Какой крутящий момент лучше для автомобиля
Перейти к содержимому

Какой крутящий момент лучше для автомобиля

  • автор:

Крутящий момент или мощность – развеиваем мифы

Приветствуем всех автолюбителей! Ни раз многие из нас сталкивались со спорами что же важнее мощность или крутящий момент. Кто то даже приводит высказывание якобы Генри Форда: "Лошадиные силы продают автомобиль, а крутящий момент выигрывает гонки" Кто то говорит, что крутящий момент влияет на разгон, а мощность на максимальную скорость, а некоторые наоборот считают, что исключительно мощность важна.
В этой статье мы максимально подробно и досконально разберем все аспекты, раз и на всегда закроем десятки мифов и домыслов.

Что такое крутящий момент?
Это произведение силы на плечо рычага, к которому она приложена. Сила измеряется в Ньютонах, а плечо рычага в метрах – Нм. 1 Нм равняется силе в 1 Ньютон, которая приложена к рычагу в 1 метр. 1 килограмм силы (1кгс) равен 9.8 Н.

Нужно понимать, что крутящий момент развивает все, что крутится и к нему прикладывается сила: Вы закручиваете гайки на колесе – наступая на гаечный ключ длинной 40 см (0.4 метра) всем телом 80 кг — создаете крутящий момент 0.4*80=32кг*м или 313.6 Нм.

Велосипедист весом 90кг, давящий всем весом на педаль с рычагом 35 см, развивает 0.35*90 = 31,5 кг*м = 308,7 Нм – Да да, крутящий момент велосипедиста – 300Нм! Как у трехлитрового атмосферного мотора!

Но, прежде чем дать понятие мощности, нужно еще ввести одну переменную – обороты в минуту.
Вернемся к велосипедисту и его 300Нм крутящего момента. Нам нужно понять на каких оборотах он может поддерживать этот момент. Как правило это около 1 вращения педалей в секунду. То есть 60 об/мин. Значит 300Нм при 60 об/мин.

Так же и многие производители указывают характеристики своих ДВС – например 250Нм при 4000об/мин. Но теперь становится не понятно — какой двигатель будет быстрее разгонять автомобиль: у которого 250Нм при 4000 об/мин или у которого 200Нм при 6000 об/мин. Как сравнить?

Очень просто — достаточно привести обороты коленчатого вала к одному знаменателю с помощью редуктора:

250Нм при 4000 об/мин, ставим понижающий вдвое редуктор и получаем 500Нм при 2000 об/мин (обороты понижаются вдвое, крутящий момент возрастает вдвоем, потерей на редукторе пренебрегаем)

200Нм при 6000 об/мин, ставим понижающий втрое редуктор и получаем 600Нм при 2000 Об/мин. Теперь четко можно сравнить эти два мотора:

250Нм при 4000 об/мин — > 500Нм при 2000 об/мин
200Нм при 6000 об/мин — > 600Нм при 2000 об/мин

то есть второй мотор на 20% «мощнее» первого, что на первый взгляд далеко не очевидно. Но не дело же каждый раз заниматься подбором "редукторов", чтобы честно сравнить крутящий момент моторов. Чтобы этим не заниматься и придумали понятие мощности для ДВС.

Итак, мощность для ДВС — это крутящий момент, умноженный на обороты, на которых он достигается, деленный на константу 9550. Результат мы получаем в киловаттах. Для того чтобы сразу получать результат в лошадиных силах нужно 9550 разделить на 1.36 – 7022. Или P(л.с.)=M(Нм)*N(об/мин)/7022.

Посчитаем сразу мощность велосипедиста:
(300Нм*60об/мин)/7022 = 2,56 лошадиные силы при 60 об/мин. Не густо. На деле еще меньше, потому что давить педали полным весом с частотой 1 об/мин не так просто)

Вернемся к нашим ДВС:
250Нм при 4000 об/мин – (250*4000)/7022 = 142.2 л.с.
200Нм при 6000 об/ мин – (200*6000)/7022 = 170.8 лс.

Это означает, что двигатель с бОльшей максимальной мощностью будет иметь и бОльший крутящий момент, при уравнивании частоты вращения выходного вала. Это аксиома.

Для закрепления приведем пример дизельного двигателя трактора (700Нм при 1300об/мин) и мотоцикла (110Нм при 13000об/мин):
(700Нм*1300 об/мин)/7022 = 129.5 л.с. — трактор
(110Нм*13000 об/мин)/7022 = 203 л.с. — мотоцикл.

На всякий случай проверим с помощью старой схемы с редукторами — поставим понижающий в 10 раз редуктор на мотоцикл — 110Нм при 13000об/мин превратятся в 1100Нм при 1300об/мин — крутящий будет гораздо больше чем у трактора. И да двигатель мотоцикла будет тянуть бОльший груз и быстрее разгонять трактор если его туда поставить.

На этом можно было бы заканчивать статью, если бы было все так просто. Дело в том, что мы рассчитали мощность и момент лишь в одной конкретной точке – а именно 60 об/мин, 4000 и 6000 об/мин соответственно.

У современных бензиновых моторов рабочий диапазон как правило от 800 до 6500 об/мин и в каждой точке двигатель будет обладать уникальной парой мощность/крутящий момент.

