На ряду с многими характеристиками машины особое место занимают мощность и крутящий момент двигателя. Несмотря на интерес к этим параметрам, для рядового автолюбителя при выборе авто они никогда не являются решающими. Его куда больше волнует марка, модель, комплектация, тип и расход топлива, стоимость. Даже цвет обычно важнее каких-то лошадок и ньютонов.
Тем не менее, для многих эта тема интересна хотя бы в теоретическом аспекте. Задача данного материала на Авто без СТО — простыми словами объяснить, что такое мощность и крутящий момент, чем они принципиально отличаются, и на что влияют на практике.
Мощность
Мощность механизма начали измерять задолго до появления автомобилей — в 1789 году. Она была названа термином «лошадиная сила», и предназначалась, чтобы показать превосходство паровых машин перед реальными живыми лошадями. Обсчитали её эмпирически — наблюдая за лошадьми. Способов было несколько, но наиболее понятным является следующий.
На практике было установлено, что одна здоровая лошадь могла длительное время тянуть груз весом 75 кг с постоянной скоростью 1 м/с. Подставив полученные значения в фундаментальную формулу из физики, вычислили, что мощность одной лошади — 735,5 Вт.
Мощность или Крутящий момент, что Важнее!? Бензин или Дизель
Лошадиная сила до наших дней осталась единицей измерения мощности, однако, официальной единицей, всё же, является ватт (Вт). Кстати, обе единицы были придуманы и обсчитаны Джеймсом Уаттом, который отличился многими достижениями, включая изобретение парового двигателя, пришедшего на замену лошадям.
Мощность двигателя внутреннего сгорания — обозначает, сколько и какой работы сможет выполнить агрегат за единицу времени. Она зависит от объёма, технологичности, типа и других критериев. Мощность ДВС сильно зависит от оборотов. Чем они выше, тем больше топлива сжигается в камерах сгорания, тем больше энергии выделяется, тем больше работы может выполнить мотор, и тем выше его мощность.
В характеристиках автомобилей всегда указывается максимальная мощность. Выражается она сразу двумя единицами — кВт и л. с. (киловатты и лошадиные силы). Эти две единицы взаимосвязаны, как, например, метр и фут (100 см и 30 см). Выше было сказано, что 1 л. с. — это 735,5 Вт (или 0,736 кВт). Соответственно, 1 кВт — это 1,36 л. с.
На что влияет максимальная мощность? На максимальную скорость, которую может развивать машина. На динамику разгона. Мощность влияет на расход топлива, так как чем больше мы его сожжём, тем больше полезной работы сможет выполнить двигатель.
Как можно увеличить мощность? Для этого надо «заставить» двигатель сжигать больше топлива за одну и ту же единицу времени. И не просто сжигать, а делать это эффективно. Чтобы добиться этого, применяется несколько способов.
Например, можно увеличивать объём двигателя за счёт увеличения объёма камеры сгорания (чем больше диаметр поршня, тем выше объём) или наращивания их количества. Ещё можно подать в камеру сгорания больше топливовоздушной смеси на рабочий цикл. Это делается при помощи турбин и другими методами.
Крутящий момент
Крутящий момент тесно взаимосвязан с мощностью. Чтобы узнать мощность конкретного мотора, сначала измеряют крутящий момент. Как и мощность, крутящий момент сильно зависит от оборотов двигателя, но немного по-другому принципу.
Для начала выясним, что собой представляет понятие — крутящий момент. Для наглядности возьмём затянутый болт, который нам надо выкрутить. Чтобы сделать это, нам надо приложить к нему определённую силу так, чтобы заставить его вращаться. Если мы попробуем открутить болт голыми руками, у нас мало что получится. Мало силы.
Чтобы решить проблему, можно позвать богатыря, у которого силы в руках больше. А можно взять ключ, который является ничем иным, как рычагом, увеличивающим нашу силу по закону Архимеда.
Крутящий момент — это сила, прикладываемая в данном случае на тело, которое надо вращать. У двигателя внутреннего сгорания эта сила, наоборот, выделяется. На коленчатом валу. А используется она для вращения ведущих колёс автомобиля. Чем больше эта сила, тем лучше у двигателя получится преодолевать силы, сопротивляющиеся вращению колеса.
