Крутящий момент

Общие сведения

Возможность тяги двигателя принято оценивать в лошадиных силах

Возможности тяги двигателя принято оценивать ещё со времён создания самоходной техники. И принято эту меру выражать в лошадиных силах. Вплоть до 1907 года мощность двигателя измерялась ориентировочно: обозначалась в пределах от и до (к примеру, от 16 до 25 лошадиных сил). А с 1907 года показатель был разделен на две составляющие, например 7/23. Первая цифра отражала значение ставки по налогу, а вторая — непосредственно значение мощности. Величина «лошадиная сила» сопоставлялась по значению с рабочим объёмом силового агрегата автомобиля. У четырёхтактных силовых агрегатов — это 261,8 кубического сантиметра, для двухтактных моторов — 174,5. Мощность обозначать начали в киловаттах (кВт), как принято сейчас по международной системе SI, гораздо позже.

В реальной же работе понятие «мощность двигателя» не раскрывает способности автомобиля совершать тяговые усилия. Если, ради сравнения, взять автомобили одного класса с относительно равными мощностями и объёмами моторов, то только тогда можно говорить о том, что для некоторых авто резвость характерна на небольших оборотах, для других же — на высоких. Точно так же как на бензиновом агрегате мощностью в 110–130 лошадиных сил можно уступить в разгоне такому же дизельному легковику с мощностью не более 70–80 л. с.

Конечно, всему есть разумное объяснение и подобный случай не исключение. Объяснение этому найти весьма просто: в каждом случае сила тяги на ведущих колёсах различная по своему значению. Всё объясняется весьма несложно. Достаточно взять формулу, где сила тяги F=M×i×h/r; M — крутящий момент, i — передаточное число, h — коэффициент полезного действия трансмиссии, r — радиус колеса. Разбирая формулу, напрашивается вывод: чем выше значения крутящего момента и передаточного числа, а также процент потерь в трансмиссии меньше, то значение силы тяги будет выше.

КПД трансмиссии, колёсный радиус и передаточное чисто у авто одного класса схожи, поэтому большое влияние на силу тяги и оказывает крутящий момент силового агрегата.

У кого силы больше?

Величина крутящего момента значительно больше у многоцилиндровых моторов, агрегатов с турбированным и механическим наддувом. Наибольшего же показателя крутящего момента можно достигнуть в дизельных двигателях. Большинство из них могут обеспечить авто повышенную динамику даже при 800 или 1000 оборотах за 60 секунд. Если же есть большое желание приобрести дизельный оборотистый автомобиль с повышенной динамикой, но ввиду каких-то причин на это нет возможности — следует выбирать авто с таким силовым агрегатом, у которого максимальный крутящий момент достигается на меньших оборотах. Подобные автомобили легче поддаются разгону. Иначе придётся «насильно душить» двигатель оборотами, значительно увеличивая при этом расход топлива. Детали при такой езде также быстрее изнашиваются.

Современные разработки в области автопрома указывают на то, что создатели новых моделей всячески пытаются избежать «пропасти» в рамках разгона и сделать его более-менее равномерным на всём диапазоне оборотов. Это все модернизируется, дабы избежать ситуации, в которой величина крутящего момента не способна передать колёсам большую силу тяги. Одним из представителей подобных силовых агрегатов является 6-цилиндровый турбированный двигатель Ауди объёмом 2,7 литра V-образной формы. Мощность двигателя двести пятьдесят лошадиных сил. В диапазоне от 1700 до 4600 он развивает крутящий момент в пределах 350 Н·м. Ещё один немецкий автомобиль, Фольксваген, с турбированным двигателем объёмом 1,8 литра и мощностью в 180 лошадиных сил развивает крутящий момент в 228 Н·м в пределах от 2000 до 5000 оборотов. Несомненно, большое удовольствие приносит езда на подобных авто — невзирая на количество оборотов при нажатии на «газ», железный конь послушно и резво начинает разгоняться. Это приносит удовольствие не только любителям скоростной езды, но и может сделать движение более уверенным при выходе на обгон в нужный момент.

Повышать и «выравнивать» крутящий момент в новых двигателях пытаются несколькими способами:

  • устанавливаются несколько (от трёх до пяти) клапанов на один цилиндр;
  • меняются механизмы распределения газов;
  • впускной тракт двигателя делается меньшей длины;
  • турбинная крыльчатка выполняется из керамики и остаётся возможным изменять угол наклона лопаток.

Все эти манипуляции создателей имеют одну цель — всеми возможными способами совершенствовать и модернизировать процесс насыщения цилиндров. В данных разработках наибольшего успеха достигли специалисты-разработчики компании Сааб. В один из новых своих моторов объёмом 1,6 л была умещена мощность в 225 лошадок, а также крутящий момент в 305 Н·м. Шведские инженеры сумели добиться столь высокого прогресса благодаря изменению вместимости камеры сгорания топлива и уменьшению степени сжатия при различных режимах работы. Этому также способствовали и изменения в системе наддува высокого давления и система промежуточного охлаждения, а также использование четырёх клапанов на один цилиндр.

Немного о понятии «мощность»

А как же можно забыть о таком немаловажном показателе, как мощность. С этим понятием дело обстоит немного иначе, нежели с крутящим моментом. Во множестве источниках и на интернет-ресурсах рядом с характеристикой мощности указывается количество оборотов коленчатого вала, требуемых для достижения указанного параметра. Как правило, количество указываемых оборотов приближается к максимальному значению. В любой другой ситуации двигатель выдаёт лишь часть величины указанного параметра.

Найти этому всему объяснение совершенно несложно. Исходя из формулы расчётов мощности двигателя, исчисляемой в киловаттах, мощность (N) представляет собой произведение среднего крутящего момента двигателя (Mкр) и оборотов коленчатого вала (n, об/мин), и в дальнейшем все разделённое на 9549 (N=Mкр×n/9549). Из приведённой формулы ясно, что на величину мощности влияют и обороты силового агрегата и крутящий момент. Однако, сравнивая эти два значения даже усреднённо, можно сделать вывод, что значение величины крутящего момента гораздо меньше оказывает влияние на мощность, нежели количество оборотов (2900 оборотов против 110 Н·м). Это является ещё одним подтверждением того, что сила мотора не выражается в значении мощности.

Это также легко подтверждается с помощью наглядного примера. Во время езды по трассе с постоянной скоростью сила тяги двигателя расходуется на несколько противодействующих факторов (аэродинамика, потоки воздушных масс, качение колёс), а также на возникающее трение в некоторых узлах. Но если появляется необходимость пойти на обгон, ускориться не всегда удаётся, так как нужно ещё преодолеть и возникшую силу инерции. В таких случаях очень часто говорят о том, что двигателю недостаёт мощности. Однако это утверждение неверно. Сила тяги противостоит всем противодействующим силам, а зависит она именно от крутящего момента. Именно от его величины зависит, сможет ли автомобиль быстро ускориться.

Чтобы добиться более резкого ускорения, можно попросту переключиться на передачу ниже. Но в подобном случае может возникнуть непредвиденная опасность «перекрутить» мотор. Похожая ситуация может случиться и в момент подъёма на гору, где переход на пониженную передачу более вероятен.

Что такое крутящий момент? Что такое лошадиная сила?

Каждый автопроизводитель всегда ищет преимущество над своими конкурентами. Чаще всего автомобильные компании обращают внимание именно на мощность автомобиля, пытаясь тем самым привлечь к себе потенциального покупателя. Но мощность автомашины не говорит еще о том, что автомобиль в действительности таковым является. Например автомобиль, имеющий большую мощность в лошадиных силах вполне может быть слабее другого автомобиля, у которого меньшее количество этих лошадиных сил, но больший крутящий момент. В чем же разница между этими двумя измерениями? Что они обозначают? На ваше удивление, эти, совершенно разные по своему смыслу измерения, очень даже между собой взаимосвязаны.

Некоторые транспортные средства при небольшом объеме двигателя имеют довольно большую мощность. Так, рекордсменом среди традиционных атмосферных двигателей является спортивный автомобиль Honda S2000 производство которого было прекращено несколько лет назад. Этот спортивный автомобиль как лезвие самурайского меча, был очень резким и довольно быстрым.

Первые модели этой марки машины оснащались 2,0-х литровым бензиновым двигателем мощностью в 240 л.с.!!! Потрясает здесь только одно, что достигнуть такой мощности Японской автокомпании удалось без использования в двигателе турбонагнетателей (турбин). Вся мощность, которую выдавал двигатель автомобиля Хонда S2000, была естественной, и все это благодаря возможности работы двигателя почти- что на 9000 оборотах!!! Вы можете теперь представить какой рев мотора был при максимальном ускорении автомашины?

Но если подробнее ознакомиться с техническими характеристиками этого автомобиля, то можно увидеть, что сам крутящий момент у двигателя составляет всего 208Нм (Ньютон-метр), что сопоставимо с простыми маломощными автомобилями.

Но не смотря на такие скромные данные Honda S2000 была мощным автомобилем, и это достигалось благодаря лишь бешенным оборотам ее двигателя который, ревел как звук сирены или воздушной тревоги, где эти обороты постоянно находились в опасной зоне красной линии тахометра.

Возьмем для рассмотрения например, другой, совершенно противоположный автомобиль, такой, как Dodge Ram 3500-пикап. Покупатели могут выбрать для себя супер-мощную комплектацию этой машины с дизельным двигателем от компании Cummins, объем которого составит 6,7 литра, который будет выдавать мощность в 330 л.с. с крутящим моментом 895Нм. Это очень мощный и сильный автомобиль, который способен сдвинуть с места все что угодно (Примеч. авт. «или почти-что все»)

Происхождение лошадиных сил

Есть один поворотный момент в истории, когда всего один человек сыграл огромную и немаловажную роль в оказании содействия в развитии всего мира, в котором мы и продолжаем жить по настоящее время. Этим человеком стал инженер-изобретатель- Джеймс Уатт, положивший начало промышленной революции в Англии, а затем, начиная с 1700-ых годов, и во всем мире. Самыми знаменитыми изобретениями Джеймса стали, так называемый ножной стартер и улучшенный паровой двигатель, который инженер сделал более эффективным, более мощным и более производительным. Но это еще не все. Данный изобретатель впервые в мире, разработал и создал паровой котел (паровой двигатель), а также, придумал понятие для мощности, которая выражается, в «Ваттах» (Ватт), в лошадиных силах и в крутящем моменте.

По своей сути, понятия и систему измерения мощности Джеймс Уайт придумал для того, чтобы при продаже своих паровых котлов (двигателей) ему было бы проще объяснить потенциальному клиенту, какую мощность может выдавать его котел. Ведь согласитесь, намного проще сказать покупателю котла следующее:- «паровой двигатель будет выполнять работу двух лошадей», чем сказать, да еще и в 18-веке,- мощность парового двигателя составляет N-ое количество «Нм» или «Фунт-Футов» силы. Никто бы его не понял.

Л.с. и Н.м.

Мощность и крутящий момент в моторе неразрывно между собой связаны, так как эта лошадиная сила происходит из крутящего момента. Формула для расчета мощности двигателя очень проста.

Изначально необходимо, силу, которая выражается в Ньютон-метрах (Н.м.) надо умножить на 0,7376, все это для того, чтобы перевести значения в Британскую и Американскую единицу измерения силы (Фунт-Фут), далее, воспользовавшись выше указанной формулой умножить таковые данные на количество оборотов двигателя (RPM), и, полученное после умножения значение необходимо разделить на число 5252. В итоге мы получим приблизительное к точности значение мощности самого двигателя, которое и будет выражаеться в лошадиных силах. На примере нижеуказанной формулы нами был сделан расчет мощности двигателя при силе 100 фунт-фут (1000 оборотов в минуту двигателя). Из этого примера видно, что при силе в 100 фунт-футов и 1000 оборотов в минуту мощность двигателя составила приблизительно около 19 л.с.

Разницу между мощностью и силой легко понять еще на одном примере. Допустим, что вы на автомобиле буксируете какой-то груз в гору, значит вам будет необходим низкий крутящий момент, но естественно потребуется и больше силы для более легкого буксирования. А если же вы хотите максимально быстро разогнать свой автомобиль с 0 до 100 км/час, то ему потребуется уже максимальное количество оборотов двигателя, а силы для такого разгона за короткий промежуток времени уже потребуется не так много. Но чем больше будет мощность двигателя, тем быстрее вы разгоните свою автомашину до 100 километров.

Поэтому различная грузовая и подъемная техника всегда, как правило оснащается дизельными двигателями, которые имеют большую тягу и не высокое максимальное количество оборотов двигателя, если их сравненивать с бензиновыми силовыми агрегатами. Дизельные двигатели способны передвигать транспортные средства имеющие огромную весовую массу. Но такой автотранспорт из-за небольшого количества л.с. очень медленно трогается и разгоняется.

Вот почему, такой автомобиль как Honda S2000 может сорваться с места и разогнаться до 100 километров в час примерно за 6 секунд, Dodge RAM 3500 может буксировать груз весом более 8000 тыс. килограмм (на прицепе). Это и есть абсолютное различие между крутящим моментом и лошадиной силой.

В транспортных средствах есть еще один элемент, который помогает автомобилю передавать крутящий момент на колеса,- это коробка переключения скоростей передач, которая предназначена для передачи максимального крутящего момента при определенной скорости. Например, тракторные тягачи и трактора для перевозки тяжелых грузов в прицепах оснащаются большими дизельными двигателями, у которых большой крутящий момент и большая сила, которая выражается в Ньютон-метрах (Н.м.). Но такие двигатели не имеют большого количества лошадиных сил. Такие двигатели созданы не для разгона транспортного средства до высокой скорости, как правило, они нужны в основном для перевозки тяжелых грузов. Некоторые такие тракторы оснащены 10 ступенчатыми коробками передач.

Так мощность и крутящий момент непосредственно близко связаны друг с другом. Лошадиная сила зависит от крутящего момента (силы Н.м.) и от количества оборотов в минуту двигателя.

Крутящий момент по своей сути,- это сила и мощность с которой можно сделать определенную работу. И чем меньше затрачивается времени для выполнения (или набора определенной скорости) такой работы, тем больше мощность самого автомобиля, которая выражается в лошадиных силах.

OFF-RoadSpirit ›
Блог ›
Крутящий момент и Мощность-3 Приоритеты

Мощность важнее… Говоря-же о большей важности крутящего момента или «тяги на низах» имеют ввиду мощность на низких оборотах. Имеенно мощность как способность совершать работу по передвижению массы машины…
Нехватка крутящего момента выражается в невозможности выкручивания заданной передачи выше определенных оборотов. В затрудненном движении внатяг. В вялом старте с холостых.
Нехватка мощности проявляется при невозможности движения внатяг по причине недостаточного сцл колес с покрытием. В таких ситуациях нужна резкое ускорение. Но оно зачастую затруднено ограниченным пространством места разгона. Нужны именно ЛС дающие приемистость, динамичность. Также они нужны в глубоком снегу для выхода на режим глиссирования и дальнейшего поддержания постоянной скорости, для самоочистки протектора в грязи пробуксовкой и пр.
Если-бы в рок-кроулинге все добивались исключительно трансмиссией не добились бы таких результатов — слишком медленно крутились бы колеса. Там машина осторожно подползает к уступу, газ в пол — нужен сильный динамичный приемистый рывок, чтобы ползти крабовым ходом по уступу. На ацком понижении с низкооборотистым дохлым мотором так не получится.
Относительно двигателя важна прежде всего его мощность, а не крутящий момент как многие считают. Причем чем более высокооборотистый двиг и чем на больших оборотах рпм значение пика момента, тем лучше, тк это дает возможность применить большее понижение трансмиссии за счет большей МОЩНОСТИ.

Мельница с приводом от массивного водяного колеса имеющего огромный КМ 3525Нм/12rpm Если это колесо попытаться использовать для привода автомобиля заместо двигателя и трансмиссии, то колеса вед.оси раскрутятся от 0 до 12 об мгновенно даже не испытав сколь-нибудь существенного сопротивления вращению. Скорость в 12 об колеса за мин это 12об х 60сек=720об/ч. Пусть std D легкового колеса 0,7м=0,35м радиуса r. тогда путь за 720 об = (2пх0,35)х720об=1,6км/ч. Чтобы достигнуть нормальной скорости 100км/ч необходимо ПЧ с примерно 60 кратным повышение (100:1,6) относительно 1:1. Тогда выходной КМ на вед.оси 3525:60=58,75Нм. НО этой силы не достаточно, чтобы выкрутить передачу 60:1 имея входящие 3525Нм. Спрашивается нахрена нам огромный мотор гигантской силы, если его мощность всего М=3525 х 12/7000=6лс а гигантские 3525Нм снизились до жалких 58,75Нм на колесах.
А теперь возьмем ДВС обычных сегодня хар-к скоростной легковой машины заставив его вращать мельницу:
300лс/5000rpm
461Нм/3600rpm
На первый взгляд ничего не получится потому что не получится необходимых 3525Нм КМ. Но вспомнив, что необходимая скорость вращения мельницы 12об посчитаем ПЧ: 5000об:12=416,67 понижения. КМ ДВС при максимально эффективной работе 7000х300лс/5000об=420Нм/5000rpm
Расчет тяговой силы(выходного КМ): 420Нм х 416,67ПЧ=175 000Нм
Теперь сравним 3525Нм от огромного колеса и 175 000Нм от автомобильного двигателя
Вывод: маленький двигатель большей мощности способен намного эффективнее приводить мельницу чем огромный маломощный!
forum.drom.ru/gt/239687-p2.html
При заданной скорости движения максимальная сила тяги на колесах всегда достигается на оборотах мах мощности. Любые другие обороты выше/ниже снижают силу тяги, в тч и обороты максимального КМ двигателя.

Оставьте комментарий