Крутящий момент это что: Крутящий момент — это… Что такое Крутящий момент? — fangruz.ru

23.04.2021

Содержание

Крутящий момент — это… Что такое Крутящий момент?

Момент силы (синонимы: крутящий момент; вращательный момент; вращающий момент) — физическая величина, характеризующая вращательное действие силы на твёрдое тело.

Момент силы приложенный к гаечному ключу

Отношение между векторами силы, момента силы и импульса во вращающейся системе

Момент силы

В физике момент силы можно понимать как «вращающая сила». В системе СИ единицами измерения для момента силы является ньютон-метр, хотя сантиньютон-метр (cN•m), футо-фунт (ft•lbf), дюйм-фунт (lbf•in) и дюйм-унция (ozf•in) также часто используются для выражения момента силы. Символ момента силы τ (тау). Момент силы иногда называют моментом пары сил, это понятие возникло в трудах Архимеда над рычагами. Вращающиеся аналоги силы, массы и ускорения есть момент силы, момент инерции и угловое ускорение соответственно. Сила, приложенная к рычагу, умноженная на расстояние до оси рычага, есть момент силы. Например, сила в 3 ньютона, приложенная к рычагу, расстояние до оси которого 2 метра, это то же самое, что 1 ньютон, приложенный к рычагу, расстояние до оси которого 6 метров. Более точно, момент силы частицы определяется как векторное произведение:

где — сила, действующая на частицу, а — радиус-вектор частицы!

Предыстория

Строго говоря, вектор, обозначающий момент сил, введен искуственно, так как является удобным при вычислении работы по криволинейному участку относительно неподвижной оси и удобен при вычислении общего момента сил всей системы, так как может суммироваться. Для того, чтобы понять откуда появилось обозначение момента сил и как до него додумались, стоит рассмотреть действие силы на рычаг, относительно неподвижной оси.

Работа, совершаемая при действии силы на рычаг , совершающего вращательное движение вокруг неподвижной оси, может быть рассчитана исходя из следующих соображений.

Пусть под действием этой силы конец рычага смещается на бесконечно малый отрезок , которому соответствует бесконечно малый угол . Обозначим через вектор, который направлен вдоль бесконечно малого отрезка и равен ему по модулю. Угол между вектором силы и вектором равен , а угол и вектором силы .

Следовательно, бесконечно малая работа , совершаемая силой на бесконечно малом участке равна скалярному произведению вектора и вектора силы, то есть .

Теперь попытаемся выразить модуль вектора через радиус вектор , а проекцию вектора силы на вектор , через угол .

В первом случае, используя теорему Пифагора, можно записать следующее равенство , где в случае малого угла справедливо и следовательно

Для проекции вектора силы на вектор , видно, что угол , так как для бесконечно малого перемещения рычага , можно считать, что траектория перемещения перпендикулярна рычагу , а так как , получаем, что .

Теперь запишем бесконечно малую работу через новые равенства или .

Теперь видно, что произведение есть ни что иное как модуль векторного произведения векторов и , то есть , которое и было принято обозначить за момент силы или модуля вектора момента силы .

И теперь полная работа записывается очень просто или .

Единицы

Момент силы имеет размерность сила на расстояние, и в системе СИ единицей момента силы является «ньютон-метр». Джоуль, единица СИ для энергии и работы, тоже определяется как 1Н*м, но эта единица не используется для момента силы. Когда энергия представляется как результат «сила на расстояние», энергия скалярная, тогда как момент силы — это «сила, векторно умноженная на расстояние» и таким образом она (псевдо) векторная величина. Конечно, совпадение размерности этих величин не простое совпадение; момент силы 1Н*м, приложенный через целый оборот, требует энергии как раз 2*π джоулей. Математически

где Е — энергия, τ — вращающий момент, θ — угол в радианах.

Специальные случаи

Формула момента рычага

Момент рычага

Очень интересен особый случай, представляемый как определение момента силы в поле:

τ = МОМЕНТ РЫЧАГА * СИЛУ

Проблема такого представления в том, что оно не дает направления момента силы, а только его величину, поэтому трудно рассматривать в.м. в 3-хмерном случае. Если сила перпендикулярна вектору r, момент рычага будет равен расстоянию до центра и момент силы будет максимален

= РАССТОЯНИЕ ДО ЦЕНТРА * СИЛУ

Сила под углом

Если сила F направлена под углом θ к рычагу r, то τ = r*F*sinθ, где θ это угол между рычагом и приложенной силой

Статическое равновесие

Для того чтобы объект находился в равновесии, должна равняться нулю не только сумма всех сил, но и сумма всех моментов силы вокруг любой точки. Для 2-хмерного случая с горизонтальными и вертикальными силами: сумма сил в двух измерениях ΣH=0, ΣV=0 и момент силы в третьем измерении Στ=0.

Момент силы как функция от времени

Момент силы — производная по времени от момент импульса,

где L — момент импульса. Момент импульса твердого тела может быть описан через произведение момента инерции и угловой скорости.

То есть если I постоянная, то

где α — угловое ускорение, измеряемое в радианах в секунду за секунду.

Отношение между моментом силы и мощностью

Если сила совершает действие на каком-либо расстоянии, то она совершает механическую работу. Также если момент силы совершает действие через угловое расстояние, он совершает работу.

= МОМЕНТ СИЛЫ * УГЛОВАЯ СКОРОСТЬ

В системе СИ мощность измеряется в Ваттах, момент силы в ньютон-метрах, а УГЛОВАЯ СКОРОСТЬ в радианах в секунду.

Отношение между моментом силы и работой

= МОМЕНТ СИЛЫ * УГОЛ

В системе СИ работа измеряется в Джоулях, момент силы в Ньютон * метр, а УГОЛ в в радианах.

Обычно известна угловая скорость в радианах в секунду и время действия МОМЕНТА .

Тогда совершенная МОМЕНТОМ силы РАБОТА рассчитывается как:

= МОМЕНТ СИЛЫ * *

Момент силы относительно точки

Если имеется материальная точка , к которой приложена сила , то момент силы относительно точки равен векторному произведению радиус-вектора , соединяющий точки

O и O_F, на вектор силы :

Момент силы относительно оси

Моментом силы относительно оси называется момент проекции силы на плоскость, перпендикулярную оси относительно точки пересечения оси с этой плоскостью.

Единицы измерения

Момент силы измеряется в ньютон-метрах. 1 Н•м — момент силы, который производит сила 1 Н на рычаг длиной 1 м.

Измерение момента

На сегодняшний день измерение момента силы осуществляется с помощью тензометрических, оптических и индуктивных датчиков нагрузки. В России при решении задач измерения момента в основном используется оборудование зарубежных производителей (HBM (Германия), Kyowa (Япония), Dacell (Корея) и ряда других).

См. также

Wikimedia Foundation. 2010.

Вращающий момент — это… Что такое Вращающий момент?

Момент силы приложенный к гаечному ключу

Отношение между векторами силы, момента силы и импульса во вращающейся системе

Момент силы

где — сила, действующая на частицу, а — радиус-вектор частицы!

Предыстория

Теперь запишем бесконечно малую работу через новые равенства или .

И теперь полная работа записывается очень просто или .

Единицы

где Е — энергия, τ — вращающий момент, θ — угол в радианах.

Специальные случаи

Формула момента рычага

Момент рычага

Очень интересен особый случай, представляемый как определение момента силы в поле:

τ = МОМЕНТ РЫЧАГА * СИЛУ

= РАССТОЯНИЕ ДО ЦЕНТРА * СИЛУ

Сила под углом

Если сила F направлена под углом θ к рычагу r, то τ = r*F*sinθ, где θ это угол между рычагом и приложенной силой

Статическое равновесие

Момент силы как функция от времени

Момент силы — производная по времени от момент импульса,

То есть если I постоянная, то

где α — угловое ускорение, измеряемое в радианах в секунду за секунду.

Отношение между моментом силы и мощностью

= МОМЕНТ СИЛЫ * УГЛОВАЯ СКОРОСТЬ

Отношение между моментом силы и работой

= МОМЕНТ СИЛЫ * УГОЛ

В системе СИ работа измеряется в Джоулях, момент силы в Ньютон * метр, а УГОЛ в в радианах.

Обычно известна угловая скорость в радианах в секунду и время действия МОМЕНТА .

Тогда совершенная МОМЕНТОМ силы РАБОТА рассчитывается как:

= МОМЕНТ СИЛЫ * *

Момент силы относительно точки

Если имеется материальная точка , к которой приложена сила , то момент силы относительно точки равен векторному произведению радиус-вектора , соединяющий точки O и O_F, на вектор силы :

Момент силы относительно оси

Единицы измерения

Момент силы измеряется в ньютон-метрах. 1 Н•м — момент силы, который производит сила 1 Н на рычаг длиной 1 м.

Измерение момента

См. также

Wikimedia Foundation. 2010.

Крутящий момент — это… Что такое Крутящий момент?

Крутящий момент

Крутящий момент

Средний крутящий момент, развиваемый дизелем на конце вала отбора мощности

3.4.13.2 крутящий момент (torque capacity): Максимальный крутящий момент на трубе, определяемый при испытании, возникающий между ее концами, не приводящий к остаточной деформации.

См. рисунок 7.

Смотри также родственные термины:

3.6 крутящий момент в резьбе, T_th: Крутящий момент, который воздействует через сопряженную резьбу на цилиндрический стержень болта.

Определения термина из разных документов: крутящий момент в резьбе, T_th

3.4 крутящий момент затяжки, Т: Крутящий момент, воздействующий на гайку или болт во время затягивания.

Крутящий момент захвата манипулятора

Наибольший момент, который допускается развивать захватом манипулятора при вращении захвата вокруг своей продольной оси при любом положении исполнительного органа

37. Крутящий момент колеса

3.5 крутящий момент на пределе текучести, T_y: Крутящий момент, при котором достигается усилие предварительной затяжки на пределе текучести.

Определения термина из разных документов: крутящий момент на пределе текучести, T_y

42. Крутящий момент несущего винта

Крутящий момент

M_к

Составляющая аэродинамического момента М_нпо оси О_нY_нполусвязанной системы координат несущего винта, взятая с обратным знаком

M_к = —М_ун

3.8 крутящий момент при разрыве, T_u: Крутящий момент, при котором достигается усилие разрыва.

