0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Что такое крутящий момент двигателя 400 нм

Что такое крутящий момент и почему он важен

Крутящий момент часто описывается как сила с которой вращается двигатель. Представьте себе крутящий момент (в контексте двигателя) как объем работы, которую двигатель производит за радиан (обороты). На самом деле крутящий момент измеряется в ньютон-метрах (Нм) -> сила * движение = энергия (работа).

Величина крутящего момента, создаваемая двигателем внутреннего сгорания, сильно варьируется в зависимости от текущей скорости вращения двигателя. Вот почему, как правило, технические характеристики транспортных средств дают (пиковый) крутящий момент коленчатого вала, а также обороты, при которых двигатель его достигает: 200Нм при 3000 оборотов/мин.

Простой пример для понимания крутящего момента — сравнение с фермером, работающим на поле:
1. Число оборотов двигателя — это количество ударов мотыги, которые фермер может сделать за минуту.
2. Крутящий момент двигателя — с какой мощностью удар фермера падает на землю.
Мощность двигателя — это комбинация и того и другого и представляет, сколько полей фермер может подготовить за определенное время.

Фермер может использовать очень маленькую мотыгу (низкий крутящий момент) и быть очень быстрым (высокие обороты), или наносить несколько (низкие обороты) очень мощных ударов (высокий крутящий момент). Количество подготовленных полей может быть одинаковым даже при очень разных значениях «крутящего момента».

В случае двигателя величина крутящего момента сама по себе совершенно бессмысленна, поскольку крутящий момент может быть умножен на передачу, например, описанный выше двигатель может быть приспособлен с отношением 1: 2 для получения 400Нм при 1500 оборотов/ мин. Делая меньше оборотов, двигатель сможет производить больше работы (энергии) за оборот. Но обратите внимание, что вся энергия, произведенная за тот же промежуток времени, постоянна.

Мощностью называется работа силы, совершаемая в единицу времени. Чтобы получить мощность двигателя при определенных оборотах, вы умножаете крутящий момент на число оборотов (рад/с):
200Нм * 3000 оборотов/ мин = 62.84 кВт
400Нм * 1500 оборотов/ мин = 62.84 кВт

Можете сами поэкспериментировать с расчетами тут

Вы видите, что мощность двигателей равна, поэтому оба могут выполнять одну и ту же работу за одно и то же время, даже если один из двигателей обладает в два раза большим крутящим моментом. Оба могут ускорять объект определенной массы в одно за одно и то же время. Вот почему обычно ЛС (лошадиные силы) / кВт являются более значимым способом описания производительности двигателя. кВт — это 1000 Дж/с.

КРУТЯЩИЙ МОМЕНТ = энергия на единицу вращения

МОЩНОСТЬ = энергия на единицу времени

Так почему крутящий момент важен? Он как раз и не важен:
Рассмотрим типичную машину (1500 кг), разгоняющуюся от 0 до 100 км/ч (28 м/с).

Что такое крутящий момент двигателя 400 нм

Информация о мерах, принимаемых Ростест-Москва по предупреждению распространения коронавирусной инфекции

Информация о мерах, принимаемых Ростест-Москва по предупреждению распространения коронавирусной инфекции

Эталонная установка крутящего момента силы

Крутящий момент силы — физическая величина, характеризующая огромное многообразие процессов и определяющая режимы работы машин и механизмов, применяемых в промышленности, транспорте, сельском хозяйстве… Трудно назвать область технической деятельности, где мы могли бы обойтись без измерений крутящего момента!

Измерения крутящего момента силы используется при оценке:

  • усилия затяжки резьбовых соединений в машиностроении, транспорте, при сборке металлоконструкций сооружений;
  • мощности, КПД, экономичности двигателей (внутреннего сгорания, дизелей, электродвигателей), экономии энергетических ресурсов и уменьшения загрязнения окружающей среды;
  • прочности материалов при статическом и динамическом нагружениях, при определении динамической вязкости материалов.

Технология измерения крутящего момента силы применяется при контроле режимов работы промышленного и технологического оборудования (например, буровые установки, прокатные станы), а также всех видов транспорта.

