На что влияет крутящий момент: Мощность и крутящий момент — что это?

Содержание

Крутящий момент двигателя: что это такое?

В списке ключевых характеристик любого бензинового или дизельного ДВС обязательно указывается мощность и крутящий момент двигателя. Что касается самого транспортного средства, отдельный акцент делается на разгонной динамике автомобиля 0-100 км/ч. независимо от типа силового агрегата под капотом (бензин, дизель, гибридный двигатель и т.д.). Традиционно сложилось, что максимум внимания покупателей изначально обращен на мощность двигателя, выраженную в лошадиных силах (л.с.). Прочно укоренилось мнение, что чем больше л.с. выдает двигатель, тем быстрее, динамичнее и, зачастую, престижнее окажется автомобиль в конечном итоге. Параллельно с этим показатель крутящего момента, который выражается в ньютон-метрах (Н∙м), маркетологи сознательно отодвигают на второй план.

Рекомендуем также прочитать статью о том, что такое объем двигателя. Из этой статьи вы узнаете о том, по каким параметрам измеряется и на что влияет рабочий объем ДВС.

Такой подход хорошо иллюстрирует распространенное выражение среди продавцов автомобилей в США. Как они говорят, продавать машины помогают «лошади», то есть мощность, при этом двигает автомобиль вперед крутящий момент. Далее мы подробно рассмотрим, что такое крутящий момент двигателя внутреннего сгорания, а также взглянем на зависимость характеристик мощности двигателя, крутящего момента и разгонной динамики.

Содержание статьи

Мощность и крутящий момент ДВС

Для большинства рядовых автолюбителей понятие о показателе максимальной мощности и крутящего момента сводится к тому, что чем больше мощность, тем больше окажется и крутящего момента, а также более мощный двигатель всегда лучше. При этом чёткое понимание указанных характеристик мотора у многих отсутствует.

Смятение в этот лагерь также внесло растущее число «дизелистов», среди которых намного больше внимания уделяется именно кутящему моменту, а не мощности дизельного мотора. Также следует упомянуть и о турбомоторах, которые могут разгонять автомобиль намного быстрее, хотя мощность самого ДВС с наддувом заметно уступает атмосферным аналогам с намного более внушительным количеством «лошадей» под капотом. Получается, мощнее, но не всегда динамичнее и быстрее? Давайте разбираться, почему так происходит и чем «моментная» характеристика отличается от «мощностной».

Как мощность двигателя и крутящий момент влияют на разгон автомобиля

Как уже было сказано, в технических характеристиках указывается максимальная мощность двигателя и крутящий момент. Итак, крутящий момент представляет собой силу вращения коленвала ДВС. Измеряется крутящий момент в ньютон-метрах. Также моментная характеристика может быть выражена в килограмм-силах на метр. Крутящий момент возникает тогда, когда свободно вращающийся коленвал начинают тормозить.

Другими словами, на коленвал подается нагрузка, которая заставляет двигать автомобиль. Отметим, что крутящий момент имеет прямую зависимость от числа оборотов двигателя. Для двигателей внутреннего сгорания характерной особенностью является то, что на низких оборотах крутящий момент небольшой, затем наблюдается рост момента параллельно росту оборотов силового агрегата, далее происходит спад момента, хотя обороты остаются высокими. Обратите внимание, в характеристиках указывается максимальная мощность двигателя, например, 150 л.с. при 6000 об/мин. При этом максимальный крутящий момент указан на отметке 3500-3700 об/мин.

Так происходит по причине того, что на разных оборотах в камере сгорания происходят разные процессы, что отражается на эффективности наполнения цилиндров, качестве сгорания топливно-воздушной смеси, вентиляции цилиндров и т.д. Другими словами, количество воздуха на впуске, угол опережения зажигания, объем отработавших газов и ряд других параметров меняется в зависимости от числа оборотов коленвала. По этой причине каждому водителю бензиновой машины с малообъемным атмосферным мотором хорошо знакома ситуация, когда на «низах» при езде на высокой передаче двигатель не тянет, то есть крутящий момент очень мал.

Нажатие на педаль газа и поднятие оборотов до средних значений приводит к тому, что эффективность наполнения воздухом на впуске растет, топливно-воздушная смесь сгорает более полноценно, цилиндры лучше вентилируются. Результатом становится то, что крутящий момент растет. Добавим, что турбомоторы в среднем диапазоне оборотов полностью преодолевают эффект турбоямы, после чего у двигателя возникает желаемый подхват. Дело в том, что поток отработавших газов после раскручивания двигателя начинает эффективно вращать крыльчатку турбокомпрессора для подачи большего количества воздуха в цилиндры.

Рекомендуем также прочитать статью об устройстве турбонаддува. Из этой статьи вы узнаете о конструктивных особенностях турбины, а также о преимуществах и недостатках данного способа увеличению мощности двигателя без увеличения его физического объема.

Дальнейший рост оборотов вызывает то, что в двигателе существенно растут механические потери. К таким потерям следует отнести трение поршневых колец о стенки цилиндров, а также различные инерционные потери в других узлах и механизмах двигателя. В результате КПД мотора падает, энергия начинает расходоваться на преодоление таких потерь в условии езды на приближенных к максимальным оборотах. Закономерно, что крутящий момент начинает уменьшаться с учетом растущих нагрузок. Турбомоторы также теряют отдачу, так как сам турбонагнетатель не обеспечивает должную производительность на максимальных оборотах.

Если сказать иначе, мощность двигателя означает количество работы, которую агрегат способен выполнить за определенный промежуток времени. Мощность ДВС измеряется в киловаттах (кВт) и напрямую зависит от показателя крутящего момента на конкретных оборотах. Не вдаваясь в подробности, мощность является расчетной величиной и не измеряется отдельно от кутящего момента. Что касается максимальной мощности, такая мощность представляет собой условную точку начала уменьшения крутящего момента, но произведение мощности и оборотов еще не стремится к увеличению. С учетом данной информации становится понятно, что такое полка крутящего момента, которая часто отображается на графиках. Под такой полкой следует понимать диапазон оборотов, на которых постоянно доступен максимум крутящего момента.

Простыми словами, крутящий момент и есть мощность двигателя, которая будет доступна на разных оборотах мотора. Этой фактической мощностью, а не разрекламированной маркетологами «максималкой», водители каждый день пользуются во время обгонов и резких ускорений. Вот и получается, что ездим мы на крутящем моменте, а не на максимальной мощности, оценивая динамику разгона на том или ином двигателе.

Что касается самой максимальной мощности, от данного показателя зависит, прежде всего, та максимальная скорость, с которой способен двигаться автомобиль. Максимальная скорость становится доступной в том случае, когда расходуемая мощность равна мощности ДВС. При этом для определения «максималки» конструкторами учитывается ряд потерь на инерцию и трение, сопротивление потокам воздуха и качению колес. Если проще, от запаса мощности зависит способность мотора преодолевать растущие потери и сопротивление, что и позволяет агрегату разогнать автомобиль только до определенного предела и далее поддерживать набранную скорость.

Крутящий момент дизельного двигателя

Особенностью дизельных двигателей сравнительно с бензиновыми аналогами является более высокий крутящий момент и меньшая мощность. Дело в том, что дизельные моторы имеют суженный диапазон оборотов. Это связано с конструктивными отличиями таких моторов (ход поршня), а также более высокой степенью сжатия и спецификой процесса сгорания дизтоплива.

Другими словами, дизель изначально не приспособлен для работы на высоких оборотах. Следовательно, агрегат не так хорошо раскручивается. Параллельно с этим температура выхлопа у дизельного двигателя ниже по сравнению с бензиновым, а также на «низах» моторы на солярке не так склонны к детонации. В результате конструкторы смогли установить сложные и максимально эффективные системы турбонаддува именно на дизель.

Благодаря таким особенностям крутящий момент дизельного двигателя на низких оборотах намного выше аналогичных атмосферных или тубированных бензиновых ДВС. Поднимать мощность такого агрегата не имеет смысла, так как уверенная тяга на низах, высокий КПД и топливная экономичность полностью перекрывают небольшое отставание дизелей по показателю мощности и максимальной скорости.

Добавим, что потенциал дизеля позволяет сделать его даже мощнее бензиновых собратьев, но это приведет к существенному удорожанию и утяжелению всей конструкции двигателя. Также понадобится доработка системы питания дизельного мотора и установка более выносливой КПП, которая будет способна выдерживать просто огромный крутящий момент. Не следует забывать и об экологических нормах, для соответствия которым мощные дизели потребуют серьезной модернизации. Получается, поднимать мощность дизеля сегодня попросту нецелесообразно.

Подведем итоги

Если вы столкнулись с возможностью выбрать автомобиль с незначительно отличающимися по характеристикам двигателями, тогда оптимально выбирать агрегат с большим крутящим моментом. Данное правило особенно актуально для машин с МКПП. Например, производитель может выпускать одну и ту же модель, которая получает ДВС с рабочим объемом 1.8 литра (140 л.с.) и 2.0 (155 л.с.). Также следует учитывать и упомянутую выше полку крутящего момента, то есть зависимость мощности и крутящего момента от оборотов двигателя.

Лучшим вариантом двигателя будет тот, когда мотор выходит на пик момента не на определенных оборотах, а в максимально широком диапазоне. Например, простой атмосферный двигатель может иметь пик крутящего момента на 3500 об/мин, в то время как его продвинутый высокотехнологичный аналог с турбиной выходит на пик момента уже при 1500 об/мин, сохраняя «ровную» полку до 4500 об/мин. Это значит, что в первом случае для уверенного разгона мотор нужно крутить, удерживать ДВС на оборотах максимального момента, а также чаще переключать передачи вниз при возникновении нагрузок. Во втором случае максимум крутящего момента будет доступен водителю в широком диапазоне оборотов, что позволяет эффективно ускоряться и справляться с меняющимися нагрузками без частого переключения передачи на пониженную. Другими словами, доступность высокого крутящего момента в расширенном диапазоне фактически означает, что и мощности почти всегда достаточно.

Указанные особенности разных ДВС и умение справляться с нагрузками определяют следующий показатель, который известен как эластичность двигателя. Под эластичностью мотора следует понимать способность агрегата набирать обороты и разгонять автомобиль в условиях растущей нагрузки без переключения передачи на пониженную.

