Почему крутящий момент и мощность двигателя газового двигателя всегда соответствуют 5252 об / мин?

24

Я смотрю телевизионное шоу под названием Tech Garage, и они только что заявили, что крутящий момент двигателя и кривые мощности всегда соответствуют 5252 об / мин. Предполагая, что это правда, почему это происходит? Это что-то, спроектированное для двигателей, или просто как работает термодинамика?


Если это результат дизайна, то как насчет двигателя, чтобы сделать это правдой?

cdunn
источник
1
Из того, что я понимаю, все двигатели имеют такое же пересечение. Weird.
DucatiKiller
1
Я хотел задать этот вопрос целую вечность .. +1
Шобин P
2
Это заблуждение, по-видимому, исходит из часто повторяемого представления о том, что мощность и крутящий момент - это совершенно разные вещи, хотя на самом деле они основаны на одном и том же измерении, различаются только тем, учитывает ли он дополнительно обороты двигателя (в случае лошадиных сил) или нет ( крутящий момент). Рад, что это не превратилось в нить "крутящий момент против лошадиных сил"!
Джефф Меден
Похоже, это будет так же плохо, как "PC против Mac", "Canon против Nikon" или "Chevy против Ford" поток ... LOL
cdunn
Таким образом, в основном «Поскольку V = IR, почему V и R одинаковые числа, когда I = 1?», Но для механики вращения, а не для электричества, и в глупых единицах, где причина не очевидна.
user253751

Ответы:

32

Это просто математика , и это потому, что мощность определяется (с точки зрения крутящего момента) как 550 футов · фунтов в секунду .

Один HP - 33 000 фунтов на 1 фут в 1 минуту (согласно Джеймсу Уотту, это среднее значение, которое может сделать настоящая лошадь). Число оборотов двигателя, движущегося с одинаковыми 1 фунтами, будет равно ~ 6,283 фута (окружность круга с радиусом 1 фут).

33 000 / 6,283 = 5252

Марк Брэкетт
источник
Комментарии не для расширенного обсуждения; этот разговор был перенесен в чат .
Переместить больше комментариев ссылка наверх
«Число оборотов двигателя, движущегося с одинаковыми 1 фунтом» - разве это не «те же самые 33 000 фунтов»? Просто убеждаюсь.
jedd.ahyoung
@ jedd.ahyoung Он движется на 1 фунт более 33 000 футов против 33 000 фунтов за 1 фут. Такое же количество работы и силы.
Брендан Абель
Откуда взялся 1-футовый выходной радиус?
Брендан Абель
Да. Я думаю, что формулировка в этом ответе может быть улучшена, thoufh
jedd.ahyoung
11

Просто для забавы, я сделал в Google кое-что, чтобы показать, что это артефакт системы единиц измерения, используемой для приведения чисел в крутящий момент и мощность.

Число 5252 можно рассчитать как:

1 horsepower / 1 lbf foot radian in turns/minute
5 252.11312

Точное число составляет 16 500 / π (33 000 / т)

Итак, если бы математика была выполнена в метрических единицах (ваттах и ​​ньютон-метрах для крутящего момента), вы получите:

1 W / 1 N m rad in turns/minute
9.54929659

Это число составляет 30 / π (или 60 / τ) из-за количества секунд в минуте. Если вы измерили скорость вращения двигателя в радианах / секунду, число станет 1 . То же самое относится и к неметрической системе, если для измерения мощности двигателя используются фунты, а не лошадиные силы.

Где «кривые встречаются» - это полностью артефакт размещения обеих величин (измеряемых в лошадиных силах и фунтах-футах) в численно одинаковых масштабах на оси графика. Если вы представляете их друг против друга, а не против оборотов, вместо этого это проявляется в том, что некоторая точка (соответствующая 5252 об / мин) будет обнаруживаться в точке, где мощность в лошадиных силах и крутящий момент в фунт-футах одинаковы.

Random832
источник
Красота. +1 из голосов сегодня. После UTC я буду. TY для качественной информации.
DucatiKiller
Итак, это артефакт, они на самом деле не встречаются, потому что они измеряют в разных единицах.
Ясен
+1 за расчеты. Рассматривается отмена +1 для использования тау. Шучу :) тау манифест и Пи манифест , для тех , кого смущает.
Пуассон Фиш
4

Просто добавив к Marks отличный ответ выше:

Хотя мощность определяется с точки зрения крутящего момента, мощность лошади является более полезной мерой мощности двигателя, когда речь идет о попытке выяснить, насколько быстрой будет ваша машина, при условии, что у вас есть соответствующая трансмиссия. Коробка передач изменяет выходной крутящий момент, но оставляет мощность без изменений (пренебрегая потерями на трение и т. Д.). Поэтому старая поговорка «лошадиные силы продают машины, крутящий момент выигрывает гонки» на самом деле полностью ложна в теории. Гипотетический двигатель, который производил 1000-фунтовый крутящий момент, но вращался только до 10 об / мин, приводил к мучительно медленной машине.

Однако для реальных автомобилей люди редко обсуждают кривые реальной мощности или крутящего момента. Они обычно говорят только о пиковой мощности или пиковом крутящем моменте. Автомобили с высоким крутящим моментом обычно производят его в нижней части, и это также увеличивает мощность в нижней части. Поскольку мощность связана с оборотами в минуту, пиковая мощность обычно достигается при высоких оборотах. Следовательно, двигатель с высоким крутящим моментом может иметь такую ​​же пиковую мощность, как двигатель с низким крутящим моментом, но двигатель с высоким крутящим моментом будет иметь большую мощность в нижней части диапазона оборотов. Из-за этого автомобиль будет быстрее - но люди, которые рассматривают только пиковые значения, скажут, что это связано с крутящим моментом, тогда как на самом деле это происходит из-за широкого диапазона лошадиных сил. Помните - любой двигатель теоретически может производить сколь угодно большой крутящий момент после того, как его направят через трансмиссию.

В качестве простого гипотетического примера рассмотрим двигатель A с типичной кривой лошадиных сил, а затем представьте двигатель B с такой же точной кривой лошадиных сил, но с масштабом x2 на оси оборотов. Если бы двигатель А давал максимальную мощность в 5000 оборотов в минуту, двигатель В производил бы максимальную мощность в 10 000 об / мин. Если бы двигатель А вырабатывал 90 л.с. при 2000 об / мин, двигатель В производил бы 90 л.с. при 4000 об / мин.

Теперь представьте, что двигатель B проходит через трансмиссию без трения с передаточным отношением 2: 1. Это будет эффективно замедлять двигатель B, так что характеристики кривой мощности, измененной трансмиссией, теперь возникают при тех же скоростях вращения, что и у двигателя A. Двигатель B теперь вырабатывает тот же самый точный крутящий момент и мощность в лошадиных силах, что и двигатель A после трансмиссии, несмотря на тот факт, что двигатель B будет явно иметь меньший крутящий момент перед коробкой передач. (Опять же, см. Замечательное объяснение математики)

Аллен
источник
Да, но вы полностью игнорировали крутящий момент. Помните, что "на самом деле движет автомобиль"? Предполагая, что оба двигателя имели одинаковый крутящий момент (вы никогда не указывали), тогда двигатель b определенно затмил бы двигатель a, потому что с понижением передачи 2: 1 двигатель b, без учета трения и тепла, удвоил бы свой коэффициент крутящего момента, наиболее определенно уплотняющий победа над двигателем а. В самых простых терминах крутящий момент - это основная сила двигателя, когда вес перемещается на определенное расстояние (работа), в то время как мощность - это просто СКОРОСТЬ, при которой двигатель выполняет эту работу, выражаясь в весе, перемещенном a
Keggy
Но я определил крутящий момент в несколько оборотов в минуту ... неявно. Двигатель A развивает 90 л.с. при 2000 об / мин, поэтому он имеет крутящий момент 263,3 фунт-сила-фут (при определенных оборотах). Двигатель B развивает 90 л.с. при 4000 об / мин, поэтому он имеет крутящий момент в 118,2 фунт-фута. На выходном валу трансмиссии без трения двигатель B по-прежнему развивает мощность 90 л.с., но теперь мощность снижается до 2000 об / мин, поэтому он имеет крутящий момент 263,3 фунт-фута.
Аллен