Różnica między momentem obrotowym a mocą ...

Różnica między momentem obrotowym a mocą to pytanie, które zadaje wiele ciekawskich osób. Jest to zrozumiałe, ponieważ te dwa dane należą do najczęściej badanych w kartach technicznych naszych samochodów. Byłoby więc interesujące zastanowić się nad tym, nawet jeśli niekoniecznie będzie to najbardziej oczywiste…

Przede wszystkim wyjaśnijmy, że para wyraża się w Niuton. Metr i siła w Koń mechaniczny (kiedy mówimy o maszynie, bo nauka i matematyka używają Wat)

Czy to naprawdę różnica?

W rzeczywistości nie będzie łatwo oddzielić te dwie zmienne, ponieważ są one ze sobą powiązane. To tak, jakby zapytać, jaka jest różnica między chlebem a mąką. To nie ma większego sensu, bo mąka jest częścią chleba. Lepiej byłoby porównywać ze sobą składniki (np. woda vs mąka w szczypcie) niż porównywać składnik do gotowego produktu.

Spróbujmy to wszystko wyjaśnić, ale jednocześnie wyjaśnij, że każda pomoc z Twojej strony (poprzez komentarze na dole strony) będzie mile widziana. Im więcej różnych sposobów można to wyjaśnić, tym bardziej internauci zrozumieją związek między tymi dwoma pojęciami.

Moc wynika ze sparowania (trochę ciężkie sformułowanie, dobrze wiem...) prędkości obrotowej.

Matematycznie daje to:

( π X Moment obrotowy w Nm X Mode) / 1000/30 = Moc w kW (co przekłada się na moc, jeśli później chcemy mieć „bardziej motoryzacyjną koncepcję”).

Tutaj zaczynamy rozumieć, że porównywanie ich jest prawie nonsensem.

Badanie krzywej momentu obrotowego/mocy

Nie ma nic lepszego niż silnik elektryczny, aby w pełni zrozumieć związek między momentem obrotowym a mocą, a raczej, jak istnieje związek między momentem obrotowym a prędkością.

Zobacz, jak logiczna jest krzywa momentu obrotowego silnika elektrycznego, która jest znacznie łatwiejsza do zrozumienia niż krzywa silnika cieplnego. Tutaj widzimy, że zapewniamy stały i maksymalny moment obrotowy na początku obrotu, co zwiększa krzywą mocy. Logicznie rzecz biorąc, im więcej siły kładę na obracającą się oś, tym szybciej się ona obraca (a tym samym więcej mocy). Z drugiej strony, wraz ze spadkiem momentu obrotowego (kiedy naciskam coraz mniej na obracającą się oś, mimo to nadal naciskam), krzywa mocy zaczyna się zmniejszać (chociaż prędkość obrotowa nadal maleje). Zwiększyć). Zasadniczo moment obrotowy to „siła przyspieszenia”, a moc to suma, która łączy tę siłę i prędkość obrotową ruchomej części (prędkość kątowa).

Czy parze to się udaje?

Niektórzy ludzie porównują silniki tylko pod względem momentu obrotowego lub prawie. W rzeczywistości jest to złudzenie ...

Na przykład, jeśli porównam silnik benzynowy, który rozwija 350 Nm przy 6000 obr./min z silnikiem wysokoprężnym, który rozwija 400 Nm przy 3000 obr./min, możemy pomyśleć, że to olej napędowy będzie miał największą siłę przyspieszenia. Cóż, nie, ale wrócimy do początku, najważniejsza jest moc! Do porównywania silników należy używać tylko mocy (najlepiej z krzywymi… Ponieważ wysoka moc szczytowa to nie wszystko!).

Rzeczywiście, podczas gdy moment obrotowy wskazuje tylko maksymalny moment obrotowy, moc zawiera moment obrotowy i obroty silnika, więc mamy wszystkie informacje (tylko moment obrotowy jest tylko częściową wskazówką).

Jeśli wrócimy do naszego przykładu, to możemy powiedzieć, że diesel może być dumny, dając 400 Nm przy 3000 obr/min. Ale nie zapominajmy, że przy 6000 obr/min na pewno nie będzie w stanie dostarczyć więcej niż 100 Nm (pomińmy fakt, że olej nie może osiągnąć 6000 ton), podczas gdy benzyna wciąż może dostarczyć 350 Nm przy tej prędkości. W tym przykładzie porównujemy silnik wysokoprężny o mocy 200 KM. z silnikiem benzynowym 400 KM (wartości wyprowadzone z określonych momentów obrotowych), od pojedynczego do podwójnego.

Zawsze pamiętamy, że im szybciej obiekt skręca (lub porusza się do przodu), tym trudniej jest mu nawet przyspieszyć. Tak więc silnik, który rozwija znaczny moment obrotowy przy wysokich obrotach, pokazuje, że ma jeszcze więcej mocy i zasobów!

Wyjaśnienie na przykładzie

Wpadłem na mały pomysł, żeby spróbować to wszystko rozgryźć, mając nadzieję, że nie jest tak źle. Czy kiedykolwiek próbowałeś zatrzymać silnik elektryczny o małej mocy palcami (mały wentylator, silnik elektryczny w zestawie Mecano, gdy byłeś mały, itp.).