Различные силовые установки тестируются на эластичность путем анализа тяги и разгона с 60 до 100 км/ч при движении на четвёртой передаче или ускорения с 80 до 120 км/ч на включенной пятой передаче. По этой причине малообъемный высокофорсированный двигатель, который имеет отличный подхват на низких оборотах и широкую полку момента, покажет себя отличным вариантом для города. Именно в городском цикле, то есть в условиях умеренных скоростей и режимов ускорение-замедление, потенциала такого ДВС более чем достаточно. При этом следует учитывать, что на более высокой скорости в режиме трассы подобный агрегат может не обеспечить уверенного обгона, уступив в этом плане простому атмосферному двигателю с большим крутящим моментом и мощностью.

Основные показатели двигателя: мощность, крутящий момент, расход

Даже тем людям, которые не очень интересуются автомобилями, у которых их никогда не было и которые не намереваются становиться их владельцами, отлично известно, что одной из основных характеристик этих транспортных средств является мощность двигателя. Ее принято измерять в лошадиных силах (несколько реже используют более «правильную» с технической точки зрения величину — киловатт), причем вполне справедливо считается, что чем выше значение этого показателя — тем лучше.

С другой стороны такая важная характеристика как крутящий момент двигателя часто остается неизвестной даже некоторым автолюбителям. И это при том, что она является, на самом деле, ничуть не менее значимой характеристикой двигателя, чем его мощность и обороты, с которыми, кстати, находится в весьма тесной и даже неразрывной взаимосвязи.

В данной статье мы попробуем объяснить, что такое крутящий момент двигателя, чем он отличается от мощности, от чего зависит и на что влияет.

Содержание

Что такое крутящий момент двигателя автомобиля простыми словами
От чего зависит величина крутящего момента двигателя
На что влияет крутящий момент двигателя
Видео на тему

Основные показатели двигателя

Сгорание топлива происходит внутри ДВС, в специальной камере цилиндра. Это приводит в движение поршень, который, совершая циклические возвратно-поступательные движения, проворачивает коленчатый вал. Таков упрощенный принцип работы любого поршневого двигателя внутреннего сгорания.

Основные характеристики ДВС можно оценить тремя основными показателями:

мощность двигателя;
крутящий момент;
расход топлива.

Основные показатели ДВС

Рассмотрим более подробно каждый из этих показателей.

Что такое крутящий момент

Крутящий момент представляет собой качественный показатель, выражающий силу вращения коленвала, и рассчитывается произведением силы, давящей на поршень, на плечо (расстояние между центром вращения оси коленчатого вала до места крепления поршня к шатуну). Измеряется в количестве ньютонов на метр (Нм).

Сила крутящего момента зависит от давления на поршень при сгорании газов, рабочего объема камеры сгорания и двигателя в целом, степени сжатия горючей смеси в камере сгорания.

Традиционно более высокий крутящий момент у дизелей, это объясняется степенью сжатия, превосходящей бензиновые двигатели практически вдвое.

Сильный крутящий момент дает автомобилю повышенную динамику набора скорости даже при низких оборотах, и заметно повышает тяговые свойства двигателя. Максимальных значений данная характеристика достигает при определенной частоте вращения коленвала, причем у дизелей этот показатель ниже, чем у бензиновых.

На что влияет крутящий момент двигателя

Если производить аналогию с человеческим организмом, то можно условно определить, что крутящий момент — это аналог силы, а мощность — это аналог выносливости. Именно от мощности двигателя внутреннего сгорания в конечном итоге зависит то, какую максимальную скорость может развить автомобиль, а от крутящего момента — то, как быстро сможет он это сделать. Именно поэтому далеко не все мощные автомобили имеют хорошую динамику разгона, и далеко не все, у которых она находится на высоком уровне, располагают очень мощными моторами.

Опытные автомобилисты отлично знают, что лучше всего выбирать для себя автомобиль с таким двигателем, показатель крутящего момента которого при работе на тех оборотах, на которых он обычно функционирует, является наилучшим. Дело в том, что это позволяет им использовать потенциал мощности ДВС в максимальной степени.

Следует заметить, что производители двигателей внутреннего сгорания всячески стремятся увеличить их крутящие моменты, причем во всем диапазоне работы моторов. Чаще всего пытаются достичь этого (и, кстати говоря, достаточно успешно) с помощью турбонаддува, управляемых фаз газораспределения (это оптимизирует процесс сгорания топливной смеси), повышения степени сжатия, использованием особых конструкций впускного коллектора и целым рядом других способов.

Читайте также: Чем отличается задний привод от переднего.

Внешняя скоростная характеристика (ВСХ)

Внешняя скоростная характеристика двигателя показывает зависимость мощности, расхода топлива и крутящего момента от числа оборотов коленвала. Все эти параметры показываются графически в виде кривых.

Читайте также: Основные компоновочные схемы поршневых двигателей внутреннего сгорания

Внешняя скоростная характеристика

На рисунке можно видеть кривые с обозначениями Pe – мощность двигателя, Mе – крутящий момент, ge – удельный расход топлива. Как видно, с ростом числа оборотов и мощности увеличивается расход топлива. Крутящий момент растет до определенного уровня, а затем идет на спад. В точке, где наиболее эффективный крутящий момент и мощность двигателя, будет самый оптимальный показатель расхода топлива.

Производители моторов 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. Такой двигатель и из болота вытянет, и в городе позволяет быстро ускоряться.

Внешняя скоростная характеристика дает оценку динамическим характеристикам автомобиля, определяет КПД и топливный расход при разных параметрах.

Высокий крутящий момент на более низких оборотах увеличивает тяговую силу агрегата, грузоподъемность и проходимость.

Максимальный крутящий момент некоторых популярных автомобилей

Марка и модель автомобиля	Объем двигателя, см³	Максимальная мощность, л.с./кВт при об/мин	Максимальный крутящий момент, Н*м при об/мин
Ford Focus III	1596	125 / 92 при 6000	159 при 4000
Renault Logan II	1598	82 / 61 при 5000	134 при 2800
Hyundai Solaris I	1396	107 / 79 при 6300	135 при 5000
Toyota RAV 4 IV (CA40)	1987	146 / 107 при 6200	187 при 3600
Opel Astra J (турбонаддув)	1364	140 / 103 при 4900 – 6000	200 при 1850 – 4900
ВАЗ (Lada) Vesta	1596	106 / 78 при 5800	148 при 4200

Мощность и крутящий момент в чем разница

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

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

СОДЕРЖАНИЕ СТАТЬИ

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

Мощность двигателя

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

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

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

Думаю это понятно, больше к этому возвращаться не будем.

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

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

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

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

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

Крутящий момент двигателя

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

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

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

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

Если вывести определение:

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

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

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

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

Обороты двигателя

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

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

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

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

Различные типы двигателей

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

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

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

Условно моторы можно разделить на четыре лагеря:

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

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

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

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

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

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

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

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

Так что же важнее и лучше?

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

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

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

Сейчас видео версия статьи, смотрим.

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

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

(7 голосов, средний: 3,71 из 5)

Неразлучная парочка – мощность и крутящий момент — DRIVE2

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

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

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

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

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

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

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

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

Что такое крутящий момент

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

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

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

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

Кто сильнейший?

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

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

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

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

Мощность

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

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

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

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

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

Юрий Дацык

Page 2

Что такое крутящий момент

Кто сильнейший?

Мощность

Юрий Дацык

Чем отличается мощность от крутящего момента?

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

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

Мощность двигателя

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

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

Думаю это понятно, больше к этому возвращаться не будем.

Крутящий момент двигателя

Если вывести определение:

Обороты двигателя

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

Различные типы двигателей

Условно моторы можно разделить на четыре лагеря:

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

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

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

Так что же важнее и лучше?

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

Смотрите также:

Двигатель V8 объемом 4,2 л в Jaguar XK Coupe

Шины для Opel Senator

Ремонт главного тормозного цилиндра

Заправка и диагностика автокондиционеров

Автомобиль Koenigsegg и семиступенчатая коробка передач

Покупка автомобиля через аукцион

Мощность двигателя или крутящий момент? Какая характеристика важнее?

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

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

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

Крутящий момент двигателя, что это?

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

М = F * L

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

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

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

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

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

Р=М*n/ 9549

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

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

Зависимости мощности двигателя и крутящего момента от количества оборотов

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

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

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

механические потери на трение механизмов;

инерционные потери;

недостаточное нагнетание воздуха (кислородное голодание).

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

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

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

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

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

Можно ли увеличить крутящий момент двигателя

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

Способов увеличения крутящего момента и, соответственно, мощности много:

изменение геометрических свойств поршневой группы, увеличение компрессии;

замена форсунок или инжекторов;

внесение изменений в систему воздухозабора;

чип-тюнинг путем перепрограммирования топливной карты блока управления двигателя.

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

что нужно именно вам? – Обзор – Autoutro.ru

Крутящий момент и мощность являются двумя важными спецификациями двигателя, но их отношение друг к другу редко обсуждают. Поэтому мы решили вспомнить, что значит каждый из этих терминов, чтобы при покупке следующей машины вы обращали внимание либо на одно, либо на другое…

Оба научных термина существовали задолго до автомобилей и транспортных средств с мотором в целом, поэтому в нашем рассказе мы частично обратимся к школьному курсу физики.

Мощность. Прежде всего давайте вспомним человека, который решил, как измерять мощность. Его зовут Джеймс Уатт. Он был шотландским инженером, чьим именем, собственно, и названа стандартизированная единица измерения мощности Ватт (через «В», так как в России всегда предпочитали транслитерацию, а не транскрипцию). Однако существует и эквивалентная и более привычная нам единица – лошадиная сила. Одна метрическая лошадиная сила равна 735,5 Ватт.

Что же такое лошадиная сила? Если обратиться к словарю, то это способность поднимать 75 кг (165 фунтов) на 1 метр (3,28 футов) за 1 секунду. Одним словом, лошадиная сила – это то, как быстро делается работа…

Крутящий момент. В то же время крутящий момент – это определенная сила, имеющая тенденцию вращать объект вокруг оси. С точки зрения непрофессионала, крутящий момент является силой, необходимой, чтобы повернуть болт или колесо. Когда вы крутите пробку пластиковой бутылки, вы используете крутящий момент.

