Kako izmjeriti obrtni moment (moment) vašeg automobila
Sadržaj
Obrtni moment je proporcionalan konjskim snagama i varira u zavisnosti od vozila i njegovih karakteristika. Veličina kotača i prijenosni omjer utječu na okretni moment.
Bilo da kupujete novi automobil ili pravite hot rod u svojoj garaži, dva faktora dolaze u igru kada se određuju performanse motora: konjske snage i obrtni moment. Ako ste poput većine mehaničara uradi sam ili ljubitelja automobila, vjerovatno dobro razumijete odnos između konjskih snaga i obrtnog momenta, ali možda će vam biti teško razumjeti kako se postižu te brojke "foot-pound". Vjerovali ili ne, zapravo i nije tako teško.
Prije nego što uđemo u tehničke detalje, hajde da razložimo neke jednostavne činjenice i definicije kako bismo vam pomogli da shvatite zašto su konjske snage i obrtni moment važni faktori koje treba uzeti u obzir. Moramo početi definiranjem tri elementa mjerenja performansi motora sa unutrašnjim sagorevanjem: brzina, obrtni moment i snaga.
Dio 1 od 4: Razumijevanje kako brzina motora, obrtni moment i snaga utiču na ukupne performanse
U nedavnom članku u časopisu Hot Rod, jedna od najvećih misterija performansi motora konačno je riješena vraćanjem na osnove o tome kako se snaga zapravo računa. Većina ljudi misli da su dinamometri (dinamometri motora) dizajnirani za mjerenje konjskih snaga motora.
Zapravo, dinamometri ne mjere snagu, već obrtni moment. Ova brojka obrtnog momenta se množi sa brojem obrtaja u minuti pri kojem se meri, a zatim se deli sa 5,252 da bi se dobila cifra snage.
Više od 50 godina, dinamometri koji se koriste za mjerenje obrtnog momenta motora i broja okretaja u minuti jednostavno nisu mogli podnijeti veliku snagu koju su ovi motori generirali. Zapravo, jedan cilindar na tom Hemisu od 500 kubnih inča koji sagorijeva nitro proizvodi otprilike 800 funti potiska kroz jednu izduvnu cijev.
Svi motori, bilo motori sa unutrašnjim sagorevanjem ili električni, rade različitim brzinama. Uglavnom, što brže motor završi svoj radni hod ili ciklus, proizvodi više snage. Kada je u pitanju motor sa unutrašnjim sagorevanjem, tri elementa utiču na njegove ukupne performanse: brzina, obrtni moment i snaga.
Brzina je određena time koliko brzo motor radi svoj posao. Kada primjenjujemo brzinu motora na broj ili jedinicu, mjerimo brzinu motora u okretajima u minuti ili RPM. "Posao" koji obavlja motor je sila koja se primjenjuje na mjerljivoj udaljenosti. Moment se definira kao posebna vrsta rada koji proizvodi rotaciju. Ovo se dešava kada se sila primeni na radijus (ili, za motor sa unutrašnjim sagorevanjem, na zamajac) i obično se meri u stopama-funtama.
Konjska snaga je brzina kojom se obavlja rad. U starim danima, ako je trebalo premjestiti predmete, ljudi su obično koristili konja za to. Procjenjuje se da bi se jedan konj mogao kretati brzinom od oko 33,000 stopa u minuti. Odatle dolazi pojam "konjske snage". Za razliku od brzine i obrtnog momenta, konjske snage se mogu mjeriti u nekoliko jedinica, uključujući: 1 KS = 746 W, 1 KS = 2,545 BTU i 1 KS = 1,055 džula.
Ova tri elementa rade zajedno kako bi proizveli snagu motora. Pošto obrtni moment ostaje konstantan, brzina i snaga ostaju proporcionalni. Međutim, kako se broj obrtaja motora povećava, tako se povećava i snaga kako bi se okretni moment održao konstantnim. Međutim, mnogi ljudi su zbunjeni kako obrtni moment i snaga utiču na brzinu motora. Jednostavno rečeno, kako se povećavaju obrtni moment i snaga, tako se povećava i brzina motora. Važi i obrnuto: kako se obrtni moment i snaga smanjuju, tako se smanjuje i brzina motora.
Dio 2 od 4: Kako su motori dizajnirani za maksimalni obrtni moment
Moderni motor sa unutrašnjim sagorevanjem može se modifikovati da poveća snagu ili obrtni moment promenom veličine ili dužine klipnjače i povećanjem provrta ili provrta cilindra. Ovo se često naziva omjerom provrta i hoda.
Obrtni moment se mjeri u njutn metrima. Jednostavno rečeno, to znači da se obrtni moment meri u kružnom kretanju od 360 stepeni. Naš primjer koristi dva identična motora sa istim prečnikom otvora (ili prečnikom cilindra sa sagorevanjem). Međutim, jedan od dva motora ima duži "hod" (ili dubinu cilindra koju stvara duža klipnjača). Motor sa dužim taktom ima linearnije kretanje dok se rotira kroz komoru za sagorevanje i ima više poluge za postizanje istog zadatka.
Obrtni moment se mjeri u funta-futima, ili koliko se "okretnog momenta" primjenjuje da bi se izvršio zadatak. Na primjer, zamislite da pokušavate olabaviti zahrđali vijak. Pretpostavimo da imate dva različita ključa za cijevi, jedan dugačak 2 stope, a drugi dug 1 stopu. Pod pretpostavkom da primjenjujete istu količinu sile (pritisak od 50 lb u ovom slučaju), zapravo primjenjujete 100 ft-lbs zakretnog momenta za ključ od dvije stope (50 x 2) i samo 50 lbs. obrtni moment (1 x 50) sa jednim nožnim ključem. Koji ključ će vam pomoći da lakše odvrnete vijak? Odgovor je jednostavan - onaj sa više obrtnog momenta.
Inženjeri razvijaju motor koji pruža veći omjer obrtnog momenta i konjske snage za vozila kojima je potrebna dodatna "snaga" za ubrzanje ili penjanje. Obično vidite veće brojke obrtnog momenta za teška vozila koja se koriste za vuču ili motore visokih performansi kod kojih je ubrzanje kritično (kao što je gore navedeni primjer NHRA Top Fuel Engine).
Zato proizvođači automobila često ističu potencijal motora visokog obrtnog momenta u oglasima za kamione. Obrtni moment motora se također može povećati promjenom vremena paljenja, podešavanjem mješavine goriva i zraka, pa čak i povećanjem izlaznog momenta u određenim scenarijima.
Dio 3 od 4: Razumijevanje drugih varijabli koje utječu na ukupni nazivni moment motora
Kada je u pitanju mjerenje obrtnog momenta, postoje tri jedinstvene varijable koje treba uzeti u obzir kod motora sa unutrašnjim sagorevanjem:
Sila generirana pri određenim okretajima u minuti: Ovo je maksimalna snaga motora generirana pri datom okretaju u minuti. Kako motor ubrzava, postoji kriva okretaja u minuti ili konjskih snaga. Kako se broj obrtaja motora povećava, tako se povećava i snaga sve dok ne dostigne maksimalan nivo.
Udaljenost: Ovo je dužina hoda klipnjače: što je hod duži, stvara se veći obrtni moment, kao što smo gore objasnili.
Konstanta obrtnog momenta: Ovo je matematički broj koji se dodeljuje svim motorima, 5252 ili konstantni broj obrtaja u minuti gde su snaga i obrtni moment uravnoteženi. Broj 5252 izveden je iz zapažanja da je jedna konjska snaga ekvivalentna 150 funti koja putuje 220 stopa u jednoj minuti. Da bi to izrazio u stopama-funtama obrtnog momenta, James Watt je uveo matematičku formulu koja je izumila prvu parnu mašinu.
Formula izgleda ovako:
Pod pretpostavkom da je sila od 150 funti primijenjena na jednu stopu radijusa (ili krug koji se nalazi unutar cilindra motora sa unutrašnjim sagorijevanjem, na primjer), to biste morali pretvoriti u fut-funte obrtnog momenta.
220 fpm treba ekstrapolirati na RPM. Da biste to učinili, pomnožite dva pi broja (ili 3.141593), što je jednako 6.283186 stopa. Uzmite 220 stopa i podijelite sa 6.28 i dobijamo 35.014 o/min za svaki okret.
Uzmite 150 stopa i pomnožite sa 35.014 i dobićete 5252.1, našu konstantu koja se računa u stopama-funtima obrtnog momenta.
Dio 4 od 4: Kako izračunati obrtni moment automobila
Formula za obrtni moment je: obrtni moment = snaga motora x 5252, koji se zatim podeli sa brojem obrtaja u minuti.
Međutim, problem sa obrtnim momentom je što se on meri na dva različita mesta: direktno od motora i do pogonskih točkova. Ostale mehaničke komponente koje mogu povećati ili smanjiti ocjenu okretnog momenta na kotačima uključuju: veličinu zamašnjaka, omjere prijenosa, omjere pogonske osovine i obim gume/točka.
Da bi se izračunao okretni moment kotača, svi ovi elementi moraju se uračunati u jednačinu koju je najbolje prepustiti kompjuterskom programu uključenom u sto za dinamičko ispitivanje. Na ovoj vrsti opreme vozilo je postavljeno na nosač, a pogonski točkovi su postavljeni pored niza valjaka. Motor je povezan s kompjuterom koji očitava brzinu motora, krivulju potrošnje goriva i prijenosne omjere. Ovi brojevi se uzimaju u obzir sa brzinom kotača, ubrzanjem i RPM dok se automobil vozi na dyno-u željeno vrijeme.
Izračunavanje obrtnog momenta motora je mnogo lakše odrediti. Slijedeći gornju formulu, postaje jasno kako je okretni moment motora proporcionalan snazi motora i okretaju u minuti, kao što je objašnjeno u prvom dijelu. Koristeći ovu formulu, možete odrediti ocjenu obrtnog momenta i konjskih snaga u svakoj tački na krivulji broja okretaja. Da biste izračunali obrtni moment, morate imati podatke o snazi motora koje daje proizvođač motora.
Neki ljudi koriste online kalkulator koji nudi MeasureSpeed.com, a koji zahtijeva od vas da unesete maksimalnu ocjenu snage motora (koju je dao proizvođač ili popunjenu tokom profesionalnog dyno-a) i željeni broj okretaja u minuti.
Ako primijetite da je performanse vašeg motora teško ubrzati i da nema snagu koju mislite da bi trebao imati, neka jedan od ovlaštenih mehaničara AvtoTachkija izvrši pregled kako bi utvrdio izvor problema.