Датчики крутящего момента силы становятся основой современных испытательных стендов, применяемых при разработке двигателей, узлов трансмиссии, тормозов и пр. В частности, используемые в этих целях датчики крутящего момента силы фланцевого исполнения, отличающиеся точностью, надежностью и компактностью исполнения, помогают сокращать время на разработку, несмотря на возрастающую сложность объектов тестирования. Измерительные приборы дополняются измерительными усилителями с системой сбора информации и программным обеспечением. Для этих целей применяется высокоточные датчики как малого момента – от 0.01 Нм, так и датчики большого момента – до 1000 кНм.

Проблемность измерений крутящего момента силы обусловлена рядом факторов.

Начнем с бурного роста этих средств измерений. Сегодня парк рабочих средств измерений крутящего момента силы оценивается более чем в миллион единиц! И число средств измерений крутящего момента силы, вносимых в Государственный реестр средств измерений РФ, постоянно растет.

Стремительное увеличение парка СИ измерений крутящего момента силы сопровождается изменением структуры, расширением номенклатуры, значительным расширением диапазона и повышением точности измерений. Несмотря на то, что основную массу СИ, внесенных в реестр, составляют моментные (динамометрические) ключи, все больше появляется средств измерений крутящего момента более высокой точности, в широком диапазоне моментов, которые могут использоваться как высокоточные рабочие СИ, так и в качестве средств поверки рабочих средств измерений (например, моментных ключей и отверток).

Одновременно с происходящими количественными и качественными изменениями парка рабочих средств измерений крутящего момента постепенно нарастал разрыв между необходимым и фактическим уровнями метрологического обеспечения, в значительной мере обусловленный устареванием поверочной базы.

Понимание, что недостаточный уровень измерительных возможностей в этом важнейшем виде измерений грозит стать барьером, препятствующим инновационным подходам, поставило перед метрологическими институтами и центрами метрологии и стандартизации задачу модернизации и совершенствования эталонной базы средств измерений крутящего момента силы.

В 2010 г. Ростехрегулированием утвержден государственный эталон единицы крутящего момента силы, разработанный на базе ГЭТ 149 – 85 (УНИИМ, г. Екатеринбург). Эталон единицы крутящего момента состоит из трех эталонных установок и имеет диапазон воспроизведения единицы крутящего момента силы от 1.0 до 250 Нм; от 20.0 до 2500Нм и от 200 до 20 000Нм. Стандартная неопределенность по типу А не превышает 0.8 ٠ 10 -4 в диапазоне от 1.0 до 2500Нм и 1.5٠ 10 -4 в диапазоне от 2500 нм до 20000нм, по типу В не превышает 1.0 ٠ 10 -4 в диапазоне от 1.0 до 2500Нм и 2.0٠ 10 -4 в диапазоне от 2500 нм до 20000нм.

Читать еще:  Что лить в откапиталенный двигатель

Модернизированный государственный эталон представляет собой комплекс из трех установок. Каждая эталонная установка состоит из рычага определенной длины с опорной и грузоприемными призмами, набора грузов и привода с осью вращения, проходящей через точку опоры рычага для создания момента силы. Поверяемое СИ одним концом закрепляется на рычаге, другим, на механизме закручивания.

Параллельно с модернизацией государственного эталона единицы крутящего момента силы в августе 2009 года в ФГУ «Ростест-Москва» для поверки, калибровки и испытаний датчиков крутящего момента силы введена в строй образцовая установка (заводской №015/2009), производства “DrehmomentService Dr. Peschel”(Германия), имеющая диапазон измерений от 20 до 20000 Нм.

В основе работы образцовой установки для воспроизведения крутящего момента силы ТСМ лежит метод сравнения измерений эталонного датчика крутящего момента силы, являющегося частью установки и поверяемого (калибруемого) датчика крутящего момента силы.

Вместо абсолютной калибровки с системами рычаг-масса, имеющей место в государственном эталоне, выбран метод сравнения, использующий образцовый преобразователь. Отнимающая много времени калибровка (поверка) по дискретным точкам (пошаговая калибровка) заменена калибровкой методом сравнения, допускающей повторное определение характеристик измерительного прибора практически на любом числе измерительных точек. Так как время, требуемое для одной серии измерений, очень коротко, измерения можно быстро повторять в различных установочных положениях. При этом может быть получено достаточное количество измеренных характеристик. Возможна калибровка (поверка) первичных преобразователей с правосторонним, левосторонним и с переменным крутящим моментом.