Опять же, машина, устанавливающая на заводе пробки на пластиковые бутылки, имеет спецификацию по крутящему моменту, то есть она должна закрутить пробку с определенным значением, гарантирующим ее герметичность. Если спецификация не выполнена, то содержимое бутылки будет протекать либо окажется недоступным для потребителя, так как в его пальцах окажется недостаточное количество крутящего момента.

Поместим оба термина в одну реальность: представьте, что вы делаете домашнее варенье и раскладываете его по банкам. Крутящий момент вам нужен, чтобы плотно закрутить крышку, а мощность, чтобы поставить эту банку на полку.

Момент и мощность в ДВС. Вот мы и подобрались к самому интересному. Как эти двое уживаются в одном двигателе? На самом деле они работают рука об руку, чтобы мотор транслировал на дорогу необходимую производительность.

Формула, описывающая их связь, такова: лошадиная сила = момент х кол-во оборотов в минуту/5 252. Это уравнение справедливо для каждого двигателя внутреннего сгорания и сходится при любых оборотах, на которые способен ваш мотор. 5 252 является константой. Таким образом при 5 252 об/мин мощность будет равна крутящему моменту. При меньших оборотах момент будет выше, чем мощность, и наоборот…

Для измерения мощности используется динамометрический стенд. Он замеряет крутящий момент и кол-во об/мин, подставляет данные в уравнение и получает рукотворное значение лошадиных сил.

Мощность или крутящий момент – что лучше? Ну, это глупый вопрос, но мы должны его рассмотреть. Грубо говоря, автомобиль с высокой мощностью, как правило, достигает более высокой максимальной скорости, а автомобиль с высоким крутящим моментом лучше ускоряется с места.

Поскольку с увеличением крутящего момента увеличивается и мощность, то «оборотистые» моторы также обладают большим количеством лошадиных сил, если способны превысить 5 252 об/мин и настроены для выполнения данной конкретной задачи.

Что такое рабочий диапазон? Этот термин означает диапазон оборотов между пиковым крутящим моментом и пиковой мощностью. Между этими двумя значениями двигатель эффективно работает и обеспечивает как высокую производительность, так и экономию топлива.

У электромоторов огромные рабочие диапазоны, так как максимальный крутящий момент доступен с самого первого вращения оси, а максимальная мощность у некоторых даже выше, чем у ДВС.

У дизельных моторов, напротив, очень узкий диапазон, так как максимальный крутящий момент у них достигается на более низких оборотах, чем у бензиновых моторов, и максимальная мощность также где-то «внизу». Поэтому бензиновые моторы предпочтительнее для перфоманс-доработок. Современные бензиновые двигатели с турбонаддувом, непосредственным впрыском, изменяемыми фазами газораспределения и другими умными инженерными решениями обеспечивают удивительные рабочие диапазоны с невероятной эластичностью.

В гонках в основном используются машины с высокой мощностью (бензиновые). У них особые передаточные отношения, извлекающие выгоду из способности мотора достигать высоких оборотов. Однако есть соревнования, где успешны и дизели, — например, 24 часа Ле-Мана. Там неоднократно побеждали Audi на своих TDI-болидах.

Если вы по-прежнему ничего не поняли, вот вам последний пример: у нас есть грузовик и спорткар. У грузовика много крутящего момента и мало мощности. Его двигатель работает на низких оборотах, но он сильный как бодибилдер. Спорткар же – это спринтер, и у него все с точностью до наоборот. Если бодибилдеру навесить лишние 50 кг веса и заставить бежать, показатели его забега изменятся не так сильно, как у спринтера, с которым проделают ту же самую операцию. Точно так же обстоит дело и с машинами. Если добавить лишнюю нагрузку на спорткар, она серьезно повлияет на его перфоманс. Если же добавить лишний вес грузовику, он будет ускоряться примерно на том же уровне.

Что такое крутящий момент, и почему он важен?

Добавлено 28 июля 2019 в 14:30

Сохранить или поделиться

Узнайте о крутящем моменте, его применении к двигателям, и почему значения крутящего момента так важны для ваших проектов.

В базовой физике вы, вероятно, привыкли думать о линейных силах, например, о силе тяжести, притягивающей предметы вниз, или о силе, которую вы прикладываете к тележке для покупок, толкая ее. Крутящий момент аналогичен линейным силам, но в то время как линейные силы заставляют объект двигаться по прямой линии, крутящий момент заставляет объекты вращаться.

Если вы когда-либо открывали дверь, у вас должно быть интуитивное понимание крутящего момента. Когда вы открываете дверь, вы прикладываете силу на той стороне двери, которая находится дальше всего от петель. Поскольку дверь твердая, ваша сила, действующая на расстоянии от центра вращения двери (петли), заставляет дверь вращаться и открываться. Вы можете открыть дверь, нажав на сторону двери, ближайшую к петлям, однако, как вы знаете, для открытия двери в этом случае потребуется гораздо больше усилий. Это потому, что, уменьшая расстояние между вами и центром вращения двери, вы создаете меньший крутящий момент.

Крутящий момент рассчитывается путем умножения линейной силы на расстояние, на котором эта сила действует от центра вращения. Классическим примером крутящего момента является гаечный ключ при откручивании гайки. Если у вас есть гаечный ключ длиной 20 см, и вы нажимаете на ключ с силой 2 кг, крутящий момент на гайке составит (20 см x 2 кг =) 40 кг·см.

Рисунок 1 – Классический пример крутящего момента можно увидеть, когда вы используете гаечный ключ для закручивания гайки.

Когда мы смотрим на двигатели, расчет крутящего момента аналогичен – сила, умноженная на расстояние.

Единственное отличие состоит в том, что в отличие от гаечного ключа, где сила прикладывается к рычагу, в случае с двигателем крутящий момент прикладывается непосредственно в центре вращения, создавая линейную силу на конце рычага. Размышляя о крутящем моменте двигателя, вы можете представить себе двигатель, использующий руку для поднятия веса. Максимальный вес, который может поднять двигатель, будет соответствовать максимальному крутящему моменту.

Рисунок 2 – В двигателях крутящий момент прикладывается в центре вращения для создания линейной силы.

Двигатели, предназначенные для обеспечения большего крутящего момента, способны оказывать большее воздействие на другие объекты.

Почему крутящий момент важен?

Крутящий момент, в особенности при разработке систем с двигателями, которые обеспечивают правильную величину крутящего момента, невероятно важен в широком диапазоне различных применений.

Допустим, вы строите робота. Если вы хотите построить более крупного робота или робота, способного поднимать тяжелые предметы, вам понадобятся более мощные двигатели, способные создавать больший крутящий момент, чтобы заставить робота двигаться.

Для летательных аппаратов крутящий момент, создаваемый двигателями, напрямую определяет максимальную подъемную силу, которую могут создавать пропеллеры.

Рисунок 3 – Создание подъемной силы крутящим моментом.

Если вы строите автомобиль и хотите, чтобы он ускорялся быстрее, вам потребуется от двигателей больший крутящий момент – в автомобиле сила, движущая его вперед, равна (примерно) крутящему моменту двигателя, деленному на радиус колес.

Электромобили, такие как Tesla Model S, известны своим быстрым ускорением, потому что их электродвигатели генерируют огромную величину крутящего момента. Этот крутящий момент непосредственно передается в большую силу, применяемую колесами к поверхности дороги. Как учат основы физики, воздействие на объект большей силы заставит его ускоряться быстрее.

Какие факторы влияют на крутящий момент двигателя

Когда речь идет о максимальном значении крутящего момента двигателя, существует три разных, но взаимосвязанных ограничивающих фактора.

Механические свойства материалов

Во-первых, это механические свойства материалов. Хорошим примером такого подхода к проектированию являются разные серводвигатели.

Более дешевые сервоприводы с более низким крутящим моментом используют пластиковые шестерни, обычно сделанные из нейлона. Производство пластиковых шестеренок недорогое, что делает сервоприводы с нейлоновыми шестеренками более дешевыми в производстве, и, следовательно, их можно дешевле купить. Нейлоновые шестерни также более легкие, по сравнению с металлическими, что является важным фактором для робототехники и летательных аппаратов. Однако если на эти нейлоновые шестерни будет приложен слишком большой крутящий момент, они сломаются.

Сервоприводы с более высоким крутящим моментом содержат металлические шестерни, поэтому они могут выдавать более высокий крутящий момент без поломок.

Материалы, используемые в конструкции двигателя, играют огромную роль в определении того, какой крутящий момент двигатель будет способен создать.

Рисунок 4 – Двигатели изготавливаются из различных материалов, но, как правило, те, что изготовлены из металла, имеют более высокий крутящий момент, чем те, что изготовлены из нейлона или другого пластика.

Максимальное напряжение двигателя

Вторым фактором, влияющим на максимальный крутящий момент двигателя, является максимальное напряжение, на которое рассчитан двигатель. Если вы посмотрите на страницу характеристик любого сервопривода, вы найдете разные значения крутящего момента для разных напряжений. Более высокие напряжения дают двигателю большую мощность для обеспечения более высокого крутящего момента. Тем не менее, двигатель и его схема управления могут принимать ограниченное напряжение из-за возможности перегрева и сгорания. Максимальное напряжение, которое двигатель может принять без сбоев, влияет на величину его максимального крутящего момента.

Рисунок 5 – Максимальное напряжение двигателя указывается в технических характеристиках, представленных производителями. Связь между рабочим напряжением и крутящим моментом.

Тепловыделение двигателя

Это подводит нас к последнему фактору, ограничивающему максимальный крутящий момент двигателя. Поскольку двигатели работают, они генерируют ненужное тепло. Чем тяжелее работает двигатель, тем больше тепла он выделяет.

Для большинства двигателей, используемых в любительских проектах, от двигателей постоянного тока до сервоприводов и шаговых двигателей, создаваемое тепло просто излучается в воздух. У них нет активного охлаждения, как, например, в электромобиле. Следовательно, двигатель ограничен тем, какой крутящий момент (а также скорость) он может генерировать без риска сбоя по температуре.

Измерьте крутящий момент двигателя сами

Мы рассмотрели, почему так важно оставаться в пределах максимального крутящего момента двигателя. Так что же делать, если вы думаете, что ваш двигатель не соответствует требованиям? Не бойтесь! У нас есть проект, который может показать вам, как измерить крутящий момент серводвигателя (в следующей статье).

Дважды проверьте крутящий момент вашего серводвигателя перед тем, как добавить его в свой проект. Это поможет вам избавиться от разочарований от сборки и от повторного переделывания.

