Rozdíl mezi točivým momentem a výkonem ...

Rozdíl mezi točivým momentem a výkonem je otázka, kterou si klade mnoho zvědavců. A je to pochopitelné, protože tyto dva údaje patří v technických listech našich vozů k nejvíce studovaným. Bylo by tedy zajímavé se nad tím pozastavit, i když to nebude nutně nejzřetelnější...

Nejprve si ujasněme, že dvojice se vyjadřuje v Newton. Metr a sílu v Koňská síla (když mluvíme o stroji, protože věda a matematika používají Watt)

Je to opravdu rozdíl?

Ve skutečnosti nebude snadné tyto dvě proměnné oddělit, protože spolu souvisí. Je to jako zeptat se, jaký je rozdíl mezi chlebem a moukou. Nemá to moc smysl, protože mouka je součástí chleba. Bylo by lepší porovnávat přísady mezi sebou (např. voda vs mouka ve špetce), než porovnávat přísadu s hotovým výrobkem.

Pokusme se to vše vysvětlit, ale zároveň ujasnit, že jakákoli pomoc z vaší strany (prostřednictvím komentářů v dolní části stránky) bude vítána. Čím více různých způsobů, jak to vysvětlit, tím více uživatelů internetu pochopí souvislost mezi těmito dvěma pojmy.

Výkon je výsledkem párování (trochu těžké znění, dobře vím...) rychlosti otáčení.

Matematicky to dává následující:

( π X Torque in Nm X Mode) / 1000/30 = Výkon v kW (což se promítne do koňských sil, pokud později budeme chtít mít „automobilovější koncept“).

Tady začínáme chápat, že jejich srovnávání je skoro nesmysl.

Studium křivky točivého momentu / výkonu

Není nic lepšího než elektromotor k úplnému pochopení vztahu mezi točivým momentem a výkonem, respektive jak existuje vztah mezi točivým momentem a otáčkami.

Podívejte se, jak logická je křivka točivého momentu elektromotoru, která je mnohem snáze pochopitelná než křivka tepelného motoru. Zde vidíme, že poskytujeme konstantní a maximální točivý moment na začátku otáčky, což zvyšuje výkonovou křivku. Logicky čím větší sílu na točící se nápravu vložím, tím rychleji se bude točit (a tedy i větší výkon). Na druhou stranu, jak se točivý moment snižuje (když stále méně mačkám na otáčející se nápravu a stejně tisknu dál), výkonová křivka začne klesat (ačkoli rychlost otáčení stále klesá). Zvýšit). Točivý moment je v podstatě "síla zrychlení" a výkon je součet, který kombinuje tuto sílu a rychlost otáčení pohyblivé části (úhlová rychlost).

Daří se páru tohle všechno?

Někteří lidé srovnávají motory pouze pro jejich točivý moment nebo téměř. Ve skutečnosti je to klam...

Když například porovnám benzínový motor, který vyvine 350 Nm při 6000 ot./min, s naftovým motorem, který vyvine 400 Nm při 3000 ot./min., mohli bychom si myslet, že největší akcelerační sílu bude mít diesel. No ne, ale vrátíme se na začátek, hlavní je síla! K porovnávání motorů by se měl používat pouze výkon (ideálně s křivkami… Protože vysoký špičkový výkon není všechno!).

Skutečně, zatímco točivý moment udává pouze maximální točivý moment, výkon zahrnuje točivý moment a otáčky motoru, takže máme všechny informace (pouze točivý moment je pouze částečný údaj).

Pokud se vrátíme k našemu příkladu, pak můžeme říci, že se může pochlubit diesel, který vydává 400 Nm při 3000 ot./min. Nezapomínejte ale, že v 6000 otáčkách rozhodně nezvládne odevzdat více než 100 Nm (pomiňme, že na 6000 tun se ropa nedostane), kdežto 350 Nm v těch otáčkách ještě dokáže podat benzín. V tomto příkladu porovnáváme vznětový motor o výkonu 200 k. s benzínovým motorem 400 hp (údaje odvozené ze specifikovaných točivých momentů), od jednoduchých po dvojité.

Vždy si pamatujeme, že čím rychleji se předmět otáčí (nebo se pohybuje vpřed), tím těžší je přimět jej, aby dokonce nabral rychlost. Motor, který vyvíjí významný točivý moment ve vysokých otáčkách, tedy ukazuje, že má ještě více síly a prostředků!

Vysvětlení příkladem

Měl jsem malý nápad zkusit to všechno zjistit a doufal jsem, že to nebude tak zlé. Zkoušeli jste někdy prsty zastavit elektromotor s nízkým výkonem (malý ventilátor, elektromotor ve stavebnici Mecano, když jste byli malí atd.).

Umí se rychle točit (řekněme 240 otáček za minutu nebo 4 otáčky za vteřinu), snadno ho zastavíme, aniž bychom ho moc poškodili (trochu to šlehne, pokud jsou listy vrtule). Není totiž příliš důležitý jeho točivý moment, potažmo jeho příkon (to platí pro malé elektromotory na hračky a další drobné příslušenství).

Na druhou stranu, pokud ho při stejných otáčkách (240 ot./min) nedokážu zastavit, znamená to, že jeho točivý moment bude větší, což povede i k většímu konečnému výkonu (obojí spolu matematicky souvisí, je to jako komunikující nádoby). Rychlost ale zůstala stejná. Takže zvýšením točivého momentu motoru zvýším jeho výkon, protože přibližně

Pár

X

Rychlost otáčení

= Napájení... (libovolně zjednodušený vzorec pro lepší pochopení: Pi a některé proměnné viditelné v horním vzorci byly odstraněny)

Takže pro stejný daný výkon (řekněme 5W, ale koho to zajímá) mohu získat buď:

• Motor, který se otáčí pomalu (např. 1 otáčka za sekundu) s vysokým točivým momentem, který bude trochu těžší zastavit prsty (neběží rychle, ale jeho vysoký točivý moment mu dodává značnou sílu)
• Nebo motor běžící na 4 otáčky za minutu, ale s menším točivým momentem. Zde je nižší točivý moment kompenzován vyššími otáčkami, které mu propůjčují větší setrvačnost. Zastavování prsty ale bude i přes vyšší rychlost jednodušší.

Koneckonců, dva motory mají stejný výkon, ale nepracují stejně (výkon přichází různými způsoby, ale příklad pro to není příliš reprezentativní, protože je omezen na danou rychlost. V autě je rychlost se neustále mění, což dává vzniknout slavnému momentu křivek výkonu a točivého momentu). Jeden se otáčí pomalu a druhý rychle ... To je malý rozdíl mezi naftou a benzínem.

A proto jezdí kamiony na motorovou naftu, protože nafta má vysoký točivý moment na úkor svých otáček (maximální otáčky motoru jsou mnohem nižší). Skutečně je potřeba umět jet vpřed i přes velmi těžký přívěs, aniž by člověk musel nadávat motoru, jak je tomu u benzínu (člověk by musel lézt do věží a hrát si se spojkou jako blázen). Diesel přenáší maximum točivého momentu v nízkých otáčkách, což usnadňuje tažení a umožňuje vzlet ze stojícího vozidla.

Vztah mezi výkonem, točivým momentem a otáčkami motoru

Zde je technický příspěvek, který uživatel sdílel v sekci komentářů. Přijde mi rozumné to vložit přímo do článku.

Aby se problém s fyzikálními veličinami nekomplikoval:

Výkon je součin točivého momentu na klikovém hřídeli a otáček klikového hřídele v radiánech/sec.

(nezapomeňte, že na 2 otáčky klikového hřídele při 6.28° je 1 * pi radiánů = 360 radiánů.

Takže P = M * W

P -> výkon ve [W]

M -> točivý moment v [Nm] (newtonmetr)

W (omega) - úhlová rychlost v radiánech / sec W = 2 * Pi * F

S Pi = 3.14159 a F = otáčky klikového hřídele v t/s.

Praktický příklad

Točivý moment motoru M: 210 Nm

Otáčky motoru: 3000 ot./min -> frekvence = 3000/60 = 50 ot./min.

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

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

Přestavba na CV (koní) 1 hp = 736 W

V CV dostaneme 65940 W / 736 W = 89.6 CV.

(Připomeňme, že 1 koňská síla je průměrný výkon koně, který běží nepřetržitě bez zastavení (v mechanice se tomu říká jmenovitý výkon).

Když se tedy bavíme o 150koňovém autě, je nutné zvýšit otáčky motoru na 6000 ot./min s točivým momentem, který zůstává omezený nebo dokonce mírně snížen na 175 Nm.

Díky převodovce, což je měnič točivého momentu, a diferenciálu máme nárůst točivého momentu asi 5x.

Například při 1. rychlostním stupni točivý moment motoru na klikovém hřídeli 210 Nm poskytne 210 Nm * 5 = 1050 Nm na ráfku 30 cm paprskového kola, to poskytne tažnou sílu 1050 Nm / 0.3 m = 3500 Nm .

Ve fyzice F = m * a = 1 kg * 9.81 m / s2 = 9.81 N (a = zrychlení Země 9.81 m / s2 1G)

1 N tedy odpovídá 1 kg / 9.81 m / s2 = 0.102 kg síly.

3500 N * 0.102 = 357 kg síla, která tlačí vůz do prudkého svahu.

Doufám, že těchto několik vysvětlení posílí vaše znalosti pojmů výkon a mechanický točivý moment.