Этих сил очень много — трение, качение, масса автомобиля, уклон и даже встречный ветер.
О крутящем моменте надо знать ещё кое-что. Если мощность неуклонно растёт с холостых и до отсечки, то крутящий момент сначала повышается, стабилизируется, а ближе к максимальным оборотам начинает снижаться. Происходит это из-за увеличивающихся потерь на трение, нагрев и прочее.
Оба параметра принято отображать на одном и том же графике в виде двух кривых. Как правило, кривая мощности постоянно и стабильно идёт вверх, а в районе отсечки стабилизируется. Кривая крутящего момента сначала резко подскакивает, затем держится в диапазоне средних оборотов на одном уровне, а ближе к отсечке начинает снижаться.
Измеряется крутящий момент в ньютон-метрах (Н*м), и в теории может быть вычислен, если известна мощность. Для этого надо мощность в кВт умножить на коэффициент 9549 и разделить результат на количество оборотов коленвала в минуту.
Хотя на практике всё делается наоборот. Машина ставится на стенд, который создаёт сопротивление колёсам. Двигатель преодолевает это сопротивление, и какую силу он для этого приложил — измеряется приборами. Дальше дело техники. Полученный момент умножается на коэффициент 9549 и на обороты в минуту.
Получаются киловатты мощности, которые легко преобразовать в более привычные народу лошадиные силы.
Если вы читаете этот материал не на сайте Авто без СТО, значит его украли и, скорее всего, сократили для мнимой уникальности. Чтобы прочитать полную версию статьи и поблагодарить тем самым автора за проделанную работу — посетите указанный ресурс. Его несложно найти через любой поиск. К тому же, на Авто без СТО есть ещё что почитать полезного и интересного.
Что важнее на практике?
Если бы все двигатели имели одинаковую конструкцию и принцип работы, то этого вопроса никогда бы не возникло. Была бы стабильная прямая зависимость, одинаковая для всех автомобилей — чем больше крутящий момент, тем и мощность для его создания нужна большая. Однако на практике всё намного сложнее.
Один двигатель при максимальной мощности 180 л. с. выдаёт 240 Н*м крутящего момента, а другой помощнее (200 л. с.), но крутящего момента выдаёт всего 200 Н*м. Какой из этих двигателей лучше?
Чтобы ответить на подобные вопросы, надо сначала определиться, зачем нам нужен двигатель. Так, если мы хотим разгонять автомобиль до максимальной скорости, то нам нужен, тот у которого двигатель более мощный. Если же нам надо максимально интенсивно ускоряться, то для этих задач нужен более тяговый мотор, то есть, у которого больше крутящий момент. Это слишком упрощённое объяснение, игнорирующее множество факторов. Но именно по такому принципу это и работает.
Второстепенные факторы
Мощность и крутящий момент, как голые цифры, ещё не делают один автомобиль лучше, быстрее, динамичнее от другого. В расчёт надо также брать такие факторы:
- Масса автомобиля — чем машина легче, тем быстрее она будет ускоряться и до большей максимальной скорости сможет разогнаться. Существует даже такие понятия, как лошадиные силы или ньютон-метры на килограмм. Например, мотоцикл массой 300 кг и с двигателем мощностью 300 л. с. легко скроется за горизонтом, если за ним гнаться на машине с двигателем той же мощности, но массой под 2 тонны.
- Трансмиссия — коробка передач в значительной степени оказывает влияние на максимальную скорость и динамику автомобиля. Тип трансмиссии — механика, автомат, вариатор — тоже в значительной степени влияют на эти показатели.
- Сцепление с дорожным покрытием — иногда влияет на динамику автомобиля в более значительной степени, нежели мощность и крутящий момент. Если нормального сцепления нет, то львиная доля работы двигателя будет изводиться на бесполезное трение шин о покрытие.
- Диаметр колёс — даже это влияет на динамику автомобиля. Принцип следующий. Чем большего диаметра колёса (ведущие), тем выше максимальная скорость и хуже ускорение. И наоборот.
Таких факторов можно привести несколько десятков, и все они в той или иной степени будут влиять на динамику и максимальную скорость автомобиля. Некоторые даже позначительнее будут, чем мощность и крутящий момент двигателя.
Для рядового же автолюбителя важно усвоить, что двигатель автомобиля наиболее эффективен и экономичен тогда, когда работает на максимальном крутящем моменте. У бензиновых двигателей это диапазон между 1500 и 3000 об/мин. У дизелей чуть пониже. Именно в таких диапазонах и нужно держать обороты при езде, и тогда расход топлива будет минимальным, а запас динамики — максимальным.
ВИДЕО: о крутящем моменте и мощности двигателя простыми словами
Источник: a6s.info
Крутящий момент двигателя, что это такое? Как его увеличить?
В сопроводительной документации любого транспортного средства имеются данные о том, какую максимальную мощность развивает силовой агрегат. Но там не всегда можно встретить информацию о величине крутящего момента конкретного двигателя внутреннего сгорания. Известно, что по величине крутящего момента двигателя определяется, сколько потребуется времени, чтобы разогнать машину до максимальной скорости.
Крутящий момент двигателя, что это такое?
Автомобиль является сложным устройством, в состав которого входит большое количество узлов, систем, агрегатов, мелких и крупных деталей. Каждый из перечисленных элементов играет важную роль в слаженной работе авто. Среди большого разнообразия механизмов двигатель внутреннего сгорания выполняет главную функцию, он полностью обеспечивает энергией движения каждый подвижный элемент транспортного средства.
Мотор работает по следующему алгоритму:
- Топливо, поступающее в рабочие цилиндры, сжигается в камере сгорания.
- Поршень приходит в движение под воздействием расширяющихся газов.
- Через кривошипно-шатунный механизм энергия движения передается на коленчатый вал.
- Вращающийся коленвал передает вращение через трансмиссию на ходовую часть.
- Крутящий момент, получаемый от силового агрегата, приводит в движение колеса автомобиля.
Крутящий момент двигателя – расчетный параметр, характеризующий силу, передаваемую поршнем на коленвал. Единица измерения крутящего момента – ньютон метр (сокращенно Н*м).
Передача крутящего момента от двигателя к коробке передач производится при помощи элементов механизма разрыва мощности (фрикционных дисков сцепления, гидромуфты, гидротрансформатора).
Как увеличить крутящий момент двигателя?
При стабильной работе двигателя внутреннего сгорания машина выполняет следующие функции:
- Быстро набирает скорость и движется в заданном режиме.
- Может изменять тяговые усилия.
- Может свободно маневрировать на ходу в соответствии с дорожными условиями (обгонять, тормозить, ускоряться и пр.).
В момент нажатия на педаль акселератора, возрастает объем подачи топлива, усилие давления поршня на коленвал и, соответственно, момент вращения. Процесс продолжается в заданном алгоритме.
По величине крутящего момента оценивается эффективность двигателя внутреннего сгорания. С его помощью определяют динамические характеристики разгона, максимальное ускорение транспортного средства.
Разработчики и производители автомобильных ДВС постоянно работают над проблемой увеличения крутящего момента и мощности двигателя. Существует несколько способов, каждый из которых имеет свои плюсы и минусы:
- замена существующего коленвала на новый экземпляр с коленом большей длины (это влечет за собой необходимость менять рабочие цилиндры с учетом изменившегося хода поршня);
- увеличение объема двигателя за счет расточки стенок цилиндров и замены поршней.
В отличие от бензиновых силовых агрегатов, дизели не раскручивают коленвал до высоких оборотов, максимум до 3 – 5 тыс. об/мин. При этом крутящий момент дизельного двигателя на низких оборотах превышает карбюраторные в несколько раз, но в то же время отмечается сравнительно меньшая мощность. Чтобы улучшить динамику разгона, мощностные характеристики дизельного мотора, а также предотвратить возникновение «эффекта турбоямы», применяется специальная система турбонаддува с изменяемой геометрией турбины.
Примечание: турбояма – это частое явление, мешающее водителям совершать своевременные обгоны на дороге. При нажатии на педаль газа двигателю не всегда хватает объема для быстрого ускорения.
От чего зависит крутящий момент двигателя?
Не каждый водитель сможет дать определение, что такое крутящий момент двигателя автомобиля. Физический смысл данного понятия можно встретить в учебниках школьной программы. Там же дается формула крутящего момента двигателя. Данный параметр измеряется в ньютоно-метрах. Для определения его величины требуется умножить усилие поршня на расстояние между коленчатым валом и точкой крепления поршня (длина плеча).
Формула момента кручения двигателя:
Отсюда следует ответ на вопрос — как повысить крутящий момент двигателя? Чтобы момент вращения силового агрегата стал больше, нужно увеличить либо усилие, либо плечо, а лучше всего оба показателя.
Крутящий момент и мощность двигателя находятся в прямой зависимости:
Р = М кр х n, где
М кр – момент вращения;
n – количество об/мин коленвала.
Что такое максимальный крутящий момент двигателя?
На представленном графике можно наблюдать две рабочие характеристики двигателя внутреннего сгорания: мощность и момент кручения в сравнении.
Первичным показателем является крутящий момент, развиваемый коленчатым валом. Именно от значения Мкр зависит вторичный рабочий параметр – мощность силового агрегата. Из графика становится понятно, что мощность возрастает на фоне максимального значения момента вращения при росте количества оборотов коленвала.
Момент вращения тоже увеличивается с ростом оборотов, но не до бесконечности. После достижения максимального значения этот параметр остается постоянным при определенных оборотах. Если же скорость вращения коленчатого вала постоянно наращивать, парабола графика момента резко идет на снижение. Это обусловлено механическими потерями в двигателе на преодоление силы трения между кольцами поршней и боковыми стенками рабочих цилиндров. Коэффициент полезного действия силового агрегата резко снижается, энергия начинает уходить на преодоление возрастающих нагрузок.
Производители автомобилей предпочитают устанавливать двигатели, у которых кривая графика максимального крутящего момента находится в наибольшем диапазоне оборотов коленчатого вала. То есть, когда отрезок верхней горизонтальной линии (полка крутящего момента), имеет наибольшую длину.
Источник: automonth.ru
Краткий крутящий момент в шаговых двигателях?
Например, обычный шаговый двигатель размером 34 может производить 5,9 н-м удержания крутящего момента. Ультра-высокая версия того же двигателя производит до 9 н-м, удерживающего крутящий момент. Для обычного мотора для достижения такого же рейтинга крутящего момента потребует 31% более длинного двигателя.
Почему шаговые двигатели имеют высокий крутящий момент?
Почему Stepper Motors испытывают проблемы с высоким крутящим моментом на высоких скоростях? Для заданной шаговой моторной конструкции производство крутящего момента является в первую очередь функцией тока через моторные обмотки – чем выше ток, тем больше крутящего момента производит двигатель.
Есть ли шаговые двигатели, удерживая крутящий момент?
Одна особенность шаговых двигателей, которая отличает их от других моторных типов – особенно сервоприводов – это то, что они выставляют крутящий момент, удерживающий крутящий момент . Это означает, что когда обмотки подаются под напряжением, но ротор является стационарным, двигатель может удерживать нагрузку на месте.
Что определяет крутящий момент шагового мотора?
Выход мощности двигателя (крутящий момент скорости) определяется напряжением питания и индуктивностью двигателя . Выходная мощность двигателя пропорциональна напряжению источника питания, деленного на квадратный корень индуктивности двигателя.
Как управлять крутящим моментом на шаговом двигателе?
Крутящий момент в двигателе зависит от тока, проходящего через катушки двигателя. Следовательно, общий и логический способ контроля этого крутящего момента состоит в том, чтобы выполнить регуляцию тока, контролируя его непосредственно . Этот метод называется управлением текущим режимом. Еще один способ управления двигателем, называемый управлением режимом напряжения, существует.
Как терпится шаговые двигатели?
Короткий замыкание. Одной из основных проблем с шаговым двигателем является полный сбой двигателя. Эта проблема вызвана тем, что чрезмерный ток отправляется на устройство с помощью источника питания . Короткий замыкание в проводке от источника питания к двигателю приводит к этой проблеме с помощью шагового двигателя.
нужны ли шаговые двигатели?
Драйвер шагового двигателя – это схема драйвера, которая позволяет шаговым двигателям функционировать так, как он. Например, шаговые двигатели требуют достаточной и контролируемой энергии для фаз в точной последовательности. Из -за этого шаговые двигатели считаются более продвинутыми, чем типичный двигатель DC.