Можно наглядно посмотреть на график с диностенда – взять любую точку мощности при об/мин и посчитать крутящий момент, или наоборот с помощью формулы указанной выше. Так собственно и работает диностенд.

Тут возникает вопрос – если у ДВС максимальный крутящий момент скажем 200Нм при 5000об/мин, почему тогда максимальная мощность аж на 6400 об/мин, а не при тех же 4500 об/мин?

Дело в том, что:

На первый взгляд многим будет не понятно, для этого приведем пример все того же ДВС 200Нм при 5000об/мин. Посчитаем мощность — (200*5000)/7022 = 142.4 л.с.
А теперь двинемся дальше по оборотам на 20% — до 6000 об/мин. Допустим у нас крутящий момент упал с 200Нм до 190Нм, итого получаем 190Нм при 6000об/мин – вырастит ли мощность – давай посчитаем – 190*6000/7022= 162.3 л.с. Выросла!

А все потому, что обороты выросли на 20%, а крутящий момент упал на 5%, как итог мощность выросла на 14%.

А если мы пойдем еще дальше: например сдвинемся еще на 10% оборотов – 6600, а крутящий момент упадет на 12% — до 167 Нм, тогда получим – 167*6600/7022 = 157.1 л.с Именно поэтому повторимся: максимальная мощность растет до тех пор, пока крутящий момент падает медленнее чем растут обороты.

Отсюда следует, что точку максимальной мощности можно так же назвать точкой максимального приведенного крутящего момента, именно в этой точке будет максимальный крутящий момент у мотора на выходном валу.

А это означает:

Так же отсюда следует, что крутящий момент – величина относительная, и не подлежит сравнению между собой на прямую, в то время как мощность – абсолютная и 150 л.с. при 6000 об/мин, это тоже самое что 150 лс при 3500 об/мин.

Сразу же можно дать ответ на вопрос – почему вариаторные коробки передач в режиме максимального разгона всегда держат обороты в районе максимальной мощности, а не, например максимального крутящего момента. Ответ прост и написан выше – потому, что именно в этой точке, на колесах будет максимальный крутящий момент при заданной скорости, для обеспечения максимального ускорения.

Поэтому когда вам говорят у меня 150 сил и "аж 400 момента", не пугайтесь, это просто дизель, у которого момент на очень низких оборотах. Эксплуатировать такой автомобиль в условиях города очень комфортно, НО именно мощность выигрывает гонки, мощность разгоняет автомобиль и от мощности зависит максимальная скорость 😉

Что важнее: мощность или крутящий момент?

Конечно, на мощности зациклены все. От знакомых девушек, на которых магия цифр оказывает убийственное влияние, до налоговиков, которые очень радуются каждой ступени повышения мощности после 100 л.с, но особо предпочитают машины с цифрой свыше 250 л.с.

Максимальная мощность определяет возможность транспортного средства достигать максимальной скорости. Здесь зависимость далеко не прямая, но более мощные автомобили при сравнимой массе имеют большую максималку.

А вот на то, как быстро удастся достигнуть максимальной скорости, оказывает влияние характеристика крутящего момента двигателя. Возьмем два мотора с одинаковой максимальной мощностью, но у одного кривая момента имеет форму обычного горба, а другой очень быстро (при небольших оборотах) достигает максимального значения и далее держит полку этого момента вплоть до почти максимальных оборотов. С каким мотором разгон будет лучше? Конечно, со вторым, ведь обычно разгон на каждой передаче происходит в диапазоне оборотов коленвала от 2000 до 4000, ну, возможно, 5000 в минуту. А двигатель все время будет выдавать в этом диапазоне максимальный крутящий момент.

По такому алгоритму разгоняются на ручных коробках передач, гидромеханических автоматах и роботизированных коробках. Вариаторы стоят несколько особняком. В принципе, более ранние конструкции вариаторов работали честнее современных. На разгоне, особенно в режиме «педаль газа в пол», они обеспечивали в начале разгона самое большое передаточное отношение и позволяли мотору быстро достигнуть оборотов, близких к максимальным. Далее двигатель продолжал работать при максимальных оборотах и мощности, а вариатор, меняя передаточное отношение, обеспечивал самый эффективный разгон. И было почти все равно, моментный мотор или нет. Важна была только максимальная мощность. Хотя не всегда же разгон происходит в режиме кик-дауна.

В последнее время вариаторы, в угоду водительским привычкам, научили имитировать переключение передач. Зачем – непонятно. Я считаю, что водителю важно, чтобы правая педаль обеспечивала максимально ровное, большее или меньшее, в зависимости от ситуации, ускорение.

Итак, моментные моторы обеспечивают более удобное управление ускорением транспортного средства, а, значит, помогают водителю в непростых дорожных условиях. Поэтому моторы с «полкой» крутящего момента нравятся водителям, и такую характеристику им предлагают конструкторы, внедряя прежде всего моторы с турбонаддувом. Высокий, начиная с небольших оборотов крутящий момент повышает удобство управления автомобилем, а потому более важен, чем максимальная мощность, которая не требуется почти никогда.