Оригинал статьи:

Крутящий момент и мощность — что это?

Чем отличается крутящий момент от мощности? Как двигатель может быть одним и тем же, но с разной отдачей? Автоинструкторы отвечают на эти вопросы подробно.

Измерение л.с.

Когда речь идет о грузовиках, говорят о большом крутящем моменте мотора и о количестве лошадиных сил. Причем чем больше эти цифры, тем лучше. Инструкторы по вождению объяснили нам, что означают эти два показателя?

Лошадиная сила — это мощность, которая вырабатывается двигателем. Если говорить с математической точки зрения, то одной лошадиной силы хватит для того, чтобы поднять вес в 75 кг за 1 секунду на высоту один метр.

Мощность в лошадиных силах замеряется динамометром. При этом данный прибор измеряет эффективный крутящий момент мотора на разных скоростях его вращения или в об/мин. Чтобы получить мощность в л.с., нужно об/мин умножить на крутящий момент и разделить на число 5252.

Эксперты высчитывают л.с. двумя вариантами: брутто и нетто. В первом случае с двигателя убирают некоторые нагрузки, например, управление выхлопом (самый частый вариант). Мощность нетто определяется в рекламных целях и указывается в технической документации на автомобиль.

Почему мощность в л.с. замеряется через крутящий момент? Потому, что его проще определить. Крутящий момент замеряется как вращающая сила, которая вызывает движение или не вызывает. Если движение объекта вызвано, то оно становится уже «работой», которая и считается крутящим моментом двигателя. Чем он выше, тем больше потенциальной работы можно получить.

Как связан момент с мощностью?

Мощности и крутящему моменту уделяют много внимания, ведь именно они наглядно показывают важнейшие характеристики грузового и легкового транспорта. Более того, эти цифры важны для определения поведения автомобиля в реальных условиях езды.

Крутящий момент — показатель работы двигателя, а мощность — основной показатель выполнения этой работы. Например, редуктор может напрямую влиять на функционирование мотора. Так, пикап для большего крутящего момента способен работать на низкой передаче, к примеру, при выполнении каких-либо задач: транспортировка очень больших и тяжелых грузов. Но если Dodge RAM 1500 или Saturn SL1 поедут на одной передаче, то грузоподъемность первого будет значительно выше по причине большего числа лошадиных сил. Получается, что чем больше производится л.с., тем больше потенциал крутящего момента.

Отметим, что это именно потенциал, который применяется в реальных условиях через трансмиссию и полуоси автомобиля. Соединение этих элементов вместе определяет, как мощность может переходить в крутящий момент.

Гоночное авто и трактор — отличия

Чтобы понять всё вышесказанное, рассмотрим отличия трактора от гоночного автомобиля.

У гоночного автомобиля л.с. много, однако крутящий момент здесь нужен для увеличения скорости через редуктор. Чтобы такая машина двигалась вперед, нужно совсем немного работы, так что основная часть мощности направлена на развитие скорости.

Что касается трактора, то у него может быть мотор с таким же объемом, который вырабатывает столько же л.с. Мощность здесь необходима для работы через редуктор. Как известно, трактор не развивает высоких скоростей, но он может легко буксировать и толкать немалые грузы.

Крутящий момент и мощность двигателя тесно связаны, но они выполняют абсолютно разные функции в работе легкового и грузового транспорта.

Видео о том, как можно точно замерить мощность и крутящий момент авто:

Будьте внимательны на дорогах и счастливого пути

В статье использовано изображение с сайта luxfon.com

Крутящий момент двигателя это…

Каждый, кто хоть раз созерцал информацию о технических характеристиках автомобиля, украдкой, но все же обращали внимание на строку – «Крутящий момент двигателя…». Многие задерживались на ней, пытаясь соизмерить насколько он велик или мал, и как это будет влиять на динамику, словно они сами уже давили на педаль акселератора в представляемом ими авто. Другие просто «проходили» мимо, словно строки этой и не было.
Что же такое крутящий момент двигателя? На что он влияет? Вопросы более риторические, и не требующие ангажирования для большинства, но мы не стремимся пойти на поводу у многих, так как истина не всегда является приоритетной прерогативой для большинства. А раз это так, то все же попробуем разобрать этот частный вопрос – что же такое крутящий момент двигателя?

Определение крутящего момента (момент силы) пока без привязки к двигателю машины

Прежде, чем перейти к комплексному понятию как кутящий момент двигателя попробуем разобраться с частным, а именно с тем, что такое крутящий момент или его синонимы: вращательный момент, вертящий момент, вращающий момент, момент силы. Здесь в принципе мы не будем забивать голову формулами и умными изречениями из википедий, попробуем справиться сами, объяснив все так, как понимаем и своими словами.
Явление крутящего момента встречается нам ежедневно и повсеместно, просто мы не часто задумываемся об этом и в большинстве случаев знаем о нем уже не понаслышке, разве что формулируем это не в виде нудных изречений, а интуитивно, словно были уже рождены с этими знаниями. Так предположим наши обычные двери, коих мы открываем за день порой не один десяток. Вспомните, где находится ручка у дверей. Да, конечно, на противоположной стороне от петель. И ни у кого из нас не возникает мысли открыть дверь поближе к ним. Мы даже иногда пробовали или пробуем это сделать, но в итоге, все ощущают на себе, насколько все же тяжело манипулировать дверным полотном вблизи петель на которых они весят. Теперь давайте разберемся в сути процесса. Здесь можно провести аналогию с редуктором, когда крутишь много, но легко или пару оборотов, но ой как тяжело. Так и с крутящим моментом. Он велик, когда перемещения незначительны, при этом крутящий момент гораздо меньше, если добавить плечо и поворачивать через него, по большему радиусу, то есть с большим перемещением. Отношения плеча и силы здесь прямо пропорциональны, чем больше плечо, тем легче поворачивать, чем больше сила, тем меньшее надо плечо для поворота.
Итак, вроде все понятно, если нет, то попробуйте прочитать сначала этот абзац и все же вдуматься в суть каждого предложения. Теперь, хоть мы вам и обещали не приводить формул, но удержаться не возможно, мы все же напишем одну, основную …

M=F*L;

…где М – наш крутящий момент; F – сила прикладываемая к концу плеча, L – та самая длина плеча, к которому прикладывается сила.

В принципе, из формулы еще раз видно, что для сохранения значения крутящего момента, в случае изменения одной из величин (сила или плечо), вторая должна возрасти или уменьшится аналогично.

Крутящий момент двигателя создается на коленчатов валу

Итак, с дверьми мы разобрались, но как же наш двигатель. Здесь все аналогично. У двигателя (ДВС) есть коленчатый вал, что не является новостью. Именно на нем и расположен маховик, через который посредством сцепления крутящий момент передается на КПП. Так вот, тот самый крутящий момент на коленчатом валу двигателя является очень важным техническим показателем для любой из машин. Если он слишком мал, то двигателю придется «крутить много» (об/мин), чтобы через редуктор — КПП, обеспечить крутящий момент, который в состоянии будет сдвинуть нашу машину. Опять же при большом крутящем моменте, двигатель будет «крутить мало» (об/мин), чтобы также сдвинуть машину и обеспечить ту же скорость. Развивая нашу мысль можно представить следующее. Если скажем к коленчатому валу двигателя приварить длинный стержень, для того чтобы удержать вал от вращения при работающем ДВС, то есть почувствовать силу крутящего момента. То в этом случае, в зависимости от крутящего момента силового агрегата, стержень на валу у двигателя с маленьким крутящим моментом будет короче, а с большим длинее. Вот в принципе и вся суть вопроса о крутящем моменте двигателя.

Крутящий момент двигателя для бензиновых и дизельных двигателей

Здесь хотелось бы сказать об одном удивительном обстоятельстве. Кроме крутящего момента двигателя важно также и то, насколько он равномерно выдержан относительно частоты вращения коленчатого вала. Так у бензиновых двигателей пик крутящего момента двигателя появляется ближе к 5000-6500 обо/ мин, а вот у дизельных агрегатов он в максимуме уже на 2500-3000 об/мин. Такая особенность позволяет почувствовать намного лучшую приемистость машин с дизельным двигателем. Это очень важно при разгоне с места, а особенно при обгоне на трассе.
Как вы поняли, значение крутящего момента будет различно от частоты вращения коленчатого вала. Так какую же характеристику крутящего момента мы видим в руководствах по эксплуатации, в технических характеристиках на сайтах с машинами? Ведь по сути, она изменяется во всем диапазоне частоты вращения коленчатого вала от 0 до максимального значения.

Какой крутящий момент нам предоставляют автопроизводители в характеристиках на машину?

Здесь все банально как и всегда. Хочешь чем-то блеснуть перед другими, обязательно скажи о лучшем твоем результате. То же самое получается и с предоставленными характеристиками от автопроизводителей. Крутящий момент в технических характеристиках всегда пишется максимальный, пиковый. Больше этого крутящего момента машина просто не сможет выдать. А так как мы в предыдущем абзаце определились с тем, что крутящий момент и частота вращения коленчатого вала величины неразрывные, то максимальный крутящий момент всегда пишут вместе с той частотой, на которой он возникает.

В каком диапазоне частоты коленчатого вала должен быть максимальный крутящий момент двигателя?

Наиболее правильный будет утверждение о том, что максимальный крутящий момент должен быть в «потребительском» диапазоне частота вращения двигателя. То есть в том, в каком диапазоне вращения коленчатого вала эксплуатируется машина.
Наиболее востребованная частота для нас с вами, это порядка 1000-4000 оборотов. Именно с этой частоты мы стартуем, то есть включаем первую передачу, затем переключаемся на последующие и в итоге едем на последней. Очень редко обыватель использует частоту более 4000 об/мин, разве только в экстремальных случаях или если он «автогонщик».
Из этого делаем вывод о том, что оптимальным будет тот вариант, когда максимальный крутящий момент двигателя находится в том же диапазоне 1000-4000 об/мин. Именно такой вариант и относится к дизельным двигателям, о чем мы уже упоминали выше.

Итак, теперь вы не только будете знать, что собой представляет крутящий момент двигателя, но и сможете кому-то поведать, насколько это важная характеристика. Важность ее, прежде всего, в том, что двигатель работающий «без напряга», то есть с высоким крутящим моментом, может больше служить, от одного капитального ремонта до другого. Ведь он работает, что говорится «не на износ». Также в некоторых случая двигатель с большим объемом и большим крутящим моментом может оказаться более экономичным по топливу, так как меньшее количество оборотов и высокий крутящий момент на коленчатом валу будут более выигрышным вариантом, чем высокие обороты двигателя с меньшим объемом при меньшем крутящем моменте. Часто такую аналогию мы можем наблюдать если сравнивать дизельный и бензиновый двигатель, особенно на низких оборотах. Подробнее о таких особенностях вы можете узнать из статьи «Какой двигатель лучше, бензиновый или дизельный».

6.2: Влияние крутящего момента — Physics LibreTexts

Гироскопическая прецессия

Назад в разделах 1.6 и 1.7 мы обсуждали круговое движение с постоянной скоростью как движение, которое происходит потому, что результирующая сила, притягивающая объект к центральной точке, заставляет вектор скорости объекта изменять только направление, а не величину. В то время мы еще не обсуждали импульс, но теперь ясно, что теперь мы можем заменить «вектор скорости» в предыдущем предложении на «вектор импульса». Мы можем написать второй закон Ньютона (Уравнение 4.1.4) с точки зрения изменения величины и направления импульса:

\ [\ overrightarrow F_ {net} = \ dfrac {d} {dt} \ overrightarrow p = \ dfrac {d} {dt} \ left (p \ widehat p \ right) = \ dfrac {dp} {dt} \ широкая шляпа p + p \ dfrac {d \ widehat p} {dt} \]

Круговое движение с постоянной скоростью не будет показывать изменения величины количества движения — первый член в уравнении 6.2.1 равен нулю — в то время как вся сила пойдет на изменение направления количества движения. Как мы видели в разделе 1.6, два члена в уравнении 6.2.1 всегда перпендикулярны друг другу, что означает, что результирующая сила, действующая на объект, движущийся по кругу с постоянной скоростью, всегда перпендикулярна вектору импульса.

Для нас все это не ново, но, как мы делали в последних двух главах, теперь мы рассмотрим вращательный эквивалент этого поведения. Переключение уравнения 6.2.1 на эквивалент вращения дает:

\ [\ overrightarrow \ tau_ {net} = \ dfrac {d} {dt} \ overrightarrow L = \ dfrac {d} {dt} \ left (L \ widehat L \ right) = \ dfrac {dL} {dt} \ widehat L + L \ dfrac {d \ widehat L} {dt} \]

Мы уже знаем, как чистый крутящий момент может изменить величину углового момента объекта — ускорение и замедление вращения — это то, что мы уже подробно рассмотрели.Но что, если мы настаиваем на том, чтобы величина оставалась постоянной (объект сохраняет ту же инерцию вращения и продолжает вращаться с постоянной скоростью), в то время как изменяется только направление движения? То есть, что, если первый член в уравнении 6.2.2 равен нулю, а второй член — нет? Как мы можем построить физическую систему, которая ведет себя подобным образом? Ответ на этот последний вопрос потребует довольно много усилий с помощью правила правой руки, но вот …

Начнем с вращающегося объекта.Мы будем использовать в качестве нашей модели колесо велосипеда, вращающееся вокруг оси. Вектор углового момента будет указывать вдоль оси колеса согласно правилу правой руки. Теперь нам нужен чистый крутящий момент, который указывает перпендикулярно угловому моменту. Мы можем добиться этого, поместив конец оси колеса на опору и позволив весу колеса тянуть его вниз, когда опора толкает вверх.

Что это такое и почему?

Лошадиные силы и крутящий момент часто упоминаются при покупке автомобиля, но каковы различия и почему они имеют значение?

Мощность и крутящий момент.Это слова, которые вы постоянно будете встречать вместе при изучении характеристик модели автомобиля. Крутящий момент — это величина, измеряемая в фунтах на фут (фунт-фут), которая позволяет вам измерить мощность, которую вы получаете, и часто ею хвастаются автолюбители.

А что это крутящий момент ? Чем он отличается от лошадиных сил и почему это важно? Если вы не уверены на 100%, значит, вы точно не одиноки. Это важные вопросы, на которые автомобильная промышленность, похоже, считает, что мы знаем ответы, поэтому никогда не объясняйте их полностью.Здесь мы развеем тайну, окружающую крутящий момент, и дадим вам ответы простым языком.

Определение крутящего момента
Поищите в Google «крутящий момент», и вы столкнетесь с этим механическим определением:

«сила, которая имеет тенденцию вызывать вращение.
«Трехлитровый двигатель обладает большим крутящим моментом»

Не очень понятно? Однако, если вы углубитесь в несколько онлайн-статей и прочтете многословные объяснения, вы обнаружите, что крутящий момент в основном означает, сколько мощности требуется автомобилю для достижения определенной скорости.Таким образом, чем больше крутящий момент у вашего автомобиля, тем больше ускорение.

Роль крутящего момента в двигателе автомобиля
Крутящий момент является важнейшей частью выработки энергии двигателем автомобиля, поскольку он представляет собой нагрузку, с которой двигатель может справиться для выработки определенного количества мощности для вращения двигателя вокруг своей оси. Сила измеряется в фунтах (фунтах) на фут (фут) вращения вокруг одной точки. Умножьте эту крутящую силу (в фунт-футах) на скорость вращения оси в минуту (об / мин), и вы получите выходную мощность двигателя.Это то, что определяет, насколько эффективно автомобиль может разгоняться на разных скоростях, и это важно для высокопроизводительных автомобилей.

На этом графике показано, как крутящий момент и мощность соотносятся друг с другом, при этом крутящий момент показан вертикально, а число оборотов в минуту — по горизонтали. Максимальный крутящий момент на графике составляет всего 2500 об / мин, что означает, что автомобиль имеет «нижний предел крутящего момента». Это характерно для высокопроизводительных автомобилей, таких как линейка Nissan NISMO и совершенно новый Ford Focus RS, которые могут очень быстро ускоряться с низких скоростей.

Пример:
— Совершенно новый Ford Focus RS развивает крутящий момент 325 фунт-фут в диапазоне от 2000 до 4500 об / мин (крутящий момент на низких оборотах). Это означает, что двигатель может перемещать 347 фунтов силы в пределах одного фута вращения двигателя и быстро ускоряется с низкой скорости.

График демонстрирует кривую крутящего момента рядом с мощностью в лошадиных силах для автомобиля с низким крутящим моментом.

Если вы хотите взглянуть на крутящий момент с другой стороны, грузовым автомобилям, перевозящим тяжелые грузы, требуется «высокий крутящий момент», когда крутящий момент достигает пика при более высоких оборотах.Это означает, что грузовик будет медленнее разгоняться, но уровень крутящего момента позволит ему справиться с дополнительным весом при увеличении оборотов.

Преимущества крутящего момента
Более комфортное вождение — Если у вашего автомобиля низкий крутящий момент, это обычно означает, что у вас есть доступ к большей мощности двигателя на более низких передачах. В результате вам не придется так часто переключать передачи при ускорении с низких скоростей, и вождение будет более расслабленным.

Легче перевозить тяжелые грузы — Как упоминалось ранее, крутящий момент полезен, если у вас есть грузовик, перевозящий тяжелые грузы.Наличие высокого крутящего момента при увеличении частоты вращения двигателя (об / мин) делает транспортировку тяжелых грузов намного проще и эффективнее.

Легче ездить по крутым склонам — Дополнительный крутящий момент — это еще и то, что создает достаточно мощности для движения автомобиля, особенно при движении по крутым склонам. Так что крутящий момент может быть полезен при движении по бездорожью и в экстремальных условиях.

Вектор крутящего момента — Вектор крутящего момента — это довольно новая технология, которая позволяет дифференциалу автомобиля распределять определенные уровни крутящего момента на каждое колесо.Эта технология популярна в полноприводных автомобилях, где распределение крутящего момента на все 4 колеса улучшает сцепление с дорогой и управляемость. В переднеприводных автомобилях вектор крутящего момента эффективно уравновешивает автомобиль. Например, если дорога скользкая, крутящий момент может быть уменьшен на одном колесе и увеличен на противоположном, чтобы действовать как тормоз и противодействовать скольжению.

Наконечник по крутящему моменту: Если у вас есть автомобиль с высокопроизводительным двигателем, вы можете увеличить крутящий момент за счет увеличения числа оборотов. Если коробка передач и дифференциал уменьшают число оборотов кривошипа до числа оборотов колес в 9 раз, вы получаете в 9 раз больший крутящий момент в колесах.Таким образом, правильное использование передач может преобразовать низкий крутящий момент двигателя в высокий крутящий момент, но за счет скорости (об / мин).

Крутящий момент 10,6 — Университетская физика, том 1

Цели обучения

К концу этого раздела вы сможете:

Опишите, как величина крутящего момента зависит от величины плеча рычага и угла, который вектор силы образует с плечом рычага.
Определите знак (положительный или отрицательный) крутящего момента, используя правило правой руки
Рассчитайте отдельные крутящие моменты вокруг общей оси и просуммируйте их, чтобы найти чистый крутящий момент

Важной величиной для описания динамики вращающегося твердого тела является крутящий момент.Мы видим приложение крутящего момента по-разному в нашем мире. У всех нас есть интуиция относительно крутящего момента, например, когда мы используем большой гаечный ключ, чтобы открутить упорный болт. Крутящий момент действует невидимым образом, например, когда мы нажимаем на акселератор в автомобиле, заставляя двигатель передавать дополнительный крутящий момент на трансмиссию. Или каждый раз, когда мы перемещаем свое тело из положения стоя, мы прикладываем крутящий момент к нашим конечностям. В этом разделе мы определяем крутящий момент и приводим аргументы в пользу уравнения для расчета крутящего момента для твердого тела с вращением с фиксированной осью.

Определение крутящего момента

До сих пор мы определили множество переменных, которые являются вращательными эквивалентами своих трансляционных аналогов. Давайте посмотрим, какой должна быть противоположность силе. Поскольку силы изменяют поступательное движение объектов, вращательный аналог должен быть связан с изменением вращательного движения объекта вокруг оси. Мы называем этот вращательный аналог крутящим моментом .

