Автор Тема: Про лошадиные силы и крутящий момент  (Прочитано 3533 раз)

0 Пользователей и 1 Гость просматривают эту тему.

Оффлайн Dustmaker

  • ГАЗ-310221 ЗМЗ-406 Е2
  • Администратор форума
  • *****
  • Сообщений: 27544
  • Country: ru
  • Активность:
    13.2%
  • Карма: +1/-1000
  • Make dust or eat dust
    • ВОЛГАУНИВЕРСАЛ
Про лошадиные силы и крутящий момент
« : 13 Суббота Августа 2016 10:15:48* »
«Продает автомобиль мощность, а разгоняет — крутящий момент». О влиянии двух этих характеристик на динамические качества еще поговорим, но что верно, то верно: в глазах рядового автолюбителя мощность — один из важнейших параметров автомобиля. Однако далеко не каждый сходу сможет объяснить «на пальцах», что такое мощность (не говоря уже про крутящий момент), как она измеряется и почему именно в лошадиных силах. С последнего и начнем…

Причем здесь лошади?

Это сейчас за единицу мощности Международной системой единиц (СИ) принят ватт (1 Вт — это мощность, при которой за 1 секунду совершается работа в 1 джоуль). До этого широко использовался термин «лошадиная сила», который ввел изобретатель паровой машины Джеймс Уатт. Он рассчитал, какую работу выполняют на угольных шахтах лошади, поднимающие при помощи блоков бочки с породой. Выяснилось, что в среднем одна лошадь за одну минуту способна поднять груз массой 180 фунтов на высоту 181 фут, или же 33.000 фунто-футов в минуту.

Несмотря на то, что мощность давно измеряется в ваттах, многие до сих пор используют и лошадиные силы. Только следует учитывать, что «лошадки» бывают двух «пород»: рассчитанные Уаттом и до сих пор принятые в Великобритании и США английские hp (1 hp = 745,69988145 Вт) и метрические PS (1 PS = 735,49875 Вт). То есть двигатель мощностью 100 кВт развивает порядка 136 «метрических» л.с. (PS), или около 134 «английских» hp. Как видно, разница составляет менее 1,5%. Но указывать мощность в «лошадях» нынче анахронизм.

Мощность и момент

Воздействуя на тело и перемещая его, сила производит работу. Лошадь таскала бочки из угольных шахт, а в цилиндре двигателя внутреннего сгорания газы давят на поршень и перемещают его, тот воздействует на шатун, который, работая как рычаг, в свою очередь вращает коленвал — на выходе получаем внутренне усилие, возникающее под воздействием приложенных нагрузок. Это и есть крутящий момент, измеряемый в ньютон-метрах (Нм).

Кстати, во время стендовых испытаний измеряют как раз крутящий момент на валу двигателя. Зная его величину и число оборотов, при которых он достигается, можно определить и мощность двигателя, так как она равна произведению крутящего момента на частоту оборотов двигателя.

При этом нельзя не заметить, что максимальные значения этих двух связанных между собой характеристик достигаются при разных оборотах. Так, наибольшую мощность серийный бензиновый двигатель развивает лишь при 5500-6500 об/мин, тогда как пик крутящего момента достигается уже при 3500-4000 об/мин на атмосферных версиях и при 1700-4000 об/мин — на турбированных.

Все объясняется просто. Максимальный крутящий момент достигается тогда, когда в цилиндры обеспечивается наибольшая подача горючей смеси. С ростом оборотов неизбежно возникает момент, когда продолжительности фаз открытия-закрытия клапанов уже недостаточно для того, чтобы в цилиндры подавалось необходимое количество воздуха — на этом «максимальная отдача» прекращается. Мощность еще какое-то время продолжает расти. Пусть с ростом оборотов «качество» работы (момент) падает, но ведь ее «количество» (мощность) увеличивается до тех пор, пока потери на трение в ШПГ и уменьшение подачи горючей смеси не дадут о себе знать.

С целью расширения диапазона «рабочих» оборотов и применяются хитрые конструкции впускного коллектора, изменяемые фазы газораспределения и прочее. Хотя, конечно же, наибольший эффект дает наддув, позволяющий значительно увеличить подачу смеси в цилиндры, соответственно, поднять крутящий момент и мощность мотора. Но обеспечить при этом максимально широкий диапазон оборотов, при которых сохраняются высокие характеристики крутящего момента и сводится к минимуму эффект турбоямы, конструкторы смогли лишь в последние годы.

Брутто, нетто, «с колеса»…

Порой в технической документации (каталогах) можно увидеть словосочетания «мощность брутто» или «мощность нетто». Что это значит? В любом случае речь идет о так называемой эффективной мощности, то есть снятой с двигателя на стенде без учета трансмиссионных потерь. При этом мощность нетто измеряется на двигателе с выпускной системой и всем навесным оборудованием (генератором, генератором, компрессором кондиционера и т.д.). Такую мощность еще называют реальной, как правило, именно она официально заявляется производителем. Мощность брутто (или «стендовая») измеряется на двигателе, не обремененном «навеской». Соответственно, снимаемые в этом случае показатели оказываются на 15-20 % выше.

Кстати, есть еще и такое понятие, как тяговая мощность, снятая не с маховика двигателя, а «с колеса». С другой стороны, она в большей степени характеризует энерговооруженность самого автомобиля, чем двигателя, ведь мотор может быть одним и тем же, а трансмиссии (и потери в них) — разными. Самый простой пример: при равной реальной мощности двигателя тяговая мощность полноприводного автомобиля должна быть ниже из-за больших трансмиссионных потерь.

С нагрузкой и без

Редкий владелец мощного автомобиля не пытался улучшить характеристики двигателя. Или как минимум измерить, сколько же «лошадок» и ньютон-метров он выдает. Проверить эти характеристики позволяют так называемые диностенды, которые различаются по конструкции, но в целом их можно разделить на «нагрузочные» и «инерционные». Считается, что на последних получить достоверные данные по турбомотору достаточно проблематично, так как во время измерений нет необходимой нагрузки на двигатель. Тем не менее с турбомоторами работают и на таких измерительных комплексах.

Но не зависимо от типа стенда измерения производятся как раз «с колеса». Поэтому, чтобы показать не только тяговую, но и реальную мощность «на валу», оборудование измеряет и учитывает трансмиссионные потери. Конечный итог испытаний — график с моментом и мощностью — также является результатом компьютерных расчетов.

Нестабильная величина?

Насколько заявленные производителем цифры соответствуют действительности? Как утверждают специалисты, работающие с замерами тягово-мощностных характеристик, в целом получаемые данные очень близки к заводским характеристикам, хотя и могут незначительно отличаться в ту или иную сторону. А коррективы вносит… погода!

«Температура, давление, влажность — все это имеет влияние на мощность, — рассказывает директор «Автотерапии» Андрей Батечко. — От погоды характеристики зависят, особенно это заметно на турбированных моторах. Важный фактор — охлаждение интеркулера и впускного коллектора. Чтобы имитировать обдув моторного отсека набегающим воздухом, как в реальных условиях движения, мы используем специальные фены. Но все равно, за те 20 минут, что машина стоит на стенде, разогревается впускной коллектор (например, с 30 до 70 градусов) — и мы теряем 20 л.с. Глушим мотор, машина остывает, делаем повторный замер через полчаса — опять на 20 л.с. стало больше. А настройки не менялись!»

На тягово-мощностные характеристики влияет и техническое состояние автомобиля. Понятно, что неисправности турбонаддува «съедят» не один киловатт и ньютон-метр. Но должны сказаться и другие проблемы: забитый катализатор, вовремя не замененные свечи зажигания, засорившийся воздушный фильтр. Но это в теории, а как дело обстоит на практике? Попробуем проверить, проведя серию экспериментов на «бэушке», и обязательно расскажем в одном из следующих номеров.

Фото 1: На диностендах измеряется крутящий момент «с колеса», а реальная мощность определяется путем расчетов. В частности, вычитаются трансмиссионные потери

Фото 2: На этом графике впечатляет не столько величина максимального крутящего момента (310 Нм), сколько его ровная полка и те обороты, при которых она достигается и держится. При этом мощность составляет чуть более 90 кВт и резко обрывается после 3500 мин/об. Такие характеристики типичны для современного дизельного двигателя

ФОТО 3: Это уже бензиновый мотор с турбонаддувом — на это также указывают полка максимального крутящего момента и обороты, при которых она достигается. Обращает на себя внимание и кривая мощности: рост вплоть до 5000/мин, после чего она держится на пике еще тысячу оборотов

Иван КРИШКЕВИЧ, фото автора, газета «АВТОбизнес»
ОТСЮДА
No offtop, No flood, No overquoting, No spam, No post-clon = No problem
$лавэ €диной ₽оссии!
Отдам жизнь Медведева за Доширак.

Оффлайн Dustmaker

  • ГАЗ-310221 ЗМЗ-406 Е2
  • Администратор форума
  • *****
  • Сообщений: 27544
  • Country: ru
  • Активность:
    13.2%
  • Карма: +1/-1000
  • Make dust or eat dust
    • ВОЛГАУНИВЕРСАЛ
Re: Про лошадиные силы и крутящий момент
« Ответ #1 : 13 Суббота Августа 2016 10:25:58* »
В чем разница между крутящим моментом и мощностью?
 
В большинстве случаев, когда рекламируют большие грузовики, говорят о впечатляющем количестве лошадиных сил и значении крутящего момента двигателя. И, как обычно, нам кажется, что чем больше эти цифры, тем лучше. Но что эти цифры означают, как связаны эти два показателя?
 
Мощность, которую производит двигатель, называется лошадиная сила. С точки зрения математики, одна лошадиная сила - это мощность, достаточная для поднятия груза массой в 75 кг на высоту 1 метр за 1 секунду, или мощность, достаточная для поднятия груза массой в 4500 кг на высоту 1 метр за 1 минуту. В физике мощность имеет простое определение, как скорость выполнения работы.
 
Мощность двигателя в л. с. измеряется при помощи динамометра. Динамометр подает нагрузку на двигатель и измеряет касательное усилие, прилагаемое коленвалом двигателя, для сопротивления данной нагрузке. Обычно это тормозная нагрузка, препятствующая вращению колес.
 
При этом динамометр измеряет эффективный крутящий момент двигателя. В автомобиле крутящий момент измеряется на различных скоростях вращения двигателя, или оборотах в минуту (об/мин). Для получения мощности в лошадиных силах, необходимо подставить эти два значения в формулу: крутящий момент умножить на об/мин и разделить на 5252. Общество автомобильных инженеров выделяет два стандарта определения мощности в лошадиных силах: нетто и брутто. При измерении мощности брутто, с двигателя снимаются многие нагрузки, включая управление выхлопом. Мощность нетто можно узнать при испытаниях автомобилей в выставочных залах, и именно это значение используется в рекламе и фиксируется в технической документации производителя.
 
Мощность в л. с. определяется через крутящий момент по той причине, что крутящий момент проще измерить. Крутящий момент определяется как вращающая сила, которая может вызывать или не вызывать движение. Измеряется как значение силы, умноженное на длину рычага, посредством которого осуществляется воздействие силы. Например, если на ключ длиной 1 м Вы действуете с силой 10 Н для того, чтобы затянуть болт, Вы производите крутящий момент, равный 10 Н*м.
 
Крутящий момент, как было сказано выше, может быть получен, не вызывая движения объекта. Однако когда происходит движение объекта, оно становится "работой", которую большинство людей подразумевают под крутящим моментом (обычно, говоря о буксировке). Чем больше крутящий момент двигателя, тем больше потенциальной работы он может совершить.
 
Связь между крутящим моментом и мощностью
 
Крутящий момент и мощность играют ключевую роль на автомобильном рынке. Цифрам уделяют большое внимание, т.к. они иллюстрируют показатели легкового или грузового автомобиля. В действительности, эти цифры играют гораздо более важную роль, чем думает большинство покупателей. Гораздо важнее, что влияние этих значений в реальных условиях езды и буксировки определяется тем, насколько конструкция автомобиля позволяет этим показателям работать вместе.
 
Необходимо помнить, что крутящий момент - это основной показатель работы, а мощность - показатель выполнения большей работы. Редуктор, например, может влиять на работу двигателя: Пикап может работать на пониженной передаче для увеличения крутящего момента при выполнении определенных задач, например, транспортировки очень больших грузов. Однако, если автомобили Saturn SL1 и Dodge RAM 1500 будут работать на одной передаче, грузоподъемность RAM будет выше из-за большего количества лошадиных сил. Чем больше вырабатывается лошадиных сил, тем выше потенциал крутящего момента двигателя.
 
Но это именно потенциал. Потенциал крутящего момента используется в реальных задачах посредством трансмиссии и осей автомобиля, а точнее полуосей. Соединение этих элементов определяет, как мощность переходит в крутящий момент.
 
Для понимания этого, давайте рассмотрим различия между гоночным автомобилем и трактором. Гоночный автомобиль вырабатывает огромное количество лошадиных сил, но крутящий момент используется для увеличения скорости посредством редуктора. Для движения гоночного автомобиля вперед требуется относительно немного работы, поэтому большая часть мощности идет на развитие скорости.
 
Трактор, с другой стороны, может иметь двигатель такого же объема, вырабатывающий такое же число лошадиных сил. Мощность используется для выполнения работы посредством редуктора.  Трактор не может развить высокую скорость, однако может толкать и буксировать огромные веса.
 
В следующий раз, когда Вы увидите по телевизору рекламу автомобиля, подумайте о том, что значат показатели мощности и крутящего момента, о которых идет речь. Оба показателя связаны - они не могут существовать друг без друга, однако играют различную роль в работе грузового или легкового автомобиля.

Источник: What's the difference between torque and horsepower?
No offtop, No flood, No overquoting, No spam, No post-clon = No problem
$лавэ €диной ₽оссии!
Отдам жизнь Медведева за Доширак.

 

В быстром ответе можно использовать BB-теги и смайлы.

Имя: E-mail:
Визуальная проверка:
Наберите символы, которые изображены на картинке
Прослушать / Запросить другое изображение
Наберите символы, которые изображены на картинке:
Горьковский АвтоЗавод сокращённо (три буквы):
"Волга" это река или автомобиль?:
т р и п л ю с д в а минус 2 равно (цифра):


Wi-Fi точки в Москве
ßíäåêñ.Ìåòðèêà
Map