нужен ли шаговый двигатель?
=> Среди двигателей позиционирования шаговые двигатели не имеют встроенного энкодера . По этой причине они не требуют корректировки и сильны против низкой жесткости. Их движения стабильны независимо от колеблющихся нагрузков.
Как максимизировать крутящий момент с шагом?
- Используйте большие жирные мощные резисторы, чтобы уменьшить постоянную времени L/R моторных обмоток. …
- Используйте билевелевую подачу, чтобы катушка видела около 40 В, когда фаза включается, и гораздо более низкое напряжение, когда ток в подходах к катушке говорит, что 90% от тока удержания.
- Используйте наполовину стойку вместо полного шага.
Каков максимальный оборотный категорий шагового двигателя?
Advertisements
Как шаговый двигатель работает на высокой скорости?
Есть несколько основных способов увеличить максимальную скорость шага:
- Используйте более высокое напряжение. …
- Установите предел тока на максимум, разрешенный вашим шаговым двигателем. …
- Старость скорость скорость медленно. …
- Уменьшите внешнюю нагрузку на шаг.
Как быстро могут идти шаговые двигатели?
Вообще говоря, максимальная скорость шагового двигателя составляет приблизительно 1000 об/мин . Точные скорости, которые возможны, зависят от используемого конкретного двигателя и используемого контроллера.
Точны ли шаговые двигатели?
Шатовые двигатели часто ошибочны как меньшие сервоприводы, но на самом деле они очень надежны, как Servo Motors. Двигатель работает, точно синхронизируясь с выходом импульсного сигнала от контроллера к драйверу, достигая высококачественного расположения и управления скоростью.
Какой самый высокий крутящий шаговый двигатель?
Это самая сильная модель для NEMA 23 Stepper Motor, он с 1,8 град. Угол шага (200 шагов/революция). Каждая фаза рисует 4.2a, что позволяет удерживать крутящий момент 3,0 нм (425 унций) .
изнашивается ли шаговые двигатели?
Поскольку шаговый двигатель не имеет кистей для изнашивания , его жизнь обычно намного превышает жизнь других механических компонентов в системе. … Если двигатель запускается при или около его рейтингового крутящего момента или тяги, будет затронута жизнь.
Являются ли шаговые двигатели AC или DC?
шаговые двигатели – это Motors DC , которые движутся в отдельных шагах. У них есть несколько катушек, которые организованы в группах, называемых «фазами». Позволяя энергии каждой фазы в последовательности, двигатель будет вращаться, по одному шагу за раз. С помощью компьютерного управления вы можете достичь очень точного позиционирования и/или управления скоростью.
это нормально для шаговых двигателей, чтобы нагреться?
шаговые двигатели действительно становятся горячими . … Это потому, что привод все время снабжает двигатель, чтобы мотор был в положении. (Это отличается от сервопривода, где привод дает только серво -мотор так много тока, необходимого для поддержания его поста.
можно отремонтировать шаговый двигатель?
Услуги по обслуживанию и ремонту моторного обслуживания шаговых двигателей … Наши техники являются опытными и сертифицированными специалистами по ремонту моторного движения, поэтому мы старательно проводем тестирование на каждый ремонт и уверенно возвращаем его с гарантией на один год.
Как ток влияет на уровень крутящего момента шагового двигателя?
Если напряжение увеличивается , то и ток, но если сопротивление увеличивается, ток уменьшается. Водитель ШИМ увеличит напряжение, приложенное к шаговому двигателю, чтобы сохранить постоянную ток и крутящего момента. … крутящий момент падает с током.
Что такое крутящий момент?
: максимальный крутящий момент, который двигатель будет нести без резкого падения скорости .
Какое напряжение является шаговым двигателем?
Stepper Motors имеют номинальное напряжение и ток. Типичный шаговый двигатель, такой как наш NEMA 17, может иметь номинальное напряжение 2,8 вольт и максимальный ток 1,68 ампер. Это в основном означает, если вы подключите его до 2,8 вольт, он будет рисовать 1,68 ампер.
Источник: www.onsecrethunt.com