Какой крутящий момент лучше для автомобиля

Крутящий момент двигателя: на что влияет и почему он так важен

Многие уверены, что главной характеристикой двигателя автомобиля является мощность, которая обычно измеряется в лошадиных силах (на самом деле — в ваттах, но применительно к машинам часто используют «лошадей»). Но ведь есть еще такая характеристика как крутящий момент.

Что такое крутящий момент?

Крутящий момент – это векторная величина, определяемая как произведение радиус-вектора точки приложения силы и вектора силы. В простейшем случае – это произведение прикладываемой силы на плечо рычага, к которому она прикладывается. Единица измерения у крутящего момента – соответствующая: ньютоны на метры (Н∙м).

Звучит сложно, но попытаемся объяснить на простом примере. Представьте себе механическую мясорубку, которую нужно крутить за ручку. Так вот, в ней прикладываемая сила – это та сила, с которой вы крутите ручку. А плечо – это сама ручка. И чем она длиннее, тем выше крутящий момент при тех же ваших усилиях.

Статьи 24 апреля 2017 10 автомобилей, которые удивили мощностью и динамикой
Фото 24 мая 2020 Железные мускулы. 10 лучших двигателей в истории

Как это всё относится к двигателю автомобиля? Очень просто. В моторе сила давления сгорающей смеси бензина и воздуха передаётся через поршень на кривошипно-шатунный механизм. Сила «берётся» из сгорания топлива, а в качестве рычага выступают детали механизма.

На что влияет крутящий момент

Крутящий момент характеризует «итоговую» тягу двигателя. Он говорит «насколько двигатель сильный», какую силу тяги может создавать. При этом надо понимать, что на колёса крутящий момент доходит уже изменённым, ведь шины связаны с мотором не напрямую, а через трансмиссию, в которой момент изменяется в зависимости от передаточного соотношения.

Крутящий момент — величина не постоянная. Момент изменяется вместе с количеством поступающей в цилиндр смеси и оборотами двигателями. Поэтому для оценки возможностей двигателя обычно используют график крутящего момента, который иллюстрирует его зависимость от оборотов.

Особенность двигателей внутреннего сгорания в том, что с ростом оборотов крутящий момент рано или поздно начинает снижаться

Чем большее усилие развивает двигатель — тем лучше автомобиль разгоняется. Поэтому максимальное ускорение получается на тех оборотах, при которых момент достигает пиковых значений.

Но особенность двигателей внутреннего сгорания в том, что с ростом оборотов крутящий момент рано или поздно начинает снижаться. Решить эту проблему помогает коробка передач: при разгоне мы включаем нужную передачу, поддерживая обороты на оптимальном уровне. И поэтому так важно, чтобы двигатель на как можно большем промежутке оборотов выдавал максимальную тягу.

Крутящий момент и мощность: что важнее

Но что важнее? Крутящий момент или мощность двигателя? Чтобы ответить на этот вопрос, сначала нужно понять, что такое вообще мощность.

С точки зрения физики мощность получается путём деления совершенной работы на время, за которое работа совершилась. То есть, эта характеристика показывает не «что было сделано», а «что было сделано за определённое время». Например, перенести из пункта А в пункт Б десять ящиков можно за пять минут, а можно за сорок. Выполненная работа будет одинакова. А вот мощность — нет.

Применительно к автомобильному двигателю мощность тоже является такой же «оценочной» характеристикой. При этом, можно сказать, что работой двигателя, по сути, является… крутящий момент. Ведь работа мотора — это крутить коленвал. Следовательно, крутящий момент и мощность — величины взаимосвязанные.

Вернемся к воображаемой мясорубке. Длинная ручка обеспечивает высокий крутящий момент, то есть вы можете прокручивать, например, не обычное мясо, а замороженное. Допустим, за один оборот сквозь мясорубку проходит 10 граммов такого мяса, а если у вас получится делать 100 оборотов в минуту — на выходе получится килограмм фарша. Это и есть ваша мощность.

В автомобилях мощность мотора равняется его крутящему моменту на данных оборотах в минуту, умноженному на число этих оборотов и разделённому на определённый коэффициент. Она показывает «суммарное количество» крутящего момента, то есть, работы, совершённой двигателем за определённое время. Чем больше момент, «сила кручения» — тем больше мощность.

Часто на графике отображаются сразу две линии: одна обозначает момент, а другая — мощность.

Отметим, что как для крутящего момента, так и для мощности существуют графики, демонстрирующие зависимость от числа оборотов. Более того, часто на графике отображаются сразу две линии: одна обозначает момент, а другая — мощность.

Вот и получается, что вопрос о том, что из этих показателей важнее — не совсем корректен. Во-первых, они взаимосвязаны. А, во-вторых, значение имеют не только сами эти показатели, но и обороты.

Крутящий момент в дизельных и бензиновых двигателях

Какой двигатель обладает большим крутящим моментом — бензиновый или дизельный? Как правило, у дизеля крутящий момент заметно выше, чем у аналогичного бензинового мотора. Причём на низких оборотах эта разница наиболее значительна. Дизель развивает хорошую тягу «сразу», чуть ли не с холостых оборотов. А бензиновый должен сперва раскрутиться.

Максимальное ускорение получается на тех оборотах, при которых момент достигает пиковых значений

С другой стороны, у дизельных двигателей в силу особенности конструкции меньше рабочий диапазон оборотов: когда при разгоне бензиновый двигатель продолжает раскручиваться, дизельный уже требует перехода на высшую передачу.

Значит ли это, что дизель со своим большим крутящим моментом подходит только ля грузовиков и внедорожников? Когда-то многие были в этом уверены. Однако современные дизельные двигатели отлично ведут себя на быстрых спортивных автомобилях.

Что важнее: крутящий момент или мощность двигателя?

Несмотря на то, что гужевой транспорт давно «канул в Лету» и «л. с.» является персоной нон-грата в международной системе классификации, «лошадиная» единица измерения мощности продолжает пользоваться спросом. Причем не только у простого люда, но и на государственном уровне. Для этого достаточно взглянуть на квитанцию об уплате транспортного налога.

Между тем, появившаяся в период промышленной революции «л. с.» весьма условна. А все потому, что она определяет относительный уровень производительности среднестатистической лошади путем определения усилий, необходимых для подъема 75-килограммового груза на один метр за одну секунду. Новая единица измерения, взятая на вооружение фабрикантами для оценки превосходства стационарных механизмов над животными, со временем перекочевала в мир подвижного состава.

Крутящий момент двигателя

Позже шотландский инженер Джеймс Уатт ввел в обращение официальную единицу измерения мощности своего имени – «Вт», которую для удобства использования укрупнили до «кВт». Ватт, синхронизированный с л. с. в соотношении 1 кВт = 1,36 л. с., так и не добился всеобщей любви, оставив пальму первенства конской силе. Однако мощность мощностью, но, как говорится, двигает машину не она, а крутящий момент, измеряемый в ньютон-метрах (Н∙м).

Что важнее: крутящий момент или мощность двигателя?

Что такое крутящий момент?

У многих автомобилистов нет адекватного представления о том, что это за «зверь». О нем, впрочем, как и о мощности, бытует расхожее мнение: чем больше, тем лучше. По сути, это тесно связанные характеристики. Мощность в ваттах не что иное, как крутящий момент в ньютон-метрах, умноженный на число оборотов и на 0,1047. Другими словами, мощность демонстрирует количество работы, выполняемой двигателем за определенный промежуток времени, а крутящий момент отражает способность силового агрегата эту работу совершить. Если, скажем, автомобиль завяз в глинистом грунте и обездвижился, то производимая им мощность будет равняться нулю. Ведь работа не совершается. А вот момент, хотя его и не хватает для движения, присутствует. Крутящий момент без мощности существовать может, а мощность без момента — нет.

Что важнее: крутящий момент или мощность двигателя?

Главным достижением работающего мотора при превращении тепловой энергии в механическую является момент, или тяга. Высокие моментные значения характерны для дизельных двигателей, конструктивная особенность которых – большой (больше диаметра цилиндра) ход поршня. Большой крутящий момент у дизеля нивелируется относительно низким допустимым числом оборотов, которые ограничивают для увеличения ресурса. Высокооборотистым бензиновым моторам свойствен «крен» в сторону мощности, ведь их детали отличаются меньшим весом. И степень сжатия тоже ниже. Правда, современные силовые агрегаты – и дизельные, и бензиновые – совершенствуясь, становятся ближе и конструктивно, и по показателям. Но пока банальное правило рычага сохраняется: выигрывая в силе, проигрываешь в скорости. И, соответственно, в расстоянии.

крутящий момент - график

Лучшие черты двигателя определяются совокупностью оптимальных значений мощности и тяги. Чем раньше наступает максимум крутящего момента и чем позже пик мощности, тем шире диапазон возможностей силового агрегата. Близкие к оптимальным характеристики имеют электрические двигатели. Они располагают тягой, близкой к максимальной, практически с начала движения. В то же время значение мощности прогрессивно возрастает. Существенным фактором в вопросах определения мощности и крутящего момента являются обороты двигателя. Чем они выше, тем большую мощность можно снять.

Что важнее: крутящий момент или мощность двигателя?

В этом контексте уместно упомянуть о гоночных моторах. Из-за относительно скромных объемов они не блещут умопомрачительным крутящим моментом. Однако способны раскручиваться до 15–20 тыс. оборотов в минуту (мин -1 ), что позволяет им выдавать супермощность. Так, если рядовой силовой агрегат при 4000 об/мин генерирует 250 Н∙м и порядка 140 л. с., то при 18 000 мин -1 он мог бы выдать в районе 640 л. с.

К сожалению, повышать частоту вращения довольно сложно. Мешают силы инерции, нагрузки, трение. Скажем, если раскрутить мотор от 6000 до 12 000 мин -1 , то силы инерции возрастут вчетверо, что потенциально грозит опасностью перекрутить мотор. Повысить величину крутящего момента можно с помощью турбонаддува, но в этом случае негативную роль начинают играть тепловые нагрузки.

Принцип максимальной отдачи мощности красноречиво иллюстрируют моторы болидов «Формулы-1», имеющие весьма скромный объем (1,6 литра) и относительно невысокий показатель тяги. Но за счет наддува и способности раскручиваться до высоких оборотов выдают порядка 600 л. с. Плюс к тому, конструкция у «Ф1» – гибридная, и электродвигатель, дополняющий основной мотор, при необходимости добавляет еще 160 «лошадей».

Что важнее: крутящий момент или мощность двигателя?

Важной характеристикой, отражающей возможности мотора, является диапазон оборотов, при котором доступна максимальная тяга. Но еще важнее эластичность двигателя, то есть способность набирать обороты под нагрузкой. Другими словами, это соотношение между числами оборотов для максимальной мощности и оборотов для максимального крутящего момента. Оно определяет возможность снижения и увеличения скорости за счет работы педалью газа без переключения передач. Или возможность езды на высоких передачах с малой скоростью. Эластичность, к примеру, выражается способностью автомобиля разгоняться на пятой передаче с 80 до 120 км/ч на пятой. Чем меньше времени займет этот разгон, тем эластичнее двигатель. Из двух двигателей одинакового объема и мощности предпочтителен тот, у которого выше эластичность. При прочих равных условиях такой мотор будет меньше изнашиваться, работать с меньшим шумом и меньше расходовать топливо, а также облегчит работу трансмиссии.

А если все-таки задаться вопросом о том, что важнее – крутящий момент или мощность, деля мир на черное и белое, ответ будет предельно прост: так как это зависимые величины, важно и то и другое.

Что важнее: мощность или крутящий момент?

Конечно, на мощности зациклены все. От знакомых девушек, на которых магия цифр оказывает убийственное влияние, до налоговиков, которые очень радуются каждой ступени повышения мощности после 100 л.с, но особо предпочитают машины с цифрой свыше 250 л.с.

Максимальная мощность определяет возможность транспортного средства достигать максимальной скорости. Здесь зависимость далеко не прямая, но более мощные автомобили при сравнимой массе имеют большую максималку.

А вот на то, как быстро удастся достигнуть максимальной скорости, оказывает влияние характеристика крутящего момента двигателя. Возьмем два мотора с одинаковой максимальной мощностью, но у одного кривая момента имеет форму обычного горба, а другой очень быстро (при небольших оборотах) достигает максимального значения и далее держит полку этого момента вплоть до почти максимальных оборотов. С каким мотором разгон будет лучше? Конечно, со вторым, ведь обычно разгон на каждой передаче происходит в диапазоне оборотов коленвала от 2000 до 4000, ну, возможно, 5000 в минуту. А двигатель все время будет выдавать в этом диапазоне максимальный крутящий момент.

По такому алгоритму разгоняются на ручных коробках передач, гидромеханических автоматах и роботизированных коробках. Вариаторы стоят несколько особняком. В принципе, более ранние конструкции вариаторов работали честнее современных. На разгоне, особенно в режиме «педаль газа в пол», они обеспечивали в начале разгона самое большое передаточное отношение и позволяли мотору быстро достигнуть оборотов, близких к максимальным. Далее двигатель продолжал работать при максимальных оборотах и мощности, а вариатор, меняя передаточное отношение, обеспечивал самый эффективный разгон. И было почти все равно, моментный мотор или нет. Важна была только максимальная мощность. Хотя не всегда же разгон происходит в режиме кик-дауна.

В последнее время вариаторы, в угоду водительским привычкам, научили имитировать переключение передач. Зачем — непонятно. Я считаю, что водителю важно, чтобы правая педаль обеспечивала максимально ровное, большее или меньшее, в зависимости от ситуации, ускорение.

Итак, моментные моторы обеспечивают более удобное управление ускорением транспортного средства, а, значит, помогают водителю в непростых дорожных условиях. Поэтому моторы с «полкой» крутящего момента нравятся водителям, и такую характеристику им предлагают конструкторы, внедряя прежде всего моторы с турбонаддувом. Высокий, начиная с небольших оборотов крутящий момент повышает удобство управления автомобилем, а потому более важен, чем максимальная мощность, которая не требуется почти никогда.

Что важнее для мощности: лошадиные силы или крутящий момент?

Что важнее для мощности: лошадиные силы или крутящий момент?

Часто на автомобильных формах можно наблюдать ожесточенные споры о том, что важнее: мощность или крутящий момент. Сегодня подробно разберемся в этой теме, но для начала необходимо ясно понять, что такое крутящий момент, а что такое мощность.

Крутящий момент

Не все хорошо представляют, что такое крутящий момент. Если говорить определениями, то это произведение силы на плечо рычага, измеряемое в Ньютон-метрах, где в метрах указана длина плеча, а в Ньютонах сила. Но это все-таки не очень понятное объяснение. Чтобы достаточно вникнуть в этот термин можно привести аналогию с гаечным ключом, которым закручиваем болт. Болт в данном случае является центром вращения, а ключ – плечом. Воздействуя на край гаечного ключа с определенной силой, мы создаем крутящий момент. Кстати, шкалы на динамометрических ключах указываются именно в Ньютон-метрах.

Объяснение крутящего момента на основе разводного ключа

Объяснение крутящего момента на основе разводного ключа

Ньютон – единица измерения силы, точно также, как и килограмм-силы, которые нам более привычны. 1 Нм – это 1 ньютон силы, которая действует на метровый рычаг. Для понимания, что такое Ньютон:

  • 1 Ньютон — это примерно 0,10 кг;
  • 1 килограмм – это примерно 10 Ньютон.

