Kuidas mõõta oma auto pöördemomenti (pöördemomenti).
Sisu
Pöördemoment on võrdeline hobujõududega ja varieerub olenevalt sõidukist ja selle omadustest. Ratta suurus ja ülekandearv mõjutavad pöördemomenti.
Olenemata sellest, kas ostate uut autot või ehitate oma garaaži hot rodi, mõjutavad mootori jõudluse määramisel kaks tegurit: hobujõud ja pöördemoment. Kui olete nagu enamik isetegijaid mehaanikuid või autohuvilisi, mõistate tõenäoliselt hästi hobujõudude ja pöördemomendi vahelist seost, kuid teil võib olla raske mõista, kuidas need "jala-naela" numbrid saavutatakse. Uskuge või mitte, tegelikult pole see nii raske.
Enne tehniliste üksikasjade juurde asumist selgitame välja mõned lihtsad faktid ja määratlused, mis aitavad teil mõista, miks nii hobujõud kui ka pöördemoment on olulised tegurid, millega arvestada. Peame alustama sisepõlemismootori jõudluse mõõtmise kolme elemendi määratlemisest: kiirus, pöördemoment ja võimsus.
1. osa 4-st: Mootori kiiruse, pöördemomendi ja võimsuse üldise jõudluse mõju mõistmine
Hiljutises ajakirjas Hot Rod ilmunud artiklis lahendati lõpuks mootori jõudluse üks suurimaid mõistatusi, pöördudes tagasi võimsuse tegeliku tähtsuse juurde. Enamik inimesi arvab, et dünamomeetrid (mootoridünamomeetrid) on mõeldud mootori hobujõudude mõõtmiseks.
Tegelikult ei mõõda dünamomeetrid võimsust, vaid pöördemomenti. See pöördemomendi näitaja korrutatakse pöörete arvuga, mille juures seda mõõdetakse, ja jagatakse seejärel võimsusnäitaja saamiseks 5,252-ga.
Üle 50 aasta ei suutnud mootori pöördemomendi ja pöörete arvu mõõtmiseks kasutatud dünamomeetrid lihtsalt taluda nende mootorite tekitatud suurt võimsust. Tegelikult annab selle 500 kuuptollise nitropõletava Hemise üks silinder ühe väljalasketoru kaudu ligikaudu 800 naela tõukejõudu.
Kõik mootorid, olgu need sisepõlemismootorid või elektrimootorid, töötavad erinevatel pööretel. Enamasti, mida kiiremini mootor oma jõutakti või tsükli lõpule viib, seda rohkem võimsust see toodab. Kui rääkida sisepõlemismootorist, siis selle üldist jõudlust mõjutavad kolm elementi: kiirus, pöördemoment ja võimsus.
Kiiruse määrab see, kui kiiresti mootor oma tööd teeb. Kui rakendame mootori kiirust numbrile või ühikule, mõõdame mootori kiirust pööretes minutis või pööretes minutis. Mootori "töö" on jõud, mida rakendatakse mõõdetava vahemaa tagant. Pöördemomenti määratletakse kui erilist tööd, mis tekitab pöörlemist. See juhtub siis, kui raadiusele (või sisepõlemismootori puhul hoorattale) rakendatakse jõudu ja seda mõõdetakse tavaliselt jalanaelates.
Hobujõud on töö tegemise kiirus. Vanasti, kui esemeid oli vaja liigutada, kasutasid inimesed selleks tavaliselt hobust. On hinnatud, et üks hobune võib liikuda kiirusega umbes 33,000 1 jalga minutis. Siit pärineb mõiste "hobujõud". Erinevalt kiirusest ja pöördemomendist saab hobujõude mõõta mitmes ühikus, sealhulgas: 746 hj = 1 W, 2,545 hj = 1 BTU ja 1,055 hj = XNUMX džauli.
Need kolm elementi töötavad koos, et toota mootori võimsust. Kuna pöördemoment jääb konstantseks, jäävad kiirus ja võimsus proportsionaalseks. Mootori pöörlemissageduse kasvades suureneb aga ka võimsus, et pöördemoment püsiks konstantsena. Paljud inimesed on aga segaduses, kuidas pöördemoment ja võimsus mootori kiirust mõjutavad. Lihtsamalt öeldes: pöördemomendi ja võimsuse kasvades suureneb ka mootori pöörlemiskiirus. Tõsi on ka vastupidine: pöördemomendi ja võimsuse vähenedes väheneb ka mootori kiirus.
2. osa 4-st: kuidas mootorid on projekteeritud maksimaalse pöördemomendi jaoks
Kaasaegset sisepõlemismootorit saab modifitseerida võimsuse või pöördemomendi suurendamiseks, muutes kepsu suurust või pikkust ning suurendades ava või silindri ava. Seda nimetatakse sageli ava ja löögi suhteks.
Pöördemomenti mõõdetakse njuutonmeetrites. Lihtsamalt öeldes tähendab see, et pöördemomenti mõõdetakse 360 kraadi ringikujulise liikumisega. Meie näites kasutatakse kahte identset mootorit, millel on sama ava läbimõõt (või põlemissilindri läbimõõt). Ühel kahest mootorist on aga pikem "takt" (ehk pikema ühendusvarda poolt tekitatud silindri sügavus). Pikema taktiga mootoril on lineaarsem liikumine, kuna see pöörleb läbi põlemiskambri, ja sellel on sama ülesande täitmiseks rohkem hooba.
Pöördemomenti mõõdetakse naela-jalgades ehk kui palju "pöördemomenti" ülesande täitmiseks rakendatakse. Näiteks kujutage ette, et proovite lahti roostes polti. Oletame, et teil on kaks erinevat toruvõtit, millest üks on 2 jalga ja teine 1 jalga pikk. Eeldades, et rakendate sama palju jõudu (antud juhul 50 naela rõhku), rakendate kahe jala mutrivõtme (100 x 50) jaoks tegelikult 2 naela pöördemomenti ja ainult 50 naela. pöördemoment (1 x 50) ühe jalaga mutrivõtmega. Milline mutrivõti aitab polti kergemini lahti keerata? Vastus on lihtne – suurema pöördemomendiga.
Insenerid töötavad välja mootorit, mis tagab suurema pöördemomendi ja hobujõu suhte sõidukitele, mis vajavad kiirendamiseks või tõusmiseks lisajõudu. Tavaliselt näete suuremaid pöördemomente pukseerimiseks kasutatavate raskete sõidukite või suure jõudlusega mootorite puhul, kus kiirendus on kriitiline (nt ülaltoodud NHRA Top Fuel Engine näites).
Seetõttu toovad autotootjad veoautode reklaamides sageli esile suure pöördemomendiga mootorite potentsiaali. Mootori pöördemomenti saab suurendada ka süüteajastust muutes, kütuse/õhu segu reguleerides ja teatud stsenaariumide korral isegi väljundmomenti suurendades.
3. osa 4-st: Mootori üldist nimipöördemomenti mõjutavate muude muutujate mõistmine
Pöördemomendi mõõtmisel tuleb sisepõlemismootori puhul arvestada kolme ainulaadse muutujaga:
Spetsiifilisel pööretel genereeritud jõud: see on mootori maksimaalne võimsus, mis tekib antud pöörete arvu juures. Mootori kiirendades tekib pöörete arv ehk hobujõukõver. Mootori pöörlemissageduse kasvades kasvab ka võimsus, kuni saavutab maksimumtaseme.
Kaugus: see on ühendusvarda käigu pikkus: mida pikem on käik, seda suurem on pöördemoment, nagu eespool selgitasime.
Pöördemomendi konstant: see on matemaatiline number, mis on määratud kõigile mootoritele, 5252 või konstantne pöörete arv, kus võimsus ja pöördemoment on tasakaalus. Arv 5252 tuletati tähelepanekust, et üks hobujõud võrdub 150 naelaga, mis liigub 220 jalga minutis. Selle väljendamiseks pöördemomendi jalanaeltes tutvustas James Watt matemaatilist valemit, mis leiutas esimese aurumasina.
Valem näeb välja selline:
Eeldades, et ühele raadiuse jalale (või näiteks sisepõlemismootori silindri sees olevale ringile) rakendatakse jõudu 150 naela, peaksite selle teisendama pöördemomendiks jala-naela.
220 kaadrit minutis tuleb ekstrapoleerida pöörete arvuks. Selleks korrutage kaks pi-arvu (või 3.141593), mis võrdub 6.283186 jalaga. Võtke 220 jalga ja jagage 6.28-ga ning saame iga pöörde kohta 35.014 pööret minutis.
Võtke 150 jalga ja korrutage 35.014-ga ning saate 5252.1, meie konstandi, mis loeb pöördemomendi jalanaeltes.
Osa 4/4: Kuidas arvutada auto pöördemomenti
Pöördemomendi valem on järgmine: pöördemoment = mootori võimsus x 5252, mis jagatakse seejärel pöörete arvuga.
Pöördemomendi probleem seisneb aga selles, et seda mõõdetakse kahes erinevas kohas: otse mootorilt ja veoratastele. Muud mehaanilised komponendid, mis võivad rataste pöördemomenti suurendada või vähendada, on järgmised: hooratta suurus, ülekandearvud, veotelgede ülekandearvud ja rehvi/ratta ümbermõõt.
Ratta pöördemomendi arvutamiseks tuleb kõik need elemendid arvesse võtta võrrandisse, mis on kõige parem jätta dünaamilises katsestendis sisalduva arvutiprogrammi hooleks. Seda tüüpi seadmetel asetatakse sõiduk riiulile ja veorattad rullide rea kõrvale. Mootor on ühendatud arvutiga, mis loeb mootori pöörete arvu, kütusekulu kõverat ja ülekandearvu. Neid numbreid võetakse arvesse ratta kiiruse, kiirenduse ja pöörete arvu puhul, kui autoga sõidetakse dünos soovitud aja.
Mootori pöördemomendi arvutamist on palju lihtsam määrata. Ülaltoodud valemit järgides saab selgeks, kuidas mootori pöördemoment on võrdeline mootori võimsuse ja pöörete arvuga, nagu on selgitatud esimeses jaotises. Selle valemi abil saate määrata pöördemomendi ja hobujõudude nimiväärtused pöörete arvu kõvera igas punktis. Pöördemomendi arvutamiseks peavad teil olema mootori tootja poolt edastatud mootori võimsuse andmed.
Mõned inimesed kasutavad veebikalkulaatorit, mida pakub MeasureSpeed.com, mis nõuab, et sisestaksite mootori maksimaalse võimsuse (antud tootja poolt või täidetud professionaalse düno käigus) ja soovitud pöörete arvu.
Kui märkate, et teie mootori jõudlust on raske kiirendada ja sellel puudub teie arvates vajaminev võimsus, laske mõnel AvtoTachki sertifitseeritud mehaanikul teha ülevaatus, et selgitada välja probleemi allikas.
