Очень простой вопрос - в чем разница между крутящим моментом и мощностью? Это повсюду в Google, но я действительно растерялся и не могу получить удовлетворительных ответов. Я скажу вам мое замешательство:
Крутящий момент является показателем ускорения, верно? Таким образом, чтобы найти пикап автомобиля с кривой крутящего момента 0-60 миль в час. Тогда почему для этого используется кривая лошадиных сил. Что обозначает мощность?
Если я скажу переключать передачи (скажем, с 1-2) для лучшего пробега, переключайтесь на 10 км / ч, а для получения максимальной мощности - на 22 км / ч. Какой из них должен использовать пользователь и почему?
Я действительно запутался в том, где использовать кривую крутящего момента и где кривая мощности? Какое их значение? Каков их вклад в автомобиль для пользователя?
Ответы:
Мощность <-> крутящий момент
В общем, соотношение между мощностью и крутящим моментом представляет собой простую формулу:
Это означает, что вы всегда можете рассчитать одну кривую из другой на диаграммах крутящего момента / мощности (это также делает динамометр)
Итак, почему всегда строятся обе кривые, если они более или менее одинаковы?
Эта диаграмма показывает несколько кривых пяти теоретических двигателей:
Каждый двигатель имеет крутящий момент 350 Нм при 8000 об / мин (и, следовательно, одинаковую пиковую мощность при этих оборотах), а каждый двигатель имеет пиковый крутящий момент 450 Нм.
Нормальный водитель использует диапазон до 3000 об / мин на улице, поэтому его лучший выбор - двигатель № 2, а затем № 1. Это дало бы лучшее ускорение при умеренных оборотах.
В гонке, где двигатель работает на очень высоких оборотах, лучше выбрать №5.
Эту оценку можно выполнить с помощью обеих кривых - мощности и крутящего момента, поскольку они показывают более или менее одинаковое количество. НО кривые крутящего момента показывают различия, намного более четкие, чем кривые мощности!
Однако кривые мощности (могут) показывают некоторые интересные детали. Мощность № 4 уменьшается от 4000 до 5000 об / мин. Другой момент заключается в том, что, как правило, максимальная мощность не соответствует максимальным оборотам, и вы хотите знать, на каких оборотах он находится, и как он ведет себя на этих оборотах.
Почему мощность все еще увеличивается, хотя в какой-то момент крутящий момент уже уменьшается с об / мин?
Представьте, что у вас есть вес 50 кг, который вы поднимаете, натягивая веревку, которая проходит через шкив в потолке. Сила, которую вы должны приложить, - это сила тяжести веса, когда вы тянете его с постоянной скоростью. Так как 50 кг довольно тяжелые, вы поднимаете их очень медленно. Если вес меньше, вам нужно меньше усилий, и вы сможете быстрее его поднимать. Допустим, вы поднимаете 25 кг за 1/3 времени. Это означает, что в то же время, когда вы поднимаете тяжелый вес в 50 кг, вы также можете поднять в общей сложности 3x25 кг = 75 кг. Поскольку мощность - это работа, выполняемая за раз, и вы можете одновременно поднять 75 кг вместо 50 кг, то мощность на 50% выше, хотя вы вкладываете только половину силы.
Это примерно то же самое для двигателя: при высоких оборотах он может иметь меньший крутящий момент (силу) во время оборота, но, поскольку он делает больше оборотов в одно и то же время, он может выдавать больше мощности.
Что происходит в коробке передач?
Как сказано, сила - это работа, выполненная за один раз. Поскольку мощность сохраняется, мощность на валу двигателя равна мощности на колесах. Из приведенной выше формулы можно рассчитать, что происходит, когда отношение двигателя к колесу отличается (без учета каких-либо потерь):
На следующей диаграмме я изобразил крутящий момент на колесе в зависимости от оборотов двигателя для шести передач BMW M3 (365 Нм при 4900 об / мин; 252 кВт при 7900 об / мин):
Но также можно нарисовать мощность и крутящий момент в зависимости от скорости:
Да, 365 Нм двигателя на первой передаче превращается в почти 6000 Нм (4400 фунт футов). Это показывает огромное влияние передаточных чисел и размеров колес. С другой стороны, мощность всегда одинакова на заданных оборотах.
Обратите внимание, что когда вы переключаетесь на вторую передачу со скоростью 4900 об / мин (максимальный крутящий момент), вы уменьшаете крутящий момент колеса примерно на 50%. (И когда вы переходите на 3-й позже, вы снова теряете около 50%).
Это означает, что в гонке вы будете переключаться как можно позже, даже если мощность уже падает, потому что переключение означает значительную потерю мощности / крутящего момента. (Красная область на моем графике просто обозначает диапазон оборотов от 4900 до максимума на первой передаче, чтобы прояснить это). Тем не менее, в соревновании по ускорению, где вы начинаете с нуля, высокий крутящий момент при низких оборотах поможет, потому что важно как можно быстрее достичь высокой скорости, и это не имеет большого значения, если вы по-прежнему немного ускоряетесь на последней метров.
Конечно, в действительности есть сопротивление, которое увеличивается со скоростью, и единственный способ преодолеть его - это еще больше силы. Таким образом, мощность, конечно, определяет максимальную скорость, но этот пример показывает, что мощность уже играет роль в диапазоне 50 км / ч / 30 миль в час, что не очень быстро.
Так сравнивать разные машины по мощности или крутящему моменту?
Вы видели огромное влияние коэффициентов оборотов из-за трансмиссии, и окружность колеса также играет роль. Таким образом, невозможно сравнить две машины, просто посмотрев на кривую крутящего момента двигателя. Это работает только для автомобилей с несколькими вариантами двигателя, но той же коробкой передач. Власть немного (!) Лучше. Обратите внимание, что BMW M3 обеспечивает более или менее постоянную максимальную мощность свыше 125 км / ч на 3-й передаче, когда вы переключаетесь поздно.
Экономия топлива
Крутящий момент также является мерой работы двигателя за один оборот. Точнее:
Если учесть, что двигатель сгорает всегда одинаковое количество топлива на оборот (не полностью реалистично, но нормально), то есть выделяется одна и та же химическая энергия (работа), соотношение химическая / механическая работа является наилучшим, когда крутящий момент максимален. , Таким образом, машина работает наиболее эффективно при высоком крутящем моменте.
Но имейте в виду, лучшая топливная эффективность не равна лучшему пробегу! В случае BMW M3: движение с 2000 об / мин вместо 4000 об / мин означает снижение крутящего момента с 340 до 290 Нм, что составляет потерю всего 15%, а расход топлива снижается на 50%.
Вот почему рекомендуется ездить на очень низких оборотах для лучшего пробега, хотя эффективность использования топлива там не самая лучшая. Однако: высокий крутящий момент при более низких оборотах наверняка означает лучший пробег.
Вывод
В общем, мощность и крутящий момент - это две меры одного и того же: сила двигателя. Если у вас есть одна кривая, вы можете рассчитать другую.
Мощность определяет гоночную способность и максимальную скорость автомобиля, а также ускорение, когда двигатель достигает более высоких оборотов.
Крутящий момент показывает гораздо яснее, какие возможности ускорения имеет двигатель при низких оборотах, но крутящий момент на колесе зависит от передаточных чисел и габаритов колеса, поэтому сравнивать его не так просто. Нормальный водитель хотел бы иметь высокий крутящий момент на низких оборотах.
И, пожалуйста, обратите внимание, что я сделал несколько предположений и упрощений здесь.
О моих данных
Я получил кривые двигателя от пресс-сайта BMW . И на этом (к сожалению, немецком) сайте измеряются размеры шин, набор оборотов в минуту и модель BMW для передаточных чисел (или пользовательских соотношений) и рассчитывается скорость на оборотах в передачах. В моем случае окружность колеса составляет ~ 2 м, а скорость составляет 7,5; 12,9; 19,3; 25,6; 30,1 и 35,1 км / ч на передачах 1-6. Это позволяет рассчитать обороты колеса для заданного числа оборотов двигателя в заданной передаче.
источник
Лошадиная сила - это мощность двигателя (сколько работы выполняется в данный момент времени), а крутящий момент - это сила поворота, которую он может произвести (сколько работы сделано). Два довольно сложно связаны между собой, поэтому вы не можете иметь одно без другого.
Вам нужно подумать о нескольких уравнениях физики:
Сила = Масса х Ускорение
Мощность = работа выполнена (крутящий момент) / время
Чтобы вычислить одно из другого, вы можете использовать некоторую замену с некоторыми уравнениями вращательного движения:
HP = (2 x пи x крутящий момент x об / мин) / 33000 = (крутящий момент * об / мин) / 5252
В целом, двигатель будет наиболее эффективным, когда он работает с максимальным крутящим моментом (следовательно, почему промышленные дизели работают очень медленно), и крутящий момент в большей степени влияет на скорость, с которой автомобиль ускоряется, особенно на низких скоростях. HP более полезен на более высоких скоростях, где он дает представление о том, сколько способностей автомобиль должен достичь и поддерживать более высокую скорость.
В качестве примера, сравните двигатель на корабле, который будет генерировать огромное количество крутящего момента (чтобы двигать очень тяжелую вещь медленно) при очень низких оборотах (всего несколько сотен), с двигателем на гоночном мотоцикле, который будет генерировать много мощности (очень быстро перемещать легкую вещь) на высоких оборотах (10-12 тысяч)
источник
Крутящий момент - это работа, мощность - скорость работы
В контексте двигателей:
Крутящий момент указывает на то, как много нагрузки двигатель может нести на определенное расстояние в определенный промежуток времени.
Мощность показывает, насколько быстро двигатель может перемещать эту нагрузку на это расстояние.
Некоторые другие вещи, которые могут помочь объяснить разницу между ними:
Крутящий момент - это то, что ускоряет автомобиль с места
Здесь слово « покой» очень важно, потому что это единственное время, когда аэродинамические силы сопротивления не ограничивают прямолинейное ускорение транспортного средства. Именно поэтому крутящий момент оказывает доминирующее влияние на более низких скоростях - силы сопротивления относительно невелики.
Крутящий момент работает; это тянет грузы
Скажем, у вас есть два идентичных автомобиля в соревнованиях по перетягиванию каната с двумя разными двигателями, которые развивают одинаковую максимальную мощность, но на разных оборотах. Транспортное средство с более низкой частотой вращения двигателя будет иметь больший крутящий момент на колесах, чем другие. Это также будет локомотивом победы в перетягивании каната.
Пиковая мощность будет определять максимальную скорость
Лошадиная сила - это просто единица измерения мощности или скорости работы, поэтому:
источник
Крутящий момент - это сила, прилагаемая вашим двигателем при определенных оборотах. В двух автомобилях с одинаковой передачей и одинаковой передачей автомобиль, производящий в два раза больший крутящий момент, будет разгоняться ровно в два раза быстрее
Мощность рассчитывается исходя из крутящего момента и оборотов. Заданное количество крутящего момента при низких оборотах равняется меньшей мощности, чем такое же количество крутящего момента при более высоких оборотах.
Лошадиная сила важна, потому что сила, которая достигает задних колес для ускорения автомобиля, представляет собой комбинацию крутящего момента и передачи . Вообще говоря, чем выше обороты автомобиля, тем плотнее он может быть приспособлен. Чем крепче вы зацепите автомобиль, тем быстрее он разгоняется при заданном значении крутящего момента. Поскольку мощность представляет собой комбинацию крутящего момента и числа оборотов в минуту, это на самом деле довольно хороший показатель того, как будет ускоряться большинство автомобилей с хорошо выбранными передаточными числами.
В качестве экстремального примера, скажем, у нас очень мощный двигатель (например, двигатель формулы 1). Его крутящий момент составляет 250 футов, но он сохраняет этот крутящий момент до пиковой мощности в 20 тыс. Об / мин, что составляет почти 800 л.с. С другой стороны, у нас есть двигатель с большим рабочим объемом, но относительно низкой красной линией. Допустим, этот гипотетический автомобиль с крутым моментом развивает максимальный крутящий момент в 600 футов и развивает обороты до 6 000 об / мин, что составляет чуть более 600 л.с. Обратите внимание, что автомобиль с большей мощностью развивает значительно меньший крутящий момент. Скажем, на первой передаче автомобиль с высокой скоростью вращения втягивается в три раза сильнее, чем автомобиль с крутящим моментом - автомобиль с высокой скоростью вращения будет развивать скорость 60 миль в час и 18000 об / мин, в то время как автомобиль с высокими оборотами будет развивать скорость 6000 об / мин при скорости 60 миль в час. Это заставляет автомобиль с высокой частотой вращения фактически снижать крутящий момент на этой передаче, поэтому он будет ускоряться быстрее. И так как у него остается еще 2000 об / мин оборотов двигателя, когда у вращающегося автомобиля заканчивается обороты, он будет продолжать разгоняться до 60 миль в час на первой передаче, в то время как другой автомобиль переключается. И та же самая драма будет повторяться и на более высоких передачах - автомобиль с более высоким HP, как правило, будет ускоряться быстрее, потому что он может позволить себе оставаться на более низких передачах, которые могут позволить себе работать более плотно.
Передача - вот почему мощность важна. Плотное зацепление означает, что автомобиль должен набирать обороты выше, чтобы достичь заданной скорости движения. Длинная передача означает, что автомобиль не должен вращаться с такой высокой скоростью, чтобы двигаться с определенной скоростью. Компромисс - ускорение. Таким образом, первая передача в большинстве автомобилей очень тугая, заканчивающаяся до 30 миль в час во многих маленьких автомобилях. С другой стороны, механизм повышенной передачи предназначен для очень плохого ускорения, но он позволяет автомобилю поддерживать обороты почти на холостом ходу на скоростях шоссе, экономя газ. Кроме того, в противном случае идентичные автомобили могут иметь разные передаточные числа, что повлияет на их общее ускорение и максимальную скорость. Таким образом, автомобиль с задним передаточным числом 3,00 будет разгоняться медленнее до более высокой максимальной скорости, чем тот же автомобиль с задним передаточным отношением 4,10.
источник
В самых простых сроках возможно:
Крутящий момент = фунты / футы Конкретное, реальное измерение крутящей силы, создаваемой двигателем.
Лошадиная сила = Произвольная, составленная единица работы . Единица лошадиных сил основана на предположении, что лошадь может тянуть с силой чуть более 180 фунтов.
Связь между мощностью, крутящим моментом и ускорением
источник
*, нет/) звучат очень и очень странно для меня тоже. То, что это произвольная единица, не означает, что это не имеет смысла.Типичная аналогия: Потенциальная энергия: Крутящий момент :: Кинетическая энергия: Мощность лошади
Крутящий момент может существовать без движения. Это способность выполнять работу.
Лошадиная сила может существовать только в движении. Это скорость выполнения работы.
Мощность двигателя = Крутящий момент * Скорость;
Для обозначения двигателя, работающего при постоянной нагрузке, для получения максимальной мощности используется эталон мощности.
, Для обозначения двигателя, работающего при переменных нагрузках (например, переключение передач), крутящий момент является более подходящим.
Кривые:
Кривая крутящего момента: крутящий момент, создаваемый двигателем в зависимости от оборотов двигателя, при различной нагрузке на двигатель.
Кривая мощности: мощность, вырабатываемая двигателем в зависимости от оборотов двигателя, при различной нагрузке на двигатель. Это будет получено путем умножения кривой крутящего момента на скорость. Так что это будет сдвинутая + удлиненная версия на кривой крутящего момента. См. Пример кривой крутящего момента мощности. Кривая
экономии топлива будет наложена на кривые выше для лучшего понимания.
Вы путаетесь между кривой мощности / кривой крутящего момента и кривой экономии топлива.
Учитывая кривую мощности, мы можем получить кривую крутящего момента и наоборот.
Кривая экономии топлива должна быть явно представлена в виде перекрывающегося графика.
Теперь должно быть очевидно, когда что использовать.
Чтобы получить лучший пробег, следуйте кривой пробега.
Чтобы получить максимальную мощность, обратитесь к кривой мощности.
Кривая крутящего момента, как правило, будет использоваться в качестве ориентира для систем управления коробкой передач, чтобы узнать, какая из следующих передач лучше переключать.
Все еще не ясно? Проверьте реальный пример
Примечание. Кривые указаны только при определенных условиях нагрузки. Фактическое поведение двигателя зависит от текущей нагрузки на двигатель, а также от различных ограничений, налагаемых в соответствии с законодательными нормами / нормами выбросов / защитой от повреждений.
источник