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.

Например к нам часто приходят запросы «Нам нужно измерить параметры двигателя мощностью 200л.с.» или «какой гидротормоз вы посоветуете на 140 кВт?»

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.

Как рассчитать крутящий момент электродвигателя

• Полезное
• Справочная информация
• Крутящий момент электродвигателя – расчет, формула, таблица

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

Виды крутящих моментов:

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

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

Мощности асинхронных электродвигателей:

Расчет крутящего момента – формула

Габариты электродвигателей АИР:

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

Где, Р — мощность электродвигателя в киловаттах (кВт). N — количество оборотов вала в минуту.

72861
28.01.2019

Вернуться к списку новостей

Что такое крутящий момент? Все о крутящем моменте: определение, уравнения и единицы измерения

Советы и рекомендации

• Главная
• Особенности
• Советы и рекомендации

Показатели крутящего момента двигателя обычно сравнивают, но что такое крутящий момент и почему он важен?

Автор: Auto Express

16 декабря 2020 г.

16 декабря 2020 г.

Крутящий момент — это слово, которое широко используется производителями автомобилей, рекламодателями и рецензентами, и оно так же важно, как и другие заголовки, которые вы увидите. через suce как лошадиные силы. Однако реклама крутящего момента не всегда была чем-то само собой разумеющимся — оглянитесь назад на рекламу автомобилей 19-го века.80-х, и вы обнаружите, что это почти никогда не упоминается.

В основном из-за лишнего веса новых автомобилей. Современные моторы настолько перегружены технологиями, комфортом и безопасностью, что весят намного больше, чем их аналоги десятилетней давности. Это означает, что этим автомобилям требуется больше силы или крутящего момента, чтобы заставить их двигаться.

Крутящий момент определяется как сила вращения двигателя. Вы можете заметить, что крутящий момент, как и лошадиные силы, всегда выражается при определенной частоте вращения двигателя. Например, Ford Fiesta Ecoboost развивает максимальный крутящий момент в диапазоне от 1400 до 4000 об/мин. Вообще говоря, автомобиль будет чувствовать себя более отзывчивым, когда пиковый крутящий момент развивается в нижнем диапазоне оборотов, но многим людям нравятся мощные двигатели, которые необходимо сильно раскручивать, прежде чем они развивают пиковый крутящий момент.

Крутящий момент становится все более важным, поскольку автомобили становятся больше и тяжелее. Крошечный городской автомобиль может легко двигаться с очень небольшим крутящим моментом, в то время как большому внедорожнику или фургону требуется много времени, чтобы заставить его двигаться. Вот почему более крупные автомобили, как правило, оснащаются дизельными двигателями — дизели развивают больший крутящий момент при более низких оборотах, чем бензиновые двигатели.

Что такое крутящий момент?

Проще говоря, определение крутящего момента — это сила вращения двигателя. Он отличается от лошадиных сил, поскольку относится к объему работы, которую может выполнить двигатель, а мощность определяет, насколько быстро эта работа может быть выполнена. Вот почему крутящий момент часто называют неспециалистами «тяговой силой», «мощностью» или «ворчанием».

Крутящий момент обычно измеряется в ньютон-метрах (Нм) или фунт-футах (фунт-фут) – последнее не следует путать с фут-фунтом (фут-фунт), поскольку один фут-фунт относится не к крутящей силе, а к к количеству энергии, необходимой для подъема груза массой 1 фунт на расстояние 1 фут.

В частности, крутящий момент фактически измеряет величину силы, необходимой для скручивания объекта (например, при затягивании крышки на бутылке с газировкой, колесной гайки или болта головки цилиндра). Или, в случае двигателя, он измеряет, какое крутящее усилие доступно на коленчатом валу при любых заданных оборотах двигателя (об/мин).

• Автомобили категорий D и C: объяснение списания по страховке

В автомобиле мощность – это мера того, насколько быстро двигатель может развить один и тот же крутящий момент с течением времени, поэтому быстрее вы можете ускориться. Одна лошадиная сила (HP) — это совершенно произвольная единица, придуманная инженером Джеймсом Уаттом. Это эквивалентно тому, что одна лошадь поднимает вес в 33 000 фунтов на высоту в двенадцать дюймов за одну минуту — или 33 000 футо-фунтов в минуту. Метрический эквивалент (PS) равен 4500 кг-м в минуту, или 0,97 л.с.

Тормозная мощность (BHP) немного ниже, чем HP, но, возможно, является более точным показателем, поскольку учитывает потери мощности на внутреннее трение двигателя.

Основные уравнения крутящего момента

Предположим, мы используем гаечный ключ длиной 0,5 м для затягивания колесной гайки, и нам нужно опереться на дальний конец ключа с усилием 50 ньютонов, чтобы затянуть ее. Простое умножение двух чисел дает требуемый крутящий момент в ньютон-метрах:

50 (Н) x 0,5 (м) x = 25 Нм крутящего момента

Если вы хотите сохранить старую школу, вы можете измерять расстояние в футах и ​​силу в фунтах. На этот раз наш ключ может быть 18 дюймов (1½ фута), и мы прикладываем усилие 20 фунтов к дальнему концу: 

20 (фунтов) x 1½ (футов) = 30 фунт-футов крутящего момента крутящий момент выглядит?

Если двигатель развивает крутящий момент 500 Нм, мы можем использовать аналогичную визуализацию в обратном направлении, чтобы лучше понять задействованные силы. Чтобы остановить вращение такого двигателя, потребуется гаечный ключ длиной один метр, прикрепленный к коленчатому валу, с усилием в 500 ньютонов на другом конце. Так как один килограмм действует с силой примерно в 90,8 ньютона в гравитации Земли, это означает, что вам понадобится 50-килограммовый жокей, чтобы стоять на конце. Или Аллан Макниш.

• Автомобильные часы: законна ли корректировка пробега?

Если это не кажется большим усилием, чтобы остановить двигатель, развивающий внушительные 500 Нм, не забывайте, что крутящий момент на колесах значительно увеличивается при снижении оборотов двигателя. Таким образом, жокей мог остановить двигатель, но он не мог остановить машину!

Что лучше, крутящий момент или мощность?

Крутящий момент и мощность очень тесно связаны, потому что в двигателе внутреннего сгорания одно не может быть без другого. Снова математика, так как HP рассчитывается следующим образом: 

л.с. = крутящий момент x об/мин ÷ 5252

Это означает, что если сравнить два двигателя с разным крутящим моментом, то двигатель с более высоким крутящим моментом всегда будет иметь большую мощность при любой заданной частоте вращения двигателя.

Однако многие двигатели с высоким крутящим моментом не рассчитаны на такие высокие обороты (вспомните пробивной дизель), поэтому конечные показатели мощности часто оказываются под угрозой. Напротив, высокооборотный бензиновый спортивный автомобиль может иметь более низкий показатель крутящего момента, но его экстремальная мощность при высоких оборотах двигателя позволяет ему двигаться быстрее.

• Как сдать экзамен по теории вождения

Вот почему в повседневных поездках мощность и гибкость двигателя с высоким крутящим моментом часто более полезны, и это жизненно важно, когда вам нужен автомобиль для буксировки больших прицепов или перевозки тяжелых грузов.

При обычном вождении крутящий момент часто важнее лошадиных сил, поэтому мы уделяем ему так много внимания в наших обзорах автомобилей.

Можете ли вы объяснить крутящий момент в 25 словах или меньше? Попробуйте в разделе комментариев ниже…

Простое объяснение технологии: Крутящий момент в автомобилях

Время считывания 6 минут

Мощность двигателя, максимальная скорость, ускорение от 0 до 60 миль в час (от 0 до 100 км/ч) знать о. Тем не менее, когда дело доходит до крутящего момента, даже заядлым фанатикам моторов может быть трудно объяснить это. Его значение при вождении автомобиля гораздо больше, чем многие думают. Итак, что такое крутящий момент? И как это влияет на автомобили? Читайте дальше, чтобы узнать ответы.

13 апреля 2021 г.

Активируйте push-уведомления

Инновационная мобильность, захватывающие тенденции будущего и высокие обороты в минуту: подпишитесь сейчас, чтобы получать уведомления о новом контенте.

Подписка успешна .

Подписка  не удалась . Если вам нужна помощь, перейдите по ссылке для получения поддержки.

Как это звучит?

Эту статью также можно прослушать в официальном подкасте BMW Change Lanes.

Помимо этой и других статей, «Changing Lanes» каждую неделю предлагает вам свежие новые эпизоды, наполненные эксклюзивными сведениями о технологиях, образе жизни, дизайне, автомобилях и многом другом, которые вам принесут ведущие Ники и Джонатан.

Найдите и подпишитесь на Change Lanes на всех основных платформах подкастинга.

applepodcast googlepodcast Spotify Deezer

• Объяснение BMW
• Опыт вождения
• Технологии

Краткие факты

• В физике крутящий момент определяется силой, которая действует на тело посредством рычага.

• Применительно к двигателям внутреннего сгорания или электродвигателям крутящий момент указывает силу, которой подвергается приводной вал.

• Крутящий момент выражается в фунт-футах (lb-ft) или ньютон-метрах (Нм).

• Взаимодействие крутящего момента и частоты вращения двигателя (об/мин) определяет мощность двигателя.

Если вы никогда не путешествовали на электромобиле (➜ Подробнее: Объяснение электромобилей и подключаемых гибридов), время пришло. Это не только хорошо для вашей зеленой совести, но и удовольствие от вождения (➜ Читать далее: Развенчание мифов об электромобилях), безусловно, тоже не осталось без внимания. Одной из причин этого является крутящий момент. Или, точнее: мгновенность, с которой это применяется, когда вы нажимаете на акселератор. Но какую роль в этом играет мощность двигателя, т.е. показатель в кВт или в л.с.?

Чтобы ответить на этот вопрос, вам нужно вернуться на шаг назад, как объясняет эксперт BMW Михаэль Гризе: «Важно то, что вы, как водитель, ожидаете от своего автомобиля. Это высокий уровень мощности двигателя или крутящего момента?» В конце концов, все сводится к тому, действительно ли вам нужна высокая максимальная скорость или быстрая реакция на педаль акселератора.

Начнем с теории. В физике крутящий момент определяется как сила, действующая на точку вращения с помощью плеча рычага. Формула крутящего момента, закон рычага: крутящий момент = сила (Н) х плечо рычага (м). Единицами крутящего момента являются ньютон-метры (Нм) или фунт-футы (фунт-фут). Ньютон (или фунт) обозначает действующую силу, а метры (или футы) обозначают длину плеча рычага. Другое название крутящего момента, которое, возможно, дает более четкое представление о его значении, — вращательная сила. Как следует из этого названия, сила вращения или крутящий момент обеспечивают вращение объекта. Таким образом, он указывает силу, действующую на приводной вал автомобиля при его вращении. Сила (N), с другой стороны, линейно ускоряет объекты. Мощность двигателя есть произведение силы и скорости действия этой силы. Мощность двигателя и крутящий момент являются показателями, которые зависят от частоты вращения двигателя.

Высокий крутящий момент обеспечивает эффективное и энергосберегающее вождение. Высокая мощность двигателя позволяет автомобилю быстро разгоняться и достигать высокой максимальной скорости.

Михаэль Гризе

Руководитель проекта по системам электропривода, BMW Group

Итак, это была теория, а теперь перейдем к практике. В конструкции двигателя внутреннего сгорания цель состоит в том, чтобы обеспечить водителю высокий крутящий момент даже при низких оборотах двигателя (вращения). В то же время крутящий момент следует прикладывать в максимально возможном диапазоне частоты вращения двигателя. С точки зрения опыта вождения, высокий крутящий момент означает максимально короткую задержку между нажатием водителем на педаль газа и реакцией двигателя. Высокий крутящий момент воспринимается водителем как отличная тяга при трогании с места или обгоне.

Таким образом, заблаговременное применение мощного крутящего момента означает высокую степень уверенности (при обгоне), удовольствие от вождения и эффективную тягу для водителя. Тем не менее, со всеми двигателями внутреннего сгорания всегда есть мгновенная задержка (хотя и небольшая, в зависимости от конструкции) перед тем, как крутящий момент начнет действовать — в отличие от двигателя электромобиля, как мы увидим ниже. Короче говоря, высокий крутящий момент, доступный на раннем этапе, дает только преимущества для водителей.

Крутящий момент и его значение для водителей лучше всего иллюстрируется его отличием от термина «мощность двигателя» или «выходная мощность». Здесь также лучше привести краткий теоретический фон в качестве основы для объяснения эксперта BMW: с мощностью двигателя в игру вступает фактор времени. Проще говоря, это указывает на энергию, преобразованную в данный период времени. Физическая формула такова: мощность = сила х скорость. Он указывается в киловаттах (кВт), ранее в лошадиных силах (л.с.). Один ватт (Вт) соответствует одному ньютон-метру в секунду, а 1 лошадиная сила — это мощность, необходимая для подъема 33 000 фунтов ровно на один фут за одну минуту. Двигатель достигает высокой мощности либо за счет высокого крутящего момента, либо за счет высокой скорости вращения двигателя. Максимальная мощность двигателя, заявленная производителями, а также указанная в техпаспорте автомобиля, обычно доступна при высоких оборотах двигателя.

Измерение стандартного ускорения (➜ Подробнее: От 0 до 60: Набрать скорость при ускорении) сюда хорошо вписывается: передачи полностью выдвинуты, двигатель работает в высоких (вращательных) диапазонах скоростей, максимальные номинальные можно призвать силу. Чтобы понять крутящий момент и мощность двигателя, а также повседневное использование автомобиля, важно знать, что двигатель внутреннего сгорания достигает своего максимального крутящего момента при частоте вращения ниже максимальной выходной мощности. Поэтому, когда мы говорим о хорошей мощности в нижнем диапазоне оборотов двигателя, мы имеем в виду высокий крутящий момент даже при низких оборотах двигателя. Это полезно знать для ограничения переключения передач при вождении автомобилей с механической коробкой передач. Или для буксировки прицепов в вашем автомобиле и для движения в гору.

Пример иллюстрирует разницу между крутящим моментом и мощностью двигателя. Если, как водитель автомобиля с двигателем внутреннего сгорания, вы будете следить за циферблатами на дисплее, вы увидите, что по мере увеличения частоты вращения двигателя (об/мин) вы достигнете точки, в которой крутящий момент равен его максимум. В то же время мощность двигателя увеличивается с увеличением оборотов двигателя. Когда водитель чувствует, что мощность двигателя, производительность двигателя падает по отношению к оборотам двигателя, он переключается на более высокую передачу (конечно, автомат делает это сам). Затем обороты двигателя падают, и игра начинается сначала.

Вопреки распространенному мнению (то есть тому, что думают ваши друзья), в повседневной жизни с автомобилем крутящий момент двигателя играет более важную роль, чем (максимальная) мощность двигателя. Это потому, что для сохранения ресурсов — окружающей среды, кошельков людей и их нервов — инженеры хотят, чтобы водители ехали с хорошей тягой в диапазоне низких оборотов двигателя. Что подводит нас к двигателю электромобиля. В чем большой плюс электромобилей? Они обеспечивают полный крутящий момент с самого начала. Безо всяких задержек. Вот почему ускорение электромобилей (➜ Подробнее: Факты об электромобилях со всего мира) так запоминается как водителям, так и пассажирам. И не только это, но и без рывков и без переключения передач, так как многие электромобили идут с одноступенчатой ​​автоматической коробкой передач.

При низких оборотах двигателя важен крутящий момент, при высоких — мощность двигателя.

Михаэль Гризе

Руководитель проекта по системам электропривода, BMW Group

Эксперт BMW Гриз объясняет, в чем особенность электромобилей. «Высокий крутящий момент электродвигателя позволяет транспортным средствам с такими двигателями эффективно передвигаться и экономить энергию». Максимально возможная скорость, которая достигается за счет высокой мощности двигателя, — не единственная цель электромобилей. Электромобили обладают отличным сцеплением с дорогой, что обеспечивает комфортное и эффективное вождение, но они также не пренебрегают удовольствием от вождения!

Другими словами, максимальный крутящий момент электродвигателя фактически достигается при низких оборотах. «И она остается близкой к постоянной до тех пор, пока вы не достигнете максимальной мощности двигателя», — поясняет далее инженер Гризе. Оттуда крутящий момент падает, а мощность двигателя остается постоянной. Как только достигается точка максимального крутящего момента, автомобиль больше не разгоняется быстрее. Эксперт BMW Гриз резюмирует следующим образом: «При низких оборотах двигателя важен крутящий момент, при высоких — мощность двигателя».

Что важнее, высокая мощность двигателя или высокий крутящий момент? Все сводится к тому, что вам как водителю нужно. Если, например, вы предпочитаете высокую максимальную скорость, вы найдете ее в автомобиле с высокой номинальной выходной мощностью. Если, с другой стороны, вы предпочитаете эффективный и комфортный стиль вождения с быстрым стартом на светофоре, вы полагаетесь на фактор крутящего момента — как в случае с электромобилями.

Что такое крутящий момент в автомобиле?

Крутящий момент представляет собой физическую величину, которая указывает тяговое усилие в конструкции двигателя. Физической единицей крутящего момента является ньютон-метр (Нм). Для автомобилей с двигателем внутреннего сгорания цель состоит в том, чтобы как можно раньше достичь высокого крутящего момента при низких оборотах двигателя.