мощность или крутящий момент? — журнал За рулем
В технических характеристиках автомобиля присутствуют и максимальная мощность, и максимальный крутящий момент. Рассказываем, какой из показателей «для красоты», а какой — для удобства управления.
Материалы по теме
Конечно, на мощности зациклены все. От знакомых девушек, на которых магия цифр оказывает убийственное влияние, до налоговиков, которые очень радуются каждой ступени повышения мощности после 100 л.с, но особо предпочитают машины с цифрой свыше 250 л.с.
Максимальная мощность определяет возможность транспортного средства достигать максимальной скорости. Здесь зависимость далеко не прямая, но более мощные автомобили при сравнимой массе имеют большую максималку.
А вот на то, как быстро удастся достигнуть максимальной скорости, оказывает влияние характеристика крутящего момента двигателя. Возьмем два мотора с одинаковой максимальной мощностью, но у одного кривая момента имеет форму обычного горба, а другой очень быстро (при небольших оборотах) достигает максимального значения и далее держит полку этого момента вплоть до почти максимальных оборотов.
Мощность и крутящий момент атмосферных двигателей ВАЗ (слева) и китайского турбомотора JLE-4G18TD.
Материалы по теме
По такому алгоритму разгоняются на ручных коробках передач, гидромеханических автоматах и роботизированных коробках. Вариаторы стоят несколько особняком. В принципе, более ранние конструкции вариаторов работали честнее современных. На разгоне, особенно в режиме «педаль газа в пол», они обеспечивали в начале разгона самое большое передаточное отношение и позволяли мотору быстро достигнуть оборотов, близких к максимальным. Далее двигатель продолжал работать при максимальных оборотах и мощности, а вариатор, меняя передаточное отношение, обеспечивал самый эффективный разгон.
В последнее время вариаторы, в угоду водительским привычкам, научили имитировать переключение передач. Зачем — непонятно. Я считаю, что водителю важно, чтобы правая педаль обеспечивала максимально ровное, большее или меньшее, в зависимости от ситуации, ускорение.
Итак, моментные моторы обеспечивают более удобное управление ускорением транспортного средства, а, значит, помогают водителю в непростых дорожных условиях. Поэтому моторы с «полкой» крутящего момента нравятся водителям, и такую характеристику им предлагают конструкторы, внедряя прежде всего моторы с турбонаддувом. Высокий, начиная с небольших оборотов крутящий момент повышает удобство управления автомобилем, а потому более важен, чем максимальная мощность, которая не требуется почти никогда.
- Как улучшить управляемость автомобиля, читайте тут.
Что важнее для разгона – мощность или крутящий момент
Этот вопрос – одна из главных тем "холиваров" на автомобильных форумах.Оппоненты готовы порвать друг друга, приводя десятки аргументов. А ведь все просто: мощность — это и есть момент! Как так? Сейчас объясним.
Оппоненты готовы порвать друг друга, приводя десятки аргументов. А ведь все просто: мощность — это и есть момент! Как так? Сейчас объясним.В детстве многие люди постарше собирали фантики «Турбо», на них почти обязательно указывались мощность и максимальная скорость машины. Чем больше цифры, тем больше почтения модели авто. Похоже, так и продолжается до сих пор — лишние несколько лошадиных сил часто становятся решающим аргументом «за» или «против» какой-либо машины.
Но вот уже слышны голоса познавших дизельный Дзен о том, что важен только Крутящий Момент, да и подозрительно хорошая динамика более слабых бензиновых моторов со всякими турбинами или разными там системами VVT-i заставляет иногда водителей усомниться в верности принципа «чем мощнее, тем быстрее», а уж про налоги, которые почему-то зависят от мощности, и так все наслышаны.
Так что же такое мощность и как она связана с динамикой?
В паспортных характеристиках машины и на тех самых вкладышах «Турбо» указана максимальная мощность двигателя.
Но что она дает машине? И как с ней связан крутящий момент? Постараемся объяснить максимально просто эту важную истину.
Крутящий момент, напомним, есть произведение силы на плечо рычага. А для двигателя — это сила, с которой вращается коленчатый вал двигателя. Измеряется обычно в ньютонах на метр или в килограмм-силах на метр.
График внешней характеристики двигателя
Собственно, момент возникает, если тормозить вращение коленчатого вала каким-то способом — гидротормозом, генератором или заставить тянуть машину. Именно так его и замеряют — тормозят сам двигатель или колеса машины гидротормозом. Для двигателя обычно указывается максимальный крутящий момент, который развивает мотор при полностью нажатой педали газа, с чьей помощью водитель как раз регулирует, какую часть момента может дать двигатель. Осталось понять, как этот самый момент изменяется. Крутящий момент зависит от величины оборотов двигателя и в начале невелик, потом растет до определенного момента, а затем падает.
Пики и спады на графике
В реальной эксплуатации полный момент бывает нужен редко, как раз в тех случаях, когда вы прожимаете педаль газа в пол и надеетесь, что двигатель «вытянет», всё остальное время он меньше максимального на этих оборотах. Но мы уже знаем, что момент меняется не только под воздействием нажатия на педаль газа (механической или электронной), но и с оборотами. На различных оборотах процессы, происходящие в камере сгорания мотора, различны. Дополнительные системы, такие как наддув, системы регулировки фаз ГРМ и прочие, еще сильнее изменяют наполнение камеры сгорания, количество топлива и момент зажигания, и в результате качество и сила рабочего хода зависят от оборотов мотора. Даже если нет никаких систем электронного регулирования, всё равно количество воздуха, попадающего в цилиндр, количество оставшегося выхлопа и оптимальный угол опережения зажигания меняются с оборотами. На самых малых оборотах в цилиндре слишком много остаточных газов или слишком вероятна детонация, потому крутящий момент на малых оборотах обычно намного меньше максимального.
А вот турбомотор схожего объема, у него момент в зоне средних оборотов ограничен электроникой, часто на пределе прочности цилиндро-поршневой группы, и график мощности тоже очень «гладкий».
Обратите внимание именно на кривую мощности. Она круто идет вверх там, где момент большой, и почти не растет там, где он падает. Объяснение этому очень простое: Мощность — это то, сколько работы может выполнить мотор за секунду. Для двигателя внутреннего сгорания мощность в киловаттах в каждой точке графика можно получить, умножив момент двигателя в ньютонах на число оборотов в минуту и разделив на 9549, то есть примерно так:
Следовательно, мощность мотора на любых оборотах зависит только от крутящего момента на этих оборотах, а максимальная мощность получается в точке, в которой момент уже уменьшается, но при этом произведение мощности и оборотов пока еще увеличивается. И чтобы увеличить максимальную мощность, можно просто увеличить момент на высоких оборотах или сделать так, чтобы он уменьшался не так быстро.
Взгляните на типичный график высокооборотного мотора Honda — японцы поступили именно так.Надеюсь, достаточно понятна точка зрения тех, кто говорит, что «мощность не важна — важен только момент»? Еще раз: мощность как таковая зависит напрямую от момента и сама по себе является математической, расчетной величиной, которую невозможно измерить отдельно от момента. Крутящий момент, по сути, отражает ту мощность, которая будет доступна на «неполных» оборотах двигателя, а просто при нажатии на газ при обгоне. И чем момента больше, тем лучше! Ведь и мощность на этих оборотах будет выше. А чем больше мощности, тем больше энергии можно придать машине, тем лучше динамика разгона.
А мощность всех потерь как раз зависит от скорости движения, в первую очередь от сопротивления воздуха и сопротивления качению колес, и в какой-то момент она обязательно совпадет с мощностью мотора, именно эта скорость и будет максимальной. Бывают, конечно, просчеты, когда двигатель или не может развить обороты максимальной мощности, или уже «упирается» в ограничитель, но это бывает не так уж часто.Дизельный момент
Теперь отвечу на типичный, но простой вопрос: «Почему на дизельных моторах традиционно большой крутящий момент, но при этом сравнительно с бензиновыми у них невысокая мощность?». Всё потому, что у дизеля ограничены рабочие обороты. Из-за высокой степени сжатия дизельных моторов и более медленно горящего топлива дизели хуже работают на больших оборотах, зато у них нет риска детонации, да и турбину можно поставить более эффективную и сложную из-за более низкой температуры газов на выпуске, так что можно подать очень много воздуха и топлива, и момент на малых оборотах получится очень большой.
А иногда по мощности они даже будут не так уж далеки от турбонаддувных бензиновых, но момент будет не просто большим, а огромным. Для сравнения приведем характеристики двух трехлитровых моторов от современной BMW 5 series, где будет видно, что дизели эффективны в более низких оборотах. Дизель можно сделать мощнее бензинового мотора, но тогда и так большой момент будет больше еще на четверть, а это означает, что понадобится новая коробка передач и новые карданные валы, способные выдерживать такую мощность. Да и сам двигатель придется сделать еще прочнее и тяжелее. Или можно его «раскрутить», но тогда сложнее будет работать топливной аппаратуре, а допускать дымления и неполного сгорания топлива нельзя.Так как же правильно разгоняться?
Тут важно уметь работать с коробкой передач. Для максимального разгона нужно переключаться так, чтобы обороты упали примерно на пик крутящего момента или выше него, но чтобы оставался запас по увеличению оборотов — разгон выше оборотов максимальной мощности будет идти медленнее.
Идеальный вариант на гражданских машинах — разгон «от пика момента до пика мощности». Впрочем, обычно на современных моторах электроника просто не даст «перекрутить» мотор сильно выше пика мощности — это называется отсечкой. Можно попробовать представить себе это визуально. Посмотрите на график внешней скоростной характеристики. Мотор при разгоне должен как можно больше работать в зоне, где его мощность максимальна, то есть на высоких оборотах вблизи точки максимальной мощности. И при переключении передач попадать в зону с как можно большей достижимой мощностью. Внизу — графики мощности и момента уже знакомых нам атмосферного Honda Accord Type R и турбированного Saab 9-3. На графиках мы выделили диапазоны оборотов, в которых будет работать двигатель, если включить вторую или третью передачу на скорости около 50 км/ч. Чем больше площадь фигуры под кривой мощности, тем эффективнее разгон.Если коробка умеет переключаться очень быстро, то идеальным случаем будет КПП с очень «короткой» первой передачей с большим-пребольшим передаточным числом для очень высокого момента.
А кроме того, очень большим количеством передач «на все случаи жизни». Короткая первая позволит практически сразу со старта поднимать обороты до необходимых для уверенного разгона, а затем мотор всё время будет работать вблизи своего эффективного максимума. Есть одна проблема. К сожалению, таких коробок передач не бывает. Лучше всего была бы электрическая передача, но ее масса и невысокий КПД (то есть потери мощности при «пропускании» через такую трансмиссию) при мощности меньше нескольких тысяч киловатт делают ее применение нерациональным, если только на гибридах, как например на «Мицубиши Аутлендер PHEV». Казалось бы, есть почти идеальный вариатор, где передаточных чисел бесконечное множество, так как они меняются плавно. Но он тоже страдает низким КПД при больших передаточных отношениях и не умеет менять его очень быстро… И в итоге разгон не лучше, чем у других трансмиссий. Гидротрансформатор на традиционных АКПП еще хуже, но в сочетании с механической коробкой передач обеспечивает и надежность, и приличную скорость.
А механические коробки и особенно «роботы», несмотря на неизбежные потери мощности на старте при трении дисков в сцеплении, всё равно оказываются быстрее всех! Нужно лишь очень много передач. Например, десять, как в новой версии коробки DSG. Впрочем, половина из них нужна не для разгона, а для экономичного движения, но об этом в другой раз.Какой мотор предпочесть — с высоким моментом или высокой мощностью?
Если мощность двух моторов, между которыми вы выбираете, отличается не слишком значительно, то выбирайте более «моментный». Особенно если вы пользуетесь механической коробкой передач. Показатель максимального момента и мощности на промежуточных режимах в данном случае важнее. Если же двигаться приходится постоянно «на пределе», то более тяговитый мотор, да еще и более слабый, преимущества иметь не будет, посмотрите хотя бы на мотоциклы, высокооборотные, но не моментные легко выигрывают у более тяговитых низкооборотных. Но показатели надо оценивать в комплексе.
Вернемся к нашим «пятеркам» BMW. Бензиновая 535i разгоняется до 100 км/ч за 5,6 секунды, а дизельная 530d — за 5,7, потому что мощность у бензиновой почти на 50 л.с. выше, причем это — турбонаддувный мотор с хорошей мощностью в зоне средних оборотов тоже и многоступенчатая АКПП, быстрая и современная. Мощности должно быть много, но не только на максимальных оборотах, а величина крутящего момента говорит нам именно о том, на сколько много мощности двигатель выдает при обычном движении. Насколько удобно ускоряться без переключений передач. И абсолютная величина крутящего момента говорит даже меньше, чем указание диапазона оборотов, на которых момент близок к своему максимуму и насколько близки эти обороты к оборотам максимальной мощности. И лучше всего с этим справляется график внешней скоростной характеристики. А вот сама величина момента не толкает вас, ведь у более моментного мотора просто будут другие передаточные числа главной передачи и на колесах будет ровно та же мощность.<a href=»http://polldaddy.com/poll/8627239/»>Какой мотор предпочтете?</a>
Читайте также:
крутящий момент или мощность двигателя?
Так уж повелось, что любого автолюбителя при оценке способностей машины в первую очередь интересует такой показатель, как мощность. Но не менее важной характеристикой является крутящий момент. И вот почему
Евгений Яблоков
Несмотря на то, что гужевой транспорт давно «канул в Лету» и «л. с.» является персоной нон-грата в международной системе классификации, «лошадиная» единица измерения мощности продолжает пользоваться спросом. Причем не только у простого люда, но и на государственном уровне. Для этого достаточно взглянуть на квитанцию об уплате транспортного налога.
Между тем, появившаяся в период промышленной революции «л. с.» весьма условна. А все потому, что она определяет относительный уровень производительности среднестатистической лошади путем определения усилий, необходимых для подъема 75-килограммового груза на один метр за одну секунду. Новая единица измерения, взятая на вооружение фабрикантами для оценки превосходства стационарных механизмов над животными, со временем перекочевала в мир подвижного состава.
Позже шотландский инженер Джеймс Уатт ввел в обращение официальную единицу измерения мощности своего имени – «Вт», которую для удобства использования укрупнили до «кВт». Ватт, синхронизированный с л. с. в соотношении 1 кВт = 1,36 л. с., так и не добился всеобщей любви, оставив пальму первенства конской силе. Однако мощность мощностью, но, как говорится, двигает машину не она, а крутящий момент, измеряемый в ньютон-метрах (Н∙м).
Что такое крутящий момент?
У многих автомобилистов нет адекватного представления о том, что это за «зверь». О нем, впрочем, как и о мощности, бытует расхожее мнение: чем больше, тем лучше. По сути, это тесно связанные характеристики. Мощность в ваттах не что иное, как крутящий момент в ньютон-метрах, умноженный на число оборотов и на 0,1047. Другими словами, мощность демонстрирует количество работы, выполняемой двигателем за определенный промежуток времени, а крутящий момент отражает способность силового агрегата эту работу совершить. Если, скажем, автомобиль завяз в глинистом грунте и обездвижился, то производимая им мощность будет равняться нулю. Ведь работа не совершается. А вот момент, хотя его и не хватает для движения, присутствует. Крутящий момент без мощности существовать может, а мощность без момента — нет.
Главным достижением работающего мотора при превращении тепловой энергии в механическую является момент, или тяга. Высокие моментные значения характерны для дизельных двигателей, конструктивная особенность которых – большой (больше диаметра цилиндра) ход поршня. Большой крутящий момент у дизеля нивелируется относительно низким допустимым числом оборотов, которые ограничивают для увеличения ресурса. Высокооборотистым бензиновым моторам свойствен «крен» в сторону мощности, ведь их детали отличаются меньшим весом. И степень сжатия тоже ниже. Правда, современные силовые агрегаты – и дизельные, и бензиновые – совершенствуясь, становятся ближе и конструктивно, и по показателям. Но пока банальное правило рычага сохраняется: выигрывая в силе, проигрываешь в скорости. И, соответственно, в расстоянии.
Лучшие черты двигателя определяются совокупностью оптимальных значений мощности и тяги. Чем раньше наступает максимум крутящего момента и чем позже пик мощности, тем шире диапазон возможностей силового агрегата. Близкие к оптимальным характеристики имеют электрические двигатели. Они располагают тягой, близкой к максимальной, практически с начала движения. В то же время значение мощности прогрессивно возрастает. Существенным фактором в вопросах определения мощности и крутящего момента являются обороты двигателя. Чем они выше, тем большую мощность можно снять.
В этом контексте уместно упомянуть о гоночных моторах. Из-за относительно скромных объемов они не блещут умопомрачительным крутящим моментом. Однако способны раскручиваться до 15–20 тыс. оборотов в минуту (мин-1), что позволяет им выдавать супермощность. Так, если рядовой силовой агрегат при 4000 об/мин генерирует 250 Н∙м и порядка 140 л. с., то при 18 000 мин-1 он мог бы выдать в районе 640 л. с.
К сожалению, повышать частоту вращения довольно сложно. Мешают силы инерции, нагрузки, трение. Скажем, если раскрутить мотор от 6000 до 12 000 мин-1, то силы инерции возрастут вчетверо, что потенциально грозит опасностью перекрутить мотор. Повысить величину крутящего момента можно с помощью турбонаддува, но в этом случае негативную роль начинают играть тепловые нагрузки.
Принцип максимальной отдачи мощности красноречиво иллюстрируют моторы болидов «Формулы-1», имеющие весьма скромный объем (1,6 литра) и относительно невысокий показатель тяги. Но за счет наддува и способности раскручиваться до высоких оборотов выдают порядка 600 л. с. Плюс к тому, конструкция у «Ф1» – гибридная, и электродвигатель, дополняющий основной мотор, при необходимости добавляет еще 160 «лошадей».
Важной характеристикой, отражающей возможности мотора, является диапазон оборотов, при котором доступна максимальная тяга. Но еще важнее эластичность двигателя, то есть способность набирать обороты под нагрузкой. Другими словами, это соотношение между числами оборотов для максимальной мощности и оборотов для максимального крутящего момента. Оно определяет возможность снижения и увеличения скорости за счет работы педалью газа без переключения передач. Или возможность езды на высоких передачах с малой скоростью. Эластичность, к примеру, выражается способностью автомобиля разгоняться на пятой передаче с 80 до 120 км/ч на пятой. Чем меньше времени займет этот разгон, тем эластичнее двигатель. Из двух двигателей одинакового объема и мощности предпочтителен тот, у которого выше эластичность. При прочих равных условиях такой мотор будет меньше изнашиваться, работать с меньшим шумом и меньше расходовать топливо, а также облегчит работу трансмиссии.
А если все-таки задаться вопросом о том, что важнее – крутящий момент или мощность, деля мир на черное и белое, ответ будет предельно прост: так как это зависимые величины, важно и то и другое.
Хочу получать самые интересные статьи
Мощность и крутящий момент — что это?
ЧТО ТАКОЕ ЛОШАДИНАЯ СИЛА?
— У тебя сколько сил? — такой вопрос слышал любой, кто хоть немного касался мира автомобилей. Никому даже пояснять не надо, какие силы на самом деле имеются в виду — лошадиные. Именно в них мы привыкли оценивать мощность мотора, одну из важнейших потребительских характеристик машины.
Уже и гужевого транспорта практически не осталось даже в деревнях, а эта единица измерения живёт и здравствует больше ста лет. А ведь лошадиная сила — величина, по сути, нелегальная. Она не входит в международную систему единиц (полагаю, многие со школы помнят, что называется она СИ) и потому не имеет официального статуса. Более того, Международная организация законодательной метрологии требует как можно скорее изъять лошадиную силу из обращения, а директива ЕС 80/181/EEC от 1 января 2010 прямо обязует автопроизводителей использовать традиционные «л.с.» только как вспомогательную величину для обозначения мощности.
Но не зря считается, что привычка — вторая натура. Ведь говорим же мы в обиходе «ксерокс» вместо копир и обзываем клейкую ленту «скотчем». Вот и непризнанные «л.с.» сейчас используют не только обыватели, но и едва ли не все автомобильные компании. Какое им дело до рекомендательных директив? Раз покупателю удобнее — пусть так и будет. Да что там производители — даже государство на поводу идёт. Если кто забыл, в России транспортный налог и тариф ОСАГО именно от лошадиных сил высчитываются, как и стоимость эвакуации неправильно припаркованного транспорта в Москве.
Лошадиная сила родилась в эпоху промышленной революции, когда потребовалось оценить, насколько эффективно механизмы заменяют животную тягу. По наследству от стационарных двигателей эта условная единица измерения мощности со временем перешла и на автомобили
И никто бы к этому не придирался, если не одно весомое «но». Задуманная, чтобы упростить нам жизнь, лошадиная сила на самом деле вносит путаницу. Ведь появилась она в эпоху промышленной революции как совершенно условная величина, которая не то что к автомобильному мотору, даже к лошади имеет достаточно опосредованное отношение. Смысл этой единицы в следующем — 1 л.с. достаточно, чтобы поднять груз массой 75 кг на высоту 1 метр за 1 секунду. Фактически, это сильно усреднённый показатель производительности одной кобылы. И не более того.
Иными словами, новая единица измерения очень пригодилась промышленникам, добывавшим, к примеру, уголь из шахт, и производителям соответствующего оборудования. С её помощью было проще оценить преимущество механизмов над животной силой. А поскольку приводились станки уже паровыми, а позднее и керосиновыми двигателями, то «л.с.» перешли по наследству и к самобеглым экипажам.
Джеймс Уатт — шотландский инженер, изобретатель, учёный, живший в XVIII — начале XIX века. Именно он ввёл в обращение как «нелегальную» сейчас лошадиную силу, так и официальную единицу измерения мощности, которую назвали его именем
По иронии судьбы изобрёл лошадиную силу человек, именем которого названа официальная единица измерения мощности — Джеймс Уатт. А поскольку ватт (а точнее, применительно к могучим машинам, киловатт — кВт) к началу XIX века тоже активно входил в оборот, пришлось две величины как-то приводить друг к другу. Вот здесь-то и возникли ключевые разногласия. Например, в России и большинстве других европейских стран приняли так называемую метрическую лошадиную силу, которая равна 735,49875 Вт или, что сейчас нам более привычно, 1 кВт = 1,36 л.с. Такие «л.с.» чаще всего обозначают PS (от немецкого Pferdestärke), но есть и другие варианты — cv, hk, pk, ks, ch… При этом в Великобритании и ряде её бывших колоний решили пойти своим путём, организовав «имперскую» систему измерений с её фунтами, футами и прочими прелестями, в которой механическая (или, по-другому, индикаторная) лошадиная сила составляла уже 745,69987158227022 Вт. А дальше — пошло-поехало. К примеру, в США придумали даже электрическую (746 Вт) и котловую (9809,5 Вт) лошадиные силы.
Вот и получается, что один и тот же автомобиль с одним и тем же двигателем в разных странах на бумаге может иметь разную мощность. Возьмём, например, популярный у нас кроссовер Kia Sportage — в России или Германии по паспорту его двухлитровый турбодизель в двух вариантах развивает 136 или 184 л.с., а в Англии — 134 и 181 «лошадку». Хотя на самом деле отдача мотора в международных единицах составляет ровно 100 и 135 кВт — причём в любой точке земного шара. Но, согласитесь, звучит непривычно. Да и цифры уже не такие впечатляющие. Поэтому автопроизводители и не спешат переходить на официальную единицу измерения, объясняя это маркетингом и традициями. Это как же? У конкурентов будет 136 сил, а у нас всего 100 каких-то кВт? Нет, так не пойдёт…
КАК ИЗМЕРЯЮТ МОЩНОСТЬ?
Впрочем, «мощностные» хитрости игрой с единицами измерения не ограничиваются. До последнего времени её не только обозначали, но даже измеряли по-разному. В частности, в Америке долгое время (до начала 1970-х годов) автопроизводители практиковали стендовые испытания двигателей, раздетых догола — без навески вроде генератора, компрессора кондиционера, насоса системы охлаждения и с прямоточной трубой вместо многочисленных глушителей. Само собой, сбросивший оковы мотор легко выдавал процентов на 10-20 больше «л.с.», так необходимых менеджерам по продажам. Ведь в тонкости методики испытаний мало кто из покупателей вдавался.
Другая крайность (но гораздо более приближенная к реальности) — снятие показателей прямо с колёс автомобиля, на беговых барабанах. Так поступают гоночные команды, тюнинговые мастерские и прочие коллективы, которым важно знать отдачу мотора с учётом всех возможных потерь, и трансмиссионных в том числе.
Мощность также зависит от того, как её измерять. Одно дело крутить на стенде «голый» мотор без навесного оборудования и совсем другое — снимать показания с колёс, на беговых барабанах, с учётом трансмиссионных потерь. Современные методики предлагают компромиссный вариант — стендовые испытания двигателя с необходимой для его автономной работы навеской
Но в итоге за образец в различных методиках вроде европейских ECE, DIN или американских SAE приняли компромиссный вариант. Когда двигатель устанавливают на стенде, но со всей необходимой для бесперебойного функционирования навеской, включая стандартный выпускной тракт. Снять можно только оборудование, относящееся к другим системам машины (к примеру, компрессор пневмоподвески или насос гидроусилителя руля). То есть тестируют мотор ровно в том виде, в котором он фактически стоит под капотом автомобиля. Это позволяет исключить из финального результата «качество» трансмиссии и определить мощность на коленвале с учётом потерь на привод основных навесных агрегатов. Так, если говорить о Европе, то эту процедуру регламентирует директива 80/1269/EEC, впервые принятая ещё в 1980 году и с тех пор регулярно обновляемая.
ЧТО ТАКОЕ КРУТЯЩИЙ МОМЕНТ?
Но если мощность, как говорят в Америке, помогает автомобили продавать, то двигает их вперёд крутящий момент. Измеряют его в ньютон-метрах (Н∙м), однако у большинства водителей до сих пор нет чёткого представления об этой характеристике мотора. В лучшем случае обыватели знают одно — чем выше крутящий момент, тем лучше. Почти как с мощностью, не правда ли? Вот только чем тогда «Н∙м» отличаются от «л.с.».?
На самом деле, это связанные величины. Более того, мощность — производная от крутящего момента и оборотов мотора. И рассматривать их по отдельности просто нельзя. Знайте — чтобы получить мощность в ваттах необходимо крутящий момент в ньютон-метрах умножить на текущее число оборотов коленвала и коэффициент 0,1047. Хотите привычные лошадиные силы? Нет проблем! Делите результат на 1000 (таким образом получатся киловатты) и умножайте на коэффициент 1,36.
Чтобы обеспечить дизелю (на фото слева) высокую степень сжатия, инженеры вынуждены делать его длинноходным (это когда ход поршня превышает диаметр цилиндра). Поэтому у таких моторов крутящий момент конструктивно получается большим, но предельное число оборотов приходится ограничивать ради повышения ресурса. Разработчикам бензиновых агрегатов, наоборот, проще получить высокую мощность — детали здесь не такие массивные, степень сжатия меньше, так что двигатель можно сделать короткоходным и высокооборотным. Впрочем, в последнее время различие между дизелями и бензиновыми агрегатами постепенно стирается — они становятся всё более похожими как по конструкции, так и по характеристикам
Выражаясь техническим языком, мощность показывает, сколько работы способен выполнить мотор за единицу времени. А вот крутящий момент характеризует потенциал двигателя к совершению этой самой работы. Показывает сопротивление, которое он может преодолеть. Например, если машина упрётся колёсами в высокий бордюр и не сможет тронуться с места, мощность будет нулевой, так как никакой работы мотор не совершает — движения нет, но крутящий момент при этом развивается. Ведь за то мгновение, пока движок не заглохнет от натуги, в цилиндрах сгорает рабочая смесь, газы давят на поршни, а шатуны стараются привести во вращение коленвал. Иными словами, момент без мощности существовать может, а мощность без момента — нет. То есть именно «Н∙м» являются основной «продукцией» двигателя, которую он производит, превращая тепловую энергию в механическую.
Если проводить аналогии с человеком, «Н∙м» отражают его силу, а «л.с.» — выносливость. Именно поэтому тихоходные дизельные двигатели в силу своих конструктивных особенностей у нас, как правило, тяжелоатлеты — при прочих равных условиях они могут тащить на себе больше и легче преодолевают сопротивление на колёсах, пусть и не так проворно. А вот быстроходные бензиновые моторы скорее относятся к бегунам — нагрузку держат хуже, зато перемещаются быстрее. В общем, действует простое правило рычага — выигрываем в силе, проигрываем в расстоянии или скорости. И наоборот.
Так называемая внешняя скоростная характеристика двигателя отражает зависимость мощности и крутящего момента от оборотов коленвала при полностью открытом дросселе. По идее, чем раньше наступает пик тяги и позже — мощности, тем проще мотору адаптироваться к нагрузкам, его рабочий диапазон увеличивается, что позволяет водителю или электронике реже переключать передачи и почём зря не жечь топливо. На этих графиках видно, что бензиновый двухлитровый турбомотор (справа) выигрывает по этому показателю у турбодизеля аналогичного объёма, но уступает ему в абсолютной величине крутящего момента
Как это выражается на практике? В первую очередь, надо понять, что именно кривые крутящего момента и мощности (вместе, а не по отдельности!) на так называемой внешней скоростной характеристике двигателя будут раскрывать его истинные возможности. Чем раньше достигается пик тяги и позже пик мощности, тем лучше мотор приспособлен к своим задачам. Возьмём простой пример — автомобиль движется по ровной дороге и вдруг начинается подъём. Сопротивление на колёсах возрастает, так что при неизменной подаче топлива обороты станут падать. Но если характеристика двигателя грамотная, крутящий момент при этом наоборот начнёт расти. То есть мотор сам приспособится к увеличению нагрузки и не потребует от водителя или электроники перейти на передачу пониже. Перевал пройден, начинается спуск. Машина пошла на разгон — высокая тяга здесь уже не так важна, критичным становится другой фактор — мотор должен успевать её вырабатывать. То есть на первый план выходит мощность. Которую можно регулировать не только передаточными числами в трансмиссии, а повышением оборотов двигателя.
Здесь уместно вспомнить гоночные автомобильные или мотоциклетные моторы. В силу относительно небольших рабочих объёмов, они не могут развить рекордный крутящий момент, зато способность раскручиваться до 15 тысяч об/мин и выше позволяет им выдавать фантастическую мощность. К примеру, если условный двигатель при 4000 об/мин обеспечивает 250 Н∙м и, соответственно, примерно 143 л.с., то при 18000 об/мин он мог бы выдать уже 640,76 л.с. Впечатляет, не правда ли? Другое дело, что «гражданскими» технологиями это не всегда получается добиться.
И, кстати, в этом плане близкую к идеальной характеристику имеют электродвигатели. Они развивают максимальные «ньютон-метры» прямо со старта, а потом кривая крутящего момента плавно падает с ростом оборотов. График мощности при этом прогрессивно возрастает.
Современные моторы «Формулы 1» имеют скромный объём 1,6 л и относительно невысокий крутящий момент. Но за счёт турбонаддува, а главное — способности раскручиваться до 15000 об/мин, выдают порядка 600 л.с. Кроме того, инженеры грамотно интегрировали в силовой агрегат электродвигатель, который в определённых режимах может добавлять ещё 160 «лошадок». Так что гибридные технологии могут работать не только на экономичность
Думаю, вы уже поняли — в характеристиках автомобиля важны не только максимальные значения мощности и крутящего момента, но и их зависимость от оборотов. Вот почему журналисты так любят повторять слово «полка» — когда, допустим, мотор выдаёт пик тяги не в одной точке, а в диапазоне от 1500 до 4500 об/мин. Ведь если есть запас крутящего момента, мощности тоже, скорее всего, будет хватать.
Но всё же лучший показатель «качества» (назовём его так) отдачи автомобильного двигателя — его эластичность, то есть способность набирать обороты под нагрузкой. Она выражается, например, в разгоне от 60 до 100 км/ч на четвёртой передаче или с 80 до 120 км/ч на пятой — это стандартные тесты в автомобильной индустрии. И может случиться так, что какой-нибудь современный турбомотор с высокой тягой на малых оборотах и широченной полкой момента даёт ощущение отличной динамики в городе, но на трассе при обгоне окажется хуже древнего атмосферника с более выгодной характеристикой не только момента, но и мощности…
Так что пусть в последнее время разница между дизельными и бензиновыми агрегатами становится всё более расплывчатой, пусть развиваются альтернативные моторы, но извечный союз мощности, крутящего момента и оборотов двигателя останется актуальным. Всегда.
Мощность и крутящий момент | Тюнинг ателье VC-TUNING
Мощность и крутящий момент… Эти термины часто вводят в ступор многих посетителей автомобильных форумов. Энцо Феррари однажды сказал: «Лошадиные силы продают автомобиль, крутящий момент выигрывает гонки».
Мы не собираемся представлять здесь все уравнения и формулы, позволяющие рассчитать мощность и крутящий момент: объяснить многие вещи в одной статье достаточно трудно. Да это вам и не понадобится, если, конечно, вы не планируете стать крупным специалистам в данной области. Но мы постараемся доступным языком объяснить, как мощность и крутящий момент соотносятся друг с другом и как они влияют на производительность автомобиля.
Лошадиная сила
Термин «лошадиная сила» был впервые использован Джеймсом Уаттом, британским изобретателем, чье имя неразрывно связано с созданием парового двигателя. Строго говоря, лошадиная сила – это скорость, с которой может быть выполнена работа. Уатт использовал этот термин для сравнения мощности парового двигателя с мощью рабочей лошадки. Наравне с лошадиными силами сегодня используется и системная единица измерения мощности – ватт (Вт).
1 л.с. = 746 Вт
Эффективная мощность двигателя измеряется на коленчатом валу с помощью динамометра. Производители автомобилей, как правило, используют для ее обозначения термин «пиковая мощность» (максимальная мощность при определенном числе оборотов в минуту).
Мощность рассчитывается путем умножения крутящего момента двигателя на число оборотов и последующего деления на 5252. Откуда взялась последняя цифра? Если вы не хотите скучных и путаных объяснений, просто поверьте на слово и запомните эту константу.
крутящий момент * угловая скорость (RPM)
мощность = —————————————————
5252
Здесь не мешало бы упомянуть о динамометрических роликовых стендах, но из-за большого разнообразия стендовых динамометров, мы опишем основные из них в другой статье. Следует отметить, что существует немало причин, по которым цифры, наблюдаемые при езде по дороге, оказываются ниже полученных на стенде. Автомобиль на стенде неподвижен, а на открытой дороге свой вклад вносят давление воздуха, перепады температуры и многие другие факторы, которые сложно учесть при испытаниях, хотя многие пытаются компенсировать их отсутствие с помощью вентиляторов и т.д.
Крутящий момент
Крутящий момент – вращательное усилие, которое будет применено к ведущим колесам автомобиля. Крутящий момент можно рассматривать в качестве меры способности двигателя выполнить работу. Единицы измерения крутящего момента – фунт*фут и Ньютон*метр (Нм). Один фунт*фут крутящего момента представляет собой усилие, необходимое для поворота 1-футовой оси, на конце которой прикреплен груз весом 1 фунт. Если на конце 1-футовой оси находится груз весом 200 фунтов, крутящий момент будет составлять 200 фунтов*фут. Очевидно, что чем больше это число, тем больше вращательное усилие на колесах.
1 фунт*фут = 1.36 Н*м
Однако важно понимать, что по мере увеличения крутящего момента вашего двигателя возрастает вероятность самопроизвольного поворота колес. Это довольно частое явление у мощных переднеприводных (FWD) автомобилей с большим крутящим моментом. Поскольку в данном случае передние колеса задействованы также и в управлении автомобилем, вы можете столкнуться с эффектом, называемым паразитным силовым подруливанием. В принципе проблема «непослушания» приводных колес свойственна не только переднеприводным машинам, а любым мощным автомобилям с большим крутящим моментом. Однако, разделив крутящий момент на все четыре колеса (в случае полноприводных (4WD) автомобилей), вы можете уменьшить этот эффект и больше мощности передать дороге. Хотя есть еще много факторов (например, размер и структура шин, настройка подвески и ходовой части, передаточные числа), которые могут помочь переднеприводным (FWD) или заднеприводным (RWD) автомобилям эффективно использовать свою мощность.
Сравнение мощности и крутящего момента
(Как мощность и крутящий момент влияют на производительность)
Причина недопонимания ряда вопросов автолюбителями кроется в том, что в качестве характеристики двигателя автомобиля производители, как правило, приводят пиковые показатели мощности. Это ведет к путанице, люди пытаются сравнивать производительность автомобиля с его мощностью. «Моя машина имеет большее количество лошадиных сил, поэтому она будет быстрее вашей» – некорректное, но достаточно распространенное сравнение.
Есть много факторов, влияющих на производительность автомобиля, и крутящий момент, безусловно, один из них. Кроме того, и мощность, и крутящий момент будут зависеть от передаточных чисел. И, конечно же, большую роль играет то, как и для чего используется автомобиль.
Если вы когда-либо управляли машиной с высоким крутящим моментом (например, автомобилем с большим объемом двигателя или турбодизелем), вы, вероятно, заметили, что способны с легкостью ускоряться на большинстве передач. Это является результатом того, что имеется достаточно мощности в виде крутящего момента, чтобы автомобиль двигался при более широком диапазоне оборотов. Ускорение прямо пропорционально крутящему моменту, т.е. машина, будет ускоряться в соответствии с кривой крутящего момента.
Однако, если вы используете численно более высокое передаточное отношение для увеличения крутящего момента, вы на самом деле уменьшаете максимальную скорость вращения привода. Это может привести к тому, что автомобиль с высоким крутящим моментом (допустим, 680 НМ) достигнет своего предела уже при 30 км/ч.
При всем этом разговоры о крутящем моменте не просто игра слов. Следует понять, что лошадиная сила – просто другой способ измерения мощности (вспомните приведенное выше уравнение: лошадиная сила – это крутящий момент, умноженный на угловую скорость и деленный на 5252). Однако двигатель может быть рассчитан на более высокие обороты и более высокую мощность и, таким образом, на создание большего крутящего момента.
Из всего вышесказанного следует, что лошадиные силы и крутящий момент связаны друг с другом, однако это не одно и то же. Автомобиль с большим крутящим моментом будет ускоряться иначе, чем автомобиль с большим числом лошадей под капотом, с разными точками переключения передач и диапазонами оборотов в минуту. Автомобили с меньшим крутящим моментом (большим числом лошадиных сил), как правило, набирают больше оборотов, но максимальная мощность достигается только на больших оборотах. Машины с большим крутящим моментом (меньшим числом лошадиных сил) имеют меньшую мощность, но сравнительно более широкий диапазон оборотов. Все очень запутано: вроде бы крутящий момент и лошадиные силы – это одно и то же, но разгоняют машину по-разному. Хорошим автомобилем можно считать тот, что имеет оптимальное соотношение крутящего момента и лошадиных сил и возможность повышения обоих параметров.
Что еще влияет на ускорение
- Вес автомобиля. Многие ошибочно полагают, что чем больше весит машина, тем больше нужно энергии, чтобы сдвинуть ее с места.
- Аэродинамика. Снова требуется много энергии, чтобы машина могла преодолевать сопротивление встречным потокам воздуха.
- Сопротивление качению. Шины и привод (шестерни, приводные валы, оси и т.д.) требуют энергии, чтобы они могли вращаться с контактирующими поверхностями.
- Шестерни/передачи. Чтобы автомобиль мог разгоняться и ускорятся, он оборудован коробкой передач. Шестеренки в коробке влияют на крутящий момент, передаваемый на ведущие колеса, но они не могут изменить количество лошадиных сил в машине. В коробке передач все начинается с шестерни, которая запускает крутящий момент. Он позволяет ускоряться в относительно умеренном темпе, но избежать быстрых оборотов двигателя. Каждая последующая передача помогает развить скорость. Вот почему автомобиль, например, может разогнаться от 0 до 96 км/час за 5 секунд, но от 0 до 160 км/час разгон уже займет 13 секунд, поскольку ему нужно еще 8 секунд, чтобы набрать добавочную скорость в 64 км/час. При этом важно учитывать кинетическую энергию и аэродинамику (сопротивление ветру).
Динамометр фиксирует хороший крутящий момент не только на низких оборотах, но и во всем диапазоне оборотов. В сочетании с равномерно возрастающей кривой лошадиных сил, такой двигатель дает возможность машине разгоняться и выжимать педаль газа до упора. Хотя, все зависит от привода и комплектации самой машины. Но в целом, он имеет хорошую мощность и динамику.
Хочется надеяться, что после прочтения статьи о лошадиных силах и крутящем моменте вы не будете путать эти два понятия. Главное – запомнить, что машина с очень хорошим разгоном – это та, у которой двигатель может выдавать постоянно высокую мощность, даже на самых больших оборотах. Например, система газораспределительного механизма VVT-i эффективна для небольших двигателей, она помогает оптимизировать мощность на переменных оборотах. На самом деле не столь важно, с большим количеством лошадей ли машина или с высоким крутящим моментом, потому, что есть много других факторов, влияющих на ее характеристики.
Ускорение
И снова не будем вас утомлять скучными техническими терминами, а просто подсчитаем кое-что. Крутящий момент двигателя зависит от шестерней в коробке передач. Он нарастает по мере того, как вы переключаетесь на другую скорость. На автомобиле с низким крутящим моментом, его можно увеличить путем изменения передаточного числа. В результате этого трансмиссия или коэффициент привода изменяют диапазон оборотов двигателя, а также то, как используется крутящий момент (не оценивайте это в процессе). A V8 и Vtec производят крутящий момент разными способами посредством зубчатой передачи. Эти способы зависят от конструкции двигателя.
При всем этом интересно, как уже упоминалось ранее, что, хорошо набирающая скорость машина, имеет хорошую динамику крутящего момента, которая распространяется в самом широком диапазоне оборотов (высокий диапазон оборотов помогает поддерживать максимальный крутящий момент). Чтобы добиться максимума от машины, нужно знать, как выглядит динамика мощности и какие обороты у двигателя на каждой из передач. Также необходимо знать, как меняются обороты двигателя, когда переключается скорость: повышается или понижается передача. Это поможет вам узнать, что такое динамика крутящего момента на каждой отдельной передаче. Автомобиль разгоняется сильнее всего на пике крутящего момента, но стоит вам переключиться, как падают обороты, и ослабевает крутящий момент. Вся фишка в том, чтобы найти на каких оборотах будет хороший крутящий момент на следующей передаче, без потери динамики на текущей. Конечно, многое зависит от авто и его водителя, но есть наиболее общие рекомендации. Итак, если ваша машина производит максимальный крутящий момент на 4000 оборотах, и вы не хотите переключаться на следующую скорость с этой отметки, поскольку думаете, что потеряете сейчас эти ценные обороты и не сможете сохранить такой же крутящий момент на следующей передаче, а соответственно и скорость движения. Общая рекомендация в этом случае – для максимального ускорения переключаться тогда, когда стрелка тахометра ляжет на красную отметку (у некоторых легковых и гоночных авто есть специальные индикаторы).
Обозначение мощности авто в лошадиных силах
Американские машины
Лошадиные силы (HP Gross)
До 1972 года в Америке мощность двигателя автомобиля измерялась в лошадиных силах следующим образом: на стенде испытывался двигатель, который не оснащен воздушным фильтром, системой выхлопа или системой контроля над выбросами, но иногда оснащенный коллектором. В результате показатели максимальной мощности и крутящего момента отражали только теоретические значения, но не демонстрировали реальную мощность двигателя. Таким образом, измерялась общая мощность двигателя.
Лошадиные силы (HP net)
После 1972 года в Америке стали измерять полезную мощность двигателя. У полностью укомплектованного и установленного двигателя измерялась мощность на маховике, но при этом не учитывались потери при переключении передачи.
Запомните, что американские автомобили оснащены большими двигателями CU, которые выдают высокий крутящий момент и обеспечивают высокую производительность машины.
Лошадиные силы (bhp)
Мощность измеряется в лошадиных силах при помощи динамометра. Замер происходит на испытательном стенде в месте выхода вала из двигателя (коленчатый вал, который соединяется с маховиком). Окончательная цифра получается из крутящего момента, который используется для вычисления мощности в лошадиных силах (bhp).
Обратите внимание, что показатель мощности в лошадиных силах PS, принятый в Германии, отличается от обозначения bhp. Многие производители используют значение PS для лошадиных сил BHP.
Значения приблизительные:
- 1 Bhp = 1.005 Hp (net) – (разница не существенная)
- 1 Bhp = 1.0187 PS
- 1 PS = 0.986 Hp
- 1 Hp = 1.01387 PS
Иногда происходит путаница потому, что одни говорят о мощности в лошадиных силах, измеренной динамометром, другие об измерении с учетом потерь, а третьи о способе измерения по колесам WHP.
Что важнее — крутящий момент или лошадиные силы?
Обычно при оценке характеристик того или иного автомобиля в первую очередь мы обращаем внимание на мощность двигателя или количество лошадиных сил. Но не менее важной характеристикой является крутящий момент. Давайте разберемся, в чем разница между ними.Появившаяся задолго до первого механического транспортного средства «лошадиная сила» условна, так как определяет относительный уровень производительности среднестатистической лошади путем определения работы, необходимой для поднятия 75–килограммового груза на один метр за одну секунду.
Шотландский инженер Джеймс Уатт ввел новую единицу измерения мощности в лошадиную силу, но в системе СИ единицу мощности назвали уже в его честь — ватт (Вт). 1 киловатт (кВт) равен 1,36 л. с. Но в обычной жизни лошадиные силы оказались как-то ближе к народу, поэтому мы получаем письма с налогом за количество лошадиных сил в наших автомобилях, а не за киловатт и хвастаемся друзьям именно количеством«лошадей». Лошадиная сила остается очень популярной внесистемной единицей измерения мощности для транспортных средств. Кстати, типичная лошадь имеет предельную мощность порядка 13–15 лошадиных сил, как это ни забавно. Во всяком случае, на диностенде в режиме 5–минутной нагрузки она может выдать примерно столько. А тягловые тяжеловесы способны выдать даже в даже за 25 сил на такой отрезок времени.
А сам автомобиль тянет вперед не сама мощность, а крутящий момент, выдаваемый силовым агрегатом. И именно с ним мы сталкиваемся каждый день в обычной жизни чаще. Например, открывая крышку пластиковой бутылки, вы используете именно крутящий момент, именуемый также моментом силы или вращательным моментом. Ведь вряд ли вы проверяете, как быстро открутили крышку?
Крутящий момент измеряется в ньютон-метрах (Н·м). И он тесно связан с мощностью, ведь для двигателя с вращающимся валом мощность на любых оборотах легко рассчитать, зная момент. И наоборот, зная мощность, можно подсчитать момент. Упрощенная формула его расчета выглядит так:
P = M x 9549 x N
и, соответственно:
M = P х 9549 / N,
где P — это мощность двигателя в киловаттах (кВт), а N — это количество оборотов коленчатого вала в минуту.
Мощность демонстрирует количество работы, которое выполняет двигатель за промежуток времени, а крутящий момент отражает способность силового агрегата эту работу совершить. Например, ускорение машины в каждый момент времени при постоянном передаточном отношении трансмиссии пропорционально крутящему моменту. А вот время разгона с одной скорости до другой, именно мощности двигателя в этом диапазоне оборотов, иначе говоря, проделанной работе. В общем-то, всем изучавшим физику в школе это покажется очевидным, но, к сожалению, не все помнят или не соотносят знания теоретического курса и примеры из реальной жизни.
Уверен, многие автолюбители даже не обращают внимание на значение крутящего момента в списке технических характеристик автомобиля и на обороты, при которых он достигается. А ведь чем выше крутящий момент и с чем более низких оборотов он достигается, тем приятнее и «эластичнее» ощущается двигатель, тем выше его реальная мощность на промежуточных режимах. Именно поэтому дизельные двигатели с турбонаддувом зачастую кажутся более приятными в обращении, чем более форсированные атмосферные бензиновые, которые необходимо «крутить» в отсечку ради достижения максимальной динамики разгона. И именно по этой причине тот, кто вкусил радости хорошего двигателя с турбонаддувом, уже не очень хочет пересаживаться на атмосферные, которые даже при схожей мощности «едут» ощутимо хуже.
Почему же такое внимание уделяется именно максимальной мощности? Дело в том, что владельца машины редко волнует максимальное ускорение автомобиля на скорости 20 или 30 километров в час, как физическая величина. Его, скорее всего, интересует динамика разгона в диапазоне 0–100, 80–120 или 100–200, а не абстрактное ускорение. А в этом случае речь идет о приращении кинетической энергии автомобиля, а значит, о проделанной двигателем работе. Которая зависит именно от мощности. В случае с идеальной трансмиссией проделанная работа будет прямо пропорциональна максимальной мощности мотора.
Вот только машин с идеальными трансмиссиями не бывает, если это не карьерные самосвалы с электропередачей, а значит, важна не только максимальная мощность, но и мощность во всем диапазоне оборотов, в котором вынужденно будет работать двигатель при таком разгоне. Оценить ее можно по графику внешней скоростной характеристики автомобиля, так называемой ВСХ, зная передаточное отношение трансмиссии на каждой передаче и предельные обороты мотора. А косвенно понять, насколько мощным будет мотор на промежуточных оборотах, позволяют именно данные по максимальному крутящему моменту и оборотам, при которых он достигается. Ведь чем выше момент на всех оборотах ниже максимальной мощности, тем ближе мощность на этих оборотах к максимально возможной и тем большую работу сможет проделать двигатель. Сложно? Тогда просто используйте эмпирическое правило, упомянутое выше.
Главное, помните, что мощность и крутящий момент — зависящие друг от друга величины, поэтому всегда важно и то, и другое.
Крутящий момент и мощность – основные характеристики двигателя — Автомобильный журнал АВТОГИД 174
Крутящий момент и мощность – основные характеристики двигателя
Итак, что же это за основные характеристики и на что они влияют. Если с мощностью более-менее понятно и среднестатистический автолюбитель скажет, что для бюджетного хатчбека 100 лошадиных сил вполне хватает, то с крутящим моментом начинается полная неразбериха.
Мощность автомобиля характеризует его скоростные качества – чем выше мощность, тем выше можно развить скорость. Так уж повелось, что в автомобильном мире мощность принято измерять лошадиными силами. Однако, мощность двигателя является величиной не постоянной и напрямую зависит от его оборотов. Другими словами, на низких оборотах в работе двигателя задействован далеко не весь «табун лошадей», а только некоторая его часть. Так для бензиновых двигателей большинства современных автомобилей максимальная мощность (которую указывают в паспорте) достигается при 5000-6000 оборотах в минуту, а для дизельных – 3000-4000. Однако, в повседневной городской езде обороты двигателя, как правило, ниже, а значит, ниже мощность. А теперь представим, что нам надо ускориться для обгона – мы нажимаем на педаль и обнаруживаем, что «автомобиль не едет». В чем же причина? Причина – в крутящем моменте.
Крутящий момент – это произведение силы на плечо рычага, к которому она приложена, Мкр = F х L. Сила измеряется в ньютонах, рычаг – в метрах. 1 Нм – крутящий момент, который создает сила в 1 Н, приложенная к концу рычага длиной 1 м. В двигателе внутреннего сгорания роль рычага исполняет кривошип коленчатого вала. Сила, рождаемая при сгорании топлива, действует на поршень, через который и создает крутящий момент. В контексте настоящей статьи крутящий момент есть величина, определяющая насколько быстро двигатель может набрать максимальную мощность. Нетрудно догадаться, что именно эта величина характеризует динамику разгона. Также как и мощность, максимальный крутящий момент указывается для конкретных оборотов двигателя. При этом важным параметром является не столько величина момента, сколько обороты, на которых он достигается. Например, для резкого ускорения при спокойной езде (2000-2500 об./мин.) более предпочтителен тот двигатель, крутящий момент которого достигается на низких оборотах – нажал на педаль и машина выстрелила.
Известно, что серийные бензиновые двигатели развивают не самый большой крутящий момент, при этом максимальное значение достигается только на средних оборотах (обычно 3000-4000). Зато бензиновые двигатели могут раскручиваться до 7-8 тыс. об./мин., что позволяет им развивать довольно большую мощность. В противоположность таким моторам «тихоходные дизели», развивающие не более 5 000 об./мин., обладают внушительным моментом, доступным практически с самых «низов», при этом проигрывают в максимальной мощности.
И на десерт капелька математики. Мощность двигателя можно рассчитать по формуле:
P = Mкр*n/9549 [кВт],
где Mкр – крутящий момент двигателя (Нм), n – обороты коленчатого вала двигателя (об./мин.).
Для получения лошадиных сил необходимо полученный результат умножать на коэффициент 1,36.
На практике известно, что мощность двигателя в большей степени зависит от оборотов, потому что эту величину «проще нарастить», чем крутящий момент.
Сухой остаток: для максимальной скорости важна мощность двигателя, а для ускорения – крутящий момент. При этом важной характеристикой являются обороты двигателя, на которых этот крутящий момент максимален, то есть на которых возможно максимальное ускорение.
Источник: CAR-TALES.RU
Разработка моделии применение к нижней конечности
Разработка модели
Крутящий момент сустава — это сумма пассивного и активного моментов. Пассивные крутящие моменты создаются напряжением, возникающим при растяжении мышечной ткани, сухожилий и связок. Связь между пассивным крутящим моментом и углом ранее моделировалась с использованием экспоненциальных уравнений (Юн и Мансур, 1982; Хоанг и др., 2005), и в этом случае пассивный крутящий момент в суставе моделировался как:
TPASSIVE = B1ek1θ + B2ek2θ
(1)
Два члена в этом уравнении представляют собой крутящий момент пассивного сочленения на обоих концах диапазона движения.Поскольку функция пассивного крутящего момента не зависит от активации мышц, одни и те же пассивные крутящие моменты присутствуют в обоих направлениях нагрузки (например, разгибание и сгибание колена).
Существует два основных способа зависимости активного крутящего момента от угла сустава: изменение длины плеча момента с углом (Ито, Акима и Фукунага, 2000; Маганарис, 2001; Креволин, 2004) и отношение FL мышцы, поскольку длина мышцы зависит от угол сустава. In vivo , активный крутящий момент в суставе создается множественными мышцами-агонистами и антагонистами, действующими на руки, специфичные для мышц, вокруг оси сустава.При разработке модели активного крутящего момента предполагалось, что активные крутящие моменты создаются одной репрезентативной мышечной силой F , действующей вокруг плеча момента r . Таким образом, изометрический активный крутящий момент будет иметь вид:
TISO (θ) = r (θ) ⋅F (θ)
(2)
Однако, если и плечо момента, и сила мышцы являются независимыми функциями угла, модель переопределена, что приведет к несогласованным значениям параметров. Кроме того, кривые крутящий момент-угол имеют профиль, аналогичный кривым F-L, что можно увидеть у Kulig et al.(1984). Таким образом, модель была упрощена за счет ограничения угловой зависимости мышечной силой, сделав плечо момента постоянным.
Измеренные вариации силы в зависимости от угла сустава ведут себя одним из трех основных способов: восходящий, нисходящий и восходящий-нисходящий (Кулиг, Эндрюс и Хэй, 1984). Теоретически соотношение FL для активной мышечной силы достигает пиков при оптимальной длине саркомера. с уменьшением силы до нуля при увеличении и уменьшении длины (Gordon, Huxley, and Julian 1966; Winter 2005). Для описания этой связи использовались различные математические модели, включая квадратное уравнение (Chow et al.1999), нормальной кривой (Audu 1985), комбинации синус-экспоненциального уравнения (Hatze 1977) и интерполяции кубическим сплайном (Lloyd and Besier 2003). К сожалению, единой окончательной модели отношения F-L не возникло. Однако при создании функции угла, которая могла бы моделировать все три поведения, упомянутые выше, синусоидальная функция казалась естественной формой для изучения. На основе этого была создана следующая модель изометрического крутящего момента:
TISO (θ) = r⋅FMAX⋅cos (πθ − θ0θMAX − θMIN)
(3)
где F MAX — максимальная мышечная сила, θ 0 — угол сустава, при котором возникает максимальный крутящий момент, а θ MAX и θ MIN — углы суставов, где косинус функция стремится к нулю.
Зависимость активного крутящего момента от угловой скорости возникает из соотношения F-V мышцы. Концентрическое соотношение F-V мышцы указывает на уменьшение мышечной силы по мере увеличения скорости сокращения мышцы. Гиперболическое уравнение Хилла (Hill 1938), пожалуй, является наиболее широко используемым выражением для этого соотношения:
где F ISO представляет собой изометрическую мышечную силу, а a и b — константы, определяющие кривизну гиперболы.Изменение формы этого уравнения дает:
F (V) = FISO2V1V2 + V (V2−3V1) 2V1V2 + V (2V2−4V1)
(5)
где константы V 1 и V 2 представляют скорости мышц, при которых мышечная сила составляет 75% и 50% от F ISO , соответственно.
В общем, скорость мышц может зависеть как от угла, так и от угловой скорости. Однако из предыдущего предположения о плече с постоянным моментом следует, что длина мышцы является линейной функцией угла.Следовательно, скорость мышц зависит только от угловой скорости:
Это означает, что форма кривой крутящего момента и угловой скорости не зависит от угла. Ранее было отмечено, что величина кривых крутящего момента-скорости изменяется с изменением угла сочленения, в то время как форма кривых остается аналогичной (Westing and Seger 1989; Abbott and Wilkie 1953).
Теперь мы можем построить функцию крутящего момента, угла и угловой скорости для концентрических движений. Подстановка уравнения 6 в уравнение 5 определяет силу как функцию угловой скорости.Кроме того, умножение изометрической мышечной силы F ISO на плечо момента r дает T ISO , изометрический крутящий момент сустава, который определен в уравнении 3. Объединение уравнений 3, 5 и 6 дает:
TCON (θ, θ˙) = r⋅FMAX⋅cos (πθ − θ0θMAX − θMIN) ⋅ (2ω1ω2 + θ˙ (ω2−3ω1) 2ω1ω2 + θ˙ (2ω2−4ω1))
(7)
где ω 1 и ω 2 — аналоги угловых скоростей V 1 и V 2 .
Эксцентрический крутящий момент был определен путем масштабирования концентрического крутящего момента. Дадли (1990) показал, что соотношение эксцентрических и концентрических моментов разгибателей коленного сустава постоянно увеличивается с угловой скоростью. Таким образом, коэффициент масштабирования был сделан линейной функцией скорости, в результате чего:
TECC (θ, θ˙) = TCON (θ, −θ˙) ⋅ (1 − Eθ˙)
(8)
где E — постоянная. Основным преимуществом этого подхода является то, что для определения эксцентрического крутящего момента требуется только один дополнительный параметр.
Объединяя константы в независимые параметры, окончательная модель активного мышечного момента выглядит так:
ТАКТИВНЫЙ (θ, θ˙) = {C1cos (C2 (θ − C3)) (2C4C5 + θ˙ (C5−3C4) 2C4C5 + θ˙ (2C5−4C4)) θ˙≥0C1cos (C2 (θ − C3 )) (2C4C5 − θ˙ (C5−3C4) 2C4C5 − θ˙ (2C5−4C4)) (1 − C6θ˙) θ˙ <0
(9)
где положительная скорость указывает на концентрическое движение, а отрицательная скорость указывает на эксцентрическое движение. Эта модель создает поверхность в пространстве крутящий момент-угол-угловая скорость, которая представляет собой максимальный произвольный крутящий момент.описывает шесть параметров в модели активного крутящего момента. Общий крутящий момент в шарнире представляет собой сумму активного (уравнение 9) и пассивного (уравнение 1) крутящих моментов.
Таблица 1
Описание шести параметров в уравнении активного крутящего момента
| Параметр | Интерпретация |
|---|---|
| C 1 = F MAX r | m Максимальный изометрический крутящий момент шарнира (макс. |
| C 2 = π / (θ MAX -θ MIN ) | π, деленное на (теоретический) диапазон углов суставов, в котором присутствует активная мышечная сила. |
| C 3 = θ 0 | Угол шарнира при максимальном изометрическом крутящем моменте (рад) |
| C 4 = ω 1 | Угловая скорость при крутящем моменте 75% от изометрического крутящего момента (рад / с) |
| C 5 = ω 2 | Угловая скорость, когда крутящий момент составляет 50% от изометрического крутящего момента (рад / с) |
| C 6 = E | Определяет эксцентричный крутящий момент относительно концентрического крутящего момента.Положительное значение означает эксцентрический> концентрический. |
Применение к нижней конечности
Всего из университетского населения и местного сообщества было набрано 34 здоровых, активных взрослых, в том числе 14 человек в возрасте 18-25 лет, 14 человек в возрасте 55-65 лет и 6 человек старше 65 лет () . В каждой возрастной группе было равное количество мужчин и женщин. Критериями включения в исследование были отсутствие травм или заболеваний, которые могли бы исказить результаты или поставить под угрозу испытуемого, и участие в физических нагрузках (аэробных или силовых) 2–4 раза в неделю.Кроме того, перед участием пожилые люди должны были пройти медицинский осмотр, проводимый врачом. Медицинское обследование использовались для исключения предметов с любым неврологическим, кардиологическим, респираторным, отологическим, или опорно-двигательным аппарата. Исследование было одобрено Наблюдательным советом Технологического института Вирджинии, и все субъекты предоставили информированное согласие перед участием.
Таблица 2
Сводка средних (СО) характеристик испытуемых.
| Возрастная группа | 18-25 | 55-65 | > 65 | ||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Пол | M | F | M | F | F | 5 M | Возраст (лет) | 19.6 (1,1) | 19,6 (1,3) | 61,3 (3,3) | 58,1 (3,3) | 71,7 (2,3) | 68,3 (2,5) |
| Высота (см) | 174,8 (5,2) | 160,6 (5,0) | 174,7 (4,9) | 162,6 (1,9) | 174,3 (8,6) | 4,7 (161,7) | |||||||
| Масса (кг) | 72,8 (7,2) | 62,1 (6,33) | 87,7 (13,2)66,0 (10,6) | 86,2 (11,4) | 64,5 (2,9) | ||||||||
Протокол измерения максимальной произвольной силы мышц включал изометрические и изокинетические (концентрические и эксцентрические) максимальные произвольные сокращения (MVC) , каждое из которых выполняется в шести направлениях нагрузки: HE, HF, KE, KF, PF и DF.Все испытания проводились на правой ноге с помощью динамометра Biodex System 3 (Biodex Medical Systems, Inc., Ширли, Нью-Йорк, США). Испытуемым велели приложить максимум усилий, и их устно поощряли на протяжении всего протокола.
Протокол был одинаковым для каждого сустава и направления нагрузки. Профиль пассивного крутящего момента был сначала зарегистрирован путем медленного перемещения динамометра (5 град / с) по всему диапазону движений, когда испытуемый был расслаблен. Затем изометрический MVC был записан для каждого из шести углов суставов, равномерно распределенных по всему диапазону движения конкретного объекта, переходя от одного конца диапазона движения к другому (например,грамм. сгибание через разгибание). Все шесть изометрических упражнений MVC сначала выполнялись для одного направления (например, разгибание), а затем — шесть для другого направления (например, сгибание). После этого был сделан пятиминутный отдых. Четыре изокинетических концентрических MVC были записаны для обоих направлений движения на каждой из двух скоростей (60 и 120 град / с для голеностопного сустава и бедра и 75 и 150 град / с для колена). Затем был сделан второй пятиминутный отдых. Также были зарегистрированы четыре высокоскоростных концентрических MVC для обоих направлений движения.В этих тестах использовалась максимальная изокинетическая скорость Biodex (500 град / с), эффективно минимизирующая сопротивление, и субъекту предлагалось двигаться как можно быстрее. После высокоскоростных движений были выполнены четыре изокинетических эксцентрических MVC с одной скоростью (60 град / с для голеностопного сустава и бедра и 75 град / с для колена) для обоих направлений движения. Затем наблюдали последний пятиминутный период отдыха. Наконец, был взят второй набор изометрических MVC. Эта процедура была идентична первой серии изометрических измерений, за исключением того, что порядок измерения углов был изменен на обратный (например,грамм. разгибание за счет сгибания).
Во время тестов все испытуемые располагались одинаково. Тестирование голеностопного и коленного суставов проводилось с использованием стандартных приспособлений производителя в сидячем положении. Тестирование голеностопного сустава проводилось при сгибании бедра на 80 градусов и коленного сустава на 50 градусов. Коленный тест проводился с бедром, согнутым примерно на 70 градусов. Тестирование бедра проводилось в положении стоя с жесткой рамой, изготовленной по индивидуальному заказу, аналогично методике Dean et al. (2004). Колено удерживалось в слегка согнутом положении с помощью коленного иммобилайзера.
Угол, угловая скорость и крутящий момент измерялись с частотой 200 Гц во время всех нагрузок. Необработанные данные подвергались фильтрации нижних частот с частотой 5 Гц (фильтр Баттерворта четвертого порядка). Были определены изокинетические части данных о движении, где ускорение было незначительным. Крутящий момент из-за веса конечности и устройства может вызвать значительные ошибки в данных динамометра (Herzog 1988). Этот гравитационный крутящий момент был оценен (вместе с крутящими моментами пассивных соединений) методом наименьших квадратов профиля пассивного крутящего момента и вычтен из данных.Произвольное количество углов суставов (10 для бедра и колена, 8 для голеностопного сустава), равномерно распределенных по диапазону движения, определяло точки данных, используемые при подборе модели. Изометрические крутящие моменты были найдены для этих углов соединения с использованием интерполяции кубическим сплайном, а максимальные изокинетические крутящие моменты для этих углов были взяты непосредственно из данных. Из высокоскоростного движения была включена точка максимальной достигнутой скорости (т. Е. Когда угловое ускорение было нулевым).
Параметры для пассивной функции крутящего момента соединения были оценены (вместе с гравитационным крутящим моментом) из профиля пассивного крутящего момента с использованием аппроксимации методом наименьших квадратов.Когда колено сгибалось, считалось, что зарегистрированный пассивный крутящий момент в значительной степени связан с сжатием седла Biodex, поэтому эта часть не была включена в качестве пассивного крутящего момента сустава. При подошвенном сгибании лодыжки Biodex обычно ограничивал диапазон движений, а не объект. Для большинства более молодых испытуемых пассивные моменты в суставах в этом положении были слишком малы для надежного определения параметров.
Чтобы вычислить параметры функции активного крутящего момента для каждого объекта, был использован алгоритм моделирования отжига, в значительной степени основанный на алгоритме, подробно описанном Corana et al.(1987), был создан в Matlab (The MathWorks Inc., Натик, Массачусетс, США). Параметры модели для каждого испытуемого были найдены путем минимизации суммы квадратов остатков. Первые пять параметров функции были определены с использованием только изометрических и концентрических точек данных. Остатки были взвешены так, чтобы четыре скорости (изометрическая, две изокинетические и высокая скорость) вносили равный вклад в подгонку. Шестой параметр был определен во втором прогоне моделирования отжига, в который были включены эксцентрические данные и первые пять параметров оставались постоянными.
Хотя изначально предполагалось, что шесть параметров в модели независимы, было обнаружено, что два параметра, определяющие соотношение скоростей, C4 и C5, были линейно связаны в пределах каждого направления нагрузки. Таким образом, соотношение C5 / C4 было установлено постоянным для каждого направления нагрузки. Значение этого отношения составляло 2,020 для HE, 2,037 для HF, 2,606 для KE, 2,605 для KF, 3,602 для PF и 2,777 для DF. Окончательные параметры модели были рассчитаны с учетом этого ограничения, и, таким образом, индивидуальные подгонки активного крутящего момента имели только пять независимых параметров, причем шестой зависел от направления усилия.
Максимальный крутящий момент | Yamaha Motor Australia
Максимальный крутящий момент | Yamaha Motor AustraliaМТ-10СП
MT-10 Специальная серия
Основные характеристики- Двигатель CP4, настроенный для максимального удовольствия от крутящего момента
- Двойные передние диски 320 мм с ABS
- Муфта вспомогательного механизма и скольжения
- Агрессивный стиль массового движения вперед
МТ-10
гипер голый
Основные характеристики- Двигатель CP4, настроенный для максимального удовольствия от крутящего момента
- Легкая алюминиевая рама Deltabox
- Агрессивный стиль массового движения вперед
- Подвеска на основе YZF-R1 с измененными настройками
МТ-09СП
MT-09 Специальная серия
Основные характеристики- Двигатель 889cc CP3
- Литой под давлением алюминий Deltabox
- Premium KYB передняя подвеска
- Амортизатор задний Öhlins
MT-09
Тройное веселье
Основные характеристики- Двигатель 889cc CP3
- Литой под давлением алюминий Deltabox
- 6-осевой IMU
- Новые системы впуска и выпуска
MT-07HO
689 куб. См, высокая производительность
Основные характеристики- 689cc параллельный твин
- Передние тормоза большего размера
- Дизайн нового поколения
- Светодиодное освещение для проектора
MT-07LA
655cc Одобрено учащимся
Основные характеристики- 655cc параллельный твин
- Передние тормоза большего размера
- Дизайн нового поколения
- Светодиодное освещение для проектора
MT-03
MT начального уровня
Основные характеристики- 321cc параллельный твин
- Агрессивный дизайн MT
- Вилка передняя перевернутая
- Маневренный и легкий
Пожалуйста, включите JavaScript для просмотра этого сайта.
Этот диапазон скоростей должен включать скорости вращения, на которых двигатель производит свой […] максимальная мощность и i t s максимальный крутящий момент .eur-lex.europa.eu | Cette plage de rgimes doit inclure les vitesses de rotation auxquelles le moteur donne sa […] puissanc e максимальный e e t son couple max im al .eur-lex.europa.eu |
Родительский двигатель семейства […]должно быть выбрано с использованием основных критериев максимальной подачи топлива за такт при . […] декларация ar e d максимальный крутящий момент s p ee d.eur-lex.europa.eu | Le moteur parent de la famille […]doit tre slectionn selon le critre primaire du dbit de carburant le plus lev par . […] Cours e au r gim e d u пара максимальная .eur-lex.europa.eu |
Дополнительно давление и усилие предварительного напряжения при соединении и […] в рабочем состоянии n a t максимальный крутящий момент a r e также рассчитывается.kisssoft.ch | Outre le dlai, la force de prcontrainte lors de l’assemblage et pendant le […] fonctionn em ent p наш le пара max imum sera es time.kisssoft.ch |
| Расчет n o f максимальный крутящий момент f o r посадка без скольжения. kisssoft.ch | C alc ul d u пара максимальная po ur un aj us tage […] без блеска. kisssoft.ch |
Двигатель AMG V8 объемом 6208 куб. См с его […] мощность 510 л.с. a n d максимальный крутящий момент o f 6 30Nm, делает […]ML63 AMG необыкновенное явление. prestigecarhire.co.uk | Двигатель L’AMG V8 6208cc, до […] production de 5 10 ch et un пара max imal de 630 Nm , rend […]le ML63 AMG un phnomne extraordinaire. prestigecarhire.be |
Управляется по положению или по скорости […] с настройкой ab l e максимальный крутящий момент a n d освобождается, […]благодаря своей конструкции, от корректоров с обратной связью. midi-ingenierie.fr | Il se pilote en position […] ou en v itess e пара максимум param t rable […]et s’affranchit, de par sa concept, de correcteurs d’asservissement. midi-ingenierie.fr |
Оснащен полностью электронной системой управления двигателем […] системы и fe r s максимальный крутящий момент s t ab способность даже при […]экстремальных нагрузок на двигатель, что предотвращает перерывы в работе. wirtgen.de | Il offre une […] t r s grande s tab ilit de пара mot eur, m me en […]cas de forage du moteur, permettant ainsi d’viter des interruptions de travail. wirtgen.de |
а. Ток и крутящий момент […] предельные настройки для ограничения максимального выходного тока привода и t h e максимальный крутящий момент p r od приводимый двигателемittwww.ca | а. L`ajustement de limite du […] courant et du couple pou r limiter le courant de sortie de dispositif d’entraine me nt et le пара du moteu r .ittwww.ca |
| Двигатель engi ne ‘ s максимальный крутящий момент r a ti нг 300 […] фут-фунта обеспечивает сильное ускорение на крутых подъемах и почти без усилий тягу. autoheckford.com | L и пара ma xi мама de 30 0 livres-pied du moteur […] assure de fortes acclrations lors de la monte d’une pente, ainsi que des […]перформанса без усилий. autoheckford.com |
| Высокопрочный зубчатый привод помогает достичь т ч e максимальный крутящий момент o f 2 20 кН.м. dstgmachine.com | Les engrenages d’entranement de haute rsistance aident r alis er un couple ma x d e 220 kN .m. dstgmachine.fr |
для деталей, для которых не указан диапазон крутящего момента, затяните болты . […] постепенно до т ч e максимальный крутящий момент a n d проверка между […]исправно надежная посадка детали. media.canyon.com | Quant aux composants pour lesquels aucune marge de couples de serrage n’est […]Fournie, Serrez les Vis par лент […] progressiv es jusq u’a u couple m aximal aut or is en […]contrlant chaque fois leur bon serrage. media.canyon.com |
| Определяет т ч e максимальный крутящий момент w i th , который находится под напряжением […]
Двигатель можно нагружать, не вызывая непрерывного вращательного движения. saia-motors.com | D f ini t l e couple m aximal avec leq ue l un moteur […] aliment peut tre charg sans donner lieu un mouvement de Rotation Continental. saia-motors.com |
Двух- или трехколесные автотранспортные средства Поскольку он не смог одобрить все поправки Европейского парламента, Совет отметил, что он не может […]на данном этапе принимает […] Директива о максимальном исполнении sp ee d , максимальный крутящий момент a n d максимальная n мощность двигатель двух- или трехколесного […]автомашины. europa.eu | Vhicules moteur deux ou trois roues Le Conseil, n’tant pas en mesure d’approuver tous les amendements du Parlement europen, a constat qu’il ne pouvait pas arrter, ce stade, […]la относительная директива […] la vi te sse maximale par c onstruction, a insi qu ‘ au пара ma ce xim puiss al et maximale ne tt e du moteur […]des vhicules moteur deux ou trois roues. europa.eu |
| Кроме того, двигатель fe r s максимальный крутящий момент s t ab ility даже при экстремальных […] нагрузки двигателя, что предотвращает перерывы в работе. wirtgen.de | En outre, mme quand il est soumis des charge extrmes, ce […] moteur f ourni t u n пара d ‘un e tr s grande st abili t , ce qui […]permet d’viter les interruptions de travail. wirtgen.de |
Качество и точность […] зуборезные a ll o w максимальный крутящий момент w i th минимальный уровень шумаleroy-somer.com | La qualit et la prcision de […] l’engrnement p ermet ten t u n пара m aximum av ec un n iveau […]минимум leroy-somer.com |
Полный крутящий момент муфты для переходной вибрации при прохождении основных критических нагрузок при разгоне, […] публикуется как t h e максимальный крутящий момент .renold.es | Общая пара конденсаторов с учетом вибраций […]transitoires bien que passant par des points критика Важные моменты Монте-де-Витесс […] est d on ne comm e le couple ma ximum .renold.com |
| T h e максимальный крутящий момент w h ic h шаговый […]
Двигатель без инерции внешней массы может работать без ступенчатых потерь. saia-motors.com | L e couple m axi mum q u’un mo teur pas […] pas sans inertie de masse externe peut dvelopper sans perte de pas. saia-motors.com |
| T h e максимальный крутящий момент l i mi t 100% было достигнуто в течение […] 15 секунд и вертикальный набор высоты прекратился. tsb-bst.gc.ca | La limi te maximale d e couple d e 1 00 % a t atteinte […] dans les 15secondes, et la monte verticale s’est arrte. tsb-bst.gc.ca |
Maxity Electric — это автомобиль с нулевым уровнем выбросов и шума, которым можно управлять. […]с водительскими правами категории B. Его топ […] скорость 90 км / ч с th a максимальный крутящий момент f r om ноль и полезная нагрузка […]до 2 тонн. press.edf.com | Le Maxity lectrique est un vhicule zro mission et zro nuisance sonore qui se pipe avec un […]разрешение B. Sa vitesse de pointe est […] de 90 km / h av ec un пара максимальная d s l e dm ar rage et […]Utile Utile Pouvant atteindre 2 тонны. СМИ.edf.com |
Разработан с оптимизацией […] спираль поршня to pro vi d e максимальный крутящий момент o u tp ut.tycoflowcontrol.be | Conu avec une rampe […] hlicodale o ffran t u n пара максимальное de so rtie .tycoflowcontrol.be |
5,5-литровый двигатель V8 AMG с наддувом в SL55 AMG […] обеспечивает 517 л.с., nd a максимальный крутящий момент o f 7 20 Нм.prestigecarhire.co.uk | L’AMG 5,5-литровый дополнительный двигатель V8 в SL55 […] AMG offr e 517hp et un пара max imum de 72 0Нм.prestigecarhire.be |
| МАКСИМАЛЬНЫЙ ДИЗАЙН SP EE D , МАКСИМАЛЬНЫЙ МОМЕНТ A N D МАКСИМАЛЬНАЯ МОЩНОСТЬ N ДВИГ. ТРЕХКОЛЕСНЫЙ […] АВТОТРАНСПОРТ После обмена […]мнений относительно предела максимальной мощности для двух- или трехколесных транспортных средств Совет согласился поручить Комитету постоянных представителей пересмотреть этот вопрос и представить этот пункт для принятия Советом на его заседании в июне. europa.eu | VIT ES SE MAXIMALE PAR CONSTRUCTI ON, ПАРУ MAX IMA LE, P UI S SA NCE MAXIMALE 9037 DOT … .] DES VHICULES DEUX OU TROIS ROUES […]A l’issue d’un change de vues sur la question de la limit maximale de la puissance des vhicules moteur deux ou trois roues, le Conseil est meeting de charge le Comit des Reprsentants permanents de репрезентатив l’examen de cette question et de суть точки для принятия на заседании совета. europa.eu |
Специально разработанные ручки идеально подходят по размеру в соответствии с длиной лезвия для . […] отличное сцепление a n d максимальный крутящий момент .katun.com | Les Manches spcialement conus […]sont parfaitement sizes par rapport la longueur de la lame pour obtenir une […] приз exc el одолжил e et u n пара m ax imum .katun.com |
| Разрыв до w n Момент : Th e максимальный крутящий момент номинальное напряжение t h двигатель может развиваться при 904 без […] глохнет или резкое падение скорости. oee.nrcan-rncan.gc.ca | Проводник: t или t matriau q ui prsente un faible rsistance a u pass du courant l ec trique, […] par instance, le cuivre. oee.nrcan-rncan.gc.ca |
высокодинамичный, цифровой […] сопряженный электродвигатель переменного тока f o r максимальный крутящий момент .index-werke.de | Moteur Courant Triphas Couplage numrique […] extrmement dyna mi que p наш un пара max imum .index-werke.de |
| Он также имеет broa de s t Максимальный крутящий момент o p er Диапазон действия в […] своей категории (450 оборотов). renault-trucks.co.uk | Утилизировать в […] outre de l a pla ge de пара maximale la plus l arge de […]в категории (450 туров). renault-trucks.fr |
Трансмиссия оснащена более прочными шестернями, чтобы выдерживать дополнительный крутящий момент, […]и измененные передаточные числа позволяют лучше использовать дополнительные 1000 об / мин и помогают сохранить […] двигатель в пределах i t s максимальный крутящий момент r a ng e.gregoiresport.com | La Bote reoit des pignons plus solides pour Supporter l’augmentation de couple, et unnouvel tagement des […]рапорта для более эффективного использования 1 000 трлн. Дополнений и помощников по ремонту […] toujours d и s sa pla ge de couple max im al .gregoiresport.com |
Пробовали запустить машину несколько […]разных способа, в том числе […] обороты двигателя при 4000 об / мин f o r максимальный крутящий момент b e fo повторный запуск, но когда мы начали […]почувствовав запах тостов, мы остановились. fortieroccasion.com | Nous avons tent de lancer la voiture de plusieurs faons, […]для часов […] 4 00 0 тр / мин средн. и t de dcoller для получения прибыли er du maximu m de пара, mai s no us avons […]senti une odeur de brl, alors nous avons arrt. fortieroccasion.com |
Зависимость мощности от крутящего момента — x-engineer.org
В этой статье мы собираемся понять, как создается крутящий момент двигателя , как рассчитывается мощность двигателя и что такое крутящий момент и кривая мощности . Кроме того, мы собираемся взглянуть на карты крутящего момента и мощности двигателя (поверхности).
К концу статьи читатель сможет понять разницу между крутящим моментом и мощностью, как они влияют на продольную динамику автомобиля и как интерпретировать кривые крутящего момента и мощности при полной нагрузке.
Определение крутящего момента
Крутящий момент можно рассматривать как вращающее усилие , приложенное к объекту. Крутящий момент (вектор) — это произведение между силой (вектором) и расстоянием (скаляр). Расстояние, также называемое плечом рычага , измеряется между силой и точкой поворота. Подобно силе, крутящий момент является вектором и определяется амплитудой и направлением вращения.
Изображение: Момент затяжки на колесном болте
Представьте, что вы хотите затянуть / ослабить болты колеса.Нажатие или вытягивание рукоятки гаечного ключа, соединенного с гайкой или болтом, создает крутящий момент (усилие поворота), который ослабляет или затягивает гайку или болт.
Крутящий момент T [Нм] является произведением усилия F [Н] и длины плеча a [м] рычага.
\ [\ bbox [# FFFF9D] {T = F \ cdot a} \]Чтобы увеличить величину крутящего момента, мы можем либо увеличить силу, либо длину плеча рычага, либо и то, и другое.
Пример : Рассчитайте крутящий момент, полученный на болте, если плечо гаечного ключа имеет значение 0.25 м и приложенная сила 100 Н (что приблизительно эквивалентно толкающей силе 10 кг )
\ [T = 100 \ cdot 0,25 = 25 \ text {Нм} \]Тот же крутящий момент можно было бы получить, если бы плечо рычага было 1 м и усилие всего 25 Н .
Тот же принцип применяется к двигателям внутреннего сгорания. Крутящий момент на коленчатом валу создается силой, прикладываемой к шейке шатуна через шатун.
Изображение: Крутящий момент на коленчатом валу
Крутящий момент T будет создаваться на коленчатом вале на каждой шейке шатуна каждый раз, когда поршень находится в рабочем ходе.Плечо a в данном случае имеет радиус поворота (смещение) .
Величина силы F зависит от давления сгорания внутри цилиндра. Чем выше давление в цилиндре, тем выше сила на коленчатом валу, тем выше выходной крутящий момент.
Изображение: функция вычисления крутящего момента двигателя для давления в цилиндре
Длина плеча рычага влияет на общую балансировку двигателя . Слишком большое его увеличение может привести к дисбалансу двигателя, что приведет к увеличению усилий на шейках коленчатого вала.
Пример : Рассчитайте крутящий момент на коленчатом валу для двигателя со следующими параметрами:
| Диаметр цилиндра, B [мм] | 85 |
| Давление в цилиндре, p [бар] | 12 |
| Смещение кривошипа, a [мм] | 62 |
Сначала мы вычисляем площадь поршня (предполагая, что головка поршня плоская и ее диаметр равен диаметру отверстия цилиндра):
\ [A_p = \ frac {\ pi B ^ 2} {4} = \ frac {\ pi \ cdot 0.2 \]Во-вторых, мы рассчитаем силу, приложенную к поршню. Чтобы получить силу в Н, (Ньютон), мы будем использовать давление, преобразованное в Па (Паскаль).
\ [F = p \ cdot A_p = 120000 \ cdot 0,0056745 = 680.Предполагая, что вся сила в поршне передается на шатун, крутящий момент рассчитывается как:
\ [T = F \ cdot a = 680.Стандартная единица измерения крутящего момента — Н · м (Ньютон-метр).В частности, в США единицей измерения крутящего момента двигателя является фунт-сила · фут (фут-фунт). Преобразование между Н · м и фунт-сила · фут :
\ [\ begin {split}1 \ text {lbf} \ cdot \ text {ft} & = 1.355818 \ text {N} \ cdot \ text {m} \\
1 \ text {N} \ cdot \ text {m} & = 0.7375621 \ text {lbf} \ cdot \ text {ft}
\ end {split} \]
Для нашего конкретного примера крутящий момент в имперских единицах (США):
\ [T = 42.218293 \ cdot 0.7375621 = 31.138615 \ text {lbf} \ cdot \ text {ft} \]Крутящий момент T [Н] также может быть выражен как функция среднее эффективное давление двигателя.
\ [T = \ frac {p_ {me} V_d} {2 \ pi n_r} \] где:
p me [Па] — среднее эффективное давление
V d [m 3 ] — рабочий объем двигателя
n r [-] — количество оборотов коленчатого вала за полный цикл двигателя (для 4-тактного двигателя n r = 2 )
Определение мощности
В физике степень — это работа, выполненная во времени, или, другими словами, скорость выполнения работы .В системах вращения мощность P [Вт] является произведением крутящего момента T [Нм] и угловой скорости ω [рад / с] .
\ [\ bbox [# FFFF9D] {P = T \ cdot \ omega} \]Стандартная единица измерения мощности — Вт, (ватт) и скорости вращения — рад / с, (радиан в секунду) . Большинство производителей транспортных средств предоставляют мощность двигателя в л.с., (мощность торможения) и скорость вращения в об / мин, (оборотов в минуту).Поэтому мы будем использовать формулы преобразования как для скорости вращения, так и для мощности.
Чтобы преобразовать об / мин в рад / с , мы используем:
\ [\ omega \ text {[rad / s]} = N \ text {[rpm]} \ cdot \ frac {\ pi} { 30} \]Чтобы преобразовать рад / с в об / мин , мы используем:
\ [N \ text {[rpm]} = \ omega \ text {[rad / s]} \ cdot \ frac {30 } {\ pi} \]Мощность двигателя также может быть измерена в кВт вместо Вт для более компактного значения.Чтобы преобразовать кВт в л.с. и обратно, мы используем:
\ [\ begin {split}P \ text {[bhp]} & = 1.36 \ cdot P \ text {[кВт]} \\
P \ text {[кВт]} & = \ frac {P \ text {[bhp]}} {1.36}
\ end {split} \]
В некоторых случаях вы можете найти л.с., (мощность в лошадиных силах) вместо л.с. как единица измерения мощности.
Имея скорость вращения, измеренную в об / мин , и крутящий момент в Нм , формула для расчета мощности следующая:
\ [\ begin {split}P \ text {[кВт]} & = \ frac {\ pi \ cdot N \ text {[rpm]} \ cdot T \ text {[Nm]}} {30 \ cdot 1000} \\
P \ text {[HP]} & = \ frac {1.36 \ cdot \ pi \ cdot N \ text {[rpm]} \ cdot T \ text {[Nm]}} {30 \ cdot 1000}
\ end {split} \]
Пример . Рассчитайте мощность двигателя как в кВт, , так и в л.с. , если крутящий момент двигателя составляет 150 Нм, и частота вращения двигателя составляет 2800 об / мин .
\ [\ begin {split}P & = \ frac {\ pi \ cdot 2800 \ cdot 150} {30 \ cdot 1000} = 44 \ text {kW} \\
P & = \ frac {1.36 \ cdot \ pi \ cdot 2800 \ cdot 150} {30 \ cdot 1000} = 59,8 \ text {HP}
\ end {split} \]
Динамометр двигателя
Скорость двигателя измеряется с помощью датчика на коленчатом валу (маховике).В идеале, чтобы рассчитать мощность, мы должны также измерить крутящий момент на коленчатом валу с помощью датчика. Технически это возможно, но не применяется в автомобильной промышленности. Из-за условий эксплуатации коленчатого вала (температуры, вибрации) измерение крутящего момента двигателя с помощью датчика не является надежным методом. Также довольно высока стоимость датчика крутящего момента. Следовательно, крутящий момент двигателя измеряется во всем диапазоне скорости и нагрузки с помощью динамометра (испытательный стенд) и отображается (сохраняется) в блоке управления двигателем.
Изображение: Схема динамометрического стенда двигателя
Динамометр представляет собой тормоз (механический, гидравлический или электрический), который поглощает мощность, производимую двигателем. Самый используемый и лучший тип динамометра — это электрический динамометр . На самом деле это электрическая машина , которая может работать как генератор или двигатель . Изменяя крутящий момент нагрузки генератора, двигатель может быть переведен в любую рабочую точку (скорость и крутящий момент).Кроме того, при отключенном двигателе (без впрыска топлива) генератор может работать как электродвигатель для раскрутки двигателя. Таким образом можно измерить трение двигателя и потери крутящего момента насоса.
У электрического динамометра ротор соединен с коленчатым валом. Связь между ротором и статором электромагнитная. Статор закреплен через плечо рычага на датчике нагрузки . Чтобы уравновесить ротор, статор будет прижиматься к датчику нагрузки. Крутящий момент T вычисляется путем умножения силы F , измеренной в датчике нагрузки, на длину плеча a рычага.
\ [T = F \ cdot a \]Параметры двигателя: тормозной момент, тормозная мощность (л.с.) или удельный расход топлива при торможении (BSFC) содержат ключевое слово «тормоз», потому что для их измерения используется динамометр (тормоз). .
Результатом динамометрического испытания двигателя являются карты крутящего момента (поверхности), которые дают значение крутящего момента двигателя при определенных оборотах двигателя и нагрузке (стационарные рабочие точки). Нагрузка двигателя эквивалентна положению педали акселератора.
Пример карты крутящего момента для бензинового двигателя с искровым зажиганием (SI) :
| Двигатель крутящий момент [Нм] | Положение педали акселератора [%] | |||||||||||||||
5| 10 | 20 | 30 | 40 | 50 | 60 | 100 | | |||||||||
| 45 | 90 | 107 | 109 | 110 | 111 | 114 | 116 | |||||||||
| 1300 | 60 | 136136132 9015 138 | 141 | |||||||||||||
| 1800 | 35 | 89 | 133 | 141 | 1 42 | 144 | 145 | 149 | ||||||||
| 2300 | 19 | 70 | 133 | 147 | 148 | 150 | 906151 | 150 | 906151 3 | 55 | 133 | 153 | 159 | 161 | 163 | 165 |
| 3300 | 0 | 41 | 904 90441 | 904 904 906171 | ||||||||||||
| 3800 | 0 | 33 | 116 | 150 | 160 | 167 | 170 | 175 | 155 | 169 | 176 | 180 | 184 | |||
| 4800 9015 6 | 0 | 18 | 106 | 155 | 174 | 179 | 185 | 190 | ||||||||
| 5300 | 0 | 12 | 175 96156 | 12 | 175 | 181 | 187 | |||||||||
| 5800 | 0 | 4 | 84 | 136 | 161 | 170 9034 | 175 | 183 | 9014 9014 901472 | 120 | 145 | 153 | 159 | 171 | ||
Пример диаграммы мощности для бензинового двигателя с искровым зажиганием (SI) :
| Положение педали акселератора [%] | |||||||||||||||||
| 5 | 10 | 20 9 0156 | 30 | 40 | 50 | 60 | 100 | ||||||||||
| Двигатель частота вращения [об / мин] | 903 | 12 | 13 | 13 | 13 | 13 | |||||||||||
| 1300 | 11 | 19 | 24 | 25 | 25 | 25 | 25 | 25 | 1800 | 9 | 23 | 34 | 36 | 36 | 37 | 37 | 38 |
| 2300 | 6 | 49 | 49 | 51 | |||||||||||||
| 2800 | 1 | 22 | 53 | 61 | 63 | 64 | 65 | 66 | |||||||||
| 3300 | 0 | 19 | 59 | 71 | 76 | 78 | 903 | 0 | 18 | 63 | 81 | 87 | 90 | 92 | 95 | ||
| 4300 | 0 | 16 | 906 904 904 904 110113 | ||||||||||||||
| 4800 | 0 | 12 | 72 | 106 | 119 | 122 | 126 9034 9034 | 130 | 130 | ||||||||
| 111 | 126 | 132 | 137 | 141 | |||||||||||||
| 5800 | 0 90 156 | 3 | 69 | 112 | 133 | 140 | 145 | 151 | |||||||||
| 6300 | 0 | 0 | 65 | 65 | 153 |
Электронный блок управления (ЕСМ) ДВС имеет карту крутящего момента, хранящуюся в памяти.Он вычисляет (интерполирует) функцию крутящего момента двигателя от текущих оборотов двигателя и нагрузки. В ECM нагрузка выражается как давление во впускном коллекторе для бензиновых двигателей (искровое зажигание, SI) и время впрыска или масса топлива для дизельных двигателей (воспламенение от сжатия, CI). Стратегия расчета крутящего момента двигателя имеет поправки на основе температуры и давления всасываемого воздуха.
