Skillnaden mellan vridmoment och effekt ...

Skillnaden mellan vridmoment och kraft är en fråga som många nyfikna ställer. Och detta är förståeligt, eftersom dessa två data är bland de mest studerade i de tekniska databladen för våra bilar. Så det skulle vara intressant att uppehålla sig vid det, även om det inte nödvändigtvis är det mest uppenbara...

Först av allt, låt oss förtydliga att paret uttrycker sig i Newton. Meter och styrka i Hästkraft (när vi pratar om en maskin, eftersom vetenskap och matematik använder watt)

Är det verkligen en skillnad?

Det kommer faktiskt inte att vara lätt att separera dessa två variabler, eftersom de är relaterade till varandra. Det är som att fråga vad som är skillnaden mellan bröd och mjöl. Det är inte så vettigt, eftersom mjöl är en del av bröd. Det skulle vara bättre att jämföra ingredienser med varandra (t.ex. vatten vs mjöl i ett nafs) än att jämföra en ingrediens med en färdig produkt.

Låt oss försöka förklara allt detta, men samtidigt göra det klart att all hjälp från din sida (via kommentarerna längst ner på sidan) kommer att välkomnas. Ju fler olika sätt det finns att förklara det på, desto mer kommer Internetanvändare att förstå sambandet mellan dessa två begrepp.

Kraft är resultatet av parning (lite tung formulering, jag vet väl...) rotationshastighet.

Matematiskt ger detta följande:

( π X Torque i Nm X Mode) / 1000/30 = Effekt i kW (vilket översätts till hästkrafter om vi senare vill ha ett "mer bilkoncept").

Här börjar vi förstå att det nästan är nonsens att jämföra dem.

Studerar vridmoment/effektkurvan

Det finns inget bättre än en elmotor för att till fullo förstå förhållandet mellan vridmoment och effekt, eller snarare hur det finns ett samband mellan vridmoment och hastighet.

Se hur logisk vridmomentkurvan för en elmotor är, vilket är mycket lättare att förstå än kurvan för en värmemotor. Här ser vi att vi ger konstant och maximalt vridmoment i början av varvet, vilket ökar effektkurvan. Logiskt, ju mer kraft jag lägger på en snurrande axel, desto snabbare kommer den att snurra (och därmed mer kraft). Å andra sidan, när vridmomentet minskar (när jag trycker mindre och mindre på den roterande axeln, fortsätter att trycka ändå), börjar effektkurvan att minska (även om rotationshastigheten fortsätter att minska). Öka). I huvudsak är vridmomentet "accelerationskraften" och kraften är summan som kombinerar denna kraft och den rörliga delens rotationshastighet (vinkelhastighet).

Lyckas paret med allt detta?

Vissa människor jämför bara motorer för deras vridmoment eller nästan. Detta är faktiskt en vanföreställning ...

Om jag till exempel jämför en bensinmotor som utvecklar 350 Nm vid 6000 rpm med en dieselmotor som utvecklar 400 Nm vid 3000 rpm, kan vi tro att det är dieseln som kommer att ha störst accelerationskraft. Nåväl, nej, men vi återkommer till starten, huvudsaken är kraft! Endast effekt bör användas för att jämföra motorer (helst med kurvor...Eftersom hög toppeffekt inte är allt!).

Visserligen, medan vridmoment bara indikerar maximalt vridmoment, inkluderar effekt vridmoment och motorvarvtal, så vi har all information (endast vridmoment är bara en partiell indikation).

Om vi ​​går tillbaka till vårt exempel, så kan vi säga att dieseln kan vara stolt över att ge ut 400 Nm vid 3000 rpm. Men glöm inte att den vid 6000 100 rpm definitivt inte kommer att kunna leverera mer än 6000 Nm (låt oss hoppa över att oljan inte kan nå 350 200 ton), medan bensin fortfarande kan leverera 400 Nm vid den hastigheten. I det här exemplet jämför vi en XNUMX hk dieselmotor. med bensinmotor XNUMX hk (siffror härledda från citerade vridmoment) enkel till dubbel.

Vi kommer alltid ihåg att ju snabbare ett föremål svänger (eller rör sig framåt), desto svårare är det att få det att ens ta fart. En motor som utvecklar ett betydande vridmoment vid höga varvtal visar alltså att den har ännu mer kraft och resurser!

Förklaring med exempel

Jag hade en liten idé att försöka lista ut allt, hoppas att det inte var så illa. Har du någon gång testat att stoppa en elmotor med låg effekt med fingrarna (liten fläkt, elmotor i Mecano-satsen när du var liten etc.).

Den kan snurra snabbt (säg 240 rpm eller 4 varv per sekund), vi kan enkelt stoppa den utan att skada den mycket (den piskar lite om det finns propellerblad). Detta beror på att dess vridmoment inte är särskilt viktigt, och därför dess effekt (detta gäller små elmotorer för leksaker och andra små tillbehör).

Å andra sidan, om jag vid samma hastighet (240 rpm) inte kan stoppa den, betyder det att dess vridmoment blir högre, vilket också kommer att leda till mer sluteffekt (båda är matematiskt relaterade, det är som kommunicerande kärl). Men hastigheten förblev densamma. Så, genom att öka motorns vridmoment, ökar jag dess effekt, eftersom ungefär

Par

X

Rotationshastighet

= Kraft... (en godtyckligt förenklad formel för att hjälpa till att förstå: Pi och några av variablerna som är synliga i den översta formeln har tagits bort)

Så för samma givna effekt (säg 5W, men vem bryr sig) kan jag få antingen:

• En motor som snurrar långsamt (t.ex. 1 varv per sekund) med högt vridmoment som kommer att vara lite svårare att stoppa med fingrarna (den går inte fort, men dess höga vridmoment ger den betydande styrka)
• Eller en motor som går på 4 rpm men med mindre vridmoment. Här kompenseras det lägre vridmomentet av det högre varvtalet, vilket ger den mer tröghet. Men att stanna med fingrarna blir lättare trots den högre hastigheten.

Två motorer har trots allt samma effekt, men de fungerar inte likadant (kraften kommer på olika sätt, men exemplet är inte särskilt representativt för detta, eftersom det är begränsat till en given hastighet. I en bil är hastigheten ändras hela tiden, vilket ger upphov till det berömda effekt- och vridmomentkurvorna). Den ena svänger långsamt och den andra vänder snabbt ... Detta är en liten skillnad mellan diesel och bensin.

Och det är därför lastbilar kör på diesel, eftersom diesel har ett högt vridmoment, till nackdel för dess varvtal (det maximala motorvarvtalet är mycket lägre). Det är verkligen nödvändigt att kunna gå framåt, trots en mycket tung släpvagn, utan att behöva skälla ut motorn, som är fallet med bensin (man skulle behöva klättra upp i tornen och leka med kopplingen som en galning). Dieseln överför maximalt vridmoment vid låga varv, vilket gör bogsering lättare och möjliggör start från ett stillastående fordon.

Samband mellan effekt, vridmoment och motorvarvtal

Här är den tekniska input som en användare har delat i kommentarsfältet. Det förefaller mig rimligt att infoga det direkt i artikeln.

För att inte komplicera problemet med fysiska kvantiteter:

Effekt är produkten av vridmomentet på vevaxeln och vevaxelns hastighet i radianer/sek.

(kom ihåg att för 2 varv av vevaxeln vid 6.28 ° finns det 1 * pi radianer = 360 radianer.

Så P = M * W

P -> effekt i [W]

M -> vridmoment i [Nm] (Newtonmätare)

W (omega) - vinkelhastighet i radianer / sek W = 2 * Pi * F

Med Pi = 3.14159 och F = vevaxelvarvtal i t / s.

Praktiskt exempel

Motorvridmoment M: 210 Nm

Motorhastighet: 3000 rpm -> frekvens = 3000/60 = 50 rpm

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

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

Omställning till CV (hästkrafter) 1 hk = 736 W

I CV får vi 65940 W / 736 W = 89.6 CV.

(Kom ihåg att 1 hästkraft är den genomsnittliga kraften för en häst som går kontinuerligt utan att stanna (i mekanik kallas detta för nominell effekt).

Så när vi pratar om en 150 hk bil är det nödvändigt att öka motorvarvtalet till 6000 varv per minut med ett vridmoment som förblir begränsat eller till och med något reducerat till 175 Nm.

Tack vare växellådan, som är en momentomvandlare, och differentialen har vi en vridmomentökning på cirka 5 gånger.

Till exempel, i 1:a växeln kommer motorns vridmoment vid vevaxeln på 210 Nm att ge 210 Nm * 5 = 1050 Nm vid kanten på ett 30 cm ekerhjul, detta ger en dragkraft på 1050 Nm / 0.3 m = 3500 Nm .

I fysiken F = m * a = 1 kg * 9.81 m / s2 = 9.81 N (a = Jordens acceleration 9.81 m / s2 1G)

Således motsvarar 1 N 1 kg / 9.81 m / s2 = 0.102 kg kraft.

3500 N * 0.102 = 357 kg kraft som skjuter bilen uppför en brant sluttning.

Jag hoppas att dessa få förklaringar stärker din kunskap om begreppen kraft och mekaniskt vridmoment.