В повседневной жизни мы все время вращаем объекты вокруг оси, поэтому интуитивно мы уже многое знаем о крутящем моменте.Рассмотрим, например, как мы поворачиваем дверь, чтобы открыть ее. Во-первых, мы знаем, что дверь открывается медленно, если мы нажимаем слишком близко к ее петлям; открыть дверь эффективнее, если отодвинуть ее далеко от петель. Во-вторых, мы знаем, что нужно толкать перпендикулярно плоскости двери; если мы толкнем параллельно плоскости двери, мы не сможем ее повернуть. В-третьих, чем больше сила, тем эффективнее она открывает дверь; чем сильнее вы толкаете, тем быстрее открывается дверь. Первый пункт подразумевает, что чем дальше сила приложена от оси вращения, тем больше угловое ускорение; второй подразумевает, что эффективность зависит от угла приложения силы; третий подразумевает, что величина силы также должна быть частью уравнения.Обратите внимание, что для вращения в плоскости крутящий момент имеет два возможных направления. Крутящий момент устанавливается по часовой стрелке или против часовой стрелки относительно выбранной точки поворота. (Рисунок) показывает вращение против часовой стрелки.

Рис. 10.31 Крутящий момент — это сила поворота или скручивания, показанная здесь для вращения двери на петлях (если смотреть сверху). Крутящий момент имеет как величину, так и направление. (а) Крутящий момент против часовой стрелки создается силой

, действующий на расстоянии r от петель (точка поворота).(b) Меньший крутящий момент против часовой стрелки создается, когда меньшее усилие

действует на одинаковом расстоянии r от петель. (c) Та же сила, что и в (a), создает меньший крутящий момент против часовой стрелки при приложении на меньшем расстоянии от шарниров. (d) Меньший крутящий момент против часовой стрелки создается силой той же величины, что и (a), действующей на том же расстоянии, что и (a), но под углом

, что меньше

Теперь давайте рассмотрим, как определять крутящие моменты в общем трехмерном случае.

Момент

Когда сила

применяется к точке P , положение которой равно

относительно O ((рисунок)), крутящий момент

около O —

Рисунок 10.32 Крутящий момент перпендикулярен плоскости, определяемой

и его направление определяется правилом правой руки.

Из определения поперечного произведения, крутящий момент

перпендикулярно плоскости, содержащей

и имеет величину

где

— угол между векторами

. Единица измерения крутящего момента в системе СИ — ньютон на метр, обычно записывается как

. Количество

— перпендикулярное расстояние от O до линии, определяемой вектором

и называется рычагом .Обратите внимание, что чем больше плечо рычага, тем больше крутящий момент. По плечу рычага величина крутящего момента составляет

Перекрестное произведение

также сообщает нам знак крутящего момента. На (Рисунок) кросс-произведение

находится вдоль положительной оси z , что по традиции является положительным крутящим моментом. Если

находится вдоль отрицательной оси z , это создает отрицательный крутящий момент.

Если мы рассмотрим диск, который может свободно вращаться вокруг оси через центр, как показано на (Рисунок), мы можем увидеть, как угол между радиусом

и сила

влияет на величину крутящего момента. Если угол равен нулю, крутящий момент равен нулю; если угол

, крутящий момент максимальный. Крутящий момент на (Рисунок) положительный, потому что направление крутящего момента по правилу правой руки выходит за пределы страницы вдоль положительной оси z .Диск вращается против часовой стрелки из-за крутящего момента в том же направлении, что и положительное угловое ускорение.

Рис. 10.33 Диск может свободно вращаться вокруг своей оси через центр. Величина крутящего момента на диске равна

. Когда

крутящий момент равен нулю и диск не вращается. Когда

крутящий момент максимальный и диск вращается с максимальным угловым ускорением.

Можно рассчитать любое количество крутящих моментов относительно данной оси.Отдельные крутящие моменты складываются, чтобы получить чистый крутящий момент вокруг оси. Когда соответствующий знак (положительный или отрицательный) присваивается величинам отдельных крутящих моментов вокруг указанной оси, чистый крутящий момент вокруг оси является суммой отдельных крутящих моментов:

Расчет крутящего момента для твердых тел на фиксированной оси

В следующих примерах мы вычисляем крутящий момент как абстрактно, так и применительно к твердому телу.

Сначала мы представляем стратегию решения проблем.

Стратегия решения проблем: определение полезного крутящего момента

Выберите систему координат с точкой поворота или осью вращения в качестве начала выбранной системы координат.
Определите угол между плечами рычага.
и вектор силы.
Возьмите векторное произведение
, чтобы определить, является ли крутящий момент положительным или отрицательным относительно точки поворота или оси.
Оцените величину крутящего момента, используя
.
Установите соответствующий знак, положительный или отрицательный, для величины.
Суммируйте крутящие моменты, чтобы найти чистый крутящий момент.

Пример

Расчет крутящего момента

Четыре силы показаны на (Рисунок) в определенных местах и ориентациях по отношению к данной системе координат xy . Найдите крутящий момент, создаваемый каждой силой относительно начала координат, а затем используйте полученные результаты, чтобы найти чистый крутящий момент относительно начала координат.

Рисунок 10.34 Четыре силы, создающие крутящие моменты.

Стратегия

Эта задача требует расчета крутящего момента. Все известные величины — силы с направлениями и плечами рычага — приведены на рисунке. Цель состоит в том, чтобы найти каждый отдельный крутящий момент и чистый крутящий момент путем суммирования отдельных крутящих моментов. Будьте осторожны, чтобы назначить правильный знак каждому крутящему моменту, используя крестное произведение

и вектор силы

Решение

Используйте

, чтобы найти звездную величину, и

для определения знака крутящего момента.
Крутящий момент от силы 40 Н в первом квадранте равен

Перекрестное произведение

находится вне страницы, положительно.

Крутящий момент от силы 20 Н в третьем квадранте равен

Перекрестное произведение

находится на странице, поэтому он отрицательный.

Крутящий момент от силы 30 Н в третьем квадранте равен

Перекрестное произведение

находится вне страницы, положительно.

Крутящий момент от силы 20 Н во втором квадранте равен

Перекрестное произведение

не со страницы.

Таким образом, чистый крутящий момент равен

Значение

Обратите внимание, что каждая сила, действующая в направлении против часовой стрелки, имеет положительный крутящий момент, тогда как каждая сила, действующая в направлении по часовой стрелке, имеет отрицательный крутящий момент. Крутящий момент больше, когда расстояние, сила или перпендикулярные компоненты больше.

Пример

Расчет крутящего момента на твердом теле (рисунок) показывает несколько сил, действующих в разных местах и под разными углами на маховик.У нас

. Найдите чистый крутящий момент на маховике вокруг оси, проходящей через центр.

Рисунок 10.35 Три силы, действующие на маховик.

Стратегия

Рассчитываем каждый крутящий момент индивидуально, используя векторное произведение, и определяем знак крутящего момента. Затем суммируем крутящие моменты, чтобы найти чистый крутящий момент.

Решение

Начнем с

.Если мы посмотрим на (рисунок), то увидим, что

составляет угол

с радиус-вектором

. Взяв перекрестное произведение, мы видим, что он отсутствует на странице и поэтому является положительным. Мы также видим это, посчитав его величину:

Теперь посмотрим на

. Угол между

это

, а перекрестное произведение находится на странице, поэтому крутящий момент отрицательный.Его значение

Когда мы оцениваем крутящий момент из-за

, видим, что угол, который он составляет с

равно нулю, поэтому

Следовательно,

не создает крутящего момента на маховике.

Оцениваем сумму крутящих моментов:

Значение

Ось вращения находится в центре масс маховика.Поскольку маховик находится на фиксированной оси, его нельзя перемещать. Если бы он находился на поверхности без трения и не был закреплен на месте,

приведет к смещению маховика, а также

. Его движение было бы комбинацией поступательного движения и вращения.

Проверьте свое понимание

Большое океанское судно садится на мель возле береговой линии, как и судьба Costa Concordia , и ложится под углом, как показано ниже.Спасательные бригады должны приложить крутящий момент, чтобы направить судно, чтобы его можно было спустить на плаву для транспортировки. Сила

, действующий в точке А должен применяться к правому борту судна. Каков крутящий момент в точке контакта корабля с землей ((рисунок))?

Рис. 10.36. Судно садится на мель и кренится, что требует приложения крутящего момента, чтобы вернуть судно в вертикальное положение.

[показать-ответ q = ”418011 ″] Показать ответ [/ раскрыть-ответ]
[скрытый-ответ a =” 418011 ″] Угол между плечом рычага и вектором силы равен

следовательно,

Перекрестное произведение

дает отрицательный крутящий момент или вращающий момент по часовой стрелке.

Тогда крутящий момент

.
[/ hidden-answer]

Как крутящий момент влияет на производительность

Сколько раз вы слышали, как кто-то говорил, что автомобиль имеет такую-то мощность, и задавались вопросом, что это на самом деле означает? Стоит задаться вопросом, какая лошадь используется в качестве эталона и что это значит, когда вы нажимаете на педаль газа. Хотя они являются чуть ли не единственным средством измерения мощности двигателя, мощности и крутящего момента, как они измеряются в настоящее время, на самом деле они являются очень плохими стандартами для сравнения транспортных средств и их потенциальных характеристик.

Мощность в лошадиных силах определяется сложной формулой, но в основном это объем работы с течением времени. Что касается автомобилей, мощность в лошадиных силах наиболее важна для максимальной конечной скорости, а не обязательно для ускорения.

Если вы используете только одну цифру для сравнения транспортных средств, посмотрите на номинальный крутящий момент, поскольку это крутящая сила, которую может создать двигатель, и, в сущности, насколько мощный двигатель.

Изучите значения мощности и крутящего момента на спортивных автомобилях высокого класса, и вы обнаружите, что они также соответствуют впечатляющим значениям крутящего момента.Транспортные средства повышенной грузоподъемности, которым требуется много мощности и не обязательно высокие максимальные скорости, такие как пикапы, предназначенные для буксировки (особенно с дизельными двигателями), как правило, имеют значения крутящего момента, которые значительно превосходят их номинальную мощность в лошадиных силах. Мускулистые автомобили и дизельные двигатели, которые известны своей грубой мощностью, обычно имеют схожую мощность и крутящий момент, причем многие из самых мощных моделей выдают около 300 лошадиных сил и 500 фунтов крутящего момента.

