Крутящий момент на что влияет: что дает, какой должен быть и как повысить

Содержание

Что такое крутящий момент и на что он влияет?

Фото news.herbgordonvolvoofsilverspring.com

Когда автолюбители выбирают автомобиль, некоторые обращают внимание не только на мощность «ласточки» в лошадиных силах, но и на крутящий момент. Почему этот показатель так важен? Как объясняют автоэксперты, он отвечает за динамику разгона.

Вспомните школьную программу по физике. Мы проходили, что крутящий момент является силой, которая приложена к рычагу, и ее умножают на длину этого самого рычага. В моторах крутящий момент — это сила, с которой вращается коленчатый вал. Чем эта сила больше, чем выше крутящий момент. Этот параметр находится в прямой зависимости от скорости вращения коленвала. Нарастают обороты — растет и крутящий момент. Но рост не постоянен: наращивая обороты двигателя, мы увеличиваем и механические потери на трение во всех подвижных элементах. В итоге при езде на максимальных оборотах крутящий момент снижается.

Фото: www.

free-wallpapers.su

Мощность — это некая совершённая работа за единицу времени. В двигателях внутреннего сгорания под ней подразумевают именно крутящий момент. Из этого следует, что мощность мотора — это число «крутящих моментов» за единицу времени. Таким образом, обе эти величины неразрывно связаны друг с другом.

Чтобы рассчитать мощность двигателя в киловаттах, умножьте действующий крутящий момент на текущее число оборотов мотора и разделите на 9549. В итоге крутящий момент будет показывать, какая мощность доступна в автомобиле при определённых оборотах. Таким образом, чем выше число крутящего момента, тем лучше.

По словам автоэкспертов, крутящий момент отвечает в машине за то, как она разгоняется и как тянет. Отсюда следует, что когда вы выбираете авто, обращайте внимание не только на «лошадей», но и на крутящий момент. Мощность влияет лишь на то, какую максимальную скорость развивает автомобиль, а не на то, как быстро он до нее разгонится. Если вам требуется тяговитый мотор, тогда выбирайте дизель — крутящего момента больше именно в этом типе двигателя.

При использовании любых материалов необходима активная ссылка на DRIVENN.RU

На что влияет крутящий момент двигателя?

sonic39 › Blog › Крутящий момент двигателя и мощность, на что влияют эти показатели?

В данной статье мы рассмотрим влияние мощности и крутящего момента двигателя на динамику автомобиля, а так же принцип расчета крутящего момента.

Итак, что представляет собой мощность двигателя и на что она влияет? Для большинства автолюбителей не секрет, что чем выше мощность автомобиля (принято измерять в лошадиных силах), тем большую максимальную скорость может развивать автомобиль. Но следует помнить, что мощность развиваемая двигателем автомобиля — величина непостоянная и имеет прямую зависимость от оборотов двигателя. Если понятным языком, то при обычной езде при оборотах двигателя до 3х-4х тысяч оборотов используются далеко не все лошадиные силы имеющиеся под капотом. Т.к. пик максимальной мощности (указанной в паспорте автомобиля), на большинстве бензиновых двигателей достигается при 5500-6500 оборотов/минуту а у дизельных двигателей и вовсе при 3000-4000 об/мин.

И почему то так сложилось, что в авто мире стало принятым брать за основную величину характеризующую динамические показатели автомобиля именно лошадиные силы.

И если с мощностью более менее понятно, то когда разговор заходит за крутящий момент двигателя, начинается полная неразбериха.

Давайте представим простую дорожную ситуацию, когда на небольших оборотах двигателя (2000-2500об/мин) требуется резко ускориться, например для обгона. Вот здесь как раз и вступает в силу крутящий момент и если он невелик, то при нажатии на педаль газа мы… ждем, пока автомобиль не наберет нужные обороты для динамичного ускорения. В случае же с большим показателем крутящего момента (на большинстве дизельных двигателей) динамичное ускорение при нажатии на педаль происходит незамедлительно.

Сам же крутящий момент двигателя представляет собой приложение силы на плечо рычага. Производимая сила измеряется в ньютонах, а рычаг в метрах. Отсюда и значение характеризующее крутящий момент – НюьтонМетры (Нм). Величина крутящего момента в 1Нм – означает, что сила в один Ньютон, приложена к рычагу имеющему плечо в 1 метр. В ДВС в роли рычага выступает кривошипно-шатунный механизм. Соответственно, чем более сильное толкающее воздействие оказывает на поршень воспламеняющая смесь в цилиндре, тем выше крутящий момент. В этом то как раз и кроется загадка более высокого крутящего момента дизельных двигателей в сравнении с бензиновыми. Т.к. бензиновые двигатели имеют степень сжатия в цилиндре – 9-12 Атмосфер, а дизельные 16-20 Атмосфер. Кстати моторы оснащенные нагнетателем (турбиной) обладают в первую очередь значительно более высоким крутящим моментом, т.к. турбина позволяет за счет нагнетания значительно большего количества смеси в цилиндр увеличить силу воздействия воспламеняющейся смеси на поршень.

Итак мы выяснили, что момент рождается за счет толкающей силы воздействующей на поршень, который в свою очередь передавая силу через шатун на коленвал и преобразует эту силу в крутящий момент. Суть этого процесса такова, что чем выше крутящий момент двигателя, тем быстрее двигатель набирает обороты под нагрузкой. Исходя из этого несложно понять, что именно от крутящего момента зависит динамика разгона.

Крутящий момент так же как и мощность имеет максимальные значения при конкретных оборотах двигателя. Но в данном случае более важным является не столько сама величина крутящего момента, сколько показатель оборотов, при которых момент достигается. Отсюда и разделение предпочтений автовладельцев между типами двигателей (бензиновый или дизельный).

Важно помнить, что бОльший объем двигателя так же способствует бОльшему крутящему моменту и соответственно более уверенной динамике ускорения.

Генри Форд говорил: «лошадиные силы продают автомобиль, а крутящий момент выигрывает гонки».

Мощность двигателя или крутящий момент? Какая характеристика важнее?

Материал подготовлен автором проекта АвтобурУм. Графики можно увидеть здесь: https://autoburum.com/user/stas90/blog/609-moshhnost-dvigate.

Большинство автолюбителей судят о ходовых характеристиках авто по мощности двигателя. Обычно ее измеряют в киловаттах или лошадиных силах. Чем она больше, тем солиднее. Максимальную мощность двигатель внутреннего сгорания развивает на определенных оборотах. Обычно для бензиновых автомобилей это около 6000 оборотов в минуту, для дизельных – около 4000 об./мин. Именно поэтому дизельные движки относятся к классу низкооборотных, бензиновые – высокооборотные. Однако и среди бензиновых двигателей есть низкооборотные, и наоборот – есть дизельные высокооборотные.

Часто водитель сталкивается с ситуацией, когда необходимо придать авто значительное ускорение для выполнения очередного маневра. Жмешь педалью акселератора в пол, а автомобиль практически не ускоряется. Вот тут-то и нужен мощный крутящий момент на тех оборотах, на которых работает в данный момент двигатель. Именно он характеризует приемистость автомобиля. Поэтому каждый автовладелец должен знать, на каких оборотах его авто имеет максимальный крутящий момент перед тем, как садить красивую девушку в свою машину и показывать чудеса пилотирования.

Крутящий момент двигателя, что это?

Из курса физики за 9 класс многие помнят, что крутящий момент М равен произведению силы F, прикладываемой к рычагу длиной плеча L. Формула:

Длина в системе СИ измеряется в метрах, сила – в ньютонах. Нетрудно определить, что момент измеряется в ньютон на метр.

Основная сила в двигателе внутреннего сгорания вырабатывается в камере сгорания в момент воспламенения смеси. Она приводит в действие кривошипно-шатунный механизм коленвала. Рычагом здесь является длина кривошипа, то есть, если эта длина будет больше, то и крутящий момент тоже увеличивается. Однако, увеличивать кривошипный рычаг бесконечно нельзя. Во-первых, тогда надо увеличивать рабочий ход поршня, то есть размеры движка. Во-вторых, при этом уменьшаются обороты двигателя. Двигатели с большим рычагом кривошипного механизма применяют в крупномерных плавательных средствах. В легковых авто с небольшими размерами коленвала не поэкспериментируешь.

В технических характеристиках, указанных на модель двигателя, параметр максимального крутящего момента указывается совместно с величиной оборотов (либо пределами величин оборотов), при которых такой крутящий момент может быть достигнут.

Обычно считается: если максимальный крутящий момент может быть достигнут на оборотах до 4500 об./мин., то двигатель низкооборотный, более 4500 – высокооборотный.

От величины крутящего момента напрямую зависит характеристика мощности двигателя автомобиля. Почему считается, что бензиновые движки заведомо могут обеспечить большую, чем дизельные, мощность. Дело в том, что в силу конструктивных особенностей и управляемости системы зажигания бензиновые двигатели могут длительное время работать на оборотах 8000 об./мин и более. Дизельные движки достигают максимального крутящего момента на более низких оборотах. В городском ритме движения, когда нет необходимости развивать предельные обороты, дизельные авто нисколько не уступают бензиновым, наоборот, на малых и средних оборотах спокойно можно двигаться в ритме от 30 до 60 км/час, не переключая третью либо 4-ю передачу.

Пересчитать крутящий момент в мощность двигателя и наоборот можно, руководствуясь упрощенной физической формулой:

По этой формуле получится мощность Р в киловаттах. Вводить надо М – крутящий момент двигателя в ньютон на метр, n– величина оборотов двигателя. Здесь 9549 — число, которое получается после упрощения основной формулы в результате перемножения констант (ускорения свободного падения, числа Пи и т.п.).

Для перевода киловатт в лошадиные силы следует результат умножить на 1,36. В некоторых случаях в технических характеристиках указывается крутящий момент на холостых оборотах.

Зависимости мощности двигателя и крутящего момента от количества оборотов

Типовые характеристики зависимости мощности и крутящего момента от оборотов двигателя приведены на рис.1

Из графика видно, что крутящий момент стабильно увеличивается до 3000 оборотов, затем наступает относительно пологий участок. На оборотах около 4500 об/мин достигается максимум крутящего момента около 178 ньютон*метр. В то же время мощность двигателя продолжает расти до достижения оборотов около 5500 об/мин, и на этих оборотах достигает около 124 лошадиных сил. Это понятно, если обратиться к формуле, в которой видно, что мощность пропорциональна произведению крутящего момента на величину оборотов. После 5500 оборотов в минуту уменьшение крутящего момента превышает крутизну увеличения оборотов, и мощность начинает уменьшаться.

Как это объяснить физически, то есть, без формул. На малых оборотах в область сгорания поступает небольшое количество воздушно-топливной смеси в единицу времени, соответственно, крутящий момент и мощность небольшие. Увеличивая обороты, количество смеси (а вслед за ним и мощность, крутящий момент) возрастает. Достигая больших значений, мощность уменьшается по следующим причинам:

механические потери на трение механизмов;

недостаточное нагнетание воздуха (кислородное голодание).

Из соображений обеспечения максимального количества поступающего воздуха (кислорода) в камеру сгорания даже на небольших оборотах двигателя применяют системы турбонаддува с электронным регулированием. Используя такие системы можно обеспечить равномерность характеристик крутящего момента в широком диапазоне оборотов двигателя, как показано на рис. 2

Уровень максимального крутящего момента около 242 ньютон на метр поддерживается в пределах от 2000 до 5000 об/мин коленвала. Это значит, что можно без волнений начинать обгон, двигаясь на относительно низких оборотах двигателя.

Высокооборотные движки позволяют максимально увеличивать мощность за счет уверенной работы на предельно высоких оборотах вплоть да 8000 об/мин, как показано на рис.3

Если вы серьезно подходите к динамическим характеристикам своего или вновь приобретаемого автомобиля, знать характеристики крутящего момента и мощности двигателя в зависимости от оборотов просто необходимо. Их можно найти, покопавшись на различных форумах, сайтах автодилеров и производителей.

Для городского ритма движения лучше подойдут низкооборотные двигатели с турбонаддувом. Если вы любите попалить резину, посоперничать на трассе, лучше выбрать автомобиль с высокооборотным бензиновым движком.

Можно ли увеличить крутящий момент двигателя

Величину необходимого крутящего момента определяют конструкторы еще на предварительном этапе конструкторской разработки двигателя внутреннего сгорания. От нее зависят и другие элементы автомобиля: подвеска, тормозная и рулевая система, аэродинамика. Поэтому, прежде чем приступить к самостоятельному форсированию двигателя, убедитесь, что ваша машина не развалится или не улетит в космос на умощненном двигателе.

Способов увеличения крутящего момента и, соответственно, мощности много:

изменение геометрических свойств поршневой группы, увеличение компрессии;

замена форсунок или инжекторов;

внесение изменений в систему воздухозабора;

чип-тюнинг путем перепрограммирования топливной карты блока управления двигателя.

Опыт показывает, что принудительное увеличение крутящего момента и мощности двигателя на 20% уменьшает ресурс его работы приблизительно в два раза. Поэтому, если вы не фанат дрэг-рейсинга, дрифтинга и красивых девушек, лучше не экспериментировать.

Тест: что надо знать про мощность и крутящий момент в автомобиле

Mожет ли крутящий момент существовать при нулевой мощности? Способна ли коробка передач увеличить мощность? Как распределена мощность между ведущими колесами, когда заднеприводный автомобиль с блокированным дифференциалом движется по плохой дороге? На эти и другие каверзные вопросы по физике процесса предлагают ответить Михаил Колодочкин и Эдуард Коноп.

Проверим себя?

Gonschiki MRW_zr 11_15

Мощность — это работа, совершаемая за единицу времени. Можно сказать, что мощность — это скорость выполнения работы. Например, трактор за секунду накосит больше сена, чем газонокосилка. Основная единица измерения мощности — ватт (Вт). Численно она характеризует собой работу в один джоуль (Дж), совершенную за одну секунду. Распространенная внесистемная единица — лошадиная сила, равная 0,736 кВт. Для примера: мощность двигателя 170 кВт соответствует 231,2 л.с.

А что такое крутящий момент? Со школы помним про силу, помноженную на плечо, — измеряется в ньютон-метрах (Н·м). Смысл очень простой: если момент, приложенный к колесу радиусом 0,5 м, составляет, скажем, 2000 Н·м, то толкать наш автомобиль будет сила в 4000 Н (с округлением — 400 кгс). Чем больше момент, тем энергичнее мотор тащит машину.

Связь между этими двумя основными параметрами неразрывная: мощность — это крутящий момент, умноженный на угловую скорость (грубо говоря, обороты) вала. А может ли существовать крутящий момент при нулевой мощности? Способна ли коробка передач увеличить мощность?

Tires_1600

Оцените уровень своих знаний — ответьте на вопросы. Это не так просто, как кажется на первый взгляд. Исходные условия: разного рода потери, например на трение, не учитываем, а нагрузки на колёса и условия сцепления шин с покрытием считаем одинаковыми, если не оговорено иное.

1. Автомобиль в глубокой колее сел на брюхо: ведущие колеса вертятся, не касаясь земли. Водитель упрямо газует. Какую полезную мощность может при этом выдать двигатель?

Б — в зависимости от оборотов;

Г — в зависимости от включенной передачи.

Правильный ответ: В. Автомобиль не движется, мотор не совершает полезной работы. Значит, и полезная мощность равна нулю.

2. Заднеприводный автомобиль с блокированным дифференциалом движется по плохой дороге. Как распределена мощность между ведущими колесами?

Б — обратно пропорционально частоте вращения каждого из колес;

В — в зависимости от сил сцепления с покрытием;

Г — прямо пропорционально частоте вращения каждого из колес.

Правильный ответ: В. При блокированном дифференциале ведущие колеса вращаются с одинаковой скоростью, но моменты на них не выравниваются — они зависят только от сцепления с дорогой. Следовательно, реализуемые колесами мощности тоже определяются силами сцепления с покрытием.

колесо

3. На что влияет мощность мотора?

А — на динамику разгона;

Б — на максимальную скорость;

В — на эластичность;

Г — на все перечисленные параметры.

Правильный ответ: Г. Часто полагают, что машину тащит исключительно крутящий момент. Но поставщиком крутящего момента является мотор. Если тот перестанет снабжать колеса энергией, то все динамические параметры будут равны нулю. Например, резко тронуться на повышенной передаче не удастся: при низких оборотах просто не хватит мощности. А она-то и определяет запас энергии, которую способен выдать двигатель. И влияет на все перечисленные параметры.

Что такое крутящий момент и почему он важен (объяснение для неспециалиста)

Крутящий момент часто описывается как сила с которой вращается двигатель. Представьте себе крутящий момент (в контексте двигателя) как объем работы, которую двигатель производит за радиан (обороты). На самом деле крутящий момент измеряется в ньютон-метрах (Нм) -> сила * движение = энергия (работа).

Величина крутящего момента, создаваемая двигателем внутреннего сгорания, сильно варьируется в зависимости от текущей скорости вращения двигателя. Вот почему, как правило, технические характеристики транспортных средств дают (пиковый) крутящий момент коленчатого вала, а также обороты, при которых двигатель его достигает: 200Нм при 3000 оборотов/мин.

Простой пример для понимания крутящего момента – сравнение с фермером, работающим на поле:
1. Число оборотов двигателя – это количество ударов мотыги, которые фермер может сделать за минуту.
2. Крутящий момент двигателя – с какой мощностью удар фермера падает на землю.
Мощность двигателя – это комбинация и того и другого и представляет, сколько полей фермер может подготовить за определенное время.

Фермер может использовать очень маленькую мотыгу (низкий крутящий момент) и быть очень быстрым (высокие обороты), или наносить несколько (низкие обороты) очень мощных ударов (высокий крутящий момент). Количество подготовленных полей может быть одинаковым даже при очень разных значениях «крутящего момента».

В случае двигателя величина крутящего момента сама по себе совершенно бессмысленна, поскольку крутящий момент может быть умножен на передачу, например, описанный выше двигатель может быть приспособлен с отношением 1: 2 для получения 400Нм при 1500 оборотов/ мин. Делая меньше оборотов, двигатель сможет производить больше работы (энергии) за оборот. Но обратите внимание, что вся энергия, произведенная за тот же промежуток времени, постоянна.

Мощностью называется работа силы, совершаемая в единицу времени. Чтобы получить мощность двигателя при определенных оборотах, вы умножаете крутящий момент на число оборотов (рад/с):
200Нм * 3000 оборотов/ мин = 62. 2 = 600000 Джоулей

Рассмотрим оба двигателя, которые мы упоминали выше. У них 62 кВт, но сильно отличающиеся значения крутящего момента.

Оба двигателя разгонят автомобиль с 0 до 100 км / ч за:

600 кДж / 62 кВт = 600000 Дж / 62000 Дж/сек. = 10 секунд
Теоретически…

На практике это будет несколько иначе, потому что, когда вы ведете автомобиль, вы не можете поддерживать двигатель на желаемой скорости, вам постоянно нужно переключать передачи, и при ускорении обороты двигателя будут расти. Это означает, что для получения пикового ускорения вам нужно будет поддерживать двигатель около точки пиковой мощности, которая обычно отличается от точки пикового крутящего момента.
Так крутящий момент имеет значение? Нет. В какой-то степени важна точка максимального крутящего момента (обороты / мин.) по сравнению с общим доступным диапазоном оборотов. Например, сравните эти двигатели:
– Большой турбодизель с максимальным крутящим моментом при
1250 об. / мин и 200 л.с. при 4000 об. / мин
– Мотоциклетный атмосферный газовый двигатель объемом 900 куб. см с максимальным крутящим моментом при 11000 об / мин и 200 л.с. при 13000 об. / мин

Второй двигатель будет иметь менее трети крутящего момента первого, но оба будут способны разгонять одну и ту же массу с одинаковой скоростью, тянуть одинаковый вес в гору, если он будет использоваться в точке максимальной мощности. Но первый двигатель будет иметь приличную мощность от 1500 об. / мин до 4000 об. / мин, то есть от 30% до 100% от доступного диапазона. Второй двигатель будет иметь приличную мощность только от 60% до 100% диапазона оборотов.

Первый двигатель тяжелый, но эффективный, он требует большой трансмиссии и тяжелого сцепления. Он идеально подходит для больших грузовиков или небольших судов, где важна эффективность и вес не имеет большого значения. Второй двигатель неэффективный, но легкий, он может быть полезен для мотоциклов, небольших гоночных автомобилей или даже для небольших городских автомобилей. 2 означает, что с увеличением скорости вам нужно все больше и больше энергии для ускорения.

Так почему это важно?

Рассмотрим ситуацию с фиксированным передаточным числом 1: 1 и ускорением автомобиля во всем диапазоне оборотов.

В точке максимального крутящего момента (скажем, 1000 об. / мин.) транспортное средство будет подвергаться максимальному ускорению и будет двигаться с определенной скоростью V1.

В точке максимальной мощности (скажем, 3000 об. / мин. – 30 км. / ч.) автомобиль будет подвергаться меньшему ускорению, но его скорость V2 будет намного выше.

Поскольку V2 > V1, мощность, необходимая для ускорения транспортного средства на определенную величину в V2, будет выше. Даже если при V2 ускорение будет ниже, увеличение кинетической энергии будет выше из-за более высокой мощности при 3000 об. / мин.

Для получения фиксированной величины ускорения при V1 = 1000 об. / мин., вам нужна мощность, пропорциональная: (игнорируем здесь единицы измерения)

На V2 = 30 000 об. 2 = 900

Таким образом, чтобы получить такое же ускорение при 30 км. / ч., вам нужно в 9 раз больше энергии, чем при 10 км. / ч.!

Теперь представьте другой сценарий, в котором на V1 у вас будет более короткая передача, поэтому обороты двигателя будут 3000, даже если вы на скорости 1000 об. / мин.. В этом состоянии двигатель будет работать в точке максимальной мощности, крутящий момент на коленчатом валу будет ниже, но крутящий момент на колесе будет выше, поскольку теперь у вас есть отношение 3: 1, а крутящий момент двигателя умножается на 3. В этом состоянии вы имеете максимально возможное ускорение, потому что двигатель передает кинетическую энергию на транспортное средство с максимально возможной скоростью.

Уф, кажется закончил ))
Много текста, я понимаю. Но, как говорится, не море топит, а лужа.

Что важнее для разгона – мощность или крутящий момент

В детстве многие люди постарше собирали фантики “Турбо”, на них почти обязательно указывались мощность и максимальная скорость машины. Чем больше цифры, тем больше почтения модели авто. Похоже, так и продолжается до сих пор — лишние несколько лошадиных сил часто становятся решающим аргументом “за” или “против” какой-либо машины.

Но вот уже слышны голоса познавших дизельный Дзен о том, что важен только Крутящий Момент, да и подозрительно хорошая динамика более слабых бензиновых моторов со всякими турбинами или разными там системами VVT-i заставляет иногда водителей усомниться в верности принципа “чем мощнее, тем быстрее”, а уж про налоги, которые почему-то зависят от мощности, и так все наслышаны.

Так что же такое мощность и как она связана с динамикой?

В паспортных характеристиках машины и на тех самых вкладышах “Турбо” указана максимальная мощность двигателя. Но что она дает машине? И как с ней связан крутящий момент? Постараемся объяснить максимально просто эту важную истину.

Крутящий момент, напомним, есть произведение силы на плечо рычага. А для двигателя — это сила, с которой вращается коленчатый вал двигателя. Измеряется обычно в ньютонах на метр или в килограмм-силах на метр.

График внешней характеристики двигателя

Пики и спады на графике

Дизельный момент

Так как же правильно разгоняться?

Какой мотор предпочесть — с высоким моментом или высокой мощностью?

Оптимальные обороты двигателя

Автовладельцы часто задумываются о том, на каких оборотах лучше ездить? Многим известно, что от индивидуального стиля езды напрямую зависит ресурс двигателя и других узлов автомобиля. По этому, мы рассмотрим, какие обороты мотора нужно держать в разных дорожных условиях во время эксплуатации автомобиля.
Грамотная эксплуатация и постоянное поддержание оптимальных оборотов двигателя позволяет добиться увеличения моторесурса. Существуют режимы работы, когда мотор изнашивается меньше всего. Отметим, что данная тема является предметом обсуждений и споров многих водителей. Если конкретнее, их можно разделить на три основные группы:
— те, кто эксплуатирует двигатель на низких оборотах, постоянно ездят «внатяг».
— вторая группа — водители, которые раскручивают мотор до средних и выше оборотов;
— и автовладельцы, которые постоянно раскручивают мотор выше средних и высоких оборотов двигателя, часто загоняя стрелку тахометра в красную зону.

Эксплуатация на низких оборотах

Езда на «низах» — при таком режиме водитель не поднимает обороты коленвала выше 2500 об/мин. на бензиновых двигателях и держит 1,1-1,2 тыс. об/мин. на дизельном. Такая манера езды навязывается еще с автошколы, инструкторы утверждают, что ездить необходимо на низких оборотах, так как в данном режиме двигатель нагружен меньше и достигается наибольшая экономия топлива. Что касается самого мотора и его ресурса, слишком «щадящая» эксплуатация срока службы ему не добавляет, а наоборот уменьшает.
Допустим, когда автомобиль движется со скоростью 60-км/ч на 4-й передаче по ровному асфальту, обороты около 2 тыс. В таком режиме минимальный расход топлива и мотор почти не слышно. При этом в такой езде можно выделить два главных минуса:
без понижения передачи практически не возможно резко ускориться, особенно на двигателях без турбины
после изменения дороги, например, на подъемах, водитель не переключается на пониженную передачу, а просто сильнее нажимает на педаль газа.
В первом случае мотор, находится вне «полки» крутящего момента, что не позволяет быстро разогнать машину при такой необходимости. В результате, подобная манера езды влияет на общую безопасность движения.
Второй случай напрямую влияет на двигатель. Движение на низких оборотах под нагрузкой с сильно нажатой педалью газа приводит к детонации мотора, которая в буквальном смысле слова разбивает двигатель изнутри.
Расход топлива в данном режиме резко увеличивается, так как более сильное нажатие на педаль газа на повышенной передаче под нагрузкой вызывает обогащение топливно-воздушной смеси.
При езде «внатяг», даже при отсутствии детонации, повышается износ двигателя из-за того что на низких оборотах нагруженные трущиеся детали мотора смазываются недостаточно. Причиной является маслонасос, его производительность и создаваемое им давления моторного масла в смазочной системе зависит от оборотов двигателя. Другими словами, чем больше оборотов, тем выше давление масла, а при большой нагрузке на мотор с учетом низкого числа оборотов существует большой риск сильного износа вкладышей.
Еще одним минусом езды на низких оборотах является усиленное коксование двигателя. При повышении оборотов растет нагрузка на двигатель и температура в цилиндрах существенно повышается. В итоге, часть нагара попросту выгорает, чего не происходит при эксплуатации на «низах».

Высокие обороты двигателя

Исходя из выше перечисленного можно сделать вывод что мотор нужно раскручивать посильнее, так как машина будет откликаться на педаль газа и легко ускоряться, двигатель будет лучше очищаться а расход топлива не так уж сильно увеличится. Это не совсем так. Дело в том, что постоянная езда на высоких оборотах также имеет свои минусы.
Высокими считаются обороты, которые превышают показатель около 70% от общего числа доступных для бензинового двигателя. С дизельными немного по-другому, так как агрегаты данного типа менее оборотистые, но имеют более высокий крутящий момент. Обороты которые находятся за « полкой» крутящего момента дизеля считаются высокими.
Как высокие обороты влияют на ресурс двигателя? Сильное повышение оборотов двигателя влечет за собой увеличенную нагрузку на все его детали и систему смазки а также увеличивается и показатель температуры. В результате повышается износ мотора и возрастает риск перегрева двигателя.
Также нужно обратить внимание, что на режимах высоких оборотов требования к качеству моторного масла повышаются. Смазочный материал должен обеспечивать надежную защиту, то есть соответствовать заявленным характеристикам по вязкости, стабильности масляной пленки и т.д.

Оптимальные обороты для двигателя

Оптимальными оборотами двигателя можно считать средние и немного выше средних. Например, если на тахометре «зеленая» зона предполагает 6000 об/мин, тогда наиболее рационально держать от 2500 до 4500 об/мин
Оптимальными режимами работы для большинства моторов является показатель от 30 до 70 % от максимального числа оборотов. При таких условиях мотору наносится минимальный ущерб.
Также, периодически желательно раскручивать хорошо прогретый и исправный мотор с качественным маслом на 80-90% при движении по ровной дороге. В таком режиме будет достаточно проехать 10-15 км. Отметим, что данное действие не нужно повторять часто.
Опытные автолюбители рекомендуют раскручивать двигатель почти до максимума один раз в 4-5 тыс. пробега. Это необходимо по разным причинам, например, чтобы стенки цилиндров изнашивались более равномерно, так как при постоянной езде только на средних оборотах может образоваться так называемая ступенька.

Поделитесь с коллегами:
Крутящий момент двигателя, что это такое простыми словами
Мощность двигателя
Традиционно сложилось мнение, что чем выше мощность двигателя, тем машина производительней, быстрей и престижней. Этот показатель определяет работу двигателя за определенный момент времени. Измеряется физическая величина в ваттах и лошадиный силах. Полное приведение формулы занимает много времени и сил, а готовый результат можно выразить следующим образом.
1 кВт=1,36 л.с.
В технических характеристиках автомобиля можно встретить указание мощности как в лошадиных силах (л. с), так и в Ваттах. Для сравнения результата можно легко перевести заданное значение, но сама суть понятия мощности фактически мало зависит от указанной. На практике это выражается в том, что скорость и производительность двигателя определяется не только параметрами производителя, но и крутящим моментом, а также продолжительностью испытания. Дело в том, что технические характеристики указаны при измерении на максимальных оборотах, чего в реальности добиться довольно трудно. При эксплуатации авто на пределе мощности возникают другие проблемы, в частности, быстрый износ двигателя, поэтому ориентироваться исключительно на такой показатель как мощность категорически нельзя.
Крутящий момент двигателя
Крутящий момент простыми словами можно описать как скорость вращения коленвала мотора. Именно тогда происходит «разгон» двигателя, а значит, увеличивается его мощность. В чем измеряется крутящий момент двигателя также зависит от производителя. Обычно это ньютон-метр, но встречаются определения в килограмм-силах на метр. В двигателе крутящий момент возникает при торможении вращающегося коленвала, поэтому наблюдается некий парадокс. В двигателях внутреннего сгорания крутящий момент изменяется циклически: на низких оборотах (при разгоне авто) он относительно невысокий, после чего происходит его постепенное наращивание. По достижения определенных показателей, крутящий момент начинает снижаться, хотя обороты двигателя остаются высокими. Это можно проверить по технической документации автомобиля, в которой обычно указывается, что максимальная мощность двигателя составляет к примеру 150 л.с при 6000 об/мин. Показатель крутящего момента в таких случаях обычно указан как 3500-3700 об/мин, а ведь это его максимальное значение.
Если обратиться к школьным урокам физики, крутящий момент представляет собой усилие, умноженное на расстояние до центральной оси крепления коленвала (плечо). Таким образом, можно сформулировать, что крутящий момент авто — это сила давления на поршень, на что влияет объем и давление топливной смеси в цилиндрах. Кстати, в дизельных двигателях крутящим момент будет в разы выше, нежели в бензиновых с аналогичными показателями. Это достигается за счет чрезвычайно высокой степени сжатия дизельного топлива и воздуха в камере смешения. Для сравнения: в бензиновых двигателях пропорции примерно 10:1, а в дизельных в два раза больше (20:1).
Высокие показатели крутящего момента двигателя влияют непосредственно на динамику разгона авто, его грузоподъемность и проходимость. При равных показателях мощности двигателя, «дизель» будет демонстрировать гораздо большую выносливость и производительность именно за счет крутящего момента, ну и соответственно, по некоторым другим конструктивным особенностям.
Обороты двигателя
Разобравшись, что собой представляют два из важнейших показателей характеристик авто, остается еще один невыясненный момент: что означает показатель оборотов двигателя и на что он влияет. Этот параметр также важен при выборе авто, ведь крутящий момент начинает набираться при работающем двигателе через некоторый промежуток времени. Максимальное значение обычно достигается при оборотах в 5000-6000 (на бензиновых двигателях). Для некоторых моделях будет вполне достаточно набрать 1500-200 об/мин, чтобы начал проявляться крутящий момент. Это, безусловно, гораздо лучше и выгодней для автовладельца, поэтому можно сформулировать следующее утверждение: предпочтительней, чтобы крутящим момент возникал на минимальных оборотах двигателя, так авто будет гораздо более маневренным и легче в управлении.
Как мощность двигателя и крутящий момент влияют на разгон автомобиля
Если перейти от теории к практике, большинству автолюбителей неважно, в чем измеряется крутящий момент и как он взаимосвязан с указанной мощностью. Более важной является информация о том, как эти характеристики влияют на удобство управления автомобилем и его производительность. Здесь также не все так просто, ведь сравнивать приходится не только заявленные технические характеристики, но также и многие другие параметры. Условия эксплуатации, максимальная нагрузка и другие важные критерии обычно не всегда соответствуют желаемым, поэтому в большинстве случаев приходится идти на компромисс и выбирать оптимальный вариант среди возможных.
Среди различных типов двигателей можно выделить многоцилиндровые, у которых крутящий момент достигается на минимальных оборотах. Также к ним относятся турбированные агрегаты и дизельные двигатели, особенно использующиеся для оснащения сельскохозяйственной техники. Здесь все просто: тяговая мощность предпочтительней, нежели высокая скорость, поэтому большинство тракторов и комбайнов способны провоцировать возникновение крутящего момента уже при 1000 об/мин.
Что касается легковых автомобилей, здесь в лидеры выбиваются именно дизельные двигатели. Выбирая себя подходящую модель, следует учитывать, что мощность двигателя фиксируется на максимальных оборотах, а вот скорость, при которой эта мощность будет достигнута, определяется именно крутящим моментом.
Подытожив, можно выделить несколько ключевых моментов:
Оценивая эксплуатационные характеристики авто и сравнивая с техническими показателями, величина крутящего момента является более важным критерием выбора, нежели мощность двигателя.

В процессе эксплуатации авто для достижения оптимальных показателей тяговой силы и скорости разгона, необходимо поддерживать режим вращения коленвала именно в тех значениях, когда величина крутящего момента достигает пика.

Силовые агрегаты с приблизительно одинаковыми рабочими и техническими характеристиками, предпочтение стоит отдать тем моделям, где крутящий момент будет выше.

Крутящий момент, который двигатель приобретает на более низких оборотах, позволяет успешней ускорять авто и обеспечивает большую производительность механизма.

Максимальная скорость автомобиля напрямую зависит от мощности двигателя, причем крутящий момент на это практически не влияет.

Обычно споры вокруг мощности и крутящего момента двигателя возникают нечасто. Мы привыкли оперировать другими показателями, представляющими модель в самом выгодном свете. Такая маркетинговая хитрость позволяет позабыть, что мощность и крутящий момент двигателя — понятия взаимосвязанные и зачастую противоречивые. Более точное определение этих параметров, а также основные отличия и взаимосвязь рассмотрены в приведенной информации.
8.4: Передаточное отношение
Передачи используются не только для передачи мощности, но также для обеспечения возможности настройки механического преимущества для механизма. Как обсуждалось во введении к данному блоку, в некоторых случаях электромотор сам по себе обладает достаточной мощностью для выполнения конкретной задачи, но выходные характеристики электромотора не соответствуют требованиям. Электромотор, который вращается ОЧЕНЬ быстро, но при очень малом крутящем моменте , не подходит для подъема тяжелого груза. В таких случаях возникает необходимость использования передаточного отношения для изменения выходных характеристик и создания баланса крутящего момента и скорости.
Представьте себе велосипед: велосипедист обладает ограниченной мощностью, и хочет обеспечить максимальное использование этой мощности в любой момент времени.
Путем изменения механического преимущества изменяется скорость движения. Мощность представляет собой количество проделанной работы в единицу времени. Чем больше количество работы. тем ниже скорость ее выполнения.
Пример 8.1
В примере 8.1 показано, что если на стороне входа рычаг сместится на 1 метр, на стороне выхода рычаг сместится на 4 метра. Разница пропорциональна соотношению между длинами рычагов.
Длина на выходе / Длина на входе = 8 / 2 = 4
Интересно то, что оба расстояния преодолеваются за одно и то же время. Давайте представим, что смещение рычага на входе на 1 метр происходит за 1 секунду, так что скорость движения на входе составляет 1 метр в секунду. В то же время, на выходе смещение на 4 метра также происходит за 1 секунду, так что скорость движения здесь составляет 8 метров в секунду. Скорость на выходе БОЛЬШЕ скорости на входе за счет соотношения между длинами рычагов.
Пример 8.2
В примере 8.2 представлена та же система, что и в примере 8.1, но теперь на вход действует сила, равная 4 ньютонам. Какова равнодействующая сила на выходе?
Прежде всего, необходимо рассчитать приложенный момент в центре вращения, вызванный входной силой, с помощью формул из Блока 7:
Крутящий момент = Сила х Расстояние от центра гравитации = 4 Н х 2 м = 8 Н-м
Далее, необходимо рассчитать равнодействующую силу на выходе:
Сила = Крутящий момент / Расстояние = 8 Н-м / 8 м = 1 ньютон
Глядя на эти два примера, мы видим, что если система смещается на 1 метр под действием входной силы, равной 4 ньютона, то на выходе она сместится на 4 метра под действием силы, равной 1 ньютон. При меньшей силе рычаг смещается быстрее!
Мы можем видеть, как механическое преимущество (выраженное в форме рычагов) может быть использовано для управления входной силой в целях получения требуемого выхода. Передачи работают по тому же принципу.
Цилиндрическая прямозубая шестерня по сути представляет собой серию рычагов. Чем больше диаметр шестерни, тем длиннее рычаг.
Пример 8.3
Как видно из примера 8.3, результатом крутящего момента, приложенного к первой шестерне, является линейная сила, возникающая на кончиках ее зубьев. Эта же сила воздействует на кончики зубьев шестерни, с которой зацепляется первая шестерня, заставляя вторую вращаться по действием крутящего момента. Диаметры шестерен становятся длиной рычагов, при этом изменение крутящего момента равносильно соотношению диаметров. Если малые шестерни приводят в движение больше шестерни, крутящий момент увеличивается. Если большие шестерни приводят в движение малые шестерни, крутящий момент уменьшается.
Пример 8.4
В примере 8.4, если входная 36-зубая шестерня поворачивается на расстояние одного зуба (d = ширина 1 зуба), это означает, что она поворачивается на 1/36-ю своего полного оборота (а1 = 360 / 36 = 10 градусов). Поворачиваясь, она приводит в движение 60-зубую шестерню, заставляя последнюю смещаться также на 1 зуб. Тем не менее, для 60-зубой шестерни это означает смещение всего лишь на 1/60-ю полного оборота (а2 = 360 / 60 = 6 градусов).
Когда малая шестерня проходит определенное расстояние в заданный интервал времени, большая шестерня при этом проходить меньшее расстояние. Это означает, что большая шестерня вращается медленнее малой. Этот принцип работает в обоих направлениях. Если малые шестерни приводят в движение больше шестерни, скорость понижается. Если большие шестерни приводят в движение малые шестерни, скорость повышается.
Из примеров 8.1 — 8.4 видно, что отношение между размерами двух зацепляющихся между собой шестерен пропорционально изменению крутящего момента и скорости между ними. Это называется передаточным числом.
Как обсуждалось выше, количество зубьев шестерни прямо пропорционально ее диаметру, поэтому для расчета передаточного отношения вместо диаметра можно просто считать зубья.
Передаточное отношение выражается как (зубья ведущей шестерни) : (зубья ведомой шестерни), поэтому представленная выше пара шестерен может быть описана как 12:60 (или 36 к 60).
Передаточное число рассчитывается по формуле (зубья ведомой шестерни) / (зубья ведущей шестерни)
Поэтому передаточное число = зубья ведомой шестерни / зубья ведущей шестерни = 60/36 = 1,67

Как обсуждалось выше, передаточное отношение выражается как (зубья ведущей шестерни) : (зубья ведомой шестерни), так что пара шестерен, представленная выше, может быть выражена как 12:60 (или 12 к 60).
Передаточное число рассчитывается по формуле (зубья ведомой шестерни) / (зубья ведущей шестерни)
Поэтому передаточное число = Зубья ведомой шестерни / Зубья ведущей шестерни = 60/12 = 5
Глядя на пример, представленный выше…
Предельный перегрузочный момент второго вала может быть рассчитан по формуле:
Выходной момент = Входной момент х Передаточное число
Выходной момент = 1,5 Н-м х 5 = 7,5 Н-м
Свободная скорость второго вала может быть рассчитана по формуле:
Выходная скорость = Входная скорость / Передаточное число = 100 об/мин / 5 = 20 об/мин
Второй вал, таким образом, вращается со свободной скоростью 20 об/мин, при этом предельный перегрузочный момент равен 7,5 Н-м. При понижении скорости крутящий момент увеличивается.
Для второго примера расчеты могут быть произведены тем же способом.
Передаточное число = Зубья ведомой шестерни / Зубья ведущей шестерни = 12/60 = 0,2
Выходной момент = Входной момент х Передаточное число = 1,5 Н-м х 0,2 = 0,3 Н-м
Выходная скорость = Входная скорость / Передаточное число = 100 об/мин / 0,2 = 500 об/мин
Второй вал, таким образом, вращается со свободной скоростью 500 об/мин, при этом предельный перегрузочный момент равен 0,3 Н-м. При повышении скорости крутящий момент уменьшается.

Выбор автомобиля по характеристикам двигателя / Полезные статьи / Атлант М
Максимальная мощность, объем, количество «горшков» мотора, есть ли турбина — это то, что обсуждают более продвинутые автолюбители в спорах о выборе автомобиля для быстрой езды. А вот эксперты, из числа тех, