Пост про крутящий момент двигателя
Крутящий момент двигателя – это произведение силы на плечо рычага, к которому она приложена. Если помните, то сила измеряется в Ньютонах, а вот плечо рычага измеряется в метрах – Нм. 1 Нм равняется силе в 1Н (Ньютон), которая приложена к рычагу в 1 метр.
В двигателях внутреннего сгорания сила передается от топлива, которое воспламеняется, поршню, от поршня кривошипному механизму, от кривошипного механизма коленвалу. А вот уже коленвал через систему трансмиссии и приводов раскручивает колеса.
Понятно, что он не постоянен. Сильнее – когда на плечо действует большая сила, слабее – когда сила перестает действовать. То есть когда мы давим на педаль газа то сила, действующая на плечо увеличивается, а соответственно увеличивается и момент.
Мощность двигателя
Крутящий момент напрямую связан с мощностью двигателя, куда же без нее. Мощность если сказать простыми словами – это работа двигателя совершенная за определенную единицу времени. А так как крутящий момент, это и есть работа двигателя, то мощность характеризует, сколько раз в единицу времени, двигатель совершил крутящий момент.
Физики вывели формулу которая связывает крутящий момент и мощность.
P (мощность) = Мкр (момент крутящий) * N (обороты двигателя, измеряются в об./мин)/9549.
Мощность измеряется в киловаттах. Однако у нас в стране киловатты сложны для потребителя, мы привыкли измерять мощность в лошадиных силах (л.с.). И тут все просто, для того чтобы перевести киловатты в лошадиные силы, нужно количество киловатт умножить на 1.36
Крутящий момент и мощность двигателя
С крутящим моментом и мощностью разобрались. Теперь давайте подумаем – на что влияет мощность, а на что крутящий момент?
Мощность влияет на преодоление различных сил, которые мешают автомобилю. Это сила трения в двигателе, трансмиссии и в приводах автомобиля, аэродинамические силы, силы качения колес и т.д. Чем больше мощность, тем большее сопротивление сил автомобиль может преодолеть и развить большую скорость. Но мощность сила не постоянная, а зависящая от оборотов двигателя. На холостом ходу, мощность одна, а при максимальных оборотах мощность другая. Многие производители указывают, при каких оборотах достигается максимальная мощность автомобиля.
Важно помнить одно – максимальная мощность не развивается сразу, автомобиль стартует с места практически при минимальных оборотах, чуть выше холостого хода, а вот чтобы мобилизировать полную мощность нужно время, вот тут то и вступает в игру крутящий момент. Именно от него зависит, за какой отрезок времени автомобиль достигнет максимальной мощности, простыми словами динамика разгона автомобиля.
Бензин – дизель
Бензиновые двигатели обладают не самым большим показателем. Своего, практически максимального значения, бензиновый двигатель достигает при средних оборотах 3 – 4 тысячи, но бензиновый двигатель быстро может увеличить мощность и раскрутиться до 7 – 8 тыс. оборотов. Если верить выше приведенным формулам, то при таких оборотах мощность возрастает в разы.
Дизельный двигатель не обладает высокими оборотами, обычно это 3 – 5 тысяч в максимуме, тут он проигрывает бензиновым двигателям. Однако крутящий момент дизеля выше в разы, причем он доступен практически с холостого хода.
И что же лучше? Мощность или крутящий момент?
Простой пример – берем два двигателя от компании AUDI, один дизельный 2.0 TDI (мощность 140 л.с. крутящий момент – 320 Нм), другой бензиновый 2.0 FSI (мощность – 150 л.с., крутящий момент – 200 Нм.). После тестирования в различных режимах получается, что дизель в диапазоне от 1 до 4.5 тысяч оборотов, мощнее бензинового двигателя. Причем на значительные 30 – 40 л.с., поэтому не стоит смотреть только на л.с., бывает что двигатель с меньшим объемом, но с высоким крутящим моментом намного динамичнее, чем двигатель с большим объемом и низким моментом.
В итоге, чтобы закончить тему, хочу сказать, классифицировать машины, только по мощности (л.с.) двигателя не правильно. Нужно смотреть еще и на крутящий момент (Нм), запомните если момент двигателя намного выше чем у конкурента, то такой двигатель будет обладать большей динамикой.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.