Доступ к сервису временно запрещён
С вашего IP-адреса одновременно поступает очень много запросов.
Такое поведение показалось подозрительным, поэтому мы временно закрыли доступ к сайту.
Возможно, на вашем устройстве есть программы, которые отправляют запросы без вашего ведома.
Что мне делать?
Напишите в службу поддержки через форму обратной связи.
Подробно опишите ситуацию — поможем разобраться, что случилось, и подскажем, как действовать дальше.
Крутящий момент, что это и зачем он нужен?
Каждый двигатель внутреннего сгорания рассчитан на определенную максимальную мощность, которую он может выдавать при наборе определенного количества оборотов коленчатого вала. Однако помимо максимальной мощности существует еще и такая величина в характеристике двигателя, как максимальный крутящий момент, достигаемый на оборотах отличных от оборотов максимальной мощности.
Что же означает понятие крутящий момент?
Говоря научным языком, крутящий момент равен произведению силы на плечо ее применения и измеряется в ньютон — метрах. Значит если к гаечному ключу длиной 1 метр (плечо), приложить силу в 1 Ньютон (перпендикулярно на конце ключа), то мы получим крутящий момент равный 1 Нм.
Для наглядности. Если гайка затянута с усилием 3 кгс, то для ее откручивания придется к ключу с длиной плеча в 1 метр приложить усилие 3 кг. Однако, если на ключ длиной 1 метр надеть дополнительно 2-х метровый отрезок трубы, увеличив тем самым рычаг до 3 метров, то тогда для отворачивания этой гайки потребуется лишь усилие в 1 кг. Так поступают многие автолюбители при откручивании колесных болтов: либо добавляют отрезок трубы, а за неимением такового просто надавливают на ключ ногой, увеличив тем самым силу приложения к баллонному ключу.
Так же если на рычаг метровой длины повесить груз равный 10 кг, то появится крутящий момент равный 10 кгм. В системе СИ это значение (перемножается на ускорение свободного падения — 9,81 м/см2) будет соответствовать 98,1 Нм.
Результат всегда един — крутящий момент, это произведение силы на длину рычага, стало быть, нужен либо длиннее рычаг, либо большее количество прикладываемой силы.
Все это хорошо, но для чего нужен крутящий момент в автомобиле и как его величина влияет на его поведение на дороге?
Мощность двигателя лишь косвенно отражает тяговые возможности мотора, и ее максимальное значение проявляется, как правило, на максимальных оборотах двигателя. В реальной жизни в таких режимах практически никто не ездит, а вот ускорение двигателю требуется всегда и желательно с момента нажатия на педаль газа. На практике одни автомобили уже с низких оборотов (с низов) ведут себя достаточно резво, другие напротив предпочитают лишь высокие обороты, а на низах показывают вялую динамику.
Так у многих возникает масса вопросов, когда они с авто с бензиновым мотором мощностью 105-120 л.с. пересаживаются на 70-80 – сильный дизель, то последний с легкостью обходит машину с бензиновым мотором. Как такое может быть?
Связано это с величиной тяги на ведущих колесах, которая различна для этих двух автомобилей. Величина тяги напрямую зависит от произведения таких показателей как, величины крутящего момента, передаточного числа трансмиссии, ее КПД и радиуса качения колеса.
Как создается крутящий момент в двигателе
В двигателе нет метровых рычагов и грузов, и их заменяет кривошипно-шатунный механизм с поршнями. Крутящий момент в двигателе образуется за счет сгорания топливо — воздушной смеси, которая расширяясь в объеме с усилием толкает поршень вниз. Поршень в свою очередь через шатун передает давление на шейку коленчатого вала. В характеристике двигателя нет значения плеча, но есть величина хода поршня (двойное значение радиуса кривошипа коленвала).
Для любого мотора крутящий момент рассчитывается следующим образом. Когда поршень с усилием 200 кг двигает шатун на плечо 5 см, появляется крутящий момент 10 кГс или 98,1Нм. В данном случает для увеличения крутящего момента нужно либо увеличить радиус кривошипа, или же увеличить давление расширяющихся газов на поршень.
До определенной величины можно увеличить радиус кривошипа, но будут расти и размеры блока цилиндров как в ширину, так и в высоту и увеличивать радиус до бесконечности невозможно. Да и конструкцию двигателя придется значительно упрочнять, так как будут нарастать силы инерции и другие отрицательные факторы. Следовательно, у разработчиков моторов остался второй вариант – нарастить силу, с которой поршень передает усилие для прокручивания коленвала. Для этих целей в камере сгорания нужно сжечь больше горючей смеси и к тому же более качественно. Для этого меняют величину и конфигурацию камеры сгорания, делают «вытеснители» на головках поршней и повышают степень сжатия.
Однако максимальный крутящий момент доступен не на всех оборотах мотора и у различных двигателей пик момента достигается на различных режимах. Одни моторы выдают его в диапазоне 1800- 3000 об/мин, другие на 3000-4500 об/мин. Это зависит от конструкции впускного коллектора и фаз газораспределения, когда эффективное наполнение цилиндров рабочей смесью происходит при определенных оборотах.
Наиболее простое решение для увеличения крутящего момента, а следовательно и тяги, это применение турбо или механического наддува, либо применение их в комплексе. Тогда кртящий момент можно уже использовать с 800-1000 об/мин, т.е. практически сразу при нажатие на педаль акселератора. К тому же это закрывает такую проблему, как провалы при наборе скорости, так как величина крутящего момента становится практически одинакова во всем диапазоне оборотов двигателя. Достигается это различными путями:, увеличивают количество клапанов на цилиндр, делают управляемыми фазы газораспределения для оптимизации сгорания топлива, повышают степень сжатия, применяют выпускной коллектор по формуле 1-4 -2-3, в турбинах применяют крыльчатки с изменяемым и регулируемым углом атаки лопаток и т.д.
Сила вращения: что такое крутящий момент и почему это важно для инструмента и не только?
Автомобилистам хорошо знакома фраза «крутящий момент». Это основной параметр наряду с мощностью, характеристикой двигателя авто. Но этот показатель важен не только здесь. Огромное значение он имеет и для электроинструмента. Выясним, где крутящий момент действительно важен, определим зависимость этой характеристики от других показателей и узнаем способы его увеличения.
Любое вращение, связанное с силовым воздействием на объект, напрямую связано с крутящим моментом. В теории этот показатель характеризуется воздействием силы на объект, вызывающей его вращение. Простыми словами крутящий момент — сила, вращающая вал, винт или колесо.
Измеряется крутящий момент в ньютон-метрах (Н*м). Схематично это можно представить так: крутящий момент в 1 Нм возникает на валу при приложении силы в 1 Ньютон на рычаг длиной один метр. Пока ничего не понятно? Простой пример — колесная гайка автомобиля. Производитель устанавливает момент затяжки 100 Нм. Это значит, гайка должна быть закручена с конечным крутящим моментом 100 Нм. Такой момент будет достигнут приложением усилия 100 Ньютонов на рычаг в один метр. Более понятным языком — на конец метрового рычага нужно приложить такую силу, как будто бы на нем висит груз 10 кг.
Инструмент
С теорией все понятно. Теперь разберемся на практике, где и в каком инструменте крутящий момент играет главную роль.
Первым таким инструментом, и, наверно, самым распространенным является шуруповерт. Основное предназначение шуруповерта — закручивать всевозможные винты и саморезы. Причем иногда для этого нужно приложить немало усилий.
Поэтому основной силовой характеристикой шуруповерта является крутящий момент, и чем он выше, тем с большими задачами справится инструмент. Например, 15-20 Нм будет достаточно для мелких бытовых работ по дому. Таким можно закручивать винты и саморезы до 50 мм в дерево, собирать мебель, сверлить отверстия небольшого диаметра в древесине. Для более длинных саморезов требуется инструмент с большим моментом. Но в большинстве работ по дому и на даче, а также мелких строительных работ 30-35 Нм будет достаточно. Таким уже можно работать с металлом. Он справится с саморезами до 5 мм диаметром и 60-70 мм длиной, сделает отверстие диаметром 20-30 мм в древесине и сможет сверлить металл сверлом до 8 мм.
Более производительный инструмент с крутящим моментом от 40 Нм относится к классу профессионального. Для него не проблема саморез 6*80 мм, сверление металла до 12 мм и дерева до 40 мм. Для замешивания строительных смесей шуруповертом потребуется как минимум 60 Нм, а рыболовам с учетом жестких условий эксплуатации шуруповерта с буром минимумом будет 80 Нм.
Следующий инструмент, в котором важен крутящий момент — гайковерт. Он будет полезен автомобилистам, которые ремонтируют свою машину самостоятельно. Здесь крутящий момент требуется минимум от 150 Нм, а то и 200 Нм, чтобы открутить колесо автомобиля. Чтобы точнее понять, какой крутящий момент необходим в ремонте авто, вот несколько примеров: болт вилки амортизатора затягивается с моментом 140-160 Нм, ступичная гайка — примерно 320-340 Нм.
Но зачастую в автомобиле из-за внешних условий болты и гайки ржавеют, поэтому чтобы их открутить требуется больший момент. К тому же большинство автовладельцев не затягивают соединения с рекомендуемым моментом и как правило превышают его, что впоследствии затрудняет ремонт. В идеале нужно иметь динамометрический ключ, но стоит он, к сожалению, недешево.
Далее идет винтоверт. Тот же гайковерт, но задачи у него схожи с шуруповертом. По крутящему моменту схож с гайковертом, а по функциям — с шуруповертом. Этот инструмент будет полезен при большом объеме работ, но требует опыта и сноровки при использовании.
Некоторые производители не указывают в характеристиках инструмента крутящий момент, например дрель-миксеров. Хотя здесь он является важным показателем. Инструмент недешевый, а применение его узконаправленное, поэтому при выборе важно знать все параметры инструмента. Миксер с низким крутящим моментом до 40 Нм подходит для перемешивания только жидких материалов. Он может и будет перемешивать густую смесь, но сделает это медленно и сильно нагреется, что уже чревато поломкой. Для густых смесей требуется более мощный инструмент. Как пример, миксер в 100 Нм справится с любым материалом.
Мотор-колесо
Портативные транспортные средства — электросамокат, гироскутер, электровелосипед и моноколесо — объединены одним общим агрегатом, мотор-колесом. Оно выполняет функцию двигателя, трансмиссии и иногда тормозной системы. Поскольку это электротранспорт, немаловажную роль в его характеристиках играет крутящий момент. Чем он выше, тем быстрее разгоняется и увереннее справляется при движении в горку самокат. Такие возможности обеспечивает высокий крутящий момент, выдаваемый электромотором.
Мотор-колесо бывает редукторным и с прямым приводом, или безредукторным. Безредукторное требует большей мощности, а соответственно и по размерам оно больше. А плюсом такого является более высокая скорость, больше 30 км/ч. Редукторное мотор-колесо отличается наличием в конструкции редуктора, который снижает обороты и увеличивает крутящий момент. На таком колесе скорость движения ниже, зато динамика лучше. Как выбрать самокат читайте здесь.
Увеличение крутящего момента
Электродвигатели в инструменте не могут обеспечить высокий крутящий момент на валу, поэтому производители всячески увеличивают этот показатель за счет дополнительных механических устройств. Одно из таких — редуктор.
За счет шестеренчатой, ременной, цепной, или червячной передачи скорость вращения на выходном валу уменьшается, а крутящий момент увеличивается. Редуктор есть практически во всем электроинструменте, будь то дрель, шуруповерт или даже бетономешалка. Везде, где важна сила вращения, используется редуктор. Например, в бетоносмесителе, чтобы провернуть барабан с раствором требуется очень большое усилие. А мощность электродвигателя в таком инструменте редко превышает 700 Вт. Как же такой слабенький двигатель крутит огромный барабан? Все просто — редуктор, даже два. Один за счет ременной передачи уменьшает частоту вращения от двигателя на шестерню привода барабана, а та в свою очередь уменьшает частоту вращения барабана посредством шестерни венца.
Электрическая цепная пила с редуктором ничем не уступает бензиновой. Электрический культиватор прекрасно справляется со своей задачей за счет редуктора, несмотря на относительно небольшую мощность двигателя. Даже мотобур оснащен редуктором, иначе бензиновый двигатель не справился бы с нагрузкой.
Еще одним механическим принципом увеличения крутящего момента является тангенциальный способ. Такой используется в импульсных гайковертах и винтовертах. По такому же принципу работает ударная отвертка. Здесь сила удара вдоль оси вращения преобразуется в крутящий момент. Такой способ можно сравнить с ударом молотком по ключу, причем эффективность выше при большей амплитуде и силе удара. Вот подробная статья о работе такого инструмента.
Зависимость от мощности и оборотов
Говоря о крутящем моменте электроинструмента, нельзя не упомянуть о его зависимости от других характеристик, таких как мощность и частота вращения. Есть простая формула, показывающая эту зависимость:
Где M — крутящий момент
P — мощность электродвигателя в киловаттах (кВт)
n — число оборотов вала в минуту
Исходя из формулы, крутящий момент имеет прямую зависимость от мощности электродвигателя и обратную — от оборотов вала двигателя. Чем больше мощность, тем больше момент. И наоборот — чем меньше обороты вала, тем больше момент. Именно поэтому инструменты с высоким крутящим моментом на выходном валу имеют низкие обороты.
По этой формуле можно легко посчитать крутящий момент на валу электродвигателя, установленного в электроинструменте, так как в большинстве случаев мощность указана в характеристиках. Но здесь не учитывается редуктор, и мы не знаем обороты двигателя и передаточное число редуктора. Поэтому единственным возможным вариантом остается довериться производителю. Именно поэтому эта характеристика так важна.
Крутящий момент, наряду с другими характеристиками, имеет большое значение. Зная только этот параметр, можно с легкостью подобрать инструмент по потребностям и задачам. Но это не значит, что выбирать нужно по принципу «чем больше, тем лучше». Выбирайте инструмент, исходя из его возможностей и ваших потребностей. Зачем приобретать шуруповерт 80 Нм для редкой сборки мебели или на всякий случай. Но и не стоит использовать инструмент на пределе его возможностей, небольшой запас должен быть.
Что такое крутящий момент и почему его показатель важнее лошадиных сил?
Компания Cadillac отказалась от привычной маркировки своих автомобилей и ввела классификацию двигателей не по мощности, а по крутящему моменту. Что это за характеристика и почему она так важна для мотора?
Подавляющее большинство автопроизводителей в маркировке своих двигателей использует мощность или объем камер сгорания. Обе этих характеристики уже устарели. Если 50 лет назад тяга карбюраторных моторов зависела от расточки цилиндров, то сейчас на первый план выходят новые технологии. При одинаковом объеме камер сгорания мощность вырастает в два-три раза. К примеру, сейчас небольшие 2,0-литровые рядные моторы BMW или Volvo могут иметь мощность свыше 400 лс. Тем самым, бензиновые 4-цилиндровые турбированные моторы небольшого объема сейчас располагают такой же мощностью и тягой, как 8-цилиндровые атмосферники 15-летней давности, потому как оснащены помимо ступенчатого наддува еще и сложной системой впрыска.
Но и лошадиные силы уже недостаточно адекватно описывают существующие характеристики двигателя. Автомобиль с небольшой мощностью может казаться значительно резвее и интереснее на дороге, чем другой более мощный собрат. К примеру, дизельные агрегаты намного опережают бензиновые по тяге, а значит, показывают лучшую динамику.
В общем, потребовалась иная характеристика, которая бы могла адекватно описывать возможности современного мотора. И автопроизводители видят ее в крутящем моменте.
Откуда берутся «лошадиные силы»?
Измерять мощность моторов в «лошадиных силах» предложил знаменитый английский изобретатель Джеймс Уатт в 1789 году. Во времена начала промышленной революции в Англии на рудниках, в портах и мельницах в качестве источника силы для подъемных машин использовались лошади. Их запрягали в лебедку крана и гоняли по кругу.
Запряженное в механизм животное весом около 500 кг, вышагивая по кругу и натягивая канат через систему блоков, могло обеспечить работу крана, равную подъему груза в 90 кг со скоростью 1 метр в секунду. Груз поднимали бочками или кулями весом от 140,9 до 190,9 кг каждый. Тем самым, за 8 часов работы лошадь, ковыляя вокруг лебедки со скоростью в 3 км\\ч, не утруждаясь могла перегрузить 33 000 фунтов, что равняется почти 14 тоннам. Эту работу и прописали как эталон «лошадиной силы».
Паровые машины могли совершать такую же работу гораздо быстрее, потому как имели мощность в несколько лошадиных сил. Тем самым, в определении Джеймса Уатта, мощность — это не спортивная динамика машины, не приемистость, а работа, совершенная в единицу времени.
А что же такое крутящий момент?
В двигателе внутреннего сгорания применяется тот же принцип. Только силой, толкающей поршень, является энергия взрывов смеси бензина и воздуха. Поршень аналогичен той самой уаттовской лошади. Он раскручивает коленвал, а дальше через систему валов трансмиссии передает движение на колеса. Чем быстрее он вращается, тем выше мощность и больше работы выполнит мотор.
Если силу давления поршней умножить на длину рычага кривошипа, то получим крутящий момент, от которого зависит тяга мотора. Она выражается в Ньютонметрах (1 Нм равен силе в 1 ньютон, умноженной на рычаг в 1 метр). Чем длиннее рычаги, тем больше тяги выдает мотор.
Если у мотора высокий крутящий момент, то колеса за единицу времени раскручиваются быстрее. Автомобиль приобретает больше динамики.
Ураганный разгон
Итак, крутящий момент это очень важная характеристика, от которой зависит динамика машины. Чем выше крутящий момент, тем «лошади» под капотом становятся сильнее. С помощью крутящего момента определяется так же эластичность мотора, то есть его способность обеспечивать одинаковую тягу в большом диапазоне оборотов. В особенности важно, чтобы высокий крутящий момент был доступен почти сразу после старта. Тогда будет ощущаться эмоциональное ускорение автомобиля.
Ну а лошадиные силы нужны для другого. Они выражают способность мотора автомобиля сопротивляться ветровым и прочим нагрузкам. Высокая мощность отражается в основном на максимальной скорости машины.
Вообще, «лошадиные силы» очень ненадежная характеристика, зависимая от множества факторов. Эта единица измерений давно устарела. С помощью хитрых программ управления двигателем количество «лошадиных сил» можно прибавить или уменьшить, чем и пользуются многие производители, искусственно раздувающие мощность мотора.
Поэтому количество Нм крутящего момента в маркировке моторов гораздо более информативная характеристика.