Определения термина из разных документов: крутящий момент при разрыве, T_u

3.7 крутящий момент трения на опорной поверхности, T_b: Крутящий момент, который воздействует при затягивании через опорные поверхности на стягиваемые детали.

Определения термина из разных документов: крутящий момент трения на опорной поверхности, T_b

Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации. academic.ru. 2015.

Крутой склон (для подъемных склонов) ¹⁾
крутящий момент в резьбе, T_th

Смотреть что такое «Крутящий момент» в других словарях:

Крутящий момент — Момент силы (синонимы: крутящий момент; вращательный момент; вращающий момент) физическая величина, характеризующая вращательное действие силы на твёрдое тело. Момент силы приложенный к гаечному ключу Отношение между векторами силы, момента силы … Википедия
крутящий момент — вращающий момент отклоняющий момент [IEV number 312 05 01] EN deflecting torque driving torque torque, from electrostatic, electromagnetic or other effects, on the moving element [IEV number 312 05 01] FR couple moteur couple, provenant des… … Справочник технического переводчика
КРУТЯЩИЙ МОМЕНТ — (Torque) момент силы, сообщающий телу вращательное движение, напр. момент, заставляющий вращаться вал. Самойлов К. И. Морской словарь. М. Л.: Государственное Военно морское Издательство НКВМФ Союза ССР, 1941 … Морской словарь
крутящий момент — sąsūkos momentas statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Dydis, išreiškiamas kūno skerspjūvyje veikiančių vidinių jėgų suminiu momentu to kūno sukimo ašies atžvilgiu. Sąsūkos momentas sukelia kūno skerspjūvyje vidinius… … Penkiakalbis aiškinamasis metrologijos terminų žodynas
крутящий момент — sąsūkos momentas statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Jėgų dvejeto momento apibendrinimas. atitikmenys: angl. torque; torsion torque vok. Drillmoment, n; Torsionsmoment, m; Verdrehmoment, n rus. закручивающий момент, m;… … Penkiakalbis aiškinamasis metrologijos terminų žodynas
крутящий момент — sukimo momentas statusas T sritis automatika atitikmenys: angl. torque; torque moment; turning moment vok. Drehmoment, n rus. вращающий момент, m; крутящий момент, m pranc. couple, m; couple moteur, m … Automatikos terminų žodynas
Крутящий момент — Torsional moment Крутящий момент. В скручиваемом теле, алгебраическая сумма пар или моментов внешних сил относительно оси кручения. (Источник: «Металлы и сплавы. Справочник.» Под редакцией Ю.П. Солнцева; НПО Профессионал , НПО Мир и семья ; Санкт … Словарь металлургических терминов
КРУТЯЩИЙ МОМЕНТ — см. Момент крутящий … Большой энциклопедический политехнический словарь
Крутящий момент (фильм) — Крутящий момент англ. Torque Жанр боевик, триллер Режиссёр Джозеф Кан Продюсер … Википедия
крутящий момент стесненного кручения — Крутящий момент касательных усилий, сопутствующих нормальным напряжениям стесненного кручения тонкостенного стержня. Примечание Крутящий момент стесненного кручения вычисляется относительно центра изгиба (см. 110). [Сборник рекомендуемых терминов … Справочник технического переводчика

В чем разница между крутящим моментом и мощностью?

9 февраля 2012

В чем разница между крутящим моментом и мощностью?

В большинстве случаев, когда рекламируют большие грузовики, говорят о впечатляющем количестве лошадиных сил и значении крутящего момента двигателя. И, как обычно, нам кажется, что чем больше эти цифры, тем лучше. Но что эти цифры означают, как связаны эти два показателя?

Мощность, которую производит двигатель, называется лошадиная сила. С точки зрения математики, одна лошадиная сила — это мощность, достаточная для поднятия груза массой в 75 кг на высоту 1 метр за 1 секунду, или мощность, достаточная для поднятия груза массой в 4500 кг на высоту 1 метр за 1 минуту. В физике мощность имеет простое определение, как скорость выполнения работы.

Мощность двигателя в л. с. измеряется при помощи динамометра. Динамометр подает нагрузку на двигатель и измеряет касательное усилие, прилагаемое коленвалом двигателя, для сопротивления данной нагрузке. Обычно это тормозная нагрузка, препятствующая вращению колес.

При этом динамометр измеряет эффективный крутящий момент двигателя. В автомобиле крутящий момент измеряется на различных скоростях вращения двигателя, или оборотах в минуту (об/мин). Для получения мощности в лошадиных силах, необходимо подставить эти два значения в формулу: крутящий момент умножить на об/мин и разделить на 5252. Общество автомобильных инженеров выделяет два стандарта определения мощности в лошадиных силах: нетто и брутто. При измерении мощности брутто, с двигателя снимаются многие нагрузки, включая управление выхлопом. Мощность нетто можно узнать при испытаниях автомобилей в выставочных залах, и именно это значение используется в рекламе и фиксируется в технической документации производителя.

Мощность в л. с. определяется через крутящий момент по той причине, что крутящий момент проще измерить. Крутящий момент определяется как вращающая сила, которая может вызывать или не вызывать движение. Измеряется как значение силы, умноженное на длину рычага, посредством которого осуществляется воздействие силы. Например, если на ключ длиной 1 м Вы действуете с силой 10 Н для того, чтобы затянуть болт, Вы производите крутящий момент, равный 10 Н*м.

Крутящий момент, как было сказано выше, может быть получен, не вызывая движения объекта. Однако когда происходит движение объекта, оно становится «работой», которую большинство людей подразумевают под крутящим моментом (обычно, говоря о буксировке). Чем больше крутящий момент двигателя, тем больше потенциальной работы он может совершить.

Связь между крутящим моментом и мощностью

Крутящий момент и мощность играют ключевую роль на автомобильном рынке. Цифрам уделяют большое внимание, т.к. они иллюстрируют показатели легкового или грузового автомобиля. В действительности, эти цифры играют гораздо более важную роль, чем думает большинство покупателей. Гораздо важнее, что влияние этих значений в реальных условиях езды и буксировки определяется тем, насколько конструкция автомобиля позволяет этим показателям работать вместе.

Необходимо помнить, что крутящий момент — это основной показатель работы, а мощность — показатель выполнения большей работы. Редуктор, например, может влиять на работу двигателя: Пикап может работать на пониженной передаче для увеличения крутящего момента при выполнении определенных задач, например, транспортировки очень больших грузов. Однако, если автомобили Saturn SL1 и Dodge RAM 1500 будут работать на одной пе

Что такое крутящий момент, и почему он важен?

Добавлено 28 июля 2019 в 14:30

Сохранить или поделиться

Узнайте о крутящем моменте, его применении к двигателям, и почему значения крутящего момента так важны для ваших проектов.

В базовой физике вы, вероятно, привыкли думать о линейных силах, например, о силе тяжести, притягивающей предметы вниз, или о силе, которую вы прикладываете к тележке для покупок, толкая ее. Крутящий момент аналогичен линейным силам, но в то время как линейные силы заставляют объект двигаться по прямой линии, крутящий момент заставляет объекты вращаться.

Если вы когда-либо открывали дверь, у вас должно быть интуитивное понимание крутящего момента. Когда вы открываете дверь, вы прикладываете силу на той стороне двери, которая находится дальше всего от петель. Поскольку дверь твердая, ваша сила, действующая на расстоянии от центра вращения двери (петли), заставляет дверь вращаться и открываться. Вы можете открыть дверь, нажав на сторону двери, ближайшую к петлям, однако, как вы знаете, для открытия двери в этом случае потребуется гораздо больше усилий. Это потому, что, уменьшая расстояние между вами и центром вращения двери, вы создаете меньший крутящий момент.

Крутящий момент рассчитывается путем умножения линейной силы на расстояние, на котором эта сила действует от центра вращения. Классическим примером крутящего момента является гаечный ключ при откручивании гайки. Если у вас есть гаечный ключ длиной 20 см, и вы нажимаете на ключ с силой 2 кг, крутящий момент на гайке составит (20 см x 2 кг =) 40 кг·см.

Рисунок 1 – Классический пример крутящего момента можно увидеть, когда вы используете гаечный ключ для закручивания гайки.

Когда мы смотрим на двигатели, расчет крутящего момента аналогичен – сила, умноженная на расстояние.

Единственное отличие состоит в том, что в отличие от гаечного ключа, где сила прикладывается к рычагу, в случае с двигателем крутящий момент прикладывается непосредственно в центре вращения, создавая линейную силу на конце рычага. Размышляя о крутящем моменте двигателя, вы можете представить себе двигатель, использующий руку для поднятия веса. Максимальный вес, который может поднять двигатель, будет соответствовать максимальному крутящему моменту.

Рисунок 2 – В двигателях крутящий момент прикладывается в центре вращения для создания линейной силы.

Двигатели, предназначенные для обеспечения большего крутящего момента, способны оказывать большее воздействие на другие объекты.

Почему крутящий момент важен?

Крутящий момент, в особенности при разработке систем с двигателями, которые обеспечивают правильную величину крутящего момента, невероятно важен в широком диапазоне различных применений.

Допустим, вы строите робота. Если вы хотите построить более крупного робота или робота, способного поднимать тяжелые предметы, вам понадобятся более мощные двигатели, способные создавать больший крутящий момент, чтобы заставить робота двигаться.

Для летательных аппаратов крутящий момент, создаваемый двигателями, напрямую определяет максимальную подъемную силу, которую могут создавать пропеллеры.

Рисунок 3 – Создание подъемной силы крутящим моментом.

Если вы строите автомобиль и хотите, чтобы он ускорялся быстрее, вам потребуется от двигателей больший крутящий момент – в автомобиле сила, движущая его вперед, равна (примерно) крутящему моменту двигателя, деленному на радиус колес.

Электромобили, такие как Tesla Model S, известны своим быстрым ускорением, потому что их электродвигатели генерируют огромную величину крутящего момента. Этот крутящий момент непосредственно передается в большую силу, применяемую колесами к поверхности дороги. Как учат основы физики, воздействие на объект большей силы заставит его ускоряться быстрее.

Какие факторы влияют на крутящий момент двигателя

Когда речь идет о максимальном значении крутящего момента двигателя, существует три разных, но взаимосвязанных ограничивающих фактора.

Механические свойства материалов

Во-первых, это механические свойства материалов. Хорошим примером такого подхода к проектированию являются разные серводвигатели.

Более дешевые сервоприводы с более низким крутящим моментом используют пластиковые шестерни, обычно сделанные из нейлона. Производство пластиковых шестеренок недорогое, что делает сервоприводы с нейлоновыми шестеренками более дешевыми в производстве, и, следовательно, их можно дешевле купить. Нейлоновые шестерни также более легкие, по сравнению с металлическими, что является важным фактором для робототехники и летательных аппаратов. Однако если на эти нейлоновые шестерни будет приложен слишком большой крутящий момент, они сломаются.

Сервоприводы с более высоким крутящим моментом содержат металлические шестерни, поэтому они могут выдавать более высокий крутящий момент без поломок.

Материалы, используемые в конструкции двигателя, играют огромную роль в определении того, какой крутящий момент двигатель будет способен создать.

Рисунок 4 – Двигатели изготавливаются из различных материалов, но, как правило, те, что изготовлены из металла, имеют более высокий крутящий момент, чем те, что изготовлены из нейлона или другого пластика.

Максимальное напряжение двигателя

Вторым фактором, влияющим на максимальный крутящий момент двигателя, является максимальное напряжение, на которое рассчитан двигатель. Если вы посмотрите на страницу характеристик любого сервопривода, вы найдете разные значения крутящего момента для разных напряжений. Более высокие напряжения дают двигателю большую мощность для обеспечения более высокого крутящего момента. Тем не менее, двигатель и его схема управления могут принимать ограниченное напряжение из-за возможности перегрева и сгорания. Максимальное напряжение, которое двигатель может принять без сбоев, влияет на величину его максимального крутящего момента.

Рисунок 5 – Максимальное напряжение двигателя указывается в технических характеристиках, представленных производителями. Связь между рабочим напряжением и крутящим моментом.

Тепловыделение двигателя

Это подводит нас к последнему фактору, ограничивающему максимальный крутящий момент двигателя. Поскольку двигатели работают, они генерируют ненужное тепло. Чем тяжелее работает двигатель, тем больше тепла он выделяет.

Для большинства двигателей, используемых в любительских проектах, от двигателей постоянного тока до сервоприводов и шаговых двигателей, создаваемое тепло просто излучается в воздух. У них нет активного охлаждения, как, например, в электромобиле. Следовательно, двигатель ограничен тем, какой крутящий момент (а также скорость) он может генерировать без риска сбоя по температуре.

Измерьте крутящий момент двигателя сами

Мы рассмотрели, почему так важно оставаться в пределах максимального крутящего момента двигателя. Так что же делать, если вы думаете, что ваш двигатель не соответствует требованиям? Не бойтесь! У нас есть проект, который может показать вам, как измерить крутящий момент серводвигателя (в следующей статье).

Дважды проверьте крутящий момент вашего серводвигателя перед тем, как добавить его в свой проект. Это поможет вам избавиться от разочарований от сборки и от повторного переделывания.

Оригинал статьи:

Что такое крутящий момент двигателя

Йоги Берра, который никогда не останавливался на деталях двигателя, пришел бы к выводу, что крутящий момент и мощность – это одно и то же, только немного иначе. На самом деле, это упрощение частично верно.

Что такое крутящий момент двигателя автомобиля простыми словами

Крутящий момент и мощность – это то, что производят двигатели, когда вы поворачиваете ключ и нажимаете акселератор. Воздух и топливо, воспламеняемые в камерах сгорания, приводят к вращению коленчатого вала, трансмиссии и ведущих мостов. Это чудо преобразования энергии: потенциальная энергия, содержащаяся в галлоне переработанного топлива, эффективно превращается в кинетическую энергию, необходимую для вождения.

Копаясь глубже, рассмотрите эти определения:

Энергия – это способность выполнять работу. В этом случае двигатели выполняют тяжелую работу (работу), ранее выполнявшуюся лошадьми.

Работа – это результат действия силы, действующей на некотором расстоянии. Американская единица измерения для работы (и также энергии) является фунтами. В Международной системе (СИ) работа измеряется в джоулях и, в редких случаях, в ньютон-метрах.

Крутящий момент – это вращающая сила, создаваемая коленчатым валом двигателя. Чем больше крутящий момент производит двигатель, тем больше его способность выполнять работу. Измерение такое же, как работа, но немного другое. Поскольку крутящий момент является вектором (действующим в определенном направлении), его количественно определяют в единицах фунт-фут и ньютон-метр.

Конечно, всегда есть исключение. В этом случае различие заключается в статическом крутящем моменте, который вы применяете с помощью гаечного ключа для затягивания болтов головки. Во избежание путаницы единицы измерения статического крутящего момента традиционно составляют фунты. И наоборот, SI придерживается ньютон-метров для измерения статического и динамического крутящего момента.

Сила – это то, как быстро выполняется работа. Шотландский изобретатель восемнадцатого века Джеймс Уотт дал нам эту удобную эквивалентность: одна лошадиная сила – это мощность, необходимая для подъема 33 000 фунтов ровно на один фут в минуту. Принимая во внимание этот вклад, единицей измерения СИ для мощности является киловатт.

Возвращаясь к теореме Берры, крутящий момент – это способность выполнять работу, в то время как сила – это то, как быстро может быть выполнена какая-то трудная задача. Другими словами, мощность – это скорость выполнения работы (или применения крутящего момента) за определенный промежуток времени. Математически мощность равна крутящему моменту, умноженному на число оборотов в минуту. H = T x об / мин / 5252, где H – это мощность в лошадиных силах, T – фунт-фут, об / мин – это скорость вращения двигателя, а 5252 – это константа, которая заставляет единицы перемещаться. Таким образом, для увеличения мощности двигатель должен генерировать больший крутящий момент, работать на более высоких оборотах или использовать оба.

Хотя миниатюрные определения отлично подходят для учебников, применение их к реальным движкам – это другой вопрос. Одна из проблем заключается в том, что у каждого автомобильного двигателя есть рабочий диапазон холостого хода. Например, 6,2-литровый Hellcat V-8 Dodge Challenger выдает 707 лошадиных сил ТОЛЬКО при 6000 об / мин. Он позволяет существенно снизить мощность на холостом ходу (достаточно только для вращения принадлежностей, приводимых в движение двигателем) и чуть меньше 700 лошадиных сил при скорости 6200 об / мин. И он обеспечивает максимальный крутящий момент 650 фунт-фут ТОЛЬКО при 4000 об / мин.

Другой проблемой является точное количественное определение мощности и крутящего момента вращающегося коленчатого вала. Инструментом для этой задачи является динамометр двигателя. Хотя это слово означает «устройство измерения мощности», на практике крутящий момент и обороты двигателя измеряются, а его мощность рассчитывается по приведенной выше формуле.

Вихретоковые динамометры используют магнитное поле для передачи крутящего момента от вращающегося коленчатого вала к рычагу рычага, опирающемуся на датчик статического усилия (известный как датчик нагрузки), расположенный на точном расстоянии от центра кривошипа. Другой тип динамометра общего пользования – это водяной тормоз; он использует один вращающийся и один статический набор лопастей насоса для передачи крутящего момента коленчатого вала через рычаг рычага к тензодатчику.

Идеальный двигатель вырабатывает достаточный крутящий момент при низких оборотах и поддерживает вывод на красную линию. Величина крутящего момента прямо пропорциональна воздуху, проходящему через двигатель. Большие двигатели прокачивают больше воздуха и, следовательно, создают больший крутящий момент. Усилители – нагнетатели, турбокомпрессоры – обеспечивают дополнительный воздух, чтобы помочь маленьким двигателям работать большими. Конечно, в камеры сгорания должно подаваться соответствующее количество топлива, но это очень просто, особенно с электронным управлением впрыска.

Чтобы компенсировать простоту впрыскивания нужного количества топлива, конструкторы двигателей сталкиваются с несколькими сложными задачами. Один из них – сделать все компоненты достаточно жесткими, чтобы выдерживать нагрузки, на которые они воздействуют давлением горения и, в случае движущихся частей, собственной инерцией. Потребности в охлаждении и смазке примерно пропорциональны производимой мощности. И нагнетание воздуха в, через и из любого двигателя при сверхвысоких оборотах – вот где инженерия становится искусством. Фактор эффективности использования топлива и чистоты выхлопных газов входит в уравнение разработки, и становится понятно, почему волшебники двигателей редко зависают в водяном охладителе.

На этом этапе обсуждения должно быть ясно, что крутящий момент и мощность похожи на отчужденных братьев и сестер; они тесно связаны, но не имеют много общего. Но как насчет большей моральной проблемы, стоящей перед человечеством в целом и автолюбителями в частности: что лучше?

Мы ответим на это с точки зрения Йоги Берра. В бейсбольном матче, если крутящий момент аналогичен ловушке, то мощность является кувшином. И то, и другое необходимо для игры в мяч, но обязанности питчера – определение скорости и пути каждого брошенного мяча – определяют правила игры. Крутящий момент жизненно важен для работы каждого двигателя, но мощность отличает отличный двигатель от хорошего.

Что такое крутящий момент? — Как работают сила, мощность, крутящий момент и энергия

Крутящий момент — это сила , которая имеет тенденцию вращать или поворачивать предметы . Вы создаете крутящий момент каждый раз, когда прикладываете силу с помощью гаечного ключа. Хороший пример — затяжка гаек на колесах. Когда вы используете гаечный ключ, вы прикладываете силу к рукоятке. Эта сила создает крутящий момент на гайке выступа, который стремится повернуть гайку выступа.

Английские единицы крутящего момента — фунт-дюйм или фунт-фут; единица СИ — ньютон-метр.Обратите внимание, что единицы крутящего момента содержат расстояние и силу. Чтобы рассчитать крутящий момент, вы просто умножаете силу на расстояние от центра. В случае гаек с проушинами, если гаечный ключ имеет длину в фут, и вы прикладываете к нему 200 фунтов силы, вы создаете 200 фунт-фут крутящего момента. Если вы используете гаечный ключ на 2 фута, вам нужно приложить к нему только 100 фунтов силы, чтобы создать такой же крутящий момент.

