Η διαφορά μεταξύ ροπής και ισχύος ...

Η διαφορά μεταξύ ροπής και ισχύος είναι μια ερώτηση που κάνουν πολλοί περίεργοι. Και αυτό είναι κατανοητό, αφού αυτά τα δύο δεδομένα είναι από τα πιο μελετημένα στα τεχνικά δελτία των αυτοκινήτων μας. Θα ήταν λοιπόν ενδιαφέρον να σταθούμε σε αυτό, ακόμα κι αν δεν θα είναι απαραίτητα το πιο προφανές...

Αρχικά να διευκρινίσουμε ότι το ζευγάρι εκφράζεται σε Νεύτο. Μετρητής και δύναμη μέσα Ιπποδύναμη (όταν μιλάμε για μια μηχανή, επειδή η επιστήμη και τα μαθηματικά χρησιμοποιούν Watt)

Είναι όντως διαφορά;

Στην πραγματικότητα, δεν θα είναι εύκολο να διαχωριστούν αυτές οι δύο μεταβλητές, αφού σχετίζονται μεταξύ τους. Είναι σαν να ρωτάς ποια είναι η διαφορά ανάμεσα στο ψωμί και το αλεύρι. Δεν έχει πολύ νόημα, γιατί το αλεύρι είναι μέρος του ψωμιού. Θα ήταν καλύτερο να συγκρίνετε τα συστατικά μεταξύ τους (π.χ. νερό έναντι αλευριού σε μια πρέζα) παρά να συγκρίνετε ένα συστατικό με ένα τελικό προϊόν.

Ας προσπαθήσουμε να τα εξηγήσουμε όλα αυτά, αλλά ταυτόχρονα να ξεκαθαρίσουμε ότι οποιαδήποτε βοήθεια από την πλευρά σας (μέσω των σχολίων στο κάτω μέρος της σελίδας) θα είναι ευπρόσδεκτη. Όσο περισσότεροι διαφορετικοί τρόποι υπάρχουν για να το εξηγήσουμε, τόσο περισσότεροι χρήστες του Διαδικτύου θα καταλάβουν τη σύνδεση μεταξύ αυτών των δύο εννοιών.

Η ισχύς είναι το αποτέλεσμα του ζευγαρώματος (λίγο βαριά διατύπωση, ξέρω καλά...) ταχύτητας περιστροφής.

Μαθηματικά, αυτό δίνει τα εξής:

( π X Ροπή σε Nm X Mode) / 1000/30 = Ισχύς σε kW (που μεταφράζεται σε ιπποδύναμη αν θέλουμε αργότερα να έχουμε μια «πιο ιδέα για την αυτοκίνηση»).

Εδώ αρχίζουμε να καταλαβαίνουμε ότι η σύγκρισή τους είναι σχεδόν ανοησία.

Μελέτη της καμπύλης ροπής / ισχύος

Δεν υπάρχει τίποτα καλύτερο από έναν ηλεκτροκινητήρα για να κατανοήσετε πλήρως τη σχέση μεταξύ ροπής και ισχύος, ή μάλλον πώς υπάρχει σχέση μεταξύ ροπής και ταχύτητας.

Δείτε πόσο λογική είναι η καμπύλη ροπής ενός ηλεκτροκινητήρα, η οποία είναι πολύ πιο κατανοητή από την καμπύλη μιας θερμικής μηχανής. Εδώ μπορούμε να δούμε ότι παρέχουμε σταθερή και μέγιστη ροπή στην αρχή της περιστροφής, η οποία αυξάνει την καμπύλη ισχύος. Λογικά, όσο περισσότερη δύναμη βάζω σε έναν περιστρεφόμενο άξονα, τόσο πιο γρήγορα θα περιστρέφεται (άρα και περισσότερη ισχύς). Από την άλλη, όσο μειώνεται η ροπή (καθώς πιέζω όλο και λιγότερο στον περιστρεφόμενο άξονα, συνεχίζοντας να πατάω πάντως), η καμπύλη ισχύος αρχίζει να μειώνεται (αν και η ταχύτητα περιστροφής συνεχίζει να μειώνεται). Αυξάνουν). Ουσιαστικά, η ροπή είναι η «δύναμη επιτάχυνσης» και η ισχύς είναι το άθροισμα που συνδυάζει αυτή τη δύναμη και την ταχύτητα περιστροφής του κινούμενου μέρους (γωνιακή ταχύτητα).

Το ζευγάρι τα καταφέρνει όλα αυτά;

Μερικοί άνθρωποι συγκρίνουν τους κινητήρες μόνο για τη ροπή τους ή σχεδόν. Στην πραγματικότητα, αυτό είναι ένα παραλήρημα ...

Για παράδειγμα, αν συγκρίνω έναν βενζινοκινητήρα που αναπτύσσει 350 Nm στις 6000 σ.α.λ. με έναν κινητήρα ντίζελ που αναπτύσσει 400 Nm στις 3000 σ.α.λ., μπορεί να σκεφτούμε ότι είναι το ντίζελ που θα έχει τη μεγαλύτερη δύναμη επιτάχυνσης. Λοιπόν, όχι, αλλά θα επιστρέψουμε στην αρχή, το κύριο πράγμα είναι η δύναμη! Μόνο η ισχύς πρέπει να χρησιμοποιείται για τη σύγκριση των κινητήρων (ιδανικά με καμπύλες…Επειδή η υψηλή ισχύς αιχμής δεν είναι το παν!).

Πράγματι, ενώ η ροπή υποδεικνύει μόνο τη μέγιστη ροπή, η ισχύς περιλαμβάνει τη ροπή και τις στροφές του κινητήρα, οπότε έχουμε όλες τις πληροφορίες (μόνο η ροπή είναι μόνο μια μερική ένδειξη).

Αν επιστρέψουμε στο παράδειγμά μας, τότε μπορούμε να πούμε ότι ο diesel μπορεί να υπερηφανεύεται, δίνοντας 400 Nm στις 3000 rpm. Αλλά δεν πρέπει να ξεχνάμε ότι στις 6000 σ.α.λ. σίγουρα δεν θα μπορεί να αποδώσει περισσότερα από 100 Nm (ας παραλείψουμε το γεγονός ότι το λάδι δεν μπορεί να φτάσει τους 6000 τόνους), ενώ η βενζίνη μπορεί ακόμα να αποδώσει 350 Nm σε αυτή την ταχύτητα. Σε αυτό το παράδειγμα, συγκρίνουμε έναν κινητήρα ντίζελ 200 ίππων. με κινητήρα βενζίνης 400 ίππων (τα στοιχεία προέρχονται από τις αναφερόμενες ροπές) μονό έως διπλό.

Θυμόμαστε πάντα ότι όσο πιο γρήγορα ένα αντικείμενο γυρίζει (ή κινείται προς τα εμπρός), τόσο πιο δύσκολο είναι να επιτευχθεί ακόμη και αύξηση της ταχύτητας. Έτσι, ένας κινητήρας που αναπτύσσει σημαντική ροπή στις υψηλές στροφές δείχνει ότι έχει ακόμη περισσότερη ισχύ και πόρους!

Επεξήγηση με παράδειγμα

Είχα μια μικρή ιδέα να προσπαθήσω να τα καταλάβω όλα, ελπίζοντας ότι δεν ήταν τόσο άσχημα. Έχετε προσπαθήσει ποτέ να σταματήσετε ένα ηλεκτρικό μοτέρ χαμηλής ισχύος με τα δάχτυλά σας (μικρός ανεμιστήρας, ηλεκτρικός κινητήρας στο κιτ Mecano όταν ήσασταν μικροί κ.λπ.).

Μπορεί να περιστρέφεται γρήγορα (ας πούμε 240 στροφές ανά λεπτό ή 4 στροφές ανά δευτερόλεπτο), μπορούμε εύκολα να το σταματήσουμε χωρίς να το καταστρέψουμε πολύ (χτυπάει λίγο αν υπάρχουν λάμες έλικας). Αυτό συμβαίνει επειδή η ροπή του δεν είναι πολύ σημαντική και επομένως η ισχύς του (αυτό ισχύει για μικρούς ηλεκτροκινητήρες για παιχνίδια και άλλα μικρά αξεσουάρ).

Από την άλλη πλευρά, εάν με την ίδια ταχύτητα (240 σ.α.λ.) δεν μπορώ να το σταματήσω, σημαίνει ότι η ροπή του θα είναι μεγαλύτερη, πράγμα που θα οδηγήσει επίσης σε μεγαλύτερη τελική ισχύ (και τα δύο σχετίζονται μαθηματικά, είναι σαν τα δοχεία επικοινωνίας). Αλλά η ταχύτητα παρέμεινε η ίδια. Έτσι, αυξάνοντας τη ροπή του κινητήρα, αυξάνω την ισχύ του, γιατί περίπου

ζευγάρι

X

Ταχύτητα περιστροφής

= Εξουσία... (ένας αυθαίρετα απλοποιημένος τύπος που βοηθά στην κατανόηση: Το Pi και ορισμένες από τις μεταβλητές που είναι ορατές στον κορυφαίο τύπο έχουν αφαιρεθεί)

Έτσι, για την ίδια δεδομένη ισχύ (ας πούμε 5W, αλλά ποιος νοιάζεται) μπορώ να πάρω είτε:

• Ένας κινητήρας που περιστρέφεται αργά (π.χ. 1 περιστροφή ανά δευτερόλεπτο) με υψηλή ροπή που θα είναι λίγο πιο δύσκολο να σταματήσετε με τα δάχτυλά σας (δεν τρέχει γρήγορα, αλλά η υψηλή ροπή του δίνει σημαντική δύναμη)
• Or ένας κινητήρας που λειτουργεί στις 4 στροφές αλλά με λιγότερη ροπή. Εδώ, η χαμηλότερη ροπή αντισταθμίζεται από την υψηλότερη ταχύτητα, η οποία του δίνει μεγαλύτερη αδράνεια. Αλλά η στάση με τα δάχτυλά σας θα είναι ευκολότερη παρά την υψηλότερη ταχύτητα.

Άλλωστε, δύο κινητήρες έχουν την ίδια ισχύ, αλλά δεν λειτουργούν το ίδιο (η ισχύς έρχεται με διαφορετικούς τρόπους, αλλά το παράδειγμα δεν είναι πολύ αντιπροσωπευτικό για αυτό, αφού περιορίζεται σε μια δεδομένη ταχύτητα. Σε ένα αυτοκίνητο, η ταχύτητα αλλάζει συνεχώς, γεγονός που δημιουργεί τη διάσημη καμπύλη ισχύος και ροπής). Το ένα γυρίζει αργά και το άλλο γρήγορα ... Αυτή είναι μια μικρή διαφορά μεταξύ ντίζελ και βενζίνης.

Και γι 'αυτό τα φορτηγά κινούνται με καύσιμο ντίζελ, επειδή το ντίζελ έχει υψηλή ροπή, σε βάρος της ταχύτητας περιστροφής του (η μέγιστη ταχύτητα του κινητήρα είναι πολύ χαμηλότερη). Πράγματι, είναι απαραίτητο να μπορούμε να προχωρήσουμε, παρά ένα πολύ βαρύ ρυμουλκούμενο, χωρίς να χρειαστεί να επιπλήξουμε τον κινητήρα, όπως συμβαίνει με τη βενζίνη (κάποιος θα έπρεπε να ανέβει στους πύργους και να παίξει με τον συμπλέκτη σαν τρελός). Ο ντίζελ μεταδίδει μέγιστη ροπή στις χαμηλές στροφές, γεγονός που διευκολύνει την ρυμούλκηση και σας επιτρέπει να απογειώνεστε από ένα στάσιμο όχημα.

Σχέση ισχύος, ροπής και στροφών κινητήρα

Ακολουθεί η τεχνική εισαγωγή που έχει μοιραστεί ένας χρήστης στην ενότητα σχολίων. Μου φαίνεται λογικό να το εισάγω απευθείας στο άρθρο.

Για να μην περιπλέξετε το πρόβλημα με τις φυσικές ποσότητες:

Η ισχύς είναι το γινόμενο της ροπής στον στροφαλοφόρο άξονα και της ταχύτητας του στροφαλοφόρου σε ακτίνια/δευτ.

(θυμηθείτε ότι για 2 στροφές του στροφαλοφόρου άξονα στους 6.28 ° υπάρχουν 1 * pi ακτίνια = 360 ακτίνια.

Άρα P = M * W

P -> ισχύς σε [W]

M -> ροπή σε [Nm] (Newton meter)

W (ωμέγα) - γωνιακή ταχύτητα σε ακτίνια / sec W = 2 * Pi * F

Με Pi = 3.14159 και F = ταχύτητα στροφαλοφόρου σε t / s.

Πρακτικό παράδειγμα

Ροπή κινητήρα Μ: 210 Nm

Ταχύτητα κινητήρα: 3000 σ.α.λ. -> συχνότητα = 3000/60 = 50 σ.α.λ

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

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

Μετατροπή σε βιογραφικό (ιπποδύναμη) 1 ίππος = 736 W

Στο βιογραφικό λαμβάνουμε 65940 W / 736 W = 89.6 CV.

(Θυμηθείτε ότι 1 ίππος είναι η μέση ισχύς ενός αλόγου που τρέχει συνεχώς χωρίς να σταματήσει (στη μηχανική, αυτό ονομάζεται ονομαστική ισχύς).

Όταν μιλάμε λοιπόν για αυτοκίνητο 150 ίππων, είναι απαραίτητο να αυξήσουμε τις στροφές του κινητήρα στις 6000 σ.α.λ. με ροπή που παραμένει περιορισμένη ή έστω ελαφρά μειωμένη στα 175 Nm.

Χάρη στο κιβώτιο ταχυτήτων, που είναι μετατροπέας ροπής, και το διαφορικό, έχουμε αύξηση της ροπής περίπου 5 φορές.

Για παράδειγμα, στην 1η ταχύτητα, η ροπή του κινητήρα στον στροφαλοφόρο άξονα 210 Nm θα δώσει 210 Nm * 5 = 1050 Nm στο χείλος ενός τροχού ακτίνων 30 cm, αυτό θα δώσει μια δύναμη έλξης 1050 Nm / 0.3 m = 3500 Nm Το

Στη φυσική F = m * a = 1 kg * 9.81 m / s2 = 9.81 N (a = επιτάχυνση της Γης 9.81 m / s2 1G)

Έτσι, 1 Ν αντιστοιχεί σε 1 kg / 9.81 m / s2 = 0.102 kg δύναμης.

3500 N * 0.102 = 357 kg δύναμη που ωθεί το αυτοκίνητο σε μια απότομη κλίση.

Ελπίζω αυτές οι λίγες εξηγήσεις να ενισχύσουν τις γνώσεις σας για τις έννοιες της ισχύος και της μηχανικής ροπής.