Transporto priemonės judėjimas tiesiogiai priklauso nuo variklio sukimo momento. Fizikoje šis rodiklis vadinamas sukimo momentu. Sukimo momento sąvoka pradinėje mokykloje buvo paaiškinta svirties principu. Ji apibrėžiama kaip jėga vertikalia kryptimi, padauginta iš atstumo nuo sukimosi centro. Metrinis vienetas yra niutonmetras (Nm). Padalijus iš 9,8 m/s2 sunkio pagreičio, vienetą galima konvertuoti į kilogramus-metrus (kg-m), žinomus kinams. Imperijos vienetas yra svaras pėdos (lb-ft), kuris yra labiau paplitęs Amerikos automobilių kataloguose. Norint konvertuoti į metriką, tiesiog padalykite lb-ft skaičių iš 7,22.
Arklio galia - tai matas, apibūdinantis, kaip greitai gali būti atliekamas darbas. Automobilių pramonėje arklio galia nurodo variklio gebėjimą generuoti galią per tam tikrą laiką, t. y. kiek energijos variklis gali perduoti tam tikru momentu. Gamintojai dažnai akcentuoja maksimalią variklio arklio galią transporto priemonės specifikacijoje, ypač norėdami patraukti našumo vertintojų dėmesį.
Automobilio varomosios jėgos skaičiavimo metodas grindžiamas sukimo momento padalijimu iš rato spindulio. Tai matoma iš variklio arklio galių ir sukimo momento išėjimo kreivės. Kiekvienam greičiui yra santykinė sukimo momento vertė. Norint konvertuoti šias vertes į tikrąją jėgą, stumiančią automobilį, pakanka padalyti iš ilgio, kad gautumėte jėgos duomenis. Pavyzdžiui, 1.6-litro variklis gali pasiekti maksimalų maždaug 15.0kg-m sukimo momentą. Šiuo metu, jei 185/60R14 dydžio padanga yra tiesiogiai sujungta maždaug 41 cm spinduliu, rato varomoji jėga yra 15 cm. /0,41 metro = 36,58 kgf.
Kaip 36 kilogramų jėga stumia metrinę transporto priemonės svorio toną? Be to, vargu ar tūkstančiai apsisukančių variklio sūkių skaičius tiksliai atitiks padangos greitį. Sujungus ir derinant skirtingų dydžių pavaras, galima sumažinti sukimosi greitį ir tuo pačiu padidinti sukimo momentą. Kadangi krumpliaračio perimetro santykis yra spindulio santykis, kai galia perduodama iš krumpliaračio į didžiąją krumpliaratį, greičio mažinimo ir sukimo momento stiprinimo kartotinio santykis yra tiksliai lygus krumpliaračio dantų skaičiaus santykiui. Tai vadinamasis pavaros santykis.
Pavyzdžiui, didžiąją krumpliaratį varo krumpliaratis. Tarkime, kad krumpliaračio dantų skaičius yra 15, o didžiosios krumpliaračio - 45. Kai krumpliaratis sukasi 3000 aps./min., o sukimo momentas - 20 kg-m, į didžiąją pavarą perduodamas greitis sumažėja 1/3 ir tampa 1000 aps./min.; bet sukimo momentas patrigubėja ir tampa 60kg-m. Tai yra pagrindinis principas, kad variklio sukimo momentas per pavarų dėžę sumažina sūkius ir padidina sukimo momentą.
Automobilyje sukimo momentas padidinamas du kartus nuo variklio galios iki padangų. Pirmą kartą lemia pavarų dėžės pavaros veiksmas, o antrą kartą - galutinis perdavimo skaičius (arba galutinis pavaros santykis). Bendras sukimo momento padidinimas yra tiesiog transmisijos perdavimo skaičius, padaugintas iš galutinio perdavimo skaičiaus. Pavyzdžiui, šeštos kartos „Ximei“ mechaninės pavaros pirmosios pavaros perdavimo skaičius yra 3,250, galutinis perdavimo skaičius - 4,058, o didžiausias variklio sukimo momentas - 14,6 kgm/5500 aps./min. Todėl galime paskaičiuoti, kad maksimalus pirmosios pavaros sukimo momentas yra 14,6 × 3,250 × 4,058 ≈ 193,55 kgm, o tai yra 13 kartų didesnis nei originalus variklis. Šiuo metu padalykite jį iš maždaug 0,41 m padangos spindulio, kad gautumėte apie 470 kg trauką.
Tačiau aukščiau nurodyta vertė nėra tikroji trauka. Juk mechaninio perdavimo procese turi būti susidėvėjimo nuostoliai, todėl reikia atsižvelgti į mechaninio naudingumo koeficientą. Kalbant apie mechaninį efektyvumą, kiekvieną kartą, kai perduodama pavara, galia bus prarasta. Mechaninis mechaninės pavarų dėžės efektyvumas yra apie 95 proc., o automatinės pavarų dėžės - apie 88 proc., o pavaros veleno universalus šarnyras. Efektyvumas yra apie 98 procentai, ir jūs galite pamatyti, kiek liko tikroji trauka. Apskritai automobilio varomąją jėgą galima apskaičiuoti pagal šią formulę: varomoji jėga = (sukimo momentas × pavaros santykis × galutinis pavaros santykis × mechaninio efektyvumo koeficientas) / padangos spindulys (metrais).
Arklio galia iš tikrųjų yra ne jėga, o galios vienetas, kuris apibrėžiamas kaip darbo kiekis, kurį galima atlikti per laiko vienetą. Galia skaičiuojama nuo sukimo momento, o skaičiavimo formulė gana paprasta: galia (W) = 2π × sukimo momentas (Nm) × greitis (rpm) / 60. Supaprastinus skaičiavimą tampa: galia (kW) = sukimo momentas (Nm) × greitis (aps./min.) / 9549.
Kaip paversti galią kW į bendrą arklio galią? Imperinis ar metrinis? 1PS = 735W; 1 AG = 746W. Imperijos arklio galios (AG) apibrėžiamos kaip: arklys, tempiantis 200-svaro (lb) objektą 165 pėdų (ft) per vieną minutę, padaugintas iš 33,000 pėdų svarų per minutę; o metrinė arklio galia (PS) apibrėžiama kaip arklys, traukiantis 75 kg objektą 60 metrų per minutę, o tai padauginama iki 4500 kg-m/min. Po vieneto konvertavimo (1 lb = 0.454kg; 1ft = 30.48cm) buvo nustatyta, kad 1hp = 4566kg-m/min, o tai šiek tiek skiriasi nuo metrikos 1PS = 4500kg-m/min. Jei konvertuosite galią W (1W = 1Nm/sek = 9.8 kgm/sek), galite gauti 1hp = 746W; 1PS = 735W. Skirtumas tarp 1 AG ir 1 AG yra tik 1,5 procento, tai yra 1,5 AG 100 arklio galių, o tai nėra didelis skirtumas.
Aukščiau minėtą arklio galių ir galios perskaičiavimo metodą pakeiskite galios ir sukimo momento perskaičiavimo formule, o sukimo momento vienetą konvertuokite į žinomą kg-m, galima gauti tokius rezultatus: Britų arklio galios AG = sukimo momentas (kg-m) × variklio greitis (aps./min.) / 727. Metrinės arklio jėgos PS = sukimo momentas (kg-m) × variklio greitis (rpm) / 716. Jei variklio sūkius galima padidinti, o sukimo momentas išlieka nepakitęs, galima padidinti arklio galias. Pavyzdžiui, jei greitį galima padidinti nuo 6000 aps./min. iki 8000 aps./min., o tai prilygsta 33 proc. padidėjimui, bet sukimo momentas esant 8000 aps./min. sumažėja 10 proc. dėl skirstomojo veleno apribojimo, arklio galių vis tiek galima padidinti 19,7 procentų, o tai paaiškina, kodėl šiais laikais kompiuterių modifikacija gali labai padidinti arklio galias pašalinus alyvos pjūvį.
Jei tuo pačiu greičiu padidinsite 20 arklio galių, kiek galima padidinti trauką? Kai maksimalus sukimo momento taškas veikia esant 5000 aps./min., formulė šiek tiek pakeičiama ir galima pastebėti, kad padidintas sukimo momentas = 20AG × 727 / 5000 aps./min. ≈ 2,9 kgm. Tada pakeiskite šį rezultatą į automobilio varomosios jėgos formulę, kuri taip pat apskaičiuojama pagal Ximei pirmą pavarą: 2,9 × 3,250 × 4,058 / 0,41 ≈ 93 kg. Vienos tonos kėbului smūgis neatrodo labai didelis; be to, jei bus 5 arklio galių skirtumas, trauka padidės tik 23 kilogramais. Matyti, kad 5 arklio galių skirtumas visai nėra didelis.
Ką galvojat apie žemaitaičio pasisakymą, kad Kovo 11 vyko perversmas? 🙄
Galų gale, daug arklio galios turintis automobilis važiuoja greičiau, ar didelio sukimo momento automobilis važiuoja greičiau? Iš formulės galima suprasti, kad didelių arklio galių priežastis yra ta, kad esant dideliam greičiui vis tiek išlaikoma didelė sukimo momento vertė, tai yra, norint turėti dideles arklio galias, geresnis ne tik sukimo momentas esant mažam greičiui, bet ir turi būti toliau palaikomas sukimo momentas esant dideliam greičiui, o tai reiškia, kad sukimo momentas ir arklio galios diskusijos apskritai yra nereikalingos. Kol galima pasiekti didelę arklio galią, tai ne tik rodo, kad sukimo momentas kiekviename greičio regione yra didelis, bet ir parodo medžiagų technologijos pranašumą, o stūmoklio, įsiurbimo ir išmetimo vožtuvų medžiaga ir svoris bus sustiprinti ir palengvinti.
Vertinant automobilio našumą, arklio galios (AG) ir sukimo momento (Nm) reikšmės yra vieni pagrindinių techninių rodiklių, su kuriais susiduria kiekvienas automobilių entuziastas ar pirkėjas. Nors šios sąvokos glaudžiai susijusios, jos atspindi skirtingus automobilio variklio veikimo ir pajėgumo aspektus. Šiame išsamiame vadove paaiškinsime, kuo skiriasi arklio galia nuo sukimo momento, kaip abu rodikliai veikia automobilio našumą, ir kodėl svarbu juos išmanyti visiems, besidomintiems automobilių pasauliu.
Automobilio varomosios jėgos skaičiavimo formulė yra:
- Varomoji jėga = (Sukimo momentas × Pavaros santykis × Galutinis pavaros santykis × Mechaninio efektyvumo koeficientas) / Padangos spindulys (metrais)
Galia (kW) = Sukimo momentas (Nm) × Greitis (aps./min.) / 9549
Arklio galių (AG) ir sukimo momento (kg-m) konvertavimo formulės:
- Britų arklio galios AG = Sukimo momentas (kg-m) × Variklio greitis (aps./min.) / 727
- Metrinės arklio jėgos PS = Sukimo momentas (kg-m) × Variklio greitis (rpm) / 716
| Matavimo vienetas | Konvertavimo koeficientas |
|---|---|
| 1 AG | 746 W |
| 1 PS | 735 W |
| 1 lb-ft | 1.356 Nm |
| 1 kg-m | 9.807 Nm |
Sukimo momentas yra matas, rodantis sukimosi jėgą, taikomą objektui, paprastai velenui ar ratui. Jis išreiškiamas niutonmetrais (N.m) ir parodo, kiek jėgos sukelia objekto sukimąsi. Sukimo momentas yra labai svarbus taikymuose, kur dalyvauja sukimosi judesys, pavyzdžiui, varikliuose, motoruose ir pavarų sistemose.
Galia yra darbo atlikimo arba energijos perdavimo sistemoje greitis. Kalbant apie besisukančius įrenginius, galia dažnai išreiškiama kilovatais (kW) ir yra sukimo momento ir sukimosi greičio funkcija. Galia yra pagrindinis rodiklis, rodantis mechanizmų gebėjimą atlikti darbą per tam tikrą laiką.
Sukimo momentas lemia pradinę jėgą, kurios reikia pajudėti iš vietos ar esant apkrovai, o arklio galia nurodo, kaip greitai šis darbas gali būti atliktas - tai įtakoja maksimalų greitį ir įsibėgėjimą. Abu šie rodikliai turi veikti išvien, norint pasiekti optimalų automobilių dinamiškumą ir našumą.
Didelė arklio galia lemia tikrąjį našumą. Iš formulės galima suprasti, kad didelių arklio galių priežastis yra ta, kad esant dideliam greičiui vis tiek išlaikoma didelė sukimo momento vertė, tai yra, norint turėti dideles arklio galias, geresnis ne tik sukimo momentas esant mažam greičiui, bet ir turi būti toliau palaikomas sukimo momentas esant dideliam greičiui.
Automobiliai, kuriems svarbi didelė arklio galia: Sportiniai automobiliai ir superautomobiliai konstruojami siekiant maksimalaus greičio ir įsibėgėjimo. Šiose transporto priemonėse diegiami pažangūs varikliai, skirti išgauti kuo daugiau arklio galios. Automobiliai, pasižymintys dideliu sukimo momentu: Pikapai, sunkvežimiai bei komerciniai automobiliai dažnai renkasi didelį sukimo momentą, nes tai būtina sunkiems kroviniams pervežti, vilkti ar įveikti sudėtingą reljefą.
Sukimo momentas yra vienintelis galios parametras, kurį vairuotojas gali jausti. Arklio jėgos - tai tik neaiškus panašaus konteksto dydis. 100 N·m sukimo momentas prie 2000 aps/min išvystys tokį pat pagreitį, kaip ir prie 4000 aps/min, jei sukimo momento reikšmė bus tokia pati. Pagal formulę, pats galingumas prie 4000 aps/min padvigubės. Taigi, arklio jėgos iš dalies nėra tokios svarbios.
Sukimo momentas yra viena iš pagrindinių fizikos, mechanikos inžinerijos ir automobilių inžinerijos sąvokų. Sukimo momentas - tai fizikinis dydis, apibūdinantis jėgos gebėjimą sukelti sukamąjį judesį aplink ašį. Sukamojo judėjimo kontekste sukimo momentas yra tiesiaeigio judėjimo jėgos ekvivalentas.
tags: #automobiliu #galvos #prisukimo #jega