Объявление

Автомобильный двигатель создает крутящий момент и использует его для вращения коленчатого вала.Этот крутящий момент создается точно так же: сила прилагается на расстоянии. Давайте внимательно посмотрим на некоторые детали двигателя:

Этот контент несовместим с этим устройством.

Рис. 2. Как крутящий момент создается в одном цилиндре четырехтактного двигателя

При сгорании газа в цилиндре создается давление на поршень. Это давление создает силу на поршне, которая толкает его вниз.Усилие передается от поршня на шатун, а от шатуна — на коленчатый вал. Обратите внимание на , рис. 2, , на то, что точка, где шатун прикрепляется к коленчатому валу, находится на некотором расстоянии от центра вала. Горизонтальное расстояние изменяется при вращении коленчатого вала, поэтому крутящий момент также изменяется, поскольку крутящего момента равняется усилию , умноженному на расстоянию .

Вы можете спросить, почему только горизонтальное расстояние важно для определения крутящего момента в этом двигателе.На Рисунке 2 видно, что, когда поршень находится в верхней части своего хода, шатун направлен прямо вниз в центр коленчатого вала. В этом положении крутящий момент не создается, потому что только сила, действующая на рычаг в направлении, перпендикулярном рычагу, создает крутящий момент.

Что такое крутящий момент? | Mountz

Крутящий момент — это сила вращения или скручивания, которая отличается от напряжения, создаваемого прямым натяжением. Однако мы используем крутящий момент для создания напряжения.

Крутящий момент — это «вращающая» или «скручивающая» сила, которая отличается от напряжения, создаваемого прямым натяжением. Однако мы используем крутящий момент для создания напряжения.

КАК?
(Схема A) Когда гайка и болт затягиваются, две пластины зажимаются вместе. Угол резьбы болта преобразует прилагаемую силу в натяжение (или растяжение) стержня болта. Величина напряжения, создаваемого в болте, имеет решающее значение.

ПОЧЕМУ?
Правильно затянутый болт работает с оптимальной эффективностью и сопротивляется развинчиванию.Однако, если натяжение будет слишком низким, гайка может завибрировать или ослабнуть. Если натяжение будет слишком большим (перенапряжение), болт может сломаться. Каждый болт имеет правильный оптимальный крутящий момент / коэффициент натяжения для каждого применения крепления. Эти цифры важно иметь в наличии, чтобы конечный продукт был безопасным, эффективным и экономичным.

КАК ИЗМЕРИТЬ МОМЕНТ?

(Диаграмма B) Крутящий момент — это результат умножения значения Силы, приложенной на Расстояние от точки приложения.

Сравнивая два примера, обратите внимание, что тот же результат крутящего момента может быть достигнут с меньшим усилием, если расстояние от гайки / болта увеличивается.

Еще одним фактором, влияющим на прилагаемый крутящий момент при использовании динамометрических ключей, является его «зависимость от длины», что означает, что фактический крутящий момент, прилагаемый к крепежному элементу, изменяется при изменении положения руки на гаечном ключе (даже если гаечный ключ предварительно настроен). Это происходит, если точка поворота гаечного механизма не совпадает с точкой приложения крутящего момента.

ВАЖНОСТЬ КОНТРОЛЯ МОМЕНТА?
Надежность деталей машин, подверженных переменным нагрузкам и напряжениям, зависит от усталостной прочности материалов. Однако резьбовая застежка основана на упругом взаимодействии между сопряженными компонентами. Его цель — зажать детали вместе с натяжением, превышающим любую внешнюю силу, пытающуюся их разделить. При этом болт остается под почти постоянным напряжением и невосприимчив к усталости. Если начальное натяжение болта слишком низкое, колеблющаяся нагрузка на стержень намного больше, и он быстро выйдет из строя.Таким образом, надежность зависит от правильного начального натяжения и обеспечивается заданием и контролем момента затяжки.

Диаграмма A

Диаграмма B

Крутящий момент = усилие x длина рычага ключа:
Усилие 20 фунтов. x 1 фут = 20 фунт-сила-фут
или
Усилие 10 фунтов. x 2 фута = 20 фунт-сила-фут

Крутящий момент

Соотношение между силой F , крутящим моментом τ , линейным моментом p и угловым моментом L в системе, вращение которой ограничено только в одной плоскости (силы и моменты из-за силы тяжести и трения не учитываются).

Крутящий момент , момент или момент силы (см. Терминологию ниже), это тенденция силы вращать объект вокруг оси, ^[1] точки опоры или поворота. Подобно тому, как сила — это толчок или тяга, крутящий момент можно рассматривать как скручивание.

Грубо говоря, крутящий момент — это мера силы вращения на таком объекте, как болт или маховик. Например, при нажатии или вытягивании рукоятки гаечного ключа, соединенного с гайкой или болтом, создается крутящий момент (сила поворота), который ослабляет или затягивает гайку или болт.

Обозначение крутящего момента обычно τ , греческая буква tau . Когда он называется моментом, его обычно обозначают M .

Величина крутящего момента зависит от трех величин: приложенной силы, длины плеча рычага ^[2], соединяющего ось с точкой приложения силы, и угла между вектором силы и плечом рычага. В символах:

где

τ — вектор крутящего момента, а τ — величина крутящего момента,

r — вектор смещения (вектор от точки, от которой измеряется крутящий момент до точки приложения силы), а r — длина (или величина) вектора плеча рычага,

F — вектор силы, а F — величина силы,

× обозначает перекрестное произведение,

θ — угол между вектором силы и вектором плеча рычага.

Длина плеча рычага особенно важна; правильный выбор этой длины лежит в основе работы рычагов, шкивов, шестерен и большинства других простых механизмов, имеющих механическое преимущество.

В системе СИ для крутящего момента используется ньютон-метр (Н · м). Подробнее об единицах крутящего момента см. Ниже.

Терминология

В этой статье следует терминология физики США, в которой используется слово крутящий момент . В машиностроении Великобритании и США ^[3], это называется момент .

В машиностроении США термин крутящий момент означает «результирующий момент пары», ^[4] и (в отличие от физики США) термины крутящий момент и момент не взаимозаменяемы. Крутящий момент математически определяется как скорость изменения углового момента объекта. Определение крутящего момента гласит, что одна или обе угловая скорость или момент инерции объекта изменяются. Момент — это общий термин, используемый для обозначения тенденции одной или нескольких приложенных сил вращать объект вокруг оси, но не обязательно изменять угловой момент объекта (концепция, которая в физике называется крутящим моментом).^[4]

Например, вращающая сила, приложенная к валу, вызывающая ускорение, например, ускорение бурового долота из состояния покоя, результирующий момент называется крутящим моментом . Напротив, поперечная сила, действующая на балку, создает момент (называемый изгибающим моментом), но поскольку угловой момент балки не изменяется, этот изгибающий момент не называется крутящим моментом . Точно так же с любой парой сил на объекте, у которого не изменяется его угловой момент, такой момент также не называется крутящим моментом .

Эта статья следует терминологии физики США, называя все моменты термином крутящий момент , независимо от того, вызывают они или нет изменение углового момента объекта.

История

Концепция крутящего момента, также называемого моментом или парой, возникла в результате исследований Архимеда о рычагах. Вращательными аналогами силы, массы и ускорения являются крутящий момент, момент инерции и угловое ускорение соответственно.

Определение углового момента и отношение к нему

Частица расположена в позиции r относительно своей оси вращения.Когда к частице прикладывается сила F , только перпендикулярный компонент F _⊥ создает крутящий момент. Этот крутящий момент τ = r × F имеет величину τ = | r | | F _⊥ | = | r | | F | sin θ и направлен наружу от страницы.

Крутящий момент определяется относительно точки, а не конкретно относительно оси, как упоминается в нескольких книгах.

Сила, приложенная к рычагу под прямым углом, умноженная на расстояние от точки опоры рычага (длина плеча рычага) и есть его крутящий момент.Например, сила в три ньютона, приложенная в двух метрах от точки опоры, создает такой же крутящий момент, как сила в один ньютон, приложенная в шести метрах от точки опоры. Направление крутящего момента можно определить с помощью правила захвата правой рукой: если пальцы правой руки сгибаются в направлении вращения, а большой палец указывает вдоль оси вращения, то большой палец также указывает в направлении крутящего момента. . ^[5]

В более общем смысле, крутящий момент на частице (которая имеет положение r в некоторой системе отсчета) можно определить как перекрестное произведение:

, где r — вектор положения частицы относительно точки опоры, а F — сила, действующая на частицу.Величина крутящего момента τ равна

, где r — расстояние от оси вращения до частицы, F — величина приложенной силы, а θ — угол между вектором положения и вектором силы. Или

, где F _⊥ — величина силы, направленной перпендикулярно положению частицы. Любая сила, направленная параллельно вектору положения частицы, не создает крутящего момента.^[6]

Из свойств векторного произведения следует, что вектор крутящего момента перпендикулярен как векторам положения, так и векторам силы. Он указывает вдоль оси вращения, а его направление определяется правилом правой руки. ^[6]

Неуравновешенный крутящий момент на теле вдоль оси вращения определяет скорость изменения момента количества движения тела,

, где L — вектор углового момента, а t — время.Если на тело действуют несколько крутящих моментов, то вместо этого чистый крутящий момент определяет скорость изменения углового момента:

Для вращения вокруг неподвижной оси,

, где I — момент инерции, а ω — угловая скорость. Отсюда следует, что

, где α — угловое ускорение тела, измеренное в рад · с ⁻².Это уравнение имеет ограничение, заключающееся в том, что уравнение крутящего момента должно быть записано только относительно мгновенной оси вращения или центра масс для любого типа движения — либо движение является чистым поступательным движением, либо чистым вращением, либо смешанным движением. I = Момент инерции относительно точки, вокруг которой записан крутящий момент (либо относительно мгновенной оси вращения, либо только относительно центра масс). Если тело находится в поступательном равновесии, то уравнение крутящего момента одинаково для всех точек в плоскости движения.