Однако мощность и крутящий момент — не единственные факторы, определяющие характеристики автомобиля.Если рассматривать только мощность и крутящий момент, два автомобиля могут быть похожими, но один может быть маслкаром, а другой — самосвалом. Разделив мощность или крутящий момент на вес автомобиля, вы получите соотношение мощности к весу, что окажет большое влияние на ускорение и производительность.

Даже при использовании отношения мощности к весу игнорируется один основной факт о том, как рассчитываются номинальные мощности. Вместо того, чтобы измерять, сколько лошадиных сил или крутящего момента поступает на колеса, эти цифры измеряются на задней части двигателя, при этом не учитывается, сколько энергии теряется в трансмиссии.Это несоответствие усиливается при сравнении автомобилей с передним, задним и полным приводом, поскольку для каждой конфигурации требуется разное количество энергии для поворота колес.

Кроме того, передача трансмиссии определяет, как используется мощность двигателя. Один и тот же двигатель может работать в паре с разными трансмиссиями, чтобы обеспечить более быстрое ускорение или тяговое усилие за счет изменения передаточных чисел. Из-за этого, правильно оснащенный автомобиль может превзойти другой автомобиль с более высокими показателями мощности и крутящего момента.

Как видите, способ измерения мощности и крутящего момента дает числа, которые не обязательно отражают поведение автомобиля, когда вы нажимаете на педаль газа. Эти цифры были бы гораздо более точными и полезными для потребителей, если бы они были получены путем измерения мощности, фактически передаваемой колесам, а также использования этих цифр для нанесения отношения мощности к весу на наклейке на окошке.

Что такое гаечный коэффициент и как он влияет на крутящий момент?

Когда вы затягиваете болт в болтовом соединении, вы используете крутящую силу, называемую крутящим моментом.Крутящий момент связан с затяжкой болта, но многие дополнительные факторы, такие как трение, объединенные в один «фактор гайки», могут иметь значительное влияние на соотношение крутящего момента и плотности болтового соединения.

Вот как это работает: По мере затяжки болта между головкой болта и верхней частью гайки возникает напряжение. Это натяжение фактически заставляет болт немного растягиваться, как при натяжении пружины. Подобно растянутой пружине, которая пытается вернуться в расслабленное состояние, растянутый болт пытается уменьшить напряжение, возвращаясь к своей исходной длине.Результатом является сжатие или усилие зажима, которое притягивает головку болта и гайку друг к другу, сжимая соединение вместе.

Чтобы обеспечить надежность соединения, необходимо создать определенное усилие зажима — слишком большое может вызвать деформацию соединения или сломанный болт, а слишком маленькое может привести к ослаблению и незакреплению соединения. Но как полевой оператор, затягивая болт, определяет, когда было достигнуто достаточное натяжение, чтобы создать нужное усилие зажима?

Связь между напряжением и крутящим моментом

Прямое измерение натяжения болтового соединения традиционно было затруднительным.Промышленная практика заключалась в измерении крутящего момента, необходимого для затяжки болта, а затем в попытках соотнести этот крутящий момент с натяжением.

Было разработано «краткое» уравнение для преобразования крутящего момента в напряжение:

T = K × F × D

где T — измеренный крутящий момент, K — коэффициент гайки, F — натяжение, а D — диаметр болта. С помощью этого уравнения, если вы знаете K, F и D, вы можете умножить их, чтобы получить крутящий момент, необходимый для затягивания болта, чтобы он имел правильную величину натяжения.

Фактор гайки, K, суммирует комбинированное воздействие многих переменных, влияющих на сложность затяжки болта, например трения. Некоторые из этих факторов включают тип и материал болта, шайбы и гайки; наличие и тип покрытия, покрытия или смазки; шаг или угол резьбы болта; и коррозия и износ.

Поскольку очень много переменных влияют на коэффициент гайки, значение коэффициента гайки может изменяться каждый раз, когда болт затягивается, даже если условия кажутся одинаковыми.Таким образом, точное определение коэффициента затяжки для расчета правильной величины крутящего момента, применяемого к болтовому соединению, становится сложной задачей.

Гаечный фактор колеблется

Часто полевой персонал использует таблицу, прилагаемую к динамометрическому ключу, для определения величины крутящего момента, который они должны приложить к болтовому соединению, чтобы получить нужную величину натяжения. Однако эти графики крутящего момента обычно основаны на предположении, что K = 0,2, и эксперименты показывают, что это предположение часто может быть неточным.

Один из способов напрямую определить, будет ли болт затянут должным образом с заданным значением крутящего момента, — это использовать датчик нагрузки, такой как Skidmore-Wilhelm.

Вот пример. Если вы установите гайку и болт в датчике нагрузки Скидмора-Вильгельма и затянете болт до определенной величины отсечки с помощью динамометрического ключа, фактическое измеренное натяжение не обязательно будет соответствовать натяжению, указанному в таблице крутящего момента. Если вы повторите этот процесс несколько раз, используя одни и те же болт, гайку, гаечный ключ и отрезные приспособления, натяжение может каждый раз измеряться разной величиной.

Тот факт, что показания натяжения непостоянны и их трудно предсказать, указывает на то, что коэффициент гайки менялся от одного раза к другому. Поскольку истинный коэффициент затяжки гайки может варьироваться в широких пределах, использование характеристик крутящего момента для определения затяжки иногда может повлиять на герметичность болтового соединения. Это может привести к выходу из строя болтов, что может привести к дорогостоящим простоям или даже несчастным случаям.

Освобождение от орехового фактора

К счастью, теперь есть простой способ обеспечить безопасность болтовых соединений.Вместо использования динамометрических инструментов и сомнительных характеристик крутящего момента пользователи могут измерять фактическое натяжение болта во время установки, а затем постоянно контролировать болты на предмет потери натяжения во время эксплуатации. Болты с индикатором прямого натяжения — это надежный способ измерить натяжение болта без учета крутящего момента. Больше никаких динамометрических ключей, таблиц крутящего момента, коэффициента затяжки или краткого уравнения — даже никаких опасений по поводу чрезмерной или недостаточной затяжки.

Чтобы полностью обойти измерение коэффициента затяжки гаек и крутящего момента, вы можете измерить натяжение болта напрямую с помощью SmartBolts®.Запатентованная система визуальной индикации ™ измеряет величину растяжения, создаваемого затянутым болтом, чтобы гарантировать постоянное усилие зажима на критически важных болтовых соединениях.

Для получения дополнительной информации о том, как коэффициент гайки соотносится с крутящим моментом в болтовом соединении, см. Нашу предыдущую запись в блоге: Проблема гайки.

Индикатор SmartBolts изменится с красного на черный, когда будет достигнуто надлежащее натяжение, и станет полностью обратимым в течение всего срока службы застежки.

Ваш автомобиль и эффект крутящего момента!

‘Мощность в лошадиных силах — иллюзорное уравнение.Корень всего хорошего — крутящий момент ». По крайней мере, так гласит известная автомобильная цитата. Шопан Шарма увлекается делами и демистифицирует эту сумасшедшую крутящую силу, называемую крутящим моментом.

Когда едешь по шоссе на своем новом комплекте колес, двигатель не нагружен. Тахометр далек от упомянутых пиковых оборотов мощности, поэтому вы решаете открыть дроссельную заслонку. Ваш автомобиль срочно мчится вперед — ваша голова запрокидывается назад, и дино-динамометрический стенд говорит, что это мощно. Однако то, что вы почувствовали прямо сейчас, было не мощностью двигателя.Это была движущая сила вашей силовой установки — физическая сущность, называемая крутящим моментом.

The Physics

Torque всегда двигал мир вокруг себя. Фактически, это вращательный эквивалент силы — просто вместо того, чтобы толкать предметы по прямой линии, когда создается сила для вращения объектов — другими словами, вращающее усилие — оно принимает название крутящий момент.

Однако, в отличие от силы, крутящий момент имеет два аспекта: усилие, прилагаемое при повороте, и расстояние от оси вращения, на котором прилагается усилие.Следовательно, хотя вам всегда потребуется больше мускулов, чтобы толкать более тяжелую тележку для покупок по прямой, то, насколько легко ее можно повернуть, зависит от того, как далеко колеса находятся от опоры для рук — точки, в которой вы будете прилагать усилие поворота.

В то время как сила всегда описывается в единицах, таких как фунты (фунт) или ньютон (Н), крутящий момент описывается с использованием двух разных величин — приложенной силы и расстояния от оси, к которой приложена сила. Следовательно, крутящий момент описывается с использованием таких единиц, как фунт-фут (фунт-фут) или ньютон-метр (Нм), которые включают меру силы и расстояния.

Поскольку крутящий момент является произведением силы на расстояние, крутящий момент 100 Нм может означать силу в 100 ньютонов, приложенную на расстоянии 1 метра от оси вращения, или силу в 25 ньютонов, приложенную в 4 метрах от оси. Другими словами, можно использовать меньшую мышцу — тот же крутящий момент может быть получен с помощью более длинного рычага.

Вот почему гайку легче затягивать гаечным ключом, чем пальцами — независимо от захвата — большее расстояние, на котором прилагается усилие поворота, приводит к большему крутящему моменту.Продолжайте, и вы увидите, как те же основы применимы к двигателю внутреннего сгорания.

Двигатель

Кривошип двигателя внутреннего сгорания преобразует возвратно-поступательное движение поршня во вращательное движение. Хотя крошечные взрывы в камере сгорания обеспечивают силу, именно длина шатуна между поршнем и кривошипом обеспечивает рычаг. Чтобы получить больший крутящий момент, вы можете либо иметь более крупные удары, либо просто увеличить ход поршня.

В качестве примера можно привести такой же большой 6-литровый двигатель на Lamborghini Murcielago и Bentley Brooklands с совершенно разными значениями крутящего момента — 660 Нм для Lambo и огромные 1050 Нм для Bentley. Помимо множества других факторов, влияющих на получение хорошего крутящего момента, основным фактором, влияющим на эту разницу, является длинный ход Bentley 99 мм по сравнению с ходом Murcielago 89 мм.

Более длинный ход может означать больший крутящий момент, но это также означает более длительное время поворота кривошипа.Это приводит к более грубоватому, но более низкооборотистому двигателю. Поскольку производимая мощность — это не что иное, как крутящий момент, умноженный на число оборотов в минуту, более низкие обороты означают меньшую пиковую мощность при том же крутящем моменте. И хотя большой крутящий момент означает отличное ускорение, вам нужна мощность, чтобы поддерживать эту скорость. Как и везде, в мире движения тоже нет бесплатных обедов.

Реальный мир

Итак, как вся эта теория переносится на автомобили, которые мы используем каждый день? Крутящий момент является основным двигателем транспортного средства, но его нельзя рассматривать изолированно, поскольку разные транспортные средства требуют разных форм передачи мощности и совершенно разного крутящего момента.

Как упоминалось ранее, на любую силу (включая крутящий момент) влияют две составляющие — масса и ускорение. Тяговое усилие, обеспечиваемое крутящим моментом, можно использовать для умопомрачительного ускорения или огромной грузоподъемности, в зависимости от ситуации.

Известно, что спортбайки с объемом двигателя 1000 куб. См являются одними из самых быстрорастущих дорожных машин. Например, Honda CBR1000RR 2008 года выпуска разгоняется от 0 до 100 км / ч за 3 секунды — этого достаточно, чтобы уехать на старте.А вот маниакальный крутящий момент вряд ли получается, покорные 107Нм. Разница в том, что заправленная и с наездником она весит всего около 250 килограммов.

На другом конце дорожного спектра находятся тяжелые грузовики, такие как Volvo Fh26, чей высокотехнологичный турбодизельный двигатель развивает чудовищный максимальный крутящий момент в 2800 Нм. Поскольку он весит около 40 000 кг и способен нести еще 10 000 кг полезной нагрузки, мы бы не стали делать ставку на то, что он превзойдет многих на драг-полосе.

Ключевым отличием в том, как крутящий момент преобразуется в ускорение или нагрузку, является передача.Шестерни — это не что иное, как преобразователи крутящего момента, изменяющие время, в течение которого крутящий момент, создаваемый двигателем, передается на колеса. Далее в этой серии мы исследуем этот чудесный мир шестеренок и то, как он влияет на то, как движется автомобиль. Смотрите это пространство!

Краткий урок о крутящем моменте и его влиянии на производительность

Каждый заправщик знает о мощности и крутящем моменте, но многие люди не понимают, как они связаны. Вот краткий урок, чтобы понять основы крутящего момента и то, как он применяется к производительности

Не может быть лошадиных сил без крутящего момента.Я говорю это не просто потому, что мне нравятся двигатели с красивым, толстым и низким диапазоном мощности. Когда дело доходит до двигателей внутреннего сгорания, мощность в лошадиных силах математически связана с крутящим моментом. Одно невозможно без другого.

Теперь я первым признаю, что я не инженер. Вот почему я связался со своим другом, работавшим в Форде, который является инженером, чтобы помочь мне объяснить это. Мало того, он проехал на E46 M3 по многочисленным мичиганским зимам года, просто для удовольствия , так что он определенно не против высокооборотистых суперзвезд.Но он забыл о двигателях, мощности и характеристиках приложений больше, чем большинство из нас когда-либо узнает, поэтому я склонен слушать, когда он говорит о машинах. Мы назовем его Боб, потому что работа Боба требует определенного уровня анонимности.

Имея это в виду, Боб говорит:

Почему 5252? Потому что это число оборотов в минуту, где мощность и крутящий момент пересекаются на динамометрическом графике с нормальным масштабированием.Серьезно, Google «движок динамометрический сюжет» и посмотрите на изображения. Есть несколько довольно технических причин, по которым 5252 — это магическое число, и если вы действительно хотите вникнуть в него, существует множество технических колледжей, которые предлагают отличные инженерные программы. Или Google может предоставить вам двухстраничный обзор. Для наших целей просто знайте, что именно так двигатели делают то, что они делают.

Это также то, как дино делают то, что они делают. Когда вы выезжаете на холмистую дорогу, чтобы увидеть, сколько лошадиных сил вы получили (или потеряли) благодаря новому комплекту для нагнетания холодного воздуха, динамометрический стенд на самом деле не измеряет мощность.Он измеряет крутящий момент, частоту вращения двигателя, а затем использует приведенное выше уравнение для расчета мощности, измеренной на колесах.

16 КБ

Это все хорошо, но что это значит для реальных приложений? Существует множество различных комбинаций двигателей, которые по-разному создают мощность, но для наших целей мы разделим это всего на несколько комбинаций.

One: Двигатель большого объема, работающий на более медленных оборотах. Размер позволяет за один раз поступать большему количеству воздуха, создавая большую стрелу с каждым зажиганием свечи зажигания. Как правило, это приводит к увеличению силы вращения на более медленной скорости, а это означает, что больше мощности также доступно на более медленной скорости. Обычно в этих приложениях компромисс — слабая производительность выше в диапазоне оборотов, где лошадиные силы предпочитают жить.

Два: Двигатель малого рабочего объема, работающий на более высоких оборотах.Он может быть в два раза меньше больших двигателей, но он восполняет этот недостаток за счет более быстрого вращения, тем самым выталкивая такое же количество воздуха. Компромисс заключается в отсутствии силы вращения на более низкой скорости для большей мощности на высоких, и, в зависимости от того, с кем вы разговариваете, более короткий срок службы двигателя из-за дополнительного износа. Работа вдвое усерднее влечет за собой последствия.

Согласно Бобу, двигатели в основном представляют собой воздушные насосы. Чем больше воздуха вы всасываете, тем больше топлива вы можете смешать с ним для получения энергии.Но вы также должны «откачать» этот воздух достаточно быстро, чтобы освободить место для большего количества воздуха. Принудительная индукция, безусловно, может помочь протолкнуть больше воздуха через двигатель, но если двигатель не может вернуть воздух, он не будет производить мощность.

Именно это произошло с автомобилями в 1970-х годах — правила выбросов требовали, чтобы двигатели работали с ограничительными выхлопными системами, а U.Рынок С. был особенно жестоким. Большие двигатели V8 по-прежнему создавали уйму крутящего момента, но ограничения воздушного потока не позволяли им вращаться. У них все еще было много крутых поворотов на низком уровне, но они выдохлись как раз тогда, когда вот-вот началось настоящее веселье.

Тогда возникает вопрос на миллион долларов, что лучше: двигатели с высокими оборотами, небольшого рабочего объема или двигатели большого объема с более низкими пределами числа оборотов? Это действительно вопрос мнения, потому что необходимо учитывать множество других факторов. Принудительная индукция и передача, безусловно, влияют на производительность, равно как и масса, размер и предполагаемое использование.И это не значит, что производители не делают большие двигатели, которые крутятся как сумасшедшие, или маленькие двигатели с большим количеством поворотов. Но можно сделать хоть какие-то общие выводы.

В гоночных приложениях наличие широкого диапазона оборотов в минуту обеспечивает большую гибкость на трассе.Низкая мощность не так критична, потому что двигатель всегда работает в верхнем диапазоне. F1 является прекрасным примером этого с нынешними 1,6-литровыми двигателями, развивающими примерно 600 л.с. и вращающимися до 15 000 об / мин.

В уличных приложениях все не так просто. Пикапу Dodge Ram, несмотря на его мощность в 600 лошадиных сил, потребовалось бы сильное падение сцепления для этого двигателя F1, и я с содроганием представляю, как долго такая мельница сможет выдержать три тонны Murica. Вот и вся разница в крутящем моменте — он заставляет вещи двигаться, так что лошадиных сил могут поддерживать движение вещей.И если вы проводите большую часть своего времени на улице, бегая на низких оборотах, то наличие чего-то с сильной мощностью на низких оборотах, по крайней мере, будет более живым в управлении и более легким для повседневного использования. потому что это заставляет вас двигаться быстрее.

Но сейчас мы говорим о мнении, и это в другой раз.

Крутящий момент двигателя: что это такое?

Мощность и крутящий момент ДВС

Как мощность двигателя и крутящий момент влияют на разгон автомобиля

Крутящий момент дизельного двигателя

Подведем итоги

Основные показатели двигателя: мощность, крутящий момент, расход

Основные показатели двигателя

Что такое крутящий момент

На что влияет крутящий момент двигателя

Внешняя скоростная характеристика (ВСХ)

Максимальный крутящий момент некоторых популярных автомобилей

Мощность и крутящий момент в чем разница

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

Мощность двигателя

Крутящий момент двигателя

Обороты двигателя

Различные типы двигателей

Так что же важнее и лучше?

Неразлучная парочка – мощность и крутящий момент — DRIVE2

Page 2

Чем отличается мощность от крутящего момента?

Мощность двигателя

Крутящий момент двигателя

Обороты двигателя

Различные типы двигателей

Так что же важнее и лучше?

Мощность двигателя или крутящий момент? Какая характеристика важнее?

что нужно именно вам? – Обзор – Autoutro.ru

Что такое крутящий момент, и почему он важен?

Почему крутящий момент важен?

Какие факторы влияют на крутящий момент двигателя

Механические свойства материалов

Максимальное напряжение двигателя

Тепловыделение двигателя

Измерьте крутящий момент двигателя сами

Теги

Крутящий момент и мощность — что это?

Измерение л.с.

Как связан момент с мощностью?

Гоночное авто и трактор — отличия

Крутящий момент двигателя это…

Определение крутящего момента (момент силы) пока без привязки к двигателю машины

Крутящий момент двигателя создается на коленчатов валу

Крутящий момент двигателя для бензиновых и дизельных двигателей

Какой крутящий момент нам предоставляют автопроизводители в характеристиках на машину?

В каком диапазоне частоты коленчатого вала должен быть максимальный крутящий момент двигателя?

6.2: Влияние крутящего момента — Physics LibreTexts

Гироскопическая прецессия

Что это такое и почему?

Крутящий момент 10,6 — Университетская физика, том 1

Цели обучения

Определение крутящего момента

Расчет крутящего момента для твердых тел на фиксированной оси

Стратегия решения проблем: определение полезного крутящего момента

Пример

Расчет крутящего момента

Стратегия

Решение

Значение

Пример

Стратегия

Решение

Значение

Проверьте свое понимание

Как крутящий момент влияет на производительность

Что такое гаечный коэффициент и как он влияет на крутящий момент?

Связь между напряжением и крутящим моментом

Гаечный фактор колеблется

Освобождение от орехового фактора

Ваш автомобиль и эффект крутящего момента!

Краткий урок о крутящем моменте и его влиянии на производительность

Автор: alexxlab

Добавить комментарий Отменить ответ

Рубрики