График данных крутящего момента и мощности, функции частоты вращения и нагрузки двигателя дает следующие поверхности:
Изображение: Поверхность крутящего момента двигателя SI | Изображение: Поверхность мощности двигателя SI |
Для Для лучшей интерпретации карт крутящего момента и мощности можно построить двухмерную линию крутящего момента для фиксированного значения положения педали акселератора.
Изображение: кривые крутящего момента двигателя SI | Изображение: кривые мощности двигателя SI |
Крутящий момент и мощность двигателя при полной нагрузке
Как вы видели, крутящий момент и мощность внутреннего сгорания двигатель зависит как от частоты вращения двигателя, так и от нагрузки. Обычно производители двигателей публикуют характеристики крутящего момента и кривых (кривые) при полной нагрузке (положение педали акселератора 100%). Кривые крутящего момента и мощности при полной нагрузке подчеркивают максимальный крутящий момент и распределение мощности во всем диапазоне оборотов двигателя.
Изображение: параметры крутящего момента и мощности двигателя при полной нагрузке
Форма приведенных выше кривых крутящего момента и мощности не соответствует реальному двигателю, их цель — объяснить основные параметры. Тем не менее, формы аналогичны реальным характеристикам искрового зажигания (бензин), левого впрыска, атмосферного двигателя.
Частота вращения двигателя N e [об / мин] характеризуется четырьмя основными моментами:
N min — минимальная стабильная частота вращения двигателя при полной нагрузке
N Tmax — частота вращения двигателя при максимальном крутящем моменте двигателя
N Pmax — частота вращения коленчатого вала двигателя при максимальной мощности; также называется номинальная частота вращения двигателя
N max — максимальная стабильная частота вращения двигателя
При минимальной частоте вращения двигатель должен работать плавно, без колебаний и остановок.Двигатель также должен позволять работать на максимальной скорости без каких-либо повреждений конструкции.
Крутящий момент двигателя при полной нагрузке кривая T e [Нм] характеризуется четырьмя точками:
T 0 — крутящий момент двигателя при минимальных оборотах двигателя
T max — максимальный двигатель крутящий момент (максимальный крутящий момент или номинальный крутящий момент )
T P — крутящий момент двигателя при максимальной мощности двигателя
T M — крутящий момент двигателя при максимальной частоте вращения двигателя
В зависимости от типа всасываемого воздуха (атмосферный или с турбонаддувом) максимальный крутящий момент может быть точечным или линейным.Для двигателей с турбонаддувом или наддувом максимальный крутящий момент может поддерживаться постоянным между двумя значениями частоты вращения двигателя.
Мощность двигателя при полной нагрузке кривая P e [л.с.] характеризуется четырьмя точками:
P 0 — мощность двигателя при минимальных оборотах двигателя
P max — максимальная мощность двигателя мощность (пиковая мощность или номинальная мощность )
P T — мощность двигателя при максимальном крутящем моменте двигателя
P M — мощность двигателя при максимальной частоте вращения двигателя
Область между минимальными оборотами двигателя Н мин и максимальная частота вращения двигателя N Tmax называется зоной нижнего конца крутящего момента.Чем выше крутящий момент в этой области, тем лучше возможности запуска / ускорения транспортного средства. Когда двигатель работает в этой области при полной нагрузке, если сопротивление дороги увеличивается, частота вращения двигателя будет уменьшаться, что приведет к падению крутящего момента двигателя и останову двигателя . По этой причине эта область также называется областью нестабильного крутящего момента .
Область между максимальной частотой вращения двигателя N Tmax и максимальной частотой вращения двигателя N Pmax называется диапазоном мощности .Во время разгона автомобиля для достижения наилучших характеристик переключение передач (вверх) следует выполнять на максимальной мощности двигателя. В зависимости от передаточных чисел коробки передач после переключения выбранная передача снижает частоту вращения двигателя до максимального крутящего момента, что обеспечивает оптимальное ускорение. Переключение передач на максимальной мощности двигателя позволит удерживать частоту вращения двигателя в пределах диапазона мощности.
Область между максимальной частотой вращения двигателя N Pmax и максимальной частотой вращения двигателя N max называется зоной верхнего конца крутящего момента.Более высокий крутящий момент приводит к более высокой выходной мощности, что означает более высокую максимальную скорость автомобиля и лучшее ускорение на высокой скорости.
Когда частота вращения двигателя поддерживается между максимальной частотой вращения двигателя N Tmax и максимальной частотой вращения двигателя N max , если сопротивление транспортного средства увеличивается, частота вращения двигателя падает, а выходной крутящий момент увеличивается, таким образом компенсация увеличения дорожной нагрузки. По этой причине эта область называется областью стабильного крутящего момента .
Ниже вы можете найти несколько примеров кривых крутящего момента и мощности при полной нагрузке для различных типов двигателей. Обратите внимание на форму кривых в зависимости от типа двигателя (с искровым зажиганием или с компрессионным зажиганием) и типа воздухозаборника (атмосферный или с турбонаддувом).
Крутящий момент и мощность двигателя Honda 2.0 при полной нагрузке
| Архитектура цилиндров | 4-рядный | Изображение: Двигатель Honda 2.0 SI — кривые крутящего момента и мощности при полной нагрузке |
| Топливо | бензин (SI) | |
| Объем двигателя [см 3 ] | 1998 | |
| впрыск топлива | порт клапана | |
9014 впуск воздуха| Выбор фаз газораспределения | переменный | |
| T макс. [Нм] | 190 | |
| N Tmax [об / мин] | 155 | |
| Н Pмакс [об / мин] | 6000 | Н макс [об / мин] | 6800 |
Saab 2.Крутящий момент и мощность двигателя 0T при полной нагрузке
| Архитектура цилиндров | 4-рядный | Изображение: Двигатель Saab 2.0T SI — кривые крутящего момента и мощности при полной нагрузке |
| Топливо | бензин (SI) | |
| Объем двигателя [см 3 ] | 1998 | |
| Впрыск топлива | порт клапана | |
Воздухозаборник| 34 Выбор фаз газораспределения | | фиксированный |
| T макс. [Нм] | 265 | |
| N Tmax [об / мин] | 2500 | |
| 175 | ||
| N Pmax [об / мин] | 5500 | |
| N 9003 4 макс. [об / мин] | 6300 |
Audi 2.0 Крутящий момент и мощность двигателя TFSI при полной нагрузке
| Архитектура цилиндров | 4-рядный | Изображение: Двигатель Audi 2.0 TFSI SI — кривые крутящего момента и мощности при полной нагрузке | |
| Топливо | бензин (SI) | ||
| Объем двигателя [см 3 ] | 1994 | ||
| впрыск топлива | прямой | ||
9014 9014 9014 9014 воздухозаборник | 0 воздухозаборникВыбор фаз газораспределения фиксированный | | |
| T макс. [Нм] | 280 | ||
| N Tmax [об / мин] | 900–5000 | ||
| 200 | |||
| Н Pmax [об / мин] | 5100 — 6000 | ||
| 6500 |
Toyota 2.0 Крутящий момент и мощность двигателя D-4D при полной нагрузке
| Архитектура цилиндров | 4-рядный | Изображение: Двигатель Toyota 2.0 CI — кривые крутящего момента и мощности при полной нагрузке |
| Топливо | дизельное топливо (CI) | |
| Объем двигателя [см 3 ] | 1998 | |
| Впрыск топлива | прямой | |
| фиксированный | ||
| T макс. [Нм] | 300 | |
| N Tmax [об / мин] | 2000–2800 9034 904 [Л.с.] | 126 |
| Н Pmax [об / мин] | 3600 | |
| N макс. [об / мин] | 5200 |
Mercedes-Benz 1.8 Крутящий момент и мощность двигателя Kompressor при полной нагрузке
| Архитектура цилиндров | 4-рядный | Изображение: Двигатель Mercedes Benz 1.8 Kompressor SI — кривые крутящего момента и мощности при полной нагрузке |
| Топливо | бензин | |
| Объем двигателя [см 3 ] | 1796 | |
| впрыск топлива | патрубок клапана | |
| 9014 впускной 9034 синхронизация | фиксированная | |
| T макс. [Нм] | 230 | |
| N Tmax [об / мин] | 2800 — 4600 | |
| 156 | ||
| N Pmax [об / мин] | 5200 | 90 147|
| Н макс [об / мин] | 6250 |
BMW 3.0 Крутящий момент и мощность двигателя TwinTurbo при полной нагрузке
| Архитектура цилиндров | 6-рядный | Изображение: Двигатель BMW 3.0 TwinTurbo SI — кривые крутящего момента и мощности при полной нагрузке | ||||||||
| Топливо | бензин | |||||||||
| Объем двигателя [см 3 ] | 2979 | |||||||||
| впрыск топлива | прямой | |||||||||
ступенчатый| переменная | T макс. [Нм] | 400 | N Tmax [об / мин] | 1300-50003 | 9035 [Л.с.] 306 | N Pmax [об / мин] | 5800 | Н макс [об / мин] | 7000 | |
Mazda 2.6 крутящий момент и мощность при полной нагрузке
| Архитектура цилиндров | 2 Ванкель | Изображение: Двигатель Mazda 2.6 SI — кривые крутящего момента и мощности при полной нагрузке |
| Топливо | ||
| Объем двигателя [см 3 ] | 1308 (2616) | |
| впрыск топлива | порт клапана | |
| впуск воздуха 9014 | фиксированный | |
| T макс [Нм] | 211 | |
| N Tmax [об / мин] | 5500 | |
| 231 | ||
| Н Pmax [об / мин] | 8200 | |
| N макс. [об / мин] | 9500 |
Porsche 3.6 крутящий момент и мощность двигателя при полной нагрузке
| Архитектура цилиндров | 6 плоских | Изображение: двигатель Porsche 3.6 SI — кривые крутящего момента и мощности при полной нагрузке | ||
| Топливо | бензин | |||
| Объем двигателя [см 3 ] | 3600 | |||
| Впрыск топлива | порт клапана | |||
| Воздухозаборник | атмосферный | Воздухозаборник | атмосферный | 902 906|
|---|---|---|---|---|
| T макс. [Нм] | 405 | |||
| N Tmax [об / мин] | 5500 | |||
P 6 макс.| Н Pmax [об / мин] | 7600 | N макс. [об / мин] | 8400 | |
Ключевые утверждения, которые следует учитывать в отношении мощности и крутящего момента двигателя:
крутящий момент
- крутящий момент является составляющей мощности
- крутящий момент может быть увеличен путем увеличения среднего эффективного давление двигателя или за счет снижения потерь крутящего момента (трение, накачивание)
- с более низким максимальным крутящим моментом, распределенным в диапазоне скоростей двигателя, с точки зрения тяги лучше, чем с более высокой точкой максимального крутящего момента
- нижний конечный крутящий момент очень важно для пусковых возможностей автомобилей
- высокий крутящий момент полезен в условиях бездорожья, когда транспортное средство эксплуатируется на больших уклонах дороги, но на низкой скорости
Мощность
- мощность двигателя зависит как от крутящего момента, так и от скорости
- мощность может быть увеличена за счет увеличения крутящего момента или частоты вращения двигателя
- высокая мощность важна для высоких скоростей автомобиля eds, чем выше максимальная мощность, тем выше максимальная скорость транспортного средства.
- Распределение мощности двигателя при полной нагрузке в диапазоне оборотов двигателя влияет на способность автомобиля к ускорению на высоких скоростях
- для достижения наилучших характеристик ускорения, транспортное средство должно работать в диапазоне мощности, между максимальным крутящим моментом двигателя и мощностью
По любым вопросам или наблюдениям относительно этого руководства, пожалуйста, используйте форму комментариев ниже.
Не забывайте ставить лайки, делиться и подписываться!
Взаимосвязь фазового угла и пикового крутящего момента разгибателей коленного сустава с производительностью в шестиминутном шаговом тесте у пациентов, находящихся на гемодиализе | BMC Nephrology
Нил Е.П., Миддлтон Дж., Ламберт К. Барьеры и факторы, способствующие выявлению и лечению хронической болезни почек в первичной медико-санитарной помощи: систематический обзор. BMC Nephrology. 2020; 21: 83.
PubMed PubMed Central Статья Google ученый
Михай С., Кодричи Е., Попеску Д., Энчиу А., Зилистяну Д., Некула Л. и др. Паттерны, связанные с воспалением, в клинической стадии и оценке степени тяжести хронического заболевания почек. Маркеры Дис. 2019; 2019: 1814304.
PubMed PubMed Central Статья CAS Google ученый
Заболевание почек: улучшение глобальных результатов (KDIGO) Рабочая группа по ХБП. KDIGO 2012 г. Руководство по клинической практике для оценки и лечения хронической болезни почек.Kidney Int. 2013; 84: 1–150.
Артикул Google ученый
Альмушаят С.Дж., Хуссейн С., Уилкинсон Д.Д., Селби Н. Систематический обзор острых эффектов гемодиализа на перфузию, метаболизм и функцию скелетных мышц. Kidney Int Rep. 2020; 3: 307 –17.
Артикул Google ученый
Wyngaert KV, Craenenbroeck AHV, Holvoets E, Calders P, Biesen W., Eloot S.Комбинированная уремическая нагрузка и физическая производительность у пациентов, находящихся на гемодиализе: перекрестное исследование. Токсины. 2020; 2: 135.
Артикул CAS Google ученый
Porto RJ, Gomes BK, Fernandes AP. Оценка функции почек при хронической болезни почек. Бразильский анал J Clin. 2015; 22: 29–36.
Google ученый
Fahal IH. Уремическая саркопения: этиология и последствия.Пересадка нефролола Dial. 2014; 29: 1655–65.
CAS Статья Google ученый
Tan RS, Liang DH, Liu Y, Zhong XS, Zhang D, Ma J, et al. Фазовый угол, полученный из анализа биоэлектрического импеданса, позволяет прогнозировать энергетическую потерю белков у пациентов, находящихся на поддерживающем гемодиализе. J Renal Nutr. 2019; 29 : 295 — 301 .
CAS Статья Google ученый
Косоку А., Учида Дж., Нишидэ С., Кабей К., Шимада Х., Иваи Т. и др. Связь саркопении с фазовым углом и индексом массы тела у реципиентов почечного трансплантата. Научный доклад 2020; 10: 266.
CAS PubMed PubMed Central Статья Google ученый
Куписти А., Д’алессандро С., Финато В., Дель-Корсо С., Катания Б., Касели Г. и др. Оценка физической активности, возможностей и статуса питания у пожилых пациентов на перитонеальном диализе.BMC Nephrology. 2017; 18: 180.
PubMed PubMed Central Статья CAS Google ученый
Ferreira AR. Сравнительное исследование мышечной изометрической силы и электромиографической активности диализных и здоровых людей. http://repositorio.bc.ufg.br/tede/handle/tede/10070. По состоянию на 02 февраля 2021 года.
Vieira S, Rodrigues R, Moreira I, Cabecinhas B.Нефро. 2019; 20: 1–25.
CAS Google ученый
Матиас С., Нуньес С., Франциско С., Томелери М., Сирино Е. и др. Фазовый угол определяет физическую функцию у пожилых людей. Arch Gerontol Geriatr. 2020; 90: 104-51.
Даль Корсо С., Дуарте С.Р., Недер Дж. А., Малагути С., Фуччио МБ, Перейра САС и др. Пошаговый тест для оценки десатурации кислорода, связанной с физической нагрузкой, при интерстициальном заболевании легких. Eur Respir J. 2007; 29 (2): 330–6.
CAS PubMed Статья Google ученый
Де Ока М., Бальза М., Лопес М. Хроническая обструктивная болезнь легких: оценка переносимости физической нагрузки с использованием трех различных тестов с физической нагрузкой. Archivos de Bronconeumologia. 2001. 37 (2): 69–74.
Артикул Google ученый
Андраде С., Чианчи Р., Малагути С., Дал CS. Использование пошаговых тестов для оценки переносимости физической нагрузки у здоровых субъектов и пациентов с хроническими заболеваниями легких.J Bras Pneumol. 2012. 38 (1): 116–24.
PubMed Статья Google ученый
Даль Корсо С., Камарго А., Избицки М., Малагути С., Нери Э. Поступательный пошаговый тест с ограничением симптомов определяет максимальные физиологические реакции у пациентов с хронической обструктивной болезнью легких. Respir Med. 2013; 107 (12): 1993–7.
PubMed Статья Google ученый
Сиббальд Б.Хельсинкская декларация пересмотрена из-за опасений по поводу людей. Can Med Assoc J. 2003; 169: 1066–1066a.
Google ученый
Кирштайн Г.М., Филхо Н.С., Драйбе С.А., Нетто М.В., Томе Ф.С., Соуза Э. и др. Быстрое чтение KDIGO 2012: рекомендации по оценке и лечению хронической болезни почек в клинической практике. J Bras Nefrol. 2014; 36: 63–73.
PubMed Статья Google ученый
Fresenius Medical Care. Стандарт BCM. Бад-Хомбург (Германия): Fresenius Medical Care. 2014.
Google ученый
Барбоса-Сильва БАД, Ван Дж., Хеймсфилд С., Пирсон Р. Анализ биоэлектрического импеданса: эталонные значения фазового угла по возрасту и полу. Am J Clin Nutr. 2005; 82: 49–52.
CAS PubMed Статья Google ученый
González-Ortiz A, Arce-Santander C, Vega-Vega O, Correa-Rotter R, Espinosa-Cuevas M.Оценка надежности и согласованности «Шкалы воспалительного недоедания» (MIS) у взрослых мексиканцев с хроническим заболеванием почек для диагностики синдрома белковой потери энергии (PEW). Nutr Hosp. 2015; 31 (3): 1352–8.
Google ученый
Эшби Д., Борман Н., Бертон Дж., Корбетт Р., Давенпорт А., Фаррингтон К. и др. Руководство по клинической практике гемодиализа почечной ассоциации. BMC Nephrology. 2019; 20: 379.
PubMed PubMed Central Статья Google ученый
Медицинский исследовательский совет. Помощь в исследовании повреждений периферических нервов. Лондон: канцелярские товары Majesty’s; 1943.
Google ученый
Fess EE. Сила захвата. В: Casanova JS, редактор. Рекомендации по клинической оценке. Чикаго: США. Американское общество ручных терапевтов; 1992. стр. 41–5.
Google ученый
Новаес Р.Д., Миранда А.С., Силва Дж., Таварес Б., Дорадо В.Справочные уравнения для прогнозирования силы захвата у бразильцев среднего и пожилого возраста. Res Физиотерапия. 2009; 16: 217.
Google ученый
Дизель В., Ноукс Т.Д., Свейнпол С., Ламберт М. Изокинетическая мышечная сила предсказывает максимальную переносимость физической нагрузки у почечных пациентов, находящихся на хроническом гемодиализе. Am J Kidney Dis. 1990; 16: 109–14.
CAS PubMed Статья Google ученый
Hartman A, Knols R, Murer K, Bruin E. Воспроизводимость протокола изокинетической проверки силы колена и лодыжки у пожилых людей. Геронтология. 2009; 55: 259–26.
Артикул Google ученый
Мерфи А.Дж., Уилсон Г.Дж., Прайор Дж., Ньютон Р. Изометрическая оценка мышечной функции: влияние угла сустава. J Appl Biomech. 1995; 11: 205–15.
Артикул Google ученый
Недер Дж. А., Нери Л. Э., Шинзато Г. Т., Андраде М., Перес С., Сильва А. Эталонные значения для концентрической изокинетической силы и мощности коленного сустава у мужчин и женщин, не занимающихся спортом, в возрасте от 20 до 80 лет. J Orthop Sports Phys Ther. 1999; 2: 116–263.
Артикул Google ученый
Franssen FM, Broekhuizen R, Janssen PP. Дисфункция мышц конечностей при ХОБЛ: последствия истощения мышц и физических упражнений. Медико-спортивные упражнения. 2005; 37: 2–9.
PubMed Статья Google ученый
Smidt GL, Роджерс MW. Факторы, влияющие на регулирование и клиническую оценку мышечной силы. Physical Ther. 1982; 62: 1283–90.
CAS Статья Google ученый
Пессоа Б.В., Аркури Дж., Лабадесса И., Коста Дж. Н., Сентанин А., Ди Лоренцо В. Достоверность шестиминутного шагового теста свободной каденции у пациентов с хронической обструктивной болезнью легких. Бразильский журнал J Phys Ther. 2014; 18: 228–36.
Артикул Google ученый
Эстон Р.Г., Томпсон М. Использование оценок воспринимаемой нагрузки для прогнозирования максимальной скорости работы и назначения интенсивности упражнений у пациентов, принимающих атенолол. Br J Sports Med. 1997; 31: 114–9.
CAS PubMed PubMed Central Статья Google ученый
Аркури Дж. Ф., Борги-Силва А., Лабадесса И., Сентанин А., Кандоло С., Лоренцо В. Достоверность и надежность 6-минутного шагового теста у здоровых людей: кросс-секционное исследование.Clin J Sport Med. 2016; 26: 69–75.
PubMed Статья Google ученый
Дуарте П.С., Чиконелли Р.М., Сессо Р. Культурная адаптация и проверка «Заболевания почек и качества жизни — краткая форма (KDQOL-SF ™ 1.3)» в Бразилии. Braz J Med Biol Res. 2005. 38 (2): 261–70.
CAS PubMed Статья Google ученый
Хейс Р.Д., Каллич Дж., Мейпс Д.Л., Кунс С.Дж., Амин Н., Картер В.Б., Камберг С.Дж.Краткая форма оценки качества жизни при заболевании почек (KDQOL-SF), версия 1.3: Руководство по использованию и оценке. П-7994. Санта-Моника: РЭНД; 1997.
Google ученый
Дуарте П., Миядзаки М.К., Чиконелли Р., Сессо Р. Перевод и культурная адаптация инструмента оценки и качества жизни для пациентов с хронической болезнью почек ( KDQOL-SFTM) . Brazilian Med Assoc. 2003. 49: 375–81.
Артикул Google ученый
Морейра С., Джуниор В., Лима Л., Лима С., Рибейро Дж., Миранда А. Оценка или психометрические свойства португальской версии KDQOL-SF. Бюстгальтер Rev Ass Med. 2009; 55 (1): 4.
Google ученый
Mokkink LB, Terwee CB, Knol DL, Стратфорд П., Алонсо Дж., Патрик Д. и др. Контрольный список COSMIN для оценки методологического качества исследований свойств измерения: уточнение его содержания. BMC Med Res Methodol.2010; 10:22.
PubMed PubMed Central Статья Google ученый
Bruggeman AK, Melo CL, Dal-Pont D, Kunzler D, Martins D, Bobinski F, et al. Влияние нервно-мышечной электростимуляции во время гемодиализа на силу периферических мышц и выносливость: рандомизированное клиническое исследование. Arch Phys Med Rehabil. 2017; 98: 822–31.
Артикул Google ученый
Кин Д., Гардинер С., Линдли Е., Лайн С., Вудро Г., Райт М. Изменения в составе тела через два года после начала гемодиализа: ретроспективное когортное исследование. Питательные вещества. 2016; 8: 702.
PubMed Central Статья PubMed Google ученый
Уэмура К., Дои Т., Цуцумимото Н.С., Ким М., Курита С. и др. Прогнозирование фазового угла биоимпеданса для случаев инвалидности у пожилых людей. J Cachexia Sarcopenia Muscle.2020; 11: 46–545.
PubMed Статья Google ученый
Соуза В.А., Оливейра Д., Барбоса С.Р., Корреа Дж., Колунати Ф., Мансур Х. и др. Саркопения у пациентов с хронической болезнью почек, еще не находящихся на диализе: анализ распространенности и связанных факторов. PLoS One. 2017; 12: 4.
Google ученый
Cupisti A, Capitanini A, Betti G, D’alessandro C, Barsotti G.Оценка привычной физической активности и расхода энергии у диализных пациентов и взаимосвязи с параметрами питания. Clin Nephrol. 2011; 75: 218–25.
CAS PubMed Статья Google ученый
Мастер AM, Оппенгеймер ET. Простой тест на переносимость с физической нагрузкой на эффективность кровообращения со стандартными таблицами для нормальных людей. Am J Med Sci. 1929; 177: 229–43.
Артикул Google ученый
Stapel SN, Looijaard WG, Dekker I, Girbes A, Weijs P, Straaten H. Фазовый угол, полученный в результате анализа биоэлектрического импеданса, при поступлении в качестве предиктора 90-дневной смертности у пациентов интенсивной терапии. Eur J Clin Nutr. 2018; 72: 1019–25.
PubMed PubMed Central Статья Google ученый
Тосо С., Пикколи А., Гуселла М., Менон Д., Бонони А., Грепальди Дж. И др. Измененные электрические свойства тканей у пациентов с раком легких, обнаруженные с помощью векторного анализа биоэлектрического импеданса.Питание. 2000; 16: 120–4.
CAS PubMed Статья Google ученый
Mushnick R, Fein PA, Mittman N, Goel N, Chattopadhyay J, Avran M. Связь параметров биоэлектрического импеданса с питанием и выживаемостью у пациентов на перитонеальном диализе. Kidney Int Suppl. 2003. 64: S53–6.
Артикул Google ученый
Eickemberg M, Oliveira C, Roriz C, Ramos L.Анализ биоэлектрического импеданса и его использование для оценки питания. Nutrition J. 2011; 24: 873–82.
Google ученый
Лорезон И., Серра-Пра М., Йебенес Дж. Роль водного гомеостаза в функции и хрупкости мышц: обзор. Питательные вещества. 2019; 11 (8): 1857.
Артикул CAS Google ученый
Исояма Н., Куреши А.Р., Авесани С.М., Линдхольм Б., Барани П., Хеймбургер О. и др.Сравнительные ассоциации мышечной массы и мышечной силы со смертностью диализных пациентов. Clin J Am Soc Nephrol. 2014; 9: 1720–8.
PubMed PubMed Central Статья Google ученый
Klont F, Kieneker LM, Gomes-Neto A, Stam S, Hacken N, Kema I, et al. Специфическая женская ассоциация низких уровней инсулиноподобного фактора роста 1 (IGF1) с повышенным риском преждевременной смертности у реципиентов почечного трансплантата. J Clin Med.2020; 9: 293.
CAS PubMed Central Статья PubMed Google ученый
Gonçalves D, Silveira WA, Manfredi LH, Graça F, Armani A, Bertaggia E, et al. Передача сигналов инсулина / IGF1 опосредует эффекты β 2 -адренергического агониста на протеостаз и рост мышц. J Cachexia Sarcopenia Muscle. 2019; 10: 455–75.
PubMed PubMed Central Статья Google ученый
Vetoretti S, Caldiroli L, Armelloni S, Ferrari C, Cesari M, Messa P. Саркопения связана с недоеданием, но не с системным воспалением у пожилых людей с поздней стадией ХБП. Питательные вещества. 2019; 11: 1378.
Артикул CAS Google ученый
Portela OT, Belasco AGS, Casarin BF, Dalla Lana L, Nascimento I, Barbosa D, et al. Качество жизни, а также когнитивные и функциональные показатели восьмидесятилетних и девяностолетних людей, находящихся на гемодиализе.Int Urol Nephrol. 2020; 52: 179–85.
PubMed Статья Google ученый
Шимода Т., Мацузувака Р., Ёнеки К., Харада М., Ватанабе Т., Ёсида А. и др. Комбинированный вклад снижения функциональной подвижности, мышечной слабости и низкого уровня сывороточного альбумина в прогнозирование общей смертности у пациентов, находящихся на гемодиализе: ретроспективное когортное исследование. J Renal Nutr. 2018; 28: 302–8.
CAS Статья Google ученый
Вычислить эталонные токи для максимального крутящего момента на ампер (MTPA) и ослабления поля операция
Описание
Блок MTPA Control Reference вычисляет ось d и q — значения эталонного тока оси для максимального крутящего момента на ампер (MTPA) и ослабляющие поле операции.Вычисленные значения эталонного тока приводят к эффективному выходу для синхронного двигателя с постоянными магнитами (PMSM).
Блок принимает опорный крутящий момент и механическую скорость обратной связи и выводит соответствующие d — и q — значения эталонного тока осей для MTPA и операции ослабления поля.
Блок вычисляет текущие значения ссылочных путем решения математических соотношений. В в расчетах используется система единиц СИ. При работе с системой Per-Unit (PU) блок преобразует входные сигналы PU в единицы СИ для выполнения вычислений и преобразует их обратно в PU значения на выходе.
Эти уравнения описывают вычисление ссылки d и ось кв оси Оу значения тока в блоке:
математической модели СДПМ
Эти уравнения модели описывают динамику СДПМ в качестве ссылки потока ротора кадр:
vd = idRs + dλddt — ωeLqiq
vq = iqRs + dλqdt + ωeLdid + ωeλpm
Te = 32p (λpmiq + (Ld− Lq) idiq) напряжение
, где: (Вольт).
vq — напряжение оси q (В).
id — ток оси d (Амперы).
iq — это осевой ток q (Амперы).
Rs — сопротивление фазной обмотки статора (Ом).
λpm — потокосцепление с постоянным магнитом (Weber).
λd — потокосцепление d по оси (Weber).
λq — потокосцепление q по оси (Weber).
ωe — электрическая скорость, соответствующая частоте напряжений статора. (Радиан / сек).
ωm — механическая скорость ротора (Радиан / сек).
Ld — индуктивность обмотки оси d (Генри).
Lq — индуктивность осевой обмотки q (Генри).
Te — электромеханический крутящий момент, создаваемый модулем PMSM (Нм).
TL — момент нагрузки (Нм).
p — количество пар полюсов двигателя.
Дж — коэффициент инерции (кг-м 2 ).
B — коэффициент трения (кг-м 2 / сек).
Базовая скорость
Базовая скорость — это максимальная скорость двигателя при номинальном напряжении и номинальной нагрузке за пределами область ослабления поля. Эти уравнения описывают расчет моторной базы. скорость.
Ограничение напряжения инвертора определяется путем вычисления оси d и q — осевые напряжения:
vmax = vdc 3 -Rsimax ≥ vdo2 + vqo2
Круг ограничения тока определяет ограничение тока, которое можно учитывать как:
В предыдущем уравнении id равен нулю для поверхностных PMSM.Для внутренних PMSM учитываются значения id и iq, соответствующие MTPA.
Используя предыдущие соотношения, мы можем вычислить базовую скорость как:
ωbase = 1p⋅ vmax (Lqiq) 2+ (Ldid + λpm) 2
где:
ωe — электрическая скорость, соответствующая частоте статора. напряжения (Радиан / сек).
ωbase — это механическая базовая скорость двигателя (в радианах / сек).
id — ток оси d (Амперы).
iq — это осевой ток q (Амперы).
vdo — это напряжение оси d , когда id равно нулю (Вольт).
vqo — это напряжение оси q , когда iq равно нулю (Вольт).
Ld — индуктивность обмотки оси d (Генри).
Lq — индуктивность осевой обмотки q (Генри).
Rs — сопротивление фазной обмотки статора (Ом).
λpm — потокосцепление с постоянным магнитом (Weber).
vd — напряжение оси d (В).
vq — напряжение оси q (В).
vmax — максимальное напряжение между основной фазой и нейтралью (пиковое), подаваемое на мотор (Вольт).
vdc — постоянное напряжение, подаваемое на инвертор (вольт).
imax — максимальный фазный ток (пик) двигателя (амперы).
p — количество пар полюсов двигателя.
Surface PMSM
Для поверхностного PMSM вы можете достичь максимального крутящего момента, используя ноль d — ток оси, когда скорость двигателя ниже базовой. За операции ослабления поля, опорный ток оси d вычисляется по алгоритм управления постоянным напряжением-постоянной мощностью (CVCP), определяемый этими уравнениями:
Если ωm≤ ωbase:
id_mtpa = 0
iq_mtpa = Tref32⋅p⋅λpm
id_sat = id_m_sat = id_mtpaat = id_mtpa 0
iq_sat = sat (iq_mtpa, imax)
Если ωm> ωbase:
id_fw = (ωe_base− ωe) λpmωeLd
iq_fw = Tref32⋅p⋅λpm
iq_lim = imax2− id_sat2
iq_sat = sat (iq_fw, iq_lim)
Функция насыщенности, используемая для вычисления 9_sat, используется для вычисления iq4, ниже: iq_lim,
Если iq_fw> iq_lim,
Если −iq_lim≤iq_fw≥iq_lim,
Блок выводит следующие значения:
где:
ωe — электрическая скорость, соответствующая частоте напряжений статора (Радиан / сек).
ωm — механическая скорость ротора (Радиан / сек).
ωbase — это механическая базовая скорость двигателя (в радианах / сек).
ωe_base — электрическая базовая скорость двигателя (в радианах / сек).
id_mtpa — это фазный ток оси d , соответствующий MTPA (Амперы).
iq_mtpa — это фазовый ток оси q , соответствующий MTPA (Амперы).
Tref — эталонный крутящий момент (Нм).
p — количество пар полюсов двигателя.
λpm — потокосцепление с постоянным магнитом (Weber).
id_fw — ток ослабления поля по оси d (Амперы).
iq_fw — ток ослабления поля по оси q (Амперы).
Ld — индуктивность обмотки оси d (Генри).
imax — максимальный фазный ток (пик) двигателя (амперы).
id_sat — это ток насыщения оси d (Амперы).
iq_sat — это ток насыщения по оси q (Амперы).
Idref — это осевой ток d , соответствующий эталонный крутящий момент и эталонная скорость (Амперы).
Iqref — это осевой ток q , соответствующий эталонный крутящий момент и эталонная скорость (Амперы).
Внутренний PMSM
Для внутреннего PMSM вы можете достичь максимального крутящего момента, вычислив d — ось и q — опорные токи от крутящего момента уравнение. Для работы с ослаблением поля опорный ток оси d равен вычисляется алгоритмом ограничения максимального крутящего момента (VCLMT), ограниченного напряжением и током.
Эталонные токи для операций MTPA и ослабления поля определяются этими уравнения:
im_ref = 2⋅Tref3⋅p⋅λpm
id_mtpa = λpm4 (Lq − Ld) −λpm216 (Lq − Ld) 2 + im22
(Lqiq) 2+ (Ldid + λpm) 2≤ vmax2ωe2 (
Ld2− Lq2) id2 + 2λpmLdid + λpm2 + Lq2imax2 − vmax2ωe2 = 0id_fw = −λpmLd + (λpmLd) 2− (Ld2− Lq2) (λpm2 + Lq2imax2− vmax2ωe2) (ω5000 Ld4) 9b4 Ом> ωbase,
Если iq_fw <им,
Если iq_fw≥im,
Для отрицательных значений опорного крутящего момента, знак им и Iqref обновляются и уравнения изменяются соответственно.
, где:
im_ref представляет собой расчетный максимальный ток для получения опорного вращающего момента (Амперы).
im — насыщенное значение расчетного максимального тока (Амперы).
id_max — максимальный d — фазный ток оси (пик) (Амперы).
iq_max — максимальный q — фазный ток оси (пик) (Амперы).
Tref — эталонный крутящий момент (Нм).
Idref — составляющая тока оси d , соответствующая эталонный крутящий момент и эталонная скорость (Амперы).
Iqref — это составляющая тока оси q , соответствующая эталонный крутящий момент и эталонная скорость (Амперы).
p — количество пар полюсов двигателя.
λpm — потокосцепление с постоянным магнитом (Weber).
id_mtpa — это фазный ток оси d , соответствующий MTPA (Амперы).
iq_mtpa — это фазовый ток оси q , соответствующий MTPA (Амперы).
Ld — индуктивность обмотки оси d (Генри).
Lq — индуктивность осевой обмотки q (Генри).
imax — максимальный фазный ток (пик) двигателя (амперы).
vmax — максимальное напряжение между основной фазой и нейтралью (пиковое), подаваемое на мотор (Вольт).
vdo — это напряжение оси d , когда id равно нулю (Вольт).
vqo — это напряжение оси q , когда iq равно нулю (Вольт).
ωe — электрическая скорость, соответствующая частоте напряжений статора. (Радиан / сек).
id — ток оси d (Амперы).
iq — это осевой ток q (Амперы).
id_fw — ток ослабления поля по оси d (Амперы).
iq_fw — ток ослабления поля по оси q (Амперы).
ωbase — это механическая базовая скорость двигателя (в радианах / сек).
Ссылки
[1] B. Bose, Modern Power Электроника и приводы переменного тока. Прентис Холл, 2001. ISBN-0-13-016743-6.
[2] Моримото, Сигео, Масаюка Санада и Ёдзи Такеда. «Широкоскоростная работа внутреннего постоянного магнита. синхронные двигатели с высокопроизводительным регулятором тока.»Сделки IEEE по промышленности Приложения, Vol. 30, выпуск 4, июль / август 1994 г., стр. 920-926.
[3] Ли, Муйян. «Контроль ослабления магнитного потока для синхронных двигателей с постоянным магнитом на основе Z-Source Инверторы ». Магистерская работа, Университет Маркетт, электронные публикации @ Marquette, Fall 2014.
[4] Бриз, Фернандо, Майкл В. Дегнер и Роберт Д. Лоренц. «Анализ и проектирование регуляторов тока с использованием комплексных векторов.»IEEE Transactions on Industry Applications, Vol. 36, Issue 3, May / June 2000, pp. 817-825.
[5] Лоренц, Роберт Д., Томас Липо и Дональд В. Новотны. «Управление движением с помощью асинхронных двигателей». Труды IEEE, Vol. 82, выпуск 8, август 1994 г., стр. 1215–1240.
[6] Briz, Fernando, et al. «Регулирование тока и магнитного потока в режиме ослабления поля [асинхронных двигателей]». IEEE Сделки по отраслевым приложениям, Vol.37, выпуск 1, январь / февраль 2001 г., стр. 42-50.
[7] TI Application Note, «Бездатчиковое оптоволокно с ослаблением магнитного потока и MTPA для двигателя IPMSM Приводы. «
Крутящий момент и скорость Сколько достаточно?
В высокоскоростной линии Berstorff с высоким крутящим моментом используется винт с более высоким срезом и меньшим свободным объемом, чем у конкурентов, и вырабатывает больше мощности.
Спустя шесть лет после внедрения концепции высокой скорости и высокого крутящего момента (слева) W&P представила более глубокие винтовые каналы, чтобы обеспечить больший свободный объем (справа).
Модели Berstorff «R» имеют высокое отношение свободного объема к крутящему моменту для обработки материалов с низкой насыпной плотностью.
Кованые валы Leistritz для машин с высоким крутящим моментом используют тот же диаметр и геометрию шлицев, что и предыдущие стандартные станки.
Предыдущий СледующийПрошло семь лет с тех пор, как компания Werner & Pfleiderer, ныне Coperion W&P, представила на выставке K ’95 в Германии первый высокоскоростной двухшнековый смеситель с высоким крутящим моментом.Его новый MegaCompounder обеспечивал производительность как минимум на треть больше, чем обычный двухшнековый двигатель такого же размера. За прошедшие с тех пор годы практически каждый производитель двухшнековых экструдеров с вращающимся вращением последовал их примеру, создав свои собственные модели высокопроизводительных машин с более высоким крутящим моментом.
Похоже, что большинство клиентов счастливы получить более высокую производительность на меньшей машине. Меньшую машину также легче очистить. Знающие источники сообщают, что полиолефины с наполнителем, большинство полиэфиров TP, АБС и стеклонаполненный нейлон 6 обычно хорошо себя чувствуют в условиях высоких скоростей и высокого крутящего момента.
Но высокая скорость не дает преимуществ чувствительным к сдвигу смолам, таким как LCP и высокопроизводительный нейлон. То же самое можно сказать о термочувствительных добавках и материалах с очень низкой вязкостью, таких как химически активные соединения, или материалах с низкой насыпной плотностью, таких как смеси с древесным наполнителем или с высоким содержанием талька. Дросселирование высокоскоростной машины для работы с такими материалами — неэффективное использование дополнительных инвестиций.
«Крутящий момент и скорость — это разные вещи. Некоторым материальным формулировкам нужно одно, но не другое; некоторым нужны и то, и другое », — объясняет Чарли Мартин, генеральный директор Leistritz Extruder Corp.«У экструдера есть три ограничения: крутящий момент, свободный объем и качество, что означает либо качество дисперсии, либо температуру обработки. Обычно вы достигаете предела качества для смеси, прежде чем достигнете других пределов », — говорит он. (Свободный объем — это рабочий объем внутри шурупов, рассчитанный как площадь свободного поперечного сечения, умноженная на длину шурупов.)
«Само понятие высокого крутящего момента звучит неправильно, — говорит Дэн Смит, менеджер по продажам и маркетингу Entek Extruders.«Клиенты думают, что им нужен больший крутящий момент, как люди хотят более мощный автомобиль. Предположительно «высокомоментные» машины на самом деле являются высокоскоростными машинами, потому что допустимый крутящий момент для машины со скоростью 1200 об / мин может быть таким же, как и для машины с 600 об / мин. Ключевым моментом является разработка требований к скорости и крутящему моменту машины для конкретного применения. Поскольку более высокие обороты означают более высокие скорости сдвига и температуру плавления, более низкие обороты и более высокий крутящий момент могут быть лучше во многих случаях ».
Разговор о крутящем моменте
Если характеристики крутящего момента влияют на покупку вашей машины, то вам лучше знать, о чем говорят поставщики.Крутящий момент — это в основном крутящая сила, измеряемая в футо-фунтах или ньютон-метрах (Нм). Инженеры используют несколько общих формул для описания крутящего момента. Крутящий момент = л.с., умноженное на константу (5250 для фунт-футов или 9550 для Нм), деленное на об / мин. Или, наоборот, л.с. = крутящий момент, умноженный на об / мин, деленный на 5250 или 9550.
Существует также формула для теоретического числа, известного как коэффициент крутящего момента, удельный крутящий момент или плотность крутящего момента. Коэффициент крутящего момента = крутящий момент, деленный на куб межцентрового расстояния между винтами. Коэффициент крутящего момента для вращающейся коробки передач может быть указан для обоих валов или только для одного.Стоимость одного вала вдвое меньше, чем стоимость двух.
Компаундирующие машинытакже имеют «коэффициент зацепления», который представляет собой внешний диаметр шнека, деленный на диаметр основания (OD / ID). Также существует «коэффициент мощности», который представляет собой коэффициент зацепления, деленный на крутящий момент.
Некоторые машиностроители представляют мощность своих машин в терминах «энтальпии» или «удельной энергии» — показателя того, сколько энергии требуется для доведения пластмассы до температуры плавления (измеряется в кВтч / кг или л.с.-час / фунт).«Если у вас много наполнителя, вы не плавите столько пластика и, как правило, не нуждаетесь в таком большом количестве энтальпии», — объясняет инженер по продажам Berstorff Пол Роджерс.
Машиностроители иногда нечетко указывают на крутящий момент своих машин — возможно, из-за немецкого патента, полученного W&P в 1997 году, который охватывает работу экструдера при уровне крутящего момента более 11 Нм, степени зацепления от 1,5 до 1,65 и скорости более 1000 об. / Мин. Группа конкурентов W&P оспорила патент, но проблема все еще не решена.
Berstorff, со своей стороны, предпочел избежать действия патента W&P, сконструировав свои вращающиеся двойные винты для работы с более высоким сдвигом и большей мощностью, чем диапазон, охватываемый патентом. Berstorff использует более низкий коэффициент зацепления 1,46, тогда как W&P использует коэффициент зацепления 1,55. Более высокое соотношение влечет за собой больший свободный объем, меньшую скорость сдвига и меньший диаметр вала, который выдерживает меньший крутящий момент. Коэффициент зацепления Berstorff, равный 1,46, дает на 40% больше мощности и более высокий сдвиг.
«Мы чувствуем 1.46 — лучшее соотношение зацепления для самых разных материалов. По словам Роджерса из Berstorff, он имеет меньший свободный объем, но более высокую скорость сдвига и более высокий крутящий момент из-за валов большего диаметра. «Правда в том, что и 1,46, и 1,55 будут работать в большинстве приложений, но в некоторых материалах одно имеет преимущество перед другим». Аналогичным образом Фаррел использует коэффициент 1,48 для своего двухшнекового смесителя. Такие материалы, как нейлон, как сообщается, хорошо справляются с более низкими соотношениями, в то время как полиолефины с фракционным расплавом и составы, в которых не используются восковые смазки, выигрывают от более высоких соотношений.
Работа на высоких скоростях и высоком крутящем моменте несовместима со всеми наполнителями и присадками. «Нас очень интересуют типы наполнителей, которые используют клиенты, и любые температурные ограничения или ограничения сдвига в добавках», — говорит Эдвард Вайкофф, директор по компаундированию в NFM / Welding Engineers. NFM обычно производит только экструдеры с высоким крутящим моментом, но при необходимости поставляет экструдеры с двигателями меньшей мощности и низкоскоростными редукторами.
W&P также переключила все свое производство на высокоскоростные MegaCompounders с высоким крутящим моментом, пока не обнаружила, что не все составы хорошо справляются с высокими сдвиговыми усилиями, особенно материалы с низкой насыпной плотностью.Такие материалы стали более распространенными, отмечает Пол Андерсен, директор по технологическим процессам Coperion W&P. По его словам, древесная мука — не единственный пример: «Обычно размер частиц талька составлял 10 микрон. Новые наполнители из талька субмикронного размера имеют меньшую насыпную плотность ». По его словам, при размере частиц в один микрон или меньше смешивание с тальком ограничивается свободным объемом шнека, а не крутящим моментом.
Увеличьте громкость
В 2001 году Coperion W&P представила MegaVolume версию своего компаундера ZSK для удовлетворения потребностей в низком сдвиговом усилии и высокой производительности компаундов с низкой насыпной плотностью.Компания W&P сделала шнековые каналы более глубокими с коэффициентом зацепления 1,8, что позволило увеличить свободный объем до 50%.
Аналогичным образом, Berstorff представила свои модели «R», которые имеют более глубокие винтовые каналы для увеличения свободного объема и которые используют на 20% меньший крутящий момент. Опять же, Berstorff не подпадал под действие патента W&P, установив коэффициент зацепления 1,75.
Entek также предлагает линейку экструдеров E-Mix с большим свободным объемом и меньшим крутящим моментом, чем ее линейка высокоскоростных близнецов E-Max с высоким крутящим моментом.Более высокий свободный объем и более высокая степень зацепления снижают напряжение сдвига в компаунде при работе с умеренными скоростями вращения шнека. Однако машины с большим свободным объемом и меньшим крутящим моментом могут работать даже с более высокими скоростями винта, чем так называемые «высокоскоростные модели с высоким крутящим моментом». Серия W&P MegaVolume достигает 1800 об / мин для диаметров от 34 до 76 мм и до 1500 об / мин для диаметров от 98 до 125 мм. MegaCompounder от W&P работает со скоростью до 1200 об / мин для размеров от 25 до 70 мм. Верхний предел скорости снижается для больших размеров — e.г., до 1000 об / мин при 133 мм.
Валы требуют дополнительной скрутки
Винтовой вал L / D является ограничивающим фактором для крутящего момента. Вал большего размера может выдерживать больший крутящий момент без риска поломки, но за счет меньшего свободного объема и пропускной способности. Тем не менее, похоже, что немногие переработчики думают о размерах вала, когда покупают двухшнековый экструдер. Машиностроители часто не разглашают информацию о размерах и материалах вала, а также о методах его изготовления.
Диаметр вала имеет экономический эффект, когда он влияет на запасы винтовых элементов процессора.Одной из самых продаваемых моделей W&P с высоким крутящим моментом является его 92-миллиметровый MegaCompounder, отчасти потому, что в этом одном размере вал с высоким крутящим моментом имеет тот же диаметр, что и у предыдущего SuperCompounder с меньшим крутящим моментом. Таким образом, процессор с 92-миллиметровым SuperCompounder может купить 92-миллиметровый MegaCompounder и иметь винтовые элементы только одного размера. Модели MegaCompounder размером больше или меньше 92 мм имеют больший диаметр вала для того же диаметра шнека, чем предыдущие модели машин.
Валы машинW&P с высоким крутящим моментом имеют шлицевой профиль, отличный от профилей обычных SuperCompounder.24 шлицы на валу с высоким крутящим моментом W&P плоские сверху для более равномерного распределения крутящего момента внутри винтовых элементов, в то время как шлицы на предыдущих компаундерах W&P с более низким крутящим моментом имеют закругленную форму.
Новые методы производства шлицев с высоким крутящим моментом повышают их прочность. Холодная прокатка или молотковое фрезерование используются для чистовой обработки шлицев путем сжатия стали, а не просто нарезки их по размеру. В результате металлическая поверхность становится более плотной и твердой. Машиностроители также используют высокопрочные сплавы и инструментальные стали.
Leistritz использует несколько других подходов к усилению валов для увеличения крутящего момента, что позволяет поддерживать тот же диаметр вала в моделях с высоким крутящим моментом, что и в обычных машинах. Для машин с высоким крутящим моментом Leistritz поставил цельнофрезерованные винты.
Владельцы машин с высоким крутящим моментом иногда не решаются использовать весь доступный крутящий момент, опасаясь сломать вал винта. Инженер Century Extruders отмечает, что «наш хороший клиент работает с 80% максимального крутящего момента и 80% максимальной скорости, что безопасно.«Андерсен из W&P говорит, что большинство клиентов используют от 75% до 95% максимального номинального крутящего момента.
Вайкофф изNFM, однако, считает, что компаундеры часто используют слишком маленький крутящий момент. «Они совершают ошибку, не поддерживая постоянно высокий уровень крутящего момента, полагая, что они продлевают срок службы машины», — говорит Вайкофф. «Они не хотят работать полностью, опасаясь перекручивания или поломки вала, поэтому они снижают производительность. Мы показываем им, что, подавая больше материала и используя более высокий крутящий момент, они получают лучшее рассеивание и более высокую производительность.”
Некоторые источники также утверждают, что недоиспользование мощной коробки передач приводит к большему износу шестерен. С другой стороны, Питер Хайдемайер, директор по развитию продукции W&P в Германии, говорит, что диапазон изменения (диапазон рабочих скоростей) 2: 1 или даже больше обычно не создает проблем.
Один из способов, которым переработчики могут защитить свои болты с высоким крутящим моментом от повреждений, — это тщательно их чистить. Переработчики часто используют печи для сжигания остатков пластика с винтов. Но поскольку валы с высоким крутящим моментом подвергаются термической закалке, их нельзя подвергать воздействию температур выше 1050 F, иначе они потеряют закалку и ослабнут, говорит инженер Century.В целях безопасности он рекомендует не чистить винты с высоким крутящим моментом в духовках с температурой выше 900 F.
Быстрее не всегда лучше
Более высокая скорость увеличивает производительность и улучшает смешивание, но также повышает температуру плавления, поэтому термочувствительные смолы и добавки не подходят для высоких скоростей. «Даже кратковременное воздействие высоких температур может вызвать разложение пенообразователя или термочувствительного антипирена», — говорит Питер Викенхайссер, директор по технологическим процессам высокоскоростного двухшнекового компаундера Farrel FTX с высоким крутящим моментом.Он говорит, что решение состоит в том, чтобы подавать больше материала при тех же оборотах, чтобы снизить температуру расплава. Более высокий процент заполнения лопастей шнека улучшает как контроль температуры, так и качество смешивания в шнеке с тем же свободным объемом.
Конфигурации винтов для высокоскоростных машин с высоким крутящим моментом часто отличаются. «Ключ к разгадке — это гораздо большая первая зона замешивания, в которой может быть вдвое больше элементов, потому что материал проходит так быстро, что для равномерного перемешивания требуется больше замешивания.В то же время секции винтовой транспортировки обычно короче, — говорит Вайкофф из NFM. Высокоскоростные машины с высоким крутящим моментом часто — но не всегда — на одну или две секции ствола длиннее, чем обычные двухвинтовые.
Самые высокие скорости вращения шурупов применимы только к шурупам меньшего диаметра. MegaCompounders ZSK от W&P развивают скорость до 1200 об / мин, но только в размерах до 70 мм в диаметре. На 133-мм максималке 1000 об / мин. Но для машин диаметром более 177 мм предел оборотов резко падает. Это связано с тем, что винты большего размера создают высокую «скорость конца», т.е. скорость на концах лопастей винта.При заданных оборотах в минуту скорость наконечника увеличивается с увеличением диаметра винта, как и сдвиг, передаваемый пластику. Чтобы избежать чрезмерно высоких скоростей наконечника, более крупные машины рассчитаны на более низкие максимальные обороты. 177-миллиметровая модель W&P рассчитана только на 550 об / мин, модель 380-мм только до 260 об / мин.
Сообщается, что высокоскоростные двухшнековые винты с высоким крутящим моментом имеют проблемы при смешивании некоторых цветных суперконцентратов. Цветные суперконцентраты обычно состоят на 70% из минерального пигмента и на 30% из пластика. Пластик обычно представляет собой тонкоизмельченный порошок, поэтому он плавится быстрее для максимального смешивания с пигментными порошками.«Эти богатые минералами составы трудно обрабатывать на очень высоких скоростях», — говорит Роберт Уртель, президент Century Extruders. Однако W&P заявляет, что черные, белые и цветные суперконцентраты могут работать со скоростью 1200 об / мин, хотя органические пигменты более чувствительны к нагреванию и сдвигу.
Большинство машин с высоким крутящим моментом / высокой скоростью вентилируются, но все еще не подходят для процессов, требующих удаления летучих компонентов. В зависимости от конфигурации шнека, работа на высоких скоростях не обеспечивает время пребывания, необходимое для удаления летучих веществ.Вентиляционные отверстия представляют собой особую проблему при высокоскоростной обработке материалов, которые плохо прилипают к стенкам цилиндра, таких как полиэтилен с очень высокой молекулярной массой или материалы с очень высоким содержанием наполнителя. «Пластик на самом деле может вылетать из вентиляционных отверстий», — говорит Викенхайссер Фаррела.
Подающие устройства для высокоскоростных машин также должны быть более точными, чем обычные линии (см. PT, июль 2002 г., стр. 50). «Если у вас есть колебания в питателях, высокоскоростная машина гораздо менее щадящая», — говорит Андерсен из W&P.«Колебания возникают из-за цикла заправки бункера, поэтому одно из решений — установить бункер большего размера, чтобы уменьшить частоту заправок».
Наивысшая опасность на высоких скоростях состоит в том, что внезапное нарушение технологического процесса потенциально более опасно. Стандартные функции безопасности машин включают в себя механическое отключение сцепления и электрические отключения в случае перегрузки по крутящему моменту. Предполагается, что эти функции безопасности срабатывают мгновенно, но источники предполагают, что они могут быть менее эффективными при очень высоких оборотах.Уртел из Century приводит один пример: «Если компаундер использует непрерывный ровинг стекловолокна и машина перегружается, подача пластика может прекратиться, но ровинг продолжает наматывать и тянуть, поэтому он может сломать валы шнеков.