Może się szybko kręcić (powiedzmy 240 obr/min lub 4 obroty na sekundę), bez problemu zatrzymamy go bez większych uszkodzeń (trochę biczuje, jeśli są łopatki śmigła). Dzieje się tak, ponieważ jego moment obrotowy nie jest bardzo ważny, a zatem jego moc (dotyczy to małych silników elektrycznych do zabawek i innych drobnych akcesoriów).

Z drugiej strony, jeśli przy tej samej prędkości (240 obr/min) nie mogę go zatrzymać, oznacza to, że jego moment obrotowy będzie większy, co również doprowadzi do większej mocy końcowej (obie są matematycznie powiązane, to jest jak naczynia połączone). Ale prędkość pozostała taka sama. Czyli zwiększając moment obrotowy silnika zwiększam jego moc, bo w przybliżeniu

Para

X

Prędkość obrotowa

= Moc... (arbitralnie uproszczona formuła, aby pomóc zrozumieć: Pi i niektóre zmienne widoczne w górnej formule zostały usunięte)

Tak więc za taką samą podaną moc (powiedzmy 5W, ale kogo to obchodzi) mogę uzyskać albo:

• Silnik, który obraca się wolno (np. 1 obrót na sekundę) z wysokim momentem obrotowym, który będzie trochę trudniej zatrzymać palcami (nie działa szybko, ale wysoki moment obrotowy daje mu znaczną siłę)
• Lub silnik pracujący z prędkością 4 obr./min, ale z mniejszym momentem obrotowym. Tutaj niższy moment obrotowy jest kompensowany wyższą prędkością, co daje większą bezwładność. Ale zatrzymanie palcami będzie łatwiejsze, pomimo większej prędkości.

W końcu dwa silniki mają tę samą moc, ale nie działają tak samo (moc jest różna, ale przykład nie jest do tego zbyt reprezentatywny, ponieważ ogranicza się do określonej prędkości. W samochodzie prędkość zmienia się cały czas, co daje początek słynnemu momentowi krzywej mocy i momentu obrotowego). Jeden kręci się powoli, a drugi kręci szybko… To niewielka różnica między olejem napędowym a benzyną.

I dlatego ciężarówki jeżdżą na oleju napędowym, ponieważ olej napędowy ma wysoki moment obrotowy ze szkodą dla jego prędkości obrotowej (maksymalna prędkość obrotowa silnika jest znacznie niższa). Rzeczywiście, trzeba umieć jechać do przodu, pomimo bardzo ciężkiej przyczepy, bez konieczności zbesztania silnika, jak ma to miejsce w przypadku benzyny (trzeba by wspinać się na wieże i bawić się sprzęgłem jak szalony). Diesel przekazuje maksymalny moment obrotowy przy niskich obrotach, co ułatwia holowanie i pozwala wystartować z pojazdu stojącego.

Zależność między mocą, momentem obrotowym i prędkością obrotową silnika

Oto dane techniczne, które użytkownik udostępnił w sekcji komentarzy. Rozsądne wydaje mi się umieszczenie go bezpośrednio w artykule.

Aby nie komplikować problemu wielkościami fizycznymi:

Moc jest iloczynem momentu obrotowego na wale korbowym i prędkości wału korbowego w radianach/s.

(pamiętaj, że na 2 obroty wału korbowego przy 6.28 ° jest 1*pi radianów = 360 radianów.

Więc P = M * W

P -> moc w [W]

M -> moment obrotowy w [Nm] (niutonometr)

W (omega) - prędkość kątowa w radianach / sek. W = 2 * Pi * F

Przy Pi = 3.14159 i F = prędkość wału korbowego w t / s.

Praktyczny przykład

Moment obrotowy silnika M: 210 Nm

Prędkość silnika: 3000 obr/min -> częstotliwość = 3000/60 = 50 obr/min

W = 2 * pi * F = 2 * 3.14159 * 50 t / s = 314 radianów / s

Końcowe Au: P = M * W = 210 Nm * 314 rad/s = 65940 W = 65,94 kW

Konwersja na CV (konie mechaniczne) 1 KM = 736 W

W CV otrzymujemy 65940 W / 736 W = 89.6 CV.

(Przypomnijmy, że 1 koń mechaniczny to średnia moc konia, który biegnie w sposób ciągły bez zatrzymywania się (w mechanice nazywa się to mocą znamionową).

Kiedy więc mówimy o aucie o mocy 150 KM, konieczne jest zwiększenie obrotów silnika do 6000 obr/min przy momencie obrotowym, który pozostaje ograniczony lub nawet nieznacznie obniżony do 175 Nm.

Dzięki skrzyni biegów, która jest przemiennikiem momentu obrotowego, oraz mechanizmowi różnicowemu mamy około 5-krotny wzrost momentu obrotowego.

Np. na 1 biegu moment obrotowy silnika na wale korbowym 210 Nm da 210 Nm*5 = 1050 Nm na obręczy koła szprychowego 30 cm, to da siłę uciągu 1050 Nm / 0.3 m = 3500 Nm .

W fizyce F = m * a = 1 kg * 9.81 m / s2 = 9.81 N (a = przyspieszenie Ziemi 9.81 m / s2 1G)

Tak więc 1 N odpowiada 1 kg / 9.81 m / s2 = 0.102 kg siły.

3500 N * 0.102 = siła 357 kg, która pcha samochód pod górę.

Mam nadzieję, że te kilka wyjaśnień wzmocni twoją wiedzę na temat pojęć mocy i momentu mechanicznego.