Доказательство эквивалентности определений

Определение углового момента для отдельной частицы:

, где «×» обозначает векторное произведение, p — это линейный импульс частицы, а r — вектор смещения от начала координат (предполагается, что начало координат фиксировано в любом месте пространства).Производная по времени от этого:

Этот результат можно легко доказать, разбив векторы на компоненты и применив правило произведения. Теперь используя определение количества движения p = м v (если масса постоянна) и определение скорости

Перекрестное произведение любого вектора на себя равно нулю, поэтому второй член равен нулю. Следовательно, с определением силы F = м a (2-й закон Ньютона),

Тогда по определению крутящий момент τ = r × F .

Если применяется несколько сил, то второй закон Ньютона вместо этого читает F _net = м a , и из этого следует, что

Доказательство основывается на предположении, что масса постоянна; это справедливо только для нерелятивистских систем, в которых масса не выбрасывается.

шт.

Крутящий момент имеет размерность силы, умноженной на расстояние. Официальная литература СИ предлагает использовать ньютон-метр (Н · м) или джоуль на рад.^[7] Единица ньютон-метр правильно обозначается Н · м или Н · м . ^[8] Это позволяет избежать двусмысленности с мН , миллиньютон.

Джоуль, единица измерения энергии или работы в системе СИ, по размерам эквивалентен ньютон-метру, но не используется для измерения крутящего момента. Энергия и крутящий момент — это совершенно разные понятия, поэтому практика использования разных названий единиц для них помогает избежать ошибок и недоразумений. ^[7] Размерная эквивалентность этих единиц, конечно, не просто совпадение: крутящий момент 1 Н · м, приложенный за полный оборот, потребует энергии ровно 2π джоулей.Математически

, где E — энергия, τ — величина крутящего момента, а θ — перемещенный угол (в радианах). Это уравнение мотивирует альтернативное название единицы джоулей на радиан. ^[7]

В британских единицах измерения используются «фунт-сила-фут» (фунт-сила x фут), «фут-фунт-сила», «дюйм-фунт-сила», «унция-сила-дюйм» (унция x дюйм) и другие единицы крутящего момента, не входящие в систему СИ, включают «метр-килограмм-сила».Для всех этих единиц слово «сила» часто опускается, ^[9], например, сокращая «фунт-сила-фут» до просто «фунт-фут» (в этом случае подразумевается, что «фунт-сила-фут» «фунт-сила, а не фунт-масса).

Иногда можно увидеть единицы измерения крутящего момента, которые не имеют смысла с точки зрения размеров. Например: г x см. В этих единицах g следует понимать как силу, создаваемую весом 1 грамм на поверхности земли. Считается, что поверхность земли имеет среднее ускорение свободного падения (прибл.9,80665 м / сек ²).

Особые случаи и прочие факты

Формула плеча Moment

Схема руки момента

Очень полезный частный случай, который часто называют определением крутящего момента в областях, отличных от физики, выглядит следующим образом:

Конструкция «плеча момента» показана на рисунке справа вместе с векторами r и F , упомянутыми выше. Проблема с этим определением заключается в том, что оно дает не направление крутящего момента, а только его величину, и, следовательно, его трудно использовать в трехмерных случаях.Если сила перпендикулярна вектору смещения r , плечо момента будет равно расстоянию до центра, а крутящий момент будет максимальным для данной силы. Уравнение для величины крутящего момента, возникающего от перпендикулярной силы:

Например, если человек прикладывает усилие 10 Н к гаечному ключу длиной 0,5 м, крутящий момент будет 5 Н · м, если предположить, что человек тянет гаечный ключ, прикладывая усилие, перпендикулярное гаечному ключу.

Крутящий момент, вызываемый двумя противоположными силами F _g и — F _g, вызывает изменение углового момента L в направлении этого крутящего момента. Это вызывает прецессию вершины.

Статическое равновесие

Чтобы объект находился в статическом равновесии, не только сумма сил должна быть равна нулю, но также должна быть сумма крутящих моментов (моментов) относительно любой точки. Для двумерной ситуации с горизонтальными и вертикальными силами сумма требуемых сил составляет два уравнения: Σ H = 0 и Σ V = 0, а крутящий момент — третье уравнение: Σ τ = 0.То есть для решения статически определенных задач равновесия в двух измерениях мы используем три уравнения.

Зависимость полезной силы от крутящего момента

Когда чистая сила, действующая на систему, равна нулю, крутящий момент, измеренный из любой точки пространства, одинаков. Например, крутящий момент на токоведущей петле в однородном магнитном поле одинаков независимо от вашей точки отсчета. Если чистая сила не равна нулю и является крутящим моментом, измеренным от, то крутящий момент, измеренный от, равен

Крутящий момент машины

Кривая крутящего момента мотоцикла («BMW K 1200 R 2005»).Горизонтальная ось — это скорость (в об / мин), с которой вращается коленчатый вал, а вертикальная ось — это крутящий момент (в Ньютон-метрах), который двигатель способен обеспечить на этой скорости.

Крутящий момент является частью базовой спецификации двигателя: выходная мощность двигателя выражается как его крутящий момент, умноженный на скорость вращения его оси. Двигатели внутреннего сгорания вырабатывают полезный крутящий момент только в ограниченном диапазоне скоростей вращения (обычно от 1000 до 6000 об / мин для небольшого автомобиля).Изменяющийся выходной крутящий момент в этом диапазоне может быть измерен динамометром и показан в виде кривой крутящего момента. Пик этой кривой крутящего момента находится несколько ниже общего пика мощности. Пик крутящего момента по определению не может появиться при более высоких оборотах, чем пиковая мощность.

Понимание взаимосвязи между крутящим моментом, мощностью и частотой вращения двигателя имеет жизненно важное значение в автомобилестроении, поскольку оно связано с передачей мощности от двигателя через трансмиссию на колеса. Мощность зависит от крутящего момента и частоты вращения двигателя.Передача трансмиссии должна быть выбрана соответствующим образом, чтобы максимально использовать характеристики крутящего момента двигателя. Мощность на ведущих колесах равна мощности двигателя за вычетом механических потерь независимо от передачи между двигателем и ведущими колесами.

Паровые двигатели и электродвигатели, как правило, развивают максимальный крутящий момент, близкий к нулевым оборотам в минуту, причем крутящий момент уменьшается с увеличением скорости вращения (из-за увеличения трения и других ограничений). Поршневые паровые двигатели могут запускать большие нагрузки с нуля без сцепления.

Взаимосвязь между крутящим моментом, мощностью и энергией

Если силе позволяют действовать на расстоянии, она выполняет механическую работу. Точно так же, если крутящему моменту позволяют действовать через расстояние вращения, он выполняет работу. Математически для вращения вокруг фиксированной оси через центр масс

, где W, — работа, τ — крутящий момент, а θ ₁ и θ ₂ представляют (соответственно) начальное и конечное угловые положения тела.^[10] Из теоремы об энергии работы следует, что W также представляет собой изменение кинетической энергии вращения K _rot тела, заданное как

, где I — момент инерции тела, а ω — его угловая скорость. ^[10]

Мощность — это работа в единицу времени, выраженная в

, где P — мощность, τ — крутящий момент, ω — угловая скорость и · представляет собой скалярное произведение.

Математически уравнение может быть преобразовано для вычисления крутящего момента для заданной выходной мощности. Обратите внимание, что мощность, вводимая крутящим моментом, зависит только от мгновенной угловой скорости, а не от того, увеличивается ли угловая скорость, уменьшается или остается постоянной во время приложения крутящего момента (это эквивалентно линейному случаю, когда мощность, выдаваемая силой зависит только от мгновенной скорости, а не от результирующего ускорения, если оно есть).

На практике эту взаимосвязь можно наблюдать на электростанциях, подключенных к большой электросети.В таком устройстве угловая скорость генератора фиксируется частотой сети, а выходная мощность установки определяется крутящим моментом, приложенным к оси вращения генератора.

Должны использоваться согласованные единицы. Для метрических единиц СИ мощность — ватты, крутящий момент — ньютон-метры, а угловая скорость — радианы в секунду (не об / мин и не об / с).

Кроме того, единица измерения ньютон-метр по своим размерам эквивалентна джоулю, который является единицей энергии. Однако в случае крутящего момента единица назначается вектору, а для энергии — скаляру.

Пересчет в другие единицы

Коэффициент преобразования может потребоваться при использовании разных единиц мощности, крутящего момента или угловой скорости. Например, если вместо угловой скорости (радиан за время) используется скорость вращения (оборотов за время), мы умножаемся на коэффициент 2π радиан за оборот.

Добавление единиц:

Разделив слева на 60 секунд в минуту и 1000 ватт на киловатт, мы получим следующее.

, где скорость вращения выражается в оборотах в минуту (об / мин).

Некоторые люди (например, американские автомобильные инженеры) используют мощность в лошадиных силах (английская механическая система), фут-фунты (фунт-сила · фут) для крутящего момента и об / мин для скорости вращения. Это приводит к изменению формулы на:

Постоянная ниже в фунт-сила-сила / мин изменяется в зависимости от определения мощности; например, в метрических лошадиных силах получается ~ 32 550.

Использование других единиц (например,грамм. БТЕ / ч для мощности) потребует другого специального коэффициента преобразования.

Вывод

Для вращающегося объекта линейное расстояние , пройденное по окружности в радианах вращения, является произведением радиуса на угловую скорость. То есть: линейная скорость = радиус × угловая скорость. По определению, линейное расстояние = линейная скорость × время = радиус × угловая скорость × время.

По определению крутящего момента: крутящий момент = сила × радиус. Мы можем изменить это, чтобы определить силу = крутящий момент ÷ радиус.Эти два значения можно подставить в определение мощности:

Радиус r и время t выпали из уравнения. Однако угловая скорость должна быть в радианах, исходя из предполагаемой прямой зависимости между линейной скоростью и угловой скоростью в начале вывода. Если скорость вращения измеряется в оборотах в единицу времени, линейная скорость и расстояние пропорционально увеличиваются на 2π в приведенном выше выводе, чтобы получить:

Если крутящий момент выражен в фунт-сила-фут, а скорость вращения — в оборотах в минуту, приведенное выше уравнение дает мощность в фунт-сила-сила / мин.Формула уравнения в лошадиных силах затем выводится путем применения коэффициента преобразования 33000 фунт-сила / мин на каждую лошадиную силу:

, потому что

Принцип моментов

Принцип моментов, также известный как теорема Вариньона (не путать с одноименной геометрической теоремой), утверждает, что сумма крутящих моментов, возникающих из-за нескольких сил, приложенных к одной точке , равна крутящему моменту из-за сумма (равнодействующая) сил.^a ^b Kleppner, Daniel; Коленков, Роберт (1973). Введение в механику . Макгроу-Хилл. С. 267–68.

Внешние ссылки

Примеры крутящего момента и уравнение

Что такое крутящий момент в физике?

Крутящий момент — это вращающий эффект силы, он также известен как момент силы. Крутящий момент — это векторная величина. Обозначение крутящего момента — «τ». Формула крутящего момента (τ = F × L), где F — сила, а L — момент плеча.Единица крутящего момента — Нм. Некоторые примеры крутящего момента также приведены в сообщении. Продолжайте читать…

Пояснение:

Мы открываем или закрываем дверь, толкая или потянув ее. Здесь нажмите или потяните, чтобы повернуть дверь вокруг ее петли или оси вращения. Дверь открывается или закрывается за счет поворачивающего действия действующей на нее силы.

Прежде чем мы перейдем к изучению, мы выучим несколько терминов, связанных с крутящим моментом.
См. Также: состояния равновесия

Жесткое тело

Тело состоит из большого количества мелких частиц, тело не изменяется под действием силы, тогда оно называется твердым телом.Другими словами, твердое тело — это то тело, которое не деформируется силой или силами, действующими на него.

Ось вращения

Линия, вдоль которой вращается тело, называется осью вращения. Рассмотрим твердое тело, вращающееся вокруг прямой. Частицы тела движутся по кругу, их центры лежат на этой линии. Эта линия называется осью вращения тела.

Силы, вызывающие поворот, очень распространены. Поворот карандаша в точилке, поворот крана водопроводного крана, поворот дверной ручки и т. Д. — вот некоторые из примеров того, как сила вызывает эффект поворота.

«Поворачивающий эффект силы называется крутящим моментом или моментом силы».

Мы можем легче открывать или закрывать дверь, прикладывая силу к внешнему краю двери, а не возле петли. Таким образом, очень важно место приложения силы для поворота тела.

Давайте изучим факторы, от которых зависит крутящий момент или момент силы. Вы могли заметить, что механик использует гаечный ключ, как показано на рисунке, для ослабления или затяжки гайки или болта. Длинный гаечный ключ помогает ему делать это с большей легкостью, чем ключ с короткой рукой.

Это потому, что поворачивающий эффект силы в этих двух случаях различен. Момент, создаваемый силой, создаваемой гаечным ключом более длинного плеча, больше, чем крутящий момент, создаваемый той же силой, но при использовании гаечного ключа более короткого плеча.

См. Также: Условия равновесия

Линия действия силы

Линия, вдоль которой действует сила, называется линией действия силы, линия BC — линией действия силы F.

Плечо момента

Перпендикулярное расстояние между осью вращения и линией действия силы называется плечом момента силы. Он представлен расстоянием L.

Крутящий момент или момент силы зависит от силы F и плеча L силы. Больше сила, больше момент силы. Точно так же, чем длиннее плечо момента, тем больше момент силы. Таким образом, момент силы или крутящего момента (τ) определяется произведением силы F и ее моментного плеча L.

Формула крутящего момента

Формула крутящего момента является произведением силы (F) и момента рычага (L). Математически это выражается как:

τ = F × L

Единица крутящего момента:

Единица измерения крутящего момента в системе СИ — ньютон-метр (Нм). Крутящий момент в 1 Нм создается силой в 1 Н, действующей перпендикулярно плече момента длиной 1 м.

Примеры крутящего момента

Вот несколько примеров из повседневной жизни, когда используется крутящий момент.

Когда мы поворачиваем крышку бутылки, чтобы закрыть или открыть ее.
Когда мы сжимаем карандаш внутри точилки.
Когда мы крутили волчок.
Когда мы открываем / закрываем дверь.

Принцип моментов

«Тело сбалансировано, если сумма моментов по часовой стрелке, действующих на тело, равна сумме моментов против часовой стрелки, действующих на него».

Усилие, поворачивающее гаечный ключ по часовой стрелке, обычно используется для затяжки гайки. Крутящий момент или момент создаваемой таким образом силы называется моментом по часовой стрелке. С другой стороны, чтобы ослабить гайку, прикладывают усилие, которое поворачивает гайку против часовой стрелки. Крутящий момент или момент создаваемой таким образом силы называется моментом против часовой стрелки.

Тело, изначально находящееся в состоянии покоя, не вращается, если сумма всех действующих на него моментов по часовой стрелке уравновешивается суммой всех действующих на него моментов против часовой стрелки. Это известно как принцип моментов. Согласно принципу моментов.

Момент пары

«Пара образуется двумя противоположными параллельными силами одинаковой величины, но не на одной линии.”

Когда водитель поворачивает автомобиль, он прикладывает силы, которые создают крутящий момент. Этот крутящий момент вращает рулевое колесо. Эти силы действуют на противоположных сторонах рулевого колеса и равны по величине, но противоположны по направлению. Эти две силы образуют пару .

Двусторонний гаечный ключ используется для открытия гайки. К концам A и B гаечного ключа прилагаются равные силы величиной F в противоположном направлении. Эти силы образуют пару, которая поворачивает гаечный ключ вокруг точки O.Крутящий момент, создаваемый обеими силами пары, имеет одинаковое направление. Таким образом, общий крутящий момент, создаваемый парой, будет равен

Общий крутящий момент пары = F × OA + F × OB

= F (OA + OB)

Следовательно:

Крутящий момент пары = F × AB

В этом уравнении дает крутящий момент, создаваемый парой сил F и F , разделенных расстоянием AB.Крутящий момент пары определяется как произведение одной из двух сил на перпендикулярное расстояние между ними.

Предлагаемое видео:

Внешние источники

https://en.wikipedia.org/wiki/Torque
https://www.physics.uoguelph.ca/tutorials/torque/Q.torque .intro.html

Плагины — Torque OBD2 Wiki

Плагины

, поддерживаемые Torque

Имя подключаемого модуля	Описание	Ссылка
Advanced EX для MITSUBISHI	Контролируйте определенные параметры MITSUBISHI в режиме реального времени, включая данные расширенных датчиков двигателя и автоматической коробки передач, добавив этот плагин в Torque Pro.	[Google Play]
Графики в реальном времени для Torque Pro	Отображает график нескольких датчиков двигателя одновременно в режиме реального времени для тщательного мониторинга характеристик вашего автомобиля	[Google Play]
VDash	Настраиваемые виртуальные панели управления для симуляторов крутящего момента и гоночных симуляторов	[Пробная], [Полная]
Лучше тире	Повысьте эффективность вождения с минимумом отвлекающих факторов	[Google Play]
Torque Rider	Плагин приборной панели для Torque (разные типы дисплеев!)	[Google Play]
Совместное использование Bluetooth OBD2 для крутящего момента	Совместно использует соединение Bluetooth с другим устройством Android, позволяя запускать Torque на обоих устройствах	[Google Play]
EcoDrive для Nissan	EcoDrive для Nissan помогает людям улучшить привычки вождения и повысить топливную экономичность, наблюдая за реакцией цвета листьев на методы вождения.	[Google Play]
Экономия топлива	Плагин «Fuel Economy» обеспечивает сравнительную визуализацию расхода MPG / топлива вашего автомобиля в реальном времени.	[Google Play]
Advanced EX для Renault	Renault Advanced — это плагин для Torque Pro, расширяющий список PID / Sensor более чем 10 конкретными параметрами для автомобилей Renault.	[Google Play]
Advanced EX для Infiniti	Мониторинг определенных параметров Infiniti в режиме реального времени, включая данные расширенных датчиков двигателя и автоматической коробки передач, путем добавления этого плагина в Torque Pro	[Google Play]
Remote EX для Nissan	Плагин Remote для Torque Pro позволяет удаленно активировать некоторые аксессуары из вашего автомобиля.Вы можете включать фары, подавать звуковой сигнал и запирать / отпирать двери, не касаясь ключей от машины.	[Google Play]
MUT для крутящего момента	MUT for Torque — это плагин для Torque Pro, расширяющий список PID / Sensor с помощью ряда конкретных параметров от автомобилей Mitsubushi по протоколу MUT,	[Google Play]
Advanced EX для Nissan	Мониторинг определенных параметров Nissan в режиме реального времени, включая данные расширенных датчиков двигателя и автоматической трансмиссии, добавив этот плагин в Torque Pro	[Google Play]
Advanced EX для Kia	Мониторинг определенных параметров Kia в режиме реального времени, включая данные расширенных датчиков двигателя и автоматической трансмиссии, добавив этот плагин в Torque Pro	[Google Play]
Advanced EX для Fiat	Отслеживайте определенные параметры Fiat в режиме реального времени, включая данные расширенных датчиков двигателя и автоматической коробки передач, добавив этот плагин в Torque Pro.	[Google Play]
Advanced EX для Hyundai	Мониторинг определенных параметров Hyundai в режиме реального времени, включая данные расширенных датчиков двигателя и автоматической трансмиссии, добавив этот плагин в Torque Pro	[Google Play]
Сканер неисправностей Landrover	Диагностируйте специфические неисправности Landrover Discovery 3 с помощью этого подключаемого модуля к популярному приложению Torque (бета)	[Google Play]
График крутящего момента с записью	Строит линейную диаграмму в соответствии со значениями датчика.По прошествии времени график перемещается влево от экрана. Помимо построения графика, плагин может записывать вид с камеры заднего вида.	[Google Play]
Детектор детонации	Проверьте свой бензиновый двигатель на детонацию! Убедитесь, что ваша повседневная машина или настроенная машина работает нормально и газ в норме.	[Google Play]
RacingMeter	RacingMeter — это плагин для Torque pro, который превращает ваше Android-устройство в полностью работающую и настраиваемую цифровую приборную панель Racing, отображающую телеметрию в реальном времени.	[Google Play]
Дорожный рекордер	Позволяет записывать видео и информацию OBD2 вместе, а затем воспроизводить их. Будут добавлены новые функции!	[Google Play]
Mazdaspeed 3/6 Gen.I	Дополнительная информация PID крутящего момента для Mazdaspeed 3 и 6 2007-2009 гг. Плагин от Мэтта Джексона	[Google Play]
Shift Lights	Подключаемый модуль, который отображает «индикаторы переключения» — указывает на определенное число оборотов для переключения передач — профессиональная и бесплатная версии Плагин от Alex Z	[Google Play] [Домашняя страница проекта]
Shift Lights Живые обои	Эти живые обои покажут вам точки переключения передач, когда вы управляете автомобилем.Плагин от Alex Z	[Google Play]
Виджеты для Torque	Поместите датчики крутящего момента и дисплеи на рабочий стол Android	[Google Play]
Плагин Torque LiveView	Дистанционные дисплеи для крутящего момента благодаря SonyEricsson LiveView MN800	[Google Play]
TorqueScan	Инструмент быстрого сканирования OBD2 и обзор для более технических пользователей / программистов. Полезно для определения расположения расширенных PID в ЭБУ.	[Google Play]

Приложения, дополненные данными крутящего момента

Имя подключаемого модуля	Описание	Ссылка
WiFi трекер	Приложение Wi-Fi Wardrive для сканирования и регистрации местоположения точек доступа Wi-Fi	Google Play
AutoTalky	Разрешает пользователям, чьи автомобили зарегистрированы на autotalky.com, чтобы просматривать данные о двигателях своих транспортных средств для проактивного обслуживания и позволять им взаимодействовать с Trusted Mechanics в своей области	«Владелец автомобиля» в Google Play Веб-сайт приложения

Если вам известны какие-либо новые плагины, [Сообщите мне!]

лошадиных сил, крутящего момента и автомобильные характеристики> Мотор

Один из самых запутанных (и часто спорных) вопросов в автомобильной сфере — это разница между мощностью и крутящим моментом.Возможно, вы слышали сколько угодно содержательных выражений, таких как «лошадиные силы продают автомобили, а крутящий момент побеждают гонки», или фанаты мощных маслкаров, жалующиеся на то, что четырехцилиндровые двигатели мощностью 200 лошадиных сил «бессмысленны». Удивительно, но немногие из достойных, которые бросают подобные комментарии, на самом деле способны определить разницу. В чем разница между мощностью и крутящим моментом, и как они влияют на работу автомобиля?

МОМЕНТ ПОНИМАНИЯ

Если вы не спали, изучая физику в средней школе, вы можете смутно вспомнить, что крутящий момент — это крутящая сила — то есть сила, которая пытается заставить объект вращаться вокруг определенной оси.Например, если вы поворачиваете дверную ручку или вращаете колесо рулетки, вы прикладываете к нему крутящий момент.

Если бы мы были на уроке физики, мы бы сказали, что крутящий момент — это произведение векторов силы и расстояния. Вектор силы — это направление приложения силы. Вектор расстояния — это (в простейшем случае) расстояние между точкой приложения силы и осью вращения. Например, представьте, что вы используете гаечный ключ, чтобы ослабить болт. Вектор расстояния в этом случае — это расстояние между осью вращения (центром болта) и точкой приложения силы к гаечному ключу.Вектор силы — это направление, в котором вы перемещаете гаечный ключ.

Если расстояние между центром болта и точкой, в которой вы зажимаете гаечный ключ (и тем самым прикладываете к нему силу) составляет 1 фут (305 мм), и вы прикладываете силу 10 фунтов (около 4,5 Н), вы прикладываете 10 фунтов. фунт-фут (около 13,6 Нм) крутящего момента. Если болт не поворачивается, вы можете попробовать взять гаечный ключ на 2 фута (610 мм) побольше. Если вы приложите такое же усилие в 10 фунт-футов (4,5 Н), создаваемый крутящий момент будет 20 фунт-фут (27.1 Н-м).

Что такое крутящий момент двигателя? Как вы, наверное, знаете, двигатель внутреннего сгорания работает за счет сжигания воздуха и топлива. Энергия этого сгорания приводит в движение один или несколько поршней (или роторов), которые воздействуют на коленчатый вал двигателя , заставляя его вращаться. В автомобиле вращение коленчатого вала вращает шестерни трансмиссии, которые вращают колеса. Крутящий момент двигателя — это величина крутящего момента, которую поршни (или роторы) могут оказывать на коленчатый вал.

ПОНИМАНИЕ ЛОШАДЕЙ

А что такое лошадиные силы? Снова напомним, что давным-давно класс физики, степень — это работ, выполненных за раз .Механическая работа представляет собой силу, прилагаемую к расстоянию — например, перемещение 10-фунтовой гири на расстояние в один фут представляет собой 10-футовые фунты работы. Мощность — это скорость выполнения этой работы.

Одна механическая мощность лошадиных сил представляет собой способность выполнять 550 фут-фунтов работы в секунду или 33 000 фут-фунтов работы в минуту. (Одна метрическая мощность лошадиных сил представляет собой скорость 75 килограмм-метров в секунду; метрическая мощность составляет около 735 Вт, тогда как механическая мощность эквивалентна примерно 746 Вт.)

Наиболее способные ученики из нас, возможно, заметили сходство между единицами измерения работы — фут-фунтами (фут-фунтами) — и единицами измерения крутящего момента — фунтами-футами (фунт-фут). Единицы измерения на самом деле одинаковые, но обычно пишутся по-разному, чтобы избежать путаницы. Таким образом, для двигателя с вращающимся коленчатым валом одна лошадиная сила эквивалентна передаче крутящего момента 550 фунт-фут в секунду.

Помните, что крутящий момент — это крутящая сила; это означает, что если приложение крутящего момента к объекту будет иметь тенденцию заставлять объект вращаться, а не двигаться по прямой линии.Следовательно, если крутящий момент производит какую-либо работу, мы должны измерить, сколько вращения он передает ( угловая скорость ), а не насколько далеко он заставляет объект перемещаться.

Угловая скорость обычно выражается в радианах в секунду или радианах в минуту — один радиан равен 180 градусам, деленным на π (пи), или примерно 57,3 градуса), но мы обычно измеряем скорость двигателя в оборотах в минуту (об / мин). , так что более полезно думать об этом именно так. Один оборот составляет 360 градусов, что равно 2π радианам.Если 1 лошадиная сила равна 33000 фунт-фут работы в минуту, то мы можем рассчитать мощность двигателя на основе его крутящего момента (в фунт-фут) и частоты вращения двигателя (в об / мин):

Мощность (л.с.) = крутящий момент (фунт-фут) x 2π x скорость вращения (об / мин) / 33000
или
Мощность (л.с.) = крутящий момент (фунт-фут) x частота вращения / 5,252,113

Например, если двигатель развивает крутящий момент 200 фунт-фут при 4000 об / мин, он выдает 152,3 лошадиных силы (200 x 4000 / 5,252.113) с такой скоростью.

Итог: Лошадиная сила зависит от крутящего момента и оборотов двигателя . Если ваш двигатель производит больше крутящего момента, он также производит больше мощности; если вы запустите двигатель на более высоких оборотах, он также будет производить больше мощности. Вполне возможно, что двигатель A будет развивать большую мощность, чем двигатель B, даже если двигатель B обеспечивает больший крутящий момент — двигатель A должен просто увеличивать обороты, чтобы компенсировать недостаток крутящего момента.

КРИВЫЕ МОМЕНТА И СИЛЫ

Двигатели, используемые для стационарных применений (например, генераторы) или в самолетах, проводят большую часть своей жизни, работая с постоянной частотой вращения двигателя.В результате они большую часть времени развивают свою полную номинальную мощность. Двигатели, используемые в легковых, грузовых автомобилях или мотоциклах, работают в широком диапазоне частот вращения, от нескольких сотен об / мин на холостом ходу до 10 000 об / мин и более при красной линии. Поскольку мощность в лошадиных силах частично зависит от частоты вращения двигателя, мощность, производимая двигателем, довольно сильно варьируется в разных точках его диапазона оборотов. Инженеры описывают взаимосвязь между мощностью двигателя и числом оборотов в минуту как кривую мощности .

Если двигатель развивал максимальный крутящий момент на всех оборотах, кривая мощности была бы прямой: то есть, увеличение числа оборотов на 50% также увеличило бы мощность на 50% (при условии, что двигатель не превысит допустимую мощность). красная линия, которая может привести к серьезной механической поломке).Это верно для электродвигателей, но не для двигателей внутреннего сгорания. Мы обсудим причины этого более подробно в одной из будущих статей, а пока просто скажем, что выходной крутящий момент двигателя также зависит от частоты вращения двигателя.

Все двигатели внутреннего сгорания развивают максимальный крутящий момент при одной определенной частоте вращения; это называется пиковым крутящим моментом . Выше или ниже пикового значения крутящего момента двигатель выдает несколько меньший крутящий момент, чем это максимальное значение. Подобно тому, как у двигателя есть кривая мощности, описывающая, сколько мощности двигатель производит в различных точках диапазона оборотов, двигатель также имеет кривую крутящего момента , описывающую, какой крутящий момент он создает на разных скоростях.

Конструкция двигателя определяет, на какой скорости возникает пик крутящего момента двигателя, а также форму кривой крутящего момента. Если двигатель обеспечивает довольно постоянный уровень крутящего момента во всем диапазоне оборотов, его кривая крутящего момента считается плоской . Электродвигатели, которые обычно развивают крутящий момент, близкий к полному от нуля до максимальной безопасной рабочей скорости, имеют чрезвычайно плоские кривые крутящего момента. (Вопреки распространенному мнению, форма кривой крутящего момента не связана напрямую с тем, насколько крутящий момент производит двигатель.Два двигателя могут иметь очень похожие кривые крутящего момента, даже если один из них имеет гораздо больший максимальный крутящий момент, чем другой.)

Двигатель можно настроить на получение максимального крутящего момента на нижнем конце диапазона оборотов, в среднем диапазоне или на высоких оборотах. Современные конструкторы двигателей используют различные приемы, позволяющие «сгладить» кривую крутящего момента двигателя (то есть поддерживать крутящий момент двигателя близким к максимальному в широком диапазоне скоростей двигателя), но любой конкретный двигатель будет заметно сильнее в одном диапазоне, чем в других.

Поскольку мощность является функцией крутящего момента и оборотов в минуту, форма кривой крутящего момента также определяет форму кривой мощности. Кривая мощности всегда достигает пика позже кривой крутящего момента, но если кривая крутящего момента двигателя наиболее сильна на низких оборотах, пиковая мощность также будет относительно низкой. Если пик крутящего момента приходится на высокие обороты, мощность также будет максимальной при высоких оборотах двигателя.

Если вы когда-либо водили автомобиль с тахометром, вы, вероятно, замечали, что двигатель большую часть времени работает на скоростях ниже 4000 об / мин.Поскольку пиковая мощность почти каждого современного двигателя превышает 4000 об / мин, это означает, что двигатель редко имеет шанс развить свою номинальную максимальную мощность. Поэтому при нормальном вождении форма кривой крутящего момента часто более важна, чем максимальная мощность.

НАСТОЯЩИЙ МИР (ВИДА)

Чтобы увидеть, как это работает на практике, давайте рассмотрим пару реальных двигателей: Ford «Cologne» V6 объемом 3996 куб. , 1,781 куб. См (109 куб.дюйм.) Двигатель 1.8T (используется в нескольких различных конфигурациях в широком диапазоне моделей Volkswagen и Audi).

Ford Cologne V6 был двигателем древнего дизайна начала 1960-х годов. 4,0-литровая версия была предназначена для использования в грузовиках, поэтому она была настроена на высокий крутящий момент на низких оборотах. Его максимальный крутящий момент составлял 220 фунт-фут (298 Н-м) всего при 2400 об / мин; максимальная мощность составляла 160 л.с. (119 кВт) при скромных 4200 оборотах в минуту.

1.8T

Volkswagen был более современным и технически сложным двигателем с двумя верхними распредвалами, пятью клапанами на цилиндр и турбонагнетателем с промежуточным охлаждением.Двигатели с турбонаддувом имеют тенденцию быть «пиковыми», вырабатывая больше мощности на высоких оборотах, но Volkswagen разработал его так, чтобы кривая крутящего момента была как можно более плоской. Фактически, Volkswagen утверждал, что двигатель развивает максимальный крутящий момент с 1950 до 5000 об / мин. VW предлагал его в нескольких вариантах настройки, но мы будем использовать для нашего обсуждения версию, которую можно найти в более поздних версиях Mk 4 Golf, седанах Jetta / Bora и SEAT Leon, которые рекламировались с мощностью 180 л.с. (134 кВт) при 5500 об / мин и 173 фунт-фут (235 Нм) крутящего момента.

Лучший способ оценить кривую крутящего момента двигателя — это подключить его к динамометру и посмотреть, какой именно крутящий момент он действительно выдает при различных оборотах. Мы не в состоянии сделать это, но мы можем сделать некоторые обоснованные предположения о кривых крутящего момента для обоих двигателей на основе их номинального крутящего момента и пиковых значений мощности.

Как мы упоминали выше, максимальный номинальный крутящий момент двигателя Ford составляет 2400 об / мин. Используя уравнение, которое мы вывели ранее, мы можем рассчитать его выходную мощность на этой скорости: 101 л.с. (220 фунт-фут x 2400 об / мин / 5 252) или около 75 кВт.Пиковая мощность V6 достигается при 4200 об / мин. Используя то же уравнение, мы вычисляем, что он имеет крутящий момент 200 фунт-фут (271 Н-м) на этой скорости (160 л.с. x 5 252/4 200 об / мин). Из этих чисел видно, что между 2400 и 4200 об / мин двигатель, вероятно, развивает крутящий момент от 200 до 220 фунт-фут (271 и 298 Н-м).

А как насчет более высоких скоростей? Мы знаем, что двигатель никогда не выдает больше , чем 160 лошадиных сил (119 кВт). Даже если бы он по-прежнему производил 160 лошадиных сил при 5000 об / мин (что маловероятно), крутящий момент упал бы до 168 фунт-футов (228 Н-м) на этой скорости.Если бы он производил 140 лошадиных сил (104 кВт) при 5000 оборотах в минуту, это означало бы, что его выходной крутящий момент снизился до 147 фунт-футов (199 Нм). Короче говоря, крутящий момент и мощность двигателя Ford начинают очень быстро падать после пика мощности в 4200 об / мин — V6 был разработан для мощности на низких оборотах, а не на высоких оборотах.

А как насчет двигателя Volkswagen? Пиковый крутящий момент 1.8T начинается при 1950 об / мин. На этой скорости он развивает только 64 л.с. (48 кВт) (173 фунт-фут x 1950 об / мин / 5 252). К 2400 об / мин (пиковый крутящий момент Ford) мощность двигателя VW выросла до 79 л.с. (59 кВт).При 4200 оборотах в минуту выходная мощность 1.8T возросла до 138 л.с. (103 кВт), что по-прежнему значительно отстает от Ford. Мощность VW не начинает превышать мощность двигателя Ford, пока Ford не достигнет максимальной мощности. Когда VW достигает максимальной мощности при 5500 об / мин, крутящий момент все еще составляет около 172 фунт-футов (233 Н-м) — крутящий момент снизился, но очень незначительно. Это означает, что двигатель продолжает развивать полезную мощность даже после пика мощности; его красная линия составляет 6500 об / мин, до которой у него нет особых проблем.

Эти кривые крутящего момента и мощности являются приблизительными, основанными на опубликованных данных о мощности и крутящем моменте, но они иллюстрируют разницу между двигателями.Обратите внимание, что даже несмотря на то, что кривая крутящего момента VW (светло-зеленая) намного более пологая, чем у Ford, у Ford она выше на большей части диапазона оборотов.

Что это означает на практике? Несмотря на то, что кривая крутящего момента VW очень плоская, он имеет значительно меньший крутящий момент, чем Ford, вплоть до более 4200 об / мин, что означает, что 1.8T также имеет меньшую мощность на более низких скоростях. В конечном итоге он производит больше мощности, чем двигатель Ford, но не выше 5000 об / мин.

Представьте, что мы установили эти двигатели в двух идентичных автомобилях с одинаковыми трансмиссиями, одинаковыми передачами и одинаковым весом.Мы бы обнаружили следующее:

При обычном уличном движении автомобиль с двигателем Ford почти всегда будет быстрее, чем автомобиль с двигателем VW. Это не должно удивлять — больший крутящий момент Ford дает ему почти на 30% больше мощности, чем двигатель VW на низких оборотах, хотя VW сильнее на высоких оборотах.
В драг-гонке на дистанцию четверть мили или стоячий километр автомобиль с двигателем Ford вырывался раньше и оставался впереди, пока обе машины не выехали далеко на полосу.Автомобиль 1.8T начнёт догонять его, когда он достигнет более высоких оборотов двигателя, и в конечном итоге вырвется вперед. Он выиграет с небольшим отрывом, а его скорость захвата (его скорость на финише) будет немного выше, чем у автомобиля с двигателем Ford.
В шоссейных гонках или на большой овальной трассе автомобиль с двигателем VW большую часть времени будет впереди. Пока обе машины были полностью выведены из строя, большая мощность двигателя VW была бы важнее, чем крутящий момент Ford на низких оборотах. Единственное место, где автомобиль с двигателем Ford будет иметь преимущество, — это медленные повороты, где его более высокий крутящий момент снова даст ему больше мощности, чем двигатель VW.

Предполагается, что все остальное одинаково, что не всегда так. Например, мы могли бы помочь автомобилю с двигателем VW, изменив его передаточное число, чтобы двигатель всегда работал на более высоких оборотах. Это дало бы ему больше мощности при движении на малых скоростях, хотя это также означало бы больший шум двигателя, больший расход топлива и несколько больший износ двигателя.

В одной из следующих статей мы рассмотрим, почему одни двигатели развивают больший крутящий момент и / или большую мощность, чем другие.

FIN

ПРИМЕЧАНИЕ

Шрифт, используемый в приведенной выше таблице, — Liberation Sans, один из шрифтов Liberation (версия 2.00.1 или более поздняя), авторские права на которые принадлежат © 2012 Red Hat, Inc., используются в соответствии с лицензией SIL Open Font License версии 1.

Крутящий момент это что: Крутящий момент — это… Что такое Крутящий момент?

Крутящий момент — это… Что такое Крутящий момент?

Момент силы

Предыстория

Единицы

Специальные случаи

Формула момента рычага

Сила под углом

Статическое равновесие

Момент силы как функция от времени

Отношение между моментом силы и мощностью

Отношение между моментом силы и работой

Момент силы относительно точки

Момент силы относительно оси

Единицы измерения

Измерение момента

См. также

Вращающий момент — это… Что такое Вращающий момент?

Момент силы

Предыстория

Единицы

Специальные случаи

Формула момента рычага

Сила под углом

Статическое равновесие

Момент силы как функция от времени

Отношение между моментом силы и мощностью

Отношение между моментом силы и работой

Момент силы относительно точки

Момент силы относительно оси

Единицы измерения

Измерение момента

См. также

Крутящий момент — это… Что такое Крутящий момент?

Смотри также родственные термины:

Смотреть что такое «Крутящий момент» в других словарях:

В чем разница между крутящим моментом и мощностью?

Что такое крутящий момент, и почему он важен?

Почему крутящий момент важен?

Какие факторы влияют на крутящий момент двигателя

Механические свойства материалов

Максимальное напряжение двигателя

Тепловыделение двигателя

Измерьте крутящий момент двигателя сами

Теги

Что такое крутящий момент двигателя

Что такое крутящий момент двигателя автомобиля простыми словами

Что такое крутящий момент? — Как работают сила, мощность, крутящий момент и энергия

Что такое крутящий момент? | Mountz

Крутящий момент

Терминология

История

Определение углового момента и отношение к нему

Доказательство эквивалентности определений

шт.

Особые случаи и прочие факты

Формула плеча Moment

Статическое равновесие

Зависимость полезной силы от крутящего момента

Крутящий момент машины

Взаимосвязь между крутящим моментом, мощностью и энергией

Пересчет в другие единицы

Вывод

Принцип моментов

Внешние ссылки

Примеры крутящего момента и уравнение

Что такое крутящий момент в физике?

Жесткое тело

Ось вращения

Линия действия силы

Плечо момента

Формула крутящего момента

Единица крутящего момента:

Примеры крутящего момента

Принцип моментов

Момент пары

Плагины — Torque OBD2 Wiki

, поддерживаемые Torque

Приложения, дополненные данными крутящего момента

лошадиных сил, крутящего момента и автомобильные характеристики> Мотор