В процессе поверки (калибровки) ТСМ реализует два метода выполнения измерений – шаговый (дискретный) и непрерывный. Выбор процесса зависит от целей выполняемых работ и требований к точностным параметрам, предъявляемых заказчиком к представляемым результатам поверки (калибровки).

Конструктивно установка представляет собой пространственную конструкцию, базирующуюся на трех вертикальных стойках. Поперечные металлические площадки, имеющие форму равностороннего треугольника, придают установке необходимую жесткость. Эталонный датчик устанавливается в предназначенное для него пространство, расположенное в измерительной оси ТСМ. Оно располагается между двумя штатными переходниками фланцевого типа. Эти переходники, присоединены к эталонному датчику, с определенным крутящим моментом и должны находиться на нем постоянно. С помощью подъёмника, расположенного на верхней траверсе ТСМ, её измерительная ось расстыковывается для установки эталонного датчика в его рабочее положение.

Установка имеет высоту 3200 мм, в поперечном сечении она представляет собой равносторонний треугольник с основанием 1100 мм х 1100 мм.

Масса установки составляет 2300 кг. Жесткость установки 3º / 20000Нм.

В качестве эталонных преобразователей в установке используются датчики (набор из трех датчиков) крутящего момента силы типа TB2, производства фирмы НВМ (“Hottinger Baldwin Messtechnik GmbH”), Германия.

a) TB2 / 10 kN·m для использования в диапазоне от 500 Н·м до 20 кН·м.
b) TB2 / 2 kN·m для использования в диапазоне от 100 Н·м до 3 кН·м.
c) TB2 / 200 N·m для использования в диапазоне от 20 Н·м до 400 Н·м.

Отбор датчиков для установки производился селективным методом — путем отбора образцов, имеющих наилучшие точностные характеристики.

Исследования с целью определения метрологических характеристик установки проводились в два этапа:

  • при изготовлении установки в Германии (калибровка проводилась на национальных германских эталонах)
  • после ее повторной сборки в Москве.

Для этого использовались дополнительные два транспортируемых эталона сравнения крутящего момента – датчики типа ТТ1 производства (Lahti Precision,Финляндия), которые были откалиброваны в РТВ на Национальных первичных эталонах крутящего момента Германии и привезены в Москву для выполнения сравнительных измерений.

После монтажа и предварительной калибровки собранной установки ученым хранителем эталона крутящего момента силы Германии( РТВ) доктором Дирком Реске были проведены измерения с целью исследований возможностей проведения калибровки и измерений, введенной в эксплуатацию установки.

Исследования были выполнены в период с 22 по 27 августа 2009 года.

Полученные результаты этих измерений показали очень хорошую стабильность и воспроизводимость полученных и накопленных значений крутящего момента силы.

Выбирая известную чувствительность датчиков, как эталонное значение, можно графически отображать относительное отклонение и сравнивать его с данными соответствующего сертификата калибровки, полученными на эталонном оборудовании, воспроизводящем крутящий момент при помощи статической нагрузки.

Результаты исследований показывают, что образцовая установка для калибровки и поверки высокоточных первичных преобразователей крутящего момента силы производства фирмы Drehmomentservice, Германия способно воспроизводить крутящие моменты в диапазоне от 20 N-m до 20kN-m и удовлетворяет требованиям расширенной неопределенности 0,04% ( к=2).

Характеристики подтверждены:

  • техническим отчетом д-ра Реске — руководителя отдела «Крутящего момента» PTB (“Physikalisch-Technische Bundesanstalt”), Брауншвейг, Берлин № PTB -1.22_09-041 от 30 октября 2009 года;
  • сертификатами калибровки DKD-аккредитованной лаборатории “Hottinger Baldwin Messtechnik GmbH”, калибровочный знак “DKD-К-00101”.

Государственный эталон, хранимый на Урале, и образцовая установка для воспроизведения крутящего момента силы, находящаяся в центральной части России в ФГУ Ростест-Москва, создают метрологическую базу, необходимую для обеспечения точности, достоверности и сопоставимости измерений крутящего момента.

Что важнее: Мощность или крутящий момент?

Выбираем «правильный» двигатель по техническим характеристикам

Когда речь заходит о выборе машины, то большинство людей смотрит на максимальную мощность. Они считают, что это важнейшая характеристика двигателя. Меньше людей смотрит на крутящий момент, считая, что именно он правит балом. Кое-кто смотрит и на мощность, и на крутящий момент, но цифры в технических характеристиках всё равно почти ничего не значат в реальной жизни. Гораздо важнее обороты двигателя, на которых достигаются пиковые значения. Но и это ещё не всё, и вот почему.

Чего хочет водитель

Читать еще:  Что такое оппозитное расположение двигателя

Цифры можно сравнивать, но большее значение мощности или крутящего момента не говорит о том, что в реальной жизни машина при прочих равных будет быстрее, а двигатель, как говорят, эластичнее. Смотреть нужно на графики. Графики крутящего момента и мощности в зависимости от оборотов двигателя одновременно. Чем больше крутящий момент на низах, чем ближе крутящий момент к максимальному на средних оборотах и чем позже достигается максимальная мощность, тем лучше. По сути, это и есть формула идеального мотора, но достигнуть её очень тяжело.

Генри Форд в свое время говорил: «Мощность продает автомобиль, но гонки выигрывает крутящий момент».

Ещё он говорил: «Спросите любого водителя, чего он хочет, и он ответит, что хочет больше мощности».

Обе цитаты в полной мере верны и сегодня, но вернемся к теме. Нельзя рассуждать о мощности и крутящем моменте по-отдельности по одной простой причине — и тут, возможно, для кого-то сейчас я открою Америку: мощность и крутящий момент связаны между собой. В упрощенном виде зависимость выглядит так (не пугайтесь, это единственная формула в этой статье): N=k*M*n, где N — это мощность, k-это постоянный коэффициент для перевода в нужные физические величины (Вт, кВт, л.с.), а n — это обороты двигателя (те, самые, которые указываются на тахометре).

Из этой формулы следует, что чем больше крутящий момент, тем больше мощность. Обращаю, кстати, внимание на то, что именно мощность зависит от крутящего момента, а не наоборот. Таким образом, так как у дизельных моторов большой крутящий момент, у них должна быть и высокая мощность, но на первый взгляд это не так.

Дизельный парадокс

Давайте для примера возьмем два мотора BMW: 3-литровый бензиновый и 3-литровый дизельный. У первого крутящий момент 400 Нм при 1200−5000 об/мин, а мощность 306 л.с. при 5800−6000 об/мин. У дизельного же крутящий момент больше — 560 Нм при 1500−3000 об/мин, но мощность меньше — 258 л.с. при 4000 об/мин. Почему так?

Все дело в оборотах, при которых достигается максимальная мощность. Дизельный мотор в силу своей конструкции не может выдавать большие обороты, но теоретически, если бы его можно было раскрутить до бензиновых 6000 оборотов в минуту, его мощность составляла бы 479 л.с.

По этой же причине малообъемные, но высокооборотистые мотоциклетные и гоночные двигатели при небольшом крутящем моменте выдают огромные мощности. Но вернемся к реальной жизни. На что же смотреть при покупке автомобиля, раз крутящий момент и мощность взаимозависимы?

Турбомоторы рулят

Смотреть нужно на графики распределения мощности и крутящего момента по всему диапазону работы мотора. Так, сравнивая типичный атмосферник и турбомотор, можно сделать три вывода.

Чем раньше достигается максимальный крутящий момент, тем лучше. По этому параметру выигрывает турбированный мотор.

Чем позже достигается пик мощности, тем лучше. По этому параметру у моторов паритет.

Чем ближе к максимальному крутящий момент на средних оборотах. тем лучше. Тут снова выигрывает турбированный, потому что на средних оборотах у него как раз максимум.

Что ещё можно сказать? Ну, например, то, что у турбированного мотора будет ровная тяга в среднем диапазоне оборотов, а ближе к красной зоне будет резкий спад тяги. У атмосферного мотора тяга будет увеличиваться и уменьшаться равномерно.

Читайте новости «Свободной Прессы» в Google.News и Яндекс.Новостях, а так же подписывайтесь на наши каналы в Яндекс.Дзен, Telegram и MediaMetrics.

Расслабляемся в термах, погружаемся в историю, угощаемся сибирскими деликатесами

Вопреки заявлениям СМИ, как таковой отмены техосмотра в России не произошло

Электронное голосование и «электоральные султанаты» решили судьбу народного волеизъявления

Что такое крутящий момент? Что такое лошадиная сила?

Каждый автопроизводитель всегда ищет преимущество над своими конкурентами. Чаще всего автомобильные компании обращают внимание именно на мощность автомобиля, пытаясь тем самым привлечь к себе потенциального покупателя. Но мощность автомашины не говорит еще о том, что автомобиль в действительности таковым является. Например автомобиль, имеющий большую мощность в лошадиных силах вполне может быть слабее другого автомобиля, у которого меньшее количество этих лошадиных сил, но больший крутящий момент. В чем же разница между этими двумя измерениями? Что они обозначают? На ваше удивление, эти, совершенно разные по своему смыслу измерения, очень даже между собой взаимосвязаны.

Некоторые транспортные средства при небольшом объеме двигателя имеют довольно большую мощность. Так, рекордсменом среди традиционных атмосферных двигателей является спортивный автомобиль Honda S2000 производство которого было прекращено несколько лет назад. Этот спортивный автомобиль как лезвие самурайского меча, был очень резким и довольно быстрым.

Первые модели этой марки машины оснащались 2,0-х литровым бензиновым двигателем мощностью в 240 л.с. . Потрясает здесь только одно, что достигнуть такой мощности Японской автокомпании удалось без использования в двигателе турбонагнетателей (турбин). Вся мощность, которую выдавал двигатель автомобиля Хонда S2000, была естественной, и все это благодаря возможности работы двигателя почти- что на 9000 оборотах. Вы можете теперь представить какой рев мотора был при максимальном ускорении автомашины?

Но если подробнее ознакомиться с техническими характеристиками этого автомобиля, то можно увидеть, что сам крутящий момент у двигателя составляет всего 208Нм (Ньютон-метр), что сопоставимо с простыми маломощными автомобилями.

Но не смотря на такие скромные данные Honda S2000 была мощным автомобилем, и это достигалось благодаря лишь бешенным оборотам ее двигателя который, ревел как звук сирены или воздушной тревоги, где эти обороты постоянно находились в опасной зоне красной линии тахометра.

Возьмем для рассмотрения например, другой, совершенно противоположный автомобиль, такой, как Dodge Ram 3500-пикап. Покупатели могут выбрать для себя супер-мощную комплектацию этой машины с дизельным двигателем от компании Cummins, объем которого составит 6,7 литра, который будет выдавать мощность в 330 л.с. с крутящим моментом 895Нм. Это очень мощный и сильный автомобиль, который способен сдвинуть с места все что угодно (Примеч. авт. «или почти-что все»)

Читать еще:  Автозапуск двигателя настроен на температуру двигателя

Происхождение лошадиных сил

Есть один поворотный момент в истории, когда всего один человек сыграл огромную и немаловажную роль в оказании содействия в развитии всего мира, в котором мы и продолжаем жить по настоящее время. Этим человеком стал инженер-изобретатель- Джеймс Уатт, положивший начало промышленной революции в Англии, а затем, начиная с 1700-ых годов, и во всем мире. Самыми знаменитыми изобретениями Джеймса стали, так называемый ножной стартер и улучшенный паровой двигатель, который инженер сделал более эффективным, более мощным и более производительным. Но это еще не все. Данный изобретатель впервые в мире, разработал и создал паровой котел (паровой двигатель), а также, придумал понятие для мощности, которая выражается, в «Ваттах» (Ватт), в лошадиных силах и в крутящем моменте.

По своей сути, понятия и систему измерения мощности Джеймс Уайт придумал для того, чтобы при продаже своих паровых котлов (двигателей) ему было бы проще объяснить потенциальному клиенту, какую мощность может выдавать его котел. Ведь согласитесь, намного проще сказать покупателю котла следующее:- «паровой двигатель будет выполнять работу двух лошадей», чем сказать, да еще и в 18-веке,- мощность парового двигателя составляет N-ое количество «Нм» или «Фунт-Футов» силы. Никто бы его не понял.

Используйте силу

Сила- это самое главное, чтобы достичь какой-то скорости. Ведь без затраты определенных сил не будет и необходимой скорости. Соответственно от сюда вытекает следующее, скорость будет зависеть от того, какой объем силы мы затратили для достижения скорости. Для примера: Если расстояние в несколько метров пробежать за 5 секунд или за 10 секунд, то соответственно и сила, которую мы затратим для этой короткой пробежки будет различна друг от друга. Ведь для более быстрой пробежки необходима и большая сила.

Другой пример: Если вы передвигаете в доме мебель, а вы хотите ее передвинуть как можно быстрее, то вам необходима куда большая сила, если эту же мебель передвигать медленнее и не спеша. Выходит, что сила при такой работе куда важнее, чем та же скорость.

Л.с. и Н.м.

Мощность и крутящий момент в моторе неразрывно между собой связаны, так как эта лошадиная сила происходит из крутящего момента. Формула для расчета мощности двигателя очень проста.

Изначально необходимо, силу, которая выражается в Ньютон-метрах (Н.м.) надо умножить на 0,7376, все это для того, чтобы перевести значения в Британскую и Американскую единицу измерения силы (Фунт-Фут), далее, воспользовавшись выше указанной формулой умножить таковые данные на количество оборотов двигателя (RPM), и, полученное после умножения значение необходимо разделить на число 5252 . В итоге мы получим приблизительное к точности значение мощности самого двигателя, которое и будет выражаеться в лошадиных силах. На примере нижеуказанной формулы нами был сделан расчет мощности двигателя при силе 100 фунт-фут (1000 оборотов в минуту двигателя). Из этого примера видно, что при силе в 100 фунт-футов и 1000 оборотов в минуту мощность двигателя составила приблизительно около 19 л.с.

Разницу между мощностью и силой легко понять еще на одном примере. Допустим, что вы на автомобиле буксируете какой-то груз в гору, значит вам будет необходим низкий крутящий момент, но естественно потребуется и больше силы для более легкого буксирования. А если же вы хотите максимально быстро разогнать свой автомобиль с 0 до 100 км/час, то ему потребуется уже максимальное количество оборотов двигателя, а силы для такого разгона за короткий промежуток времени уже потребуется не так много. Но чем больше будет мощность двигателя, тем быстрее вы разгоните свою автомашину до 100 километров.

Поэтому различная грузовая и подъемная техника всегда, как правило оснащается дизельными двигателями, которые имеют большую тягу и не высокое максимальное количество оборотов двигателя, если их сравненивать с бензиновыми силовыми агрегатами. Дизельные двигатели способны передвигать транспортные средства имеющие огромную весовую массу. Но такой автотранспорт из-за небольшого количества л.с. очень медленно трогается и разгоняется.

Вот почему, такой автомобиль как Honda S2000 может сорваться с места и разогнаться до 100 километров в час примерно за 6 секунд, Dodge RAM 3500 может буксировать груз весом более 8000 тыс. килограмм (на прицепе). Это и есть абсолютное различие между крутящим моментом и лошадиной силой.

В транспортных средствах есть еще один элемент, который помогает автомобилю передавать крутящий момент на колеса,- это коробка переключения скоростей передач, которая предназначена для передачи максимального крутящего момента при определенной скорости. Например, тракторные тягачи и трактора для перевозки тяжелых грузов в прицепах оснащаются большими дизельными двигателями, у которых большой крутящий момент и большая сила, которая выражается в Ньютон-метрах (Н.м.). Но такие двигатели не имеют большого количества лошадиных сил. Такие двигатели созданы не для разгона транспортного средства до высокой скорости, как правило, они нужны в основном для перевозки тяжелых грузов. Некоторые такие тракторы оснащены 10 ступенчатыми коробками передач.

Так мощность и крутящий момент непосредственно близко связаны друг с другом. Лошадиная сила зависит от крутящего момента (силы Н.м.) и от количества оборотов в минуту двигателя.

Крутящий момент по своей сути,- это сила и мощность с которой можно сделать определенную работу. И чем меньше затрачивается времени для выполнения (или набора определенной скорости) такой работы, тем больше мощность самого автомобиля, которая выражается в лошадиных силах.

Автомобиль, который с места может преодолеть 1,5 километра всего за 4 секунды, нуждается в более большей мощности, чем та автомашина, которая проезжает это же расстояние за 12 секунд.

Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector