Kako izmjeriti okretni moment (okretni moment) vašeg automobila
sadržaj
Zakretni moment proporcionalan je konjskim snagama i varira ovisno o vozilu i njegovim značajkama. Veličina kotača i prijenosni omjer utječu na okretni moment.
Bez obzira kupujete li novi automobil ili pravite hotrod u svojoj garaži, dva faktora dolaze u obzir pri određivanju performansi motora: konjske snage i okretni moment. Ako ste poput većine "uradi sam" mehaničara ili zaljubljenika u automobile, vjerojatno dobro razumijete odnos između konjskih snaga i okretnog momenta, ali možda će vam biti teško razumjeti kako se postižu ti brojevi "stopa-funta". Vjerovali ili ne, zapravo i nije tako teško.
Prije nego što uđemo u tehničke detalje, razdvojimo neke jednostavne činjenice i definicije koje će vam pomoći da shvatite zašto su i konjske snage i okretni moment važni čimbenici koje treba uzeti u obzir. Moramo započeti s definiranjem tri elementa mjerenja performansi motora s unutarnjim izgaranjem: brzine, momenta i snage.
Dio 1 od 4: Razumijevanje kako brzina motora, okretni moment i snaga utječu na ukupnu izvedbu
U nedavnom članku u časopisu Hot Rod, jedna od najvećih misterija performansi motora konačno je riješena vraćanjem na osnove o tome kako se snaga zapravo računa. Većina ljudi misli da su dinamometri (motorni dinamometri) dizajnirani za mjerenje konjskih snaga motora.
Zapravo, dinamometri ne mjere snagu, već okretni moment. Ovaj broj okretnog momenta se množi s brojem okretaja u minuti pri kojem se mjeri, a zatim dijeli s 5,252 kako bi se dobila brojka snage.
Više od 50 godina dinamometri korišteni za mjerenje momenta motora i broja okretaja u minuti jednostavno nisu mogli podnijeti veliku snagu koju su ti motori stvarali. Zapravo, jedan cilindar na tom Hemisu od 500 kubičnih inča koji sagorijeva nitro proizvodi otprilike 800 funti potiska kroz jednu ispušnu cijev.
Svi motori, bilo motori s unutarnjim izgaranjem ili električni, rade na različitim brzinama. Uglavnom, što motor brže završi svoj takt ili ciklus snage, to više snage proizvodi. Kada je riječ o motoru s unutarnjim izgaranjem, tri su elementa koja utječu na njegove ukupne performanse: brzina, okretni moment i snaga.
Brzina se određuje prema tome koliko brzo motor obavlja svoj posao. Kada brzinu motora primijenimo na broj ili jedinicu, mjerimo brzinu motora u okretajima u minuti ili RPM. "Rad" koji motor obavlja je sila primijenjena na mjerljivoj udaljenosti. Moment se definira kao posebna vrsta rada koja proizvodi rotaciju. To se događa kada se sila primijeni na polumjer (ili, za motor s unutarnjim izgaranjem, na zamašnjak) i obično se mjeri u stopama funti.
Konjska snaga je brzina kojom se rad obavlja. U stara vremena, ako je bilo potrebno pomaknuti predmete, ljudi su za to obično koristili konja. Procijenjeno je da bi se jedan konj mogao kretati brzinom od oko 33,000 1 stopa u minuti. Odatle dolazi izraz "konjske snage". Za razliku od brzine i okretnog momenta, konjske snage mogu se mjeriti u nekoliko jedinica, uključujući: 746 KS = 1 W, 2,545 KS = 1 BTU i 1,055 KS = XNUMX džula.
Ova tri elementa rade zajedno kako bi proizveli snagu motora. Budući da okretni moment ostaje konstantan, brzina i snaga ostaju proporcionalni. Međutim, kako se brzina motora povećava, snaga se također povećava kako bi okretni moment ostao konstantan. Međutim, mnogi su ljudi zbunjeni oko toga kako okretni moment i snaga utječu na brzinu motora. Jednostavno rečeno, kako se okretni moment i snaga povećavaju, tako raste i brzina motora. Vrijedi i obrnuto: kako okretni moment i snaga opadaju, tako opada i brzina motora.
Dio 2 od 4: Kako su motori dizajnirani za maksimalni okretni moment
Moderni motor s unutarnjim izgaranjem može se modificirati za povećanje snage ili momenta promjenom veličine ili duljine klipnjače i povećanjem provrta ili provrta cilindra. To se često naziva omjerom provrta i hoda.
Moment se mjeri u Newton metrima. Jednostavno rečeno, to znači da se zakretni moment mjeri u kružnom kretanju od 360 stupnjeva. Naš primjer koristi dva identična motora s istim promjerom provrta (ili promjerom cilindra za izgaranje). Međutim, jedan od dva motora ima duži "hod" (ili dubinu cilindra koju stvara duža klipnjača). Motor s dužim hodom ima više linearno kretanje dok rotira kroz komoru za izgaranje i ima više snage za postizanje istog zadatka.
Zakretni moment mjeri se u funtama u stopama, odnosno koliko se "zakretnog momenta" primjenjuje da bi se izvršio zadatak. Na primjer, zamislite da pokušavate odvrnuti zahrđali vijak. Pretpostavimo da imate dva različita ključa za cijevi, jedan dugačak 2 stope, a drugi 1 stopu. Pod pretpostavkom da primjenjujete istu količinu sile (pritisak od 50 lb u ovom slučaju), zapravo primjenjujete 100 ft-lbs okretnog momenta za ključ od dvije stope (50 x 2) i samo 50 lbs. momentom (1 x 50) jednokrakim ključem. Koji ključ će vam pomoći da lakše odvrnete vijak? Odgovor je jednostavan – onaj s većim momentom.
Inženjeri razvijaju motor koji pruža veći omjer okretnog momenta i konjskih snaga za vozila kojima je potrebna dodatna "snaga" za ubrzavanje ili penjanje. Obično vidite više brojke okretnog momenta za teška vozila koja se koriste za vuču ili motore visokih performansi gdje je ubrzanje kritično (kao u gornjem primjeru NHRA Top Fuel Engine).
Zbog toga proizvođači automobila često ističu potencijal motora s velikim okretnim momentom u oglasima za kamione. Okretni moment motora također se može povećati promjenom vremena paljenja, podešavanjem mješavine goriva i zraka, pa čak i povećanjem izlaznog momenta u određenim scenarijima.
Dio 3 od 4: Razumijevanje drugih varijabli koje utječu na ukupni nazivni moment motora
Kada se radi o mjerenju okretnog momenta, postoje tri jedinstvene varijable koje treba uzeti u obzir u motoru s unutarnjim izgaranjem:
Sila generirana pri određenom broju okretaja u minuti: Ovo je najveća snaga motora generirana pri određenom broju okretaja u minuti. Kako motor ubrzava, dolazi do okretaja u minuti ili krivulje konjskih snaga. Kako se broj okretaja motora povećava, snaga se također povećava dok ne dosegne maksimalnu razinu.
Udaljenost: Ovo je duljina hoda klipnjače: što je dulji hod, stvara se veći okretni moment, kao što smo gore objasnili.
Konstanta okretnog momenta: Ovo je matematički broj koji se dodjeljuje svim motorima, 5252 ili konstantan broj okretaja u minuti gdje su snaga i okretni moment uravnoteženi. Broj 5252 je izveden iz opažanja da je jedna konjska snaga ekvivalentna 150 funti koje putuju 220 stopa u jednoj minuti. Da bi to izrazio u stopama funti okretnog momenta, James Watt predstavio je matematičku formulu koja je izumila prvi parni stroj.
Formula izgleda ovako:
Pod pretpostavkom da je sila od 150 funti primijenjena na jednu stopu radijusa (ili krug koji se nalazi unutar cilindra motora s unutarnjim izgaranjem, na primjer), to biste morali pretvoriti u stopu funti momenta.
220 fpm treba ekstrapolirati na RPM. Da biste to učinili, pomnožite dva pi broja (ili 3.141593), što je jednako 6.283186 stopa. Uzmite 220 stopa i podijelite sa 6.28 i dobit ćemo 35.014 okretaja u minuti za svaki okretaj.
Uzmite 150 stopa i pomnožite s 35.014 i dobit ćete 5252.1, našu konstantu koja se računa u stopama-poundima momenta.
Dio 4 od 4: Kako izračunati okretni moment automobila
Formula za okretni moment je: okretni moment = snaga motora x 5252, što se zatim dijeli s brojem okretaja u minuti.
Međutim, problem s momentom je taj što se mjeri na dva različita mjesta: izravno od motora i do pogonskih kotača. Ostale mehaničke komponente koje mogu povećati ili smanjiti okretni moment na kotačima uključuju: veličinu zamašnjaka, prijenosne omjere, omjere pogonske osovine i opseg gume/kotača.
Za izračun okretnog momenta kotača, svi ovi elementi moraju biti faktorizirani u jednadžbu koju je najbolje prepustiti računalnom programu uključenom u dinamički ispitni uređaj. Na ovoj vrsti opreme vozilo je postavljeno na nosač, a pogonski kotači postavljeni su pored niza valjaka. Motor je spojen na računalo koje očitava brzinu motora, krivulju potrošnje goriva i prijenosne omjere. Ovi brojevi se uzimaju u obzir s brzinom kotača, ubrzanjem i brojem okretaja u minuti dok se automobil vozi na dinamometaru željeno vrijeme.
Izračun okretnog momenta motora mnogo je lakše odrediti. Slijedeći gornju formulu, postaje jasno kako je okretni moment motora proporcionalan snazi motora i broju okretaja u minuti, kao što je objašnjeno u prvom odjeljku. Pomoću ove formule možete odrediti okretni moment i konjske snage u svakoj točki na krivulji broja okretaja u minuti. Kako biste izračunali okretni moment, trebate imati podatke o snazi motora koje je dostavio proizvođač motora.
Neki ljudi koriste mrežni kalkulator koji nudi MeasureSpeed.com, koji od vas zahtijeva da unesete maksimalnu snagu motora (koju daje proizvođač ili se popunjava tijekom profesionalnog dinamometrije) i željeni broj okretaja u minuti.
Ako primijetite da je performanse vašeg motora teško ubrzati i da nema snagu koju mislite da bi trebao imati, neka jedan od ovlaštenih mehaničara AvtoTachkija izvrši pregled kako bi utvrdio izvor problema.