Еще одна аналогия, которую можно привести, это велосипед. Если всем своим весом 70 килограмм встать на педаль одной ногой, то сила, с которой мы будем воздействовать на нее будет порядка 700 Нм. В обычном сидячем положении мы воздействуем на педаль с силой около 140 Нм, а это уже похоже на то, что указывается в характеристиках автомобилей.

Велосипед

Велосипед

Но не стоит думать, что человек такой же сильный, как двигатель внутреннего сгорания. Загвоздка тут в том, что указанные выше 140Нм будет доступны только в одной точке: когда плечо будет параллельно земле. Но уже в миг после приложения этой силы, педаль пойдет вниз, и величина момента будет падать до нуля, а дальше, когда педаль пойдет вверх, крутящий момент на ней станет даже отрицательный, потому что нога будет немного мешать прокруту. В случае с двигателями крутящий момент доступен все 360 градусов, хотя на оборотах ниже холостых, двигатель тоже может создавать крутящий момент рывками. Но и это еще не все. Вообще сравнивать крутящий момент у двигателей и велосипедов некорректно, потому что ДВС создает момент при 800-7000 оборотах в минуту, а велосипедист – при примерно 30 об/мин, так что это просто пример для понимания того, что есть крутящий момент.

Мощность

Переходим к мощности и лошадиным силам. Мощность – это характеристика выполнения работы, которая измеряется в ваттах или лошадиных силах. 1 кВт = 1,36 л.с. Лошадиная сила – это единица измерения работы, это количество силы, произведенной в единицу времени.

Откуда взялась эта пресловутая лошадиная сила? Шотландский учёный Джеймс Ватт посчитал, что одна лошадь может выдавать 33000 футов-фунтов (это аналог ньютон-метров) за минуту. То есть лошадь, применяя 1 лошадиную силу может поднять 330 фунтов на высоту 100 футов за 1 минуту или 33 фунта на тысячу футов за минуту или 1000 фунтов на 33 фута за минуту – это ее работа, это лошадиная сила.

Откуда взялась лошадиная сила

Так что важнее?

Вернемся к вопросу, который породил сию статью: что важнее крутящий момент или мощность? Никакого смысла в такой постановке вопроса по факту нет. На самом деле, крутящий момент и мощность – это два неразрывных показателя, без одного не бывает другого.

График мощности и крутящего момента

График мощности и крутящего момента

Чаще всего такой некорректный вопрос возникает при обсуждении дизельных и бензиновых двигателей. Бензиновые двигатели часто выигрывают на высоких оборотах, а дизельные – низких. И говоря про высокие обороты люди концентрировались на мощности, а говоря про низы – на моменте, хотя, как мы уже выяснили, эти показатели существуют всегда одновременно.

Еще один миф, который можно тут развеять, это то что диностенды измеряют мощность. На самом деле они измеряют крутящий момент, из которого потому рассчитывают мощность. Крутящий момент, умноженный на обороты в секунду и деленый на 5252 – это и есть мощность. Вот такая занимательная математика для автомобилистов!

Диностенд

Диностенд

Статья не объясняет главного вопроса — почему дизель имея больший крутящий момент проигрывает в разгоне автомобиля бензиновому двигателю сравнимой мощности.
..

Автор. А для обывателя можно и проще.
Момент влияет на динамику, мощность на максимальную скорость.

дизель медленнее набирает обороты это раз, дизель на 100-120 килограмм тяжелее это два

Автор подготовил все для ответа, но вывода не сделал.
Крутящий без оборотов не показывает ничего. А крутящий в связке с оборотами — это мощность.
У дизеля крутящий больше, а обороты меньше, и сколько будет в итоге мощность — надо смотреть. Может больше, чем у бензинового, может меньше, может столько же.
А на разгон влияет ТОЛЬКО мощность (не максимальная, а реальная), точнее ее интегрированный результат за время разгона (поскольку она меняется). Проще говоря средняя мощность на разгоне.

Основная причина — диапазон регулирования оборотов. Из-за того, что в дизельном двигателе воспламенение происходит не путем поджига смеси, а из-за нагрева воздуха, да и сама солярка горит помедленнее бензина, есть ограничение на максимальную частоту вращения коленвала. Поэтому дизеля крутятся тыщ до пяти, а даже самые простые бензиновые — до 7-8. А некоторые и до 13-18 тыщ.
Разгон замедляется при переключении передачи, потому что:
а) появляется разрыв потока мощности
б) меняется передаточное число, и появляется необходимость коррекции оборотов двигателя, чтобы «попасть» в скорость движения машины.
Приемистость у дизеля тоже меньше, как верно заметили, по причине больших инерционных масс. Степень сжатия выше, давление выше, подвижные детали массивнее.
Пункт «а» можно частично снять использованием вариаторов и преселективных коробок с двумя сцеплениями, но приемистость никуда не уберешь.
При отсутствии необходимости переключать передачу разгон идет еще быстрее, яркий тому пример — спортивные кубатурные мотоциклы, у которых первая передача позволяет ехать 120+.

Для мощности — лс, а для крут. момента — ньютоны

Все предельно просто, на мой взгляд: у дизель (даже турбированного) очень узкий диапазон оборотов, в котором мотор отдает максимальный момент. Если сделать 20-ти ступенчатую коробку передач, с мгновенным переключением, то при одинаковом объеме, степени форсировки и мощности дизель будет заметно шустрее.
Если вы ездили на одинаковых машинах, с примерно одинаковыми по объему моторами дизель-бензин (в моем случае volvo xc90), то ощутили бы сами, насколько легче на трассе дизелю дается обгон, поскольку на высших передачах «моментного диапазона» дизеля хватает, чтобы быстро разогнать машину 90-120 км/ч в рамках одной передачи.

Написал автор все правильно. И достаточно полно. Хотя насчет 700Нм в случае велосипеда палку чуток перегнул — не учел, что плечо у педали далеко не метр и взял только силу, не умножив ее на плечо приложения оной. Так что осетра надо урезать примерно втрое. Но эт мелочи.

Главной проблемой является то, что от теории не перешел к практике. Поэтому на свой же вопрос в заголовке толком не ответил. Точнее ответил с теоретической точки зрения теоретически, а не практической.

Хотя вроде бы все для этого дал. И прямую и жесткую связь крутящего момента и оборотов и даже мягко намекнул в начале статьи, что обороты важны. Но до короткого, ясного и простого вывода на волнующий умы людей вопрос не дошел.

Разгон а/м (как и любого физического тела) — это работа. А работа в единицу времени — это мощность. Отсюда прямой, простой и однозначный вывод: для разгона важна мощность и только мощность.
Однакось это теория. Она верна, но в практике есть детали. Одной из главный является то, что двигатель при разгоне а/м выдает очень разную мощность. И на разгон будет влиять вовсе не максимальная мощность указанная в паспорте, а именно реальная выдаваемая.

А крутящий момент это одна из характеристик двигателя. Влияющая на динамику примерно как степень сжатия. Без оборотов, на который развивается этот крутящий момент — сказать о динамике ничего нельзя. Т.е. если я знаю, что у легкового а/м такая-то мощность двигателя, я могу примерно прикинуть его динамику. А если я буду знать только крутящий момент — я не смогу прикинуть ничего. Автор очень упомянул в начале, что человек может создать достаточно большой крутящий момент, но скромно призвал не сравнивать его с автомобильным. Более того, человек может создать просто гигантский крутящий момент (уж больше 1000Нм совершенно не напрягаясь), достаточно увеличить плечо рычага. Но разогнать а/м до 100км/ч не сможет не то что за десяток секунд, а даже за час.
Так что автор был прав призывая не сравнивать момент развиваемый человеком и двигателем и даже указал почему: обороты. Разница именно в них. Крутящий момент без оборотов — не говорит ничего, а крутящий момент на каких-то оборотах это и есть мощность.

А итог и вовсе можно вывести забавный. Малая мощность будет означать малую динамику, а малый крутящий не будет означать ничего. У шуруповерта крутящий больше, чем у мотоцикла, но замена двигателя мотоцикла не повысит его динамику.
Больше того, без мощности двигатель а/м не сдвинет, а без крутящего прекрасно обойдется.

Сама постановка вопроса некорректна. Лошадиных силы и есть единица измерения мощности, которая, в свою очередь, измеряется количеством крутящего момента, помноженного на обороты двигателя. Можно написать «что важнее автомобилю» и в таком духе, но не то, что написали Вы

Мощность это крутящий момент, помноженный на обороты двигателя.
Для понимания мощности сравним трактор мощностью 100 л.с. и легковуху той же мощности.
У трактора мощность достигается высоким крутящим моментом на низких оборотах, а у легковухи та же мощность достигается высокими оборотами при низком крутящем моменте.
Если хотим понять лучше, сравниваем графики крутящий момент/обороты этих машин…

Не правильно про велосипедиста. Не 700. Меньше. 70*10 и умножить на длину педали. Если бы она была метр то тохда 700 нм а по факту она см 20 тохда 700*0.2=140 это максимум. А среднее усилие будет где-то 20 нм

«Что важнее для разгона – мощность или крутящий момент» на колёса.ру почитайте,кому интересно, самое толковое, что я видел на эту тему

название статьи очень некорректно

На вопрос «Что важнее для мощности: лошадиные силы или крутящий момент?» автор сам же и ответил: «Никакого смысла в такой постановке вопроса по факту нет». Так зачем же так вопрос ставил? Это как сравнивать теплое с мягким.

«Ноги, крылья… Главное -хвост!»
В процессе разгона автомобиля участвует не только двигатель, но и коробка передач. Представим себе, что в качестве коробки у нас будет идеальный вариатор с неограниченным диапазоном регулирования. В этом случае мы смогли бы разгоняться на одной точке характеристики двигателя — на максимальной мощности, и нам было бы наплевать на всю остальную характеристику, хоть бы там момента и вовсе бы не было.
Реальная трансмиссия легкового автомобиля имеет 6-8 передач, с ограниченным диапазоном регулирования (передаточных чисел), не превышающим 6-8 единиц (отношение низшей передачи к высшей) со ступенью между соседними передачами 1,3-1,5. Таким образом, при разгоне на первой передаче используется ВСЯ характеристика двигателя, а далее диапазон от угловой скорости максимальной мощности до на ступень меньше, то есть используемая угловая скорость примерно от 4000 до 6000 мин-1. Поэтому чем выше крутящий момент при 4000 мин-1 (при равной мощности), тем динамичнее.
Чем больше передач и меньше ступень между ними, тем требования к двигателю по коэффициенту приемистости (отношение угловых скоростей при максимальной мощности и максимальном крутящем моменте) ниже.
А Вы все мощность, момент… Главное — коробка!

А что делает коробка? Она как раз изменяет крутящий момент! По физике в школе пятёрка была, наверное? Сразу видно! А если у мотора не будет крутящего- машина не поедет!

АФтар а как давно 1 кВ стал не 739 Vat

Как говорил мой старый друг – везет вас по дороге не мощность, а момент! Разделять эти две характеристики двигателя некорректно. Обе они зависят от конструктивных особенностей агрегата. Все равно, что спорить, что важнее – руки или ноги. Но при одинаковой мощности выигрывает двигатель с лучшей характеристикой по моменту.

Треп о хорошем моменте есть треп для запудривания мозгов,имеется в виду его величина а не зависимость от оборотов У дизеля более равномнрная зависимость момента от оборотов,поэтому он на низах тянет лучше,но менее приеместый всвязи с большим моментом энерции и меньщей скорост горения смеси

Что важнее — в каком смысле?
Если просто в движении — пока не дашь нужный момент и с места не стронешься.
Если про машину — мощность это дело двигателя, момент — дело редуктора. Мощность это производительность — тяга умноженная на скорость. Момент на колесе редуктор сделает какой надо. Из любой мощности можно получить любой момент. Из момента мощность не получить. При выборе машины первичнее мощность, претензии к моменту больше претензии к кривости разработчика. Интерес представляет скорее распределение момента от оборотов двигателя.

Спасибо автору, что заставил задуматься. Слов много, но ничего не объяснил. В комментариях тоже все непонятно, хотя есть здравые идеи. Поэтому решил сделать свой анализ.
Источником энергии в двигателе является сгорание топлива. При этом выделяемая в единицу времени энергия зависит от расхода топлива (что определяется главным образом объемом цилиндров и оборотами двигателя), его теплотворной способности и полноты сгорания топлива. Например у сжиженного газа теплотворная способность ниже, чем у бензина, поэтому при переводе на газ мощность двигателя снижается. Также, если в выхлопе есть сажа, то топливо сгорает не полностью и мощность тоже падает. Полнота сгорания топлива зависит от соотношения воздух- топливо, времени сгорания. При высоких оборотах время сгорания меньше, поэтому эффективность использования топлива снижается, поэтому растет расход топлива в расчете на то же количество выделяемой энергии. Поэтому езда на высоких оборотах менее эффективна с точки зрения расхода (конечно есть и другие факторы , но о них попозже). Далее есть такое понятие, как кпд двигателя, которое определяется температурой рабочей смеси, которая достигается при сжигании топлива и температурой отходящих газов. И уже это есть полезная мощность, которая заставляет двигаться в автомобиль.
А теперь переходим к моменту и ускорению. Сгораемое топливо за счет повышения температуры создает определенное давление на поршень. Чем выше температура — тем больше давление (не вдаваясь в подробности процесса). Пи этом сила которая передается на вал двигателя равна площади поршня умеоженной на давление. Далее эта сила действует на коленвал чеоез шатун. И эта сила создает момент на валу, который определяется еще плечом — расстоянием между осью коленвала и осью шатуна. С учетом неодновременности работы цилиндров и возникает некоторый средний момент на валу двигателя. Таким образом он зависит от характеристик двигателя: площади ( диаметра) поршня, эксцентриситета коленвала. Я не рассматриваю здесь различные потери. В характеристиках двигателя указывается именно крутящий момент на валу. Далее этот крутящий момент необходимо передать на колеса автомобиля. Для этого служит трансмиссия, включая коробку передач.
Теперь перейдем к физике движения. Ускорение равно равнодействующей всех сил, действующих на автомобиль, деленную на массу автомобиля. Сила, действующая на автомобиль равна уже крутящему моменту на колесе, умноженную на радиус колеса. Поэтому при одном и том же крутящем моменте на валу колеса сила будет тем больше, чем меньше радиус колеса. Хочу отметить, что крутящий момент на колесе и на валу двигателя — разные. Наибольшее ускорение происходит на начальной стадии движения автомобиля. Поэтому здесь нужен наибольший кротчщий момент

Анатолий. Есть еще комментарий по поводу топлива и его количества в смеси. Поскольку на больших оборотах временни для сгорания топлива меньше, то смесь подается обедненная. Поэтому расход топлива и соответственно мощность двигателя не пропорциональны оборотам при высоких оборотах.
Еще один момент. Уточнение. Момент на валу двигателя определяется давлением в поршне (зависящем от температуры после сгорания топлива), площади поршня и эксцентриситета коленвала.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *