, просто силенок не хватит. Ну а если сказать по- научному, то получится, что его запястье приложит для откручивания крышки недостаточно крутящего момента.

 

Если Вы хотите совсем по-простому понять разницу между этими двумя терминами, то представьте себе следующее, а именно, что этот крутящий момент означает, что вы делаете домашнее варенье в вашем доме и должны разложить его по банкам (положить в банки). Вам потребуется конкретно крутящий момент, чтобы запечатать банки крышками, ну а лошадиные силы будут необходимы для того, чтобы поднять контейнер с наполненными банками в свой шкаф для хранения. Понятно разъясняем.(?)

 

Крутящий момент и мощность в двигателях внутреннего сгорания

И вот уважаемые друзья мы переходим к самой интересной части, которую вы без сомнения от нас ждали. В двигателе внутреннего сгорания крутящий момент совмещается с мощностью, они сообща производят однонаправленную работу. Оба этих вида работают рука об руку, трудятся совместно для вашего автомобиля, чтобы обеспечить его максимальную производительность на дороге.

 

Смотрите также: Топ 5 самых быстрых дизельных автомобилей в 2016 году

 

Формула, которая объясняет все это выглядит таким образом: Мощность (л.с.) = Моменту (Нм) х (помноженное) на обороты в минуту/5,252. Это уравнение может быть применено к каждому двигателю внутреннего сгорания и  проверено при любых оборотах коленчатого вала в минуту, значение в 5,252 является константой.

Простым объяснением этого факта стало бы следующее, а именно, двигатель производит мощность при помощи вращающегося вала (коленчатого вала) который применяет величину крутящего момента к самой нагрузке при заданных оборотах в минуту. Поэтому мощность вычисляется из крутящего момента и оборотов в минуту. При 5,252 (константе) оборотах в минуту мощность и крутящий момент будут равны. Между тем надо заметить, что при более низких значениях крутящий момент будет выше по своему значению, чем сами лошадиные силы, в то время как при более высоких значениях все окажется с точностью до наоборот. Это утверждение относится ко всем двигателям внутреннего сгорания и ко всем его видам.

 

Таким образом получается, что всякий раз, когда измеряется сила двигателя используется динамометр. Крутящий момент и скорость вращения коленчатого вала перемножаются и далее делятся на 5,252 (для наших единиц это значение составляет 7.120), откуда и получается искусственное значение лошадиных сил.

 

Наглядный пример преимущества автомобиля с большим крутящим моментом.

 

Mercedes-Benz C-Класс

Бензин

141 л.с. при 6200 об/мин

176 Н∙м при 3800 об/мин

Коробка передач — Автоматическая

Количество передач —    7

Снаряженная масса —     1500 кг

Время разгона с 0 — 100 км/ч —    8.7 с

 

Chevrolet Cruze Wagon

Бензин

156 л.с. при 5300 об/мин

250 Н∙м при 1200 — 4000 об/мин

Коробка передач — Механическая

Количество передач —    5

Снаряженная масса —     1445 кг

Время разгона с 0 — 100 км/ч —    11 с

 

Мощность или крутящий момент, что важнее?

Вопрос правда не совсем корректный, но мы должны ответить на него, ведь именно за ним вы и пришли на данную статью. Автомобиль с высоким уровнем мощности как правило быстрее, чем с меньшей мощностью, который при ускорении достигает более высокой максимальной скорости, поэтому он может нести больший вес. Значит мы установили, что автомобиль с большим показателем крутящего момента при определенно заданной нагрузке будет иметь лучшее ускорение по передачам при более низких оборотах двигателя (важно, когда речь доходит до экономии топлива), а вместе с тем он будет иметь еще и способность двигаться быстрее и разгоняться с нуля.

 

Так как лошадиные силы возрастают вместе с самим крутящим моментом, то высокомоментный двигатель может достичь более высоких значений мощности, если он будет способен превысить 5,252 оборотов в минуту и конкретно настроен на достижение этой задачи.

 

Что такое диапазон мощности?

Этот термин обозначает именно диапазон оборотов крутящего момента двигателя и его максимальное число мощности. В промежутке этого, по достижению нужного коэффициента, двигатель работает в оптимальном режиме и обеспечивает высокую производительность и экономию топлива.

  

Электродвигатели имеют достаточно обширный диапазон мощности, поскольку они могут достигать максимальной силы крутящего момента при минимальных оборотах оси, а их максимальная сила будет даже больше чем единица, производимая двигателем внутреннего сгорания.

 

Дизельные же двигатели обладают более узким диапазоном мощности. Поскольку их пик крутящего момента меньше, чем в бензиновых двигателях, то максимальная их мощность достигается на меньших оборотах. Бензиновые двигатели наделены более широким диапазоном мощности. По этой самой причине они сегодня так востребованы и пользуются хорошим спросом как у самих потребителей, так и у производителей. Кроме того, все современные бензиновые двигатели с турбокомпрессором, с непосредственным впрыском, с изменяемыми фазами газораспределения а также и другими разнообразными техническими решениями, обеспечивают крайне широкий диапазон мощности.

 

Почему автомобили с высоким крутящим моментом более динамичнее мощных машин?

Сама причина кроется в приводе. Он увеличивает крутящий момент двигателя и улучшает разгон машины на первых передачах. Таким образом это дает преимущество автотранспортным средствам с низким уровнем крутящего момента. При переключении скоростей двигатель приближается к высшей отметке своей мощности, что приводит к постепенному снижению вращающего момента и соответственному росту оборотов.

 

Именно по этой причине дизельные двигатели выигрывают старт с места у своих бензиновых конкурентов. Кроме этого, разница между ними прослеживается еще и в самой массе, но основными показателями все-же являются сцепление и крутящий момент.

 

Почему высокомощные автомобили участвуют в гонках?

Поскольку автомобили, с высокими показателями лошадиных сил оснащены мощной системой передач, то они обладают соответственно способностью достигать более высоких оборотов двигателя за более короткий промежуток времени, так как в моторизованных соревнованиях непременно должны участвовать автомобили, которые обладают достаточно высоким диапазоном мощности.

 

Автомобильный рынок России: результаты 2015 года и перспективы развития

 

Однако известны случаи, когда дизельные автомобили становятся более успешными в определенных видах гоночных соревнований, например таких, как «24 Часа Ле-Ман», где автомобиль марки Audi неоднократно выигрывал большие призы в споре с его TDI гоночными болидами. Последнюю победу команде «Ауди» принесла повышенная топливная эффективность машины, что позволило потратить меньше топлива и меньшее число раз заезжать на дозаправки.

 

Отвечая на риторический вопрос поставленный в начале нашей статьи «о выборе автомобиля» скажем следующее: -Везде и во всем нужна мера. Важно заранее осознавать, для каких целей вам понадобится автомобиль, где и на каких скоростях вы будете его эксплуатировать. Дизельный двигатель или бензиновый мотор с более высоким крутящим моментом (наступающем при более низких оборотах двигателя) и низкой мощностью может быть гораздо динамичнее другого аналогичного по параметрам автомобиля на скоростях до 100 — 140 км/ч.

 

Ну а если этот мотор обладает еще и высокой мощностью с не самым высоким моментом, то проиграв в разгоне он непременно наверстает упущенное за счет более высокой максимальной скорости.

что такое, формула и в чем измеряется

На чтение 9 мин. Просмотров 2.7k.

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

Что такое крутящий момент

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

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

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

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

Формула расчета крутящего момента

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

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

График:

На графике изображена зависимость крутящего момента двигателя от его оборотов

От чего зависит крутящий момент

На КМ будут влиять:

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

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

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

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

На что влияет крутящий момент

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

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

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

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

Как увеличить крутящий момент

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

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

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

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

Определение крутящего момента на валу

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

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

Измеритель крутящего момента

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

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

Датчик крутящего момента

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

Максимальный крутящий момент

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

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

В электродвигателях максимальный вращательный момент называется «критический».

Таблица марок автомобилей с указанием крутящего момента:

Модели автомобиля ВАЗ Крутящий момент (Нм, разные марки двигателей)
2107 93 – 176
2108 79-186
2109 78-118
2110 104-196
2112 104-162
2114 115-145
2121 (Нива) 116-129
2115 103-132
2106 92-116
2101 85-92
2105 85-186
Двигатели ЗМЗ
406 181,5-230
409 230
Других популярные в России марки автомобилей
Ауди А6 500-750
БМВ 5 290-760
Бугатти Вейрон 1250-1500
Дэу Нексия 123-150
КАМАЗ ~650-2000+
Киа Рио 132-151
Лада Калина 127-148
Мазда 6 165-420
Мицубиси Лансер 143-343
УАЗ Патриот 217-235
Рено Логан 112-152
Рено Дастер 156-240
Тойота Королла 128-173
Хендай Акцент 106-235
Хендай Солярис 132-151
Шевроле Каптив 220-400
Шевроле Круз 118-200

Какому двигателю отдать предпочтение

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

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

Бензиновый двигатель

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

Дизельный двигатель

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

Электродвигатель

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

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

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


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

Улучшение разгона авто за счет изменения момента вращения

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

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

Зависимость мощности от крутящего момента

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

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

Момент

Крутящий момент — это вращательный эквивалент силы.

Чтобы заставить объект двигаться по прямой или отклонить движущийся объект, примените силу. Точно так же, чтобы заставить что-то вращаться или изменить вращение вращающегося объекта, приложите крутящий момент.

Силы создают крутящие моменты

Если вы знаете, как открывать дверь, вы кое-что понимаете в крутящем моменте. Чтобы открыть дверь, куда вы толкаете? Если приложить силу к петле, дверь не двинется; Самый простой способ открыть дверь — приложить силу как можно дальше от петли и толкнуть или потянуть с силой, перпендикулярной двери.Это максимизирует крутящий момент, который вы прилагаете.

Величина крутящего момента зависит от силы, направления силы и места приложения силы.

τ = r × F

Величина результирующего вектора равна r F sin (θ). r отсчитывается от оси вращения до линии силы, а θ — это угол между r и F .

Направление крутящего момента определяется правилом правой руки. Правой рукой укажите пальцами в направлении первого вектора ( r ) и согните их в направлении второго вектора ( F ).Ваш большой палец, торчащий наружу, будет указывать в направлении крутящего момента.

Крутящий момент …

  • ноль, когда r и F параллельны или в противоположных направлениях
  • максимум, когда r и F перпендикулярны друг другу
Перекрестное произведение

При умножении векторов через перекрестное произведение результатом является вектор, перпендикулярный двум векторам в перекрестном произведении.

Обратите внимание, что a × b = — б × а .

c = a × b = (a y b z — b y a z ) + (a z b x — b z a x ) + (a x b y — b x a y )

Расчет крутящего момента

Рассмотрим крутящий момент от одной силы, действующей на шарнирный стержень, как показано на диаграмме.

Крутящий момент — против часовой стрелки, хотя шток не вращается из-за уравновешивающего крутящего момента по часовой стрелке, возникающего под действием силы тяжести.А пока сосредоточьтесь на крутящем моменте против часовой стрелки.

Существует три эквивалентных способа определения величины крутящего момента вокруг оси вращения, проходящей через шарнир:

Метод 1. Измерьте r от шарнира вдоль стержня до места приложения силы, умножьте на силу, а затем умножьте на синус угла между стержнем (линия, вдоль которой вы измеряете r) и силой.

τ = r F sin (θ)

Метод 2 — Разделите силу на составляющие, перпендикулярные стержню и параллельные ему.Параллельный компонент не создает крутящего момента. Перпендикулярный компонент Fsin (θ) дает крутящий момент с большим крутящим моментом:

τ = r [Fsin (θ)] sin (90) = r F sin (θ)

Метод 3. Вытяните линию силы и измерьте расстояние от оси вращения до линии силы вдоль линии, перпендикулярной линии силы. Расстояние, измеренное по этой линии, часто называют плечом рычага — мы будем использовать r ‘для этого перпендикулярного расстояния. Величина крутящего момента составляет:

τ = r ‘F sin (90) = r’ F

Используя геометрию, r ‘= r sin (θ), поэтому крутящий момент (еще раз) имеет величину:

τ = r F sin (θ)

справочных кадров — От чего зависит крутящий момент?

справочная рамка — От чего зависит крутящий момент? — Обмен физическими стеками
Сеть обмена стеков

Сеть Stack Exchange состоит из 178 сообществ вопросов и ответов, включая Stack Overflow, крупнейшее и пользующееся наибольшим доверием онлайн-сообщество, где разработчики могут учиться, делиться своими знаниями и строить свою карьеру.

Посетить Stack Exchange
  1. 0
  2. +0
  3. Авторизоваться Зарегистрироваться

Physics Stack Exchange — это сайт вопросов и ответов для активных исследователей, ученых и студентов-физиков.Регистрация займет всего минуту.

Зарегистрируйтесь, чтобы присоединиться к этому сообществу

Кто угодно может задать вопрос

Кто угодно может ответить

Лучшие ответы голосуются и поднимаются наверх

Спросил

Просмотрено 4к раз

$ \ begingroup $

От чего зависит крутящий момент? Я знаю, что крутящий момент зависит от силы и момента плеча, но зависит ли он от выбора источника? Потому что я думаю, что выбор источника определяет его моментную руку.

Qmechanic ♦

159k3030 золотых знаков393393 серебряных знака18781878 бронзовых знаков

Создан 14 окт.

пользователь 60180

18122 золотых знака99 серебряных знаков1313 бронзовых знаков

$ \ endgroup $ 1 $ \ begingroup $

Крутящий момент определяется как $ \ vec \ tau = \ vec r \ times \ vec F $, где $ \ vec r $ — вектор смещения от начала координат до точки, в которой действует сила.Это означает, что крутящий момент во многом зависит от выбора источника. С другой стороны, выбор начала координат также влияет на тензор инерции.

Пока вы понимаете всю физику правильно, вы можете выбрать любое происхождение, какое захотите. Окончательный ответ будет одинаковым независимо от выбора происхождения. Тем не менее, некоторые варианты значительно усложняют уравнения движения, в то время как другие варианты значительно упрощают уравнения движения. «Лучший» выбор источника — это тот, который приводит к простейшим уравнениям движения.Это варьируется от проблемы к проблеме. Не существует жесткого правила, которое гласит, что всегда выбирать исходную точку X (независимо от того, какой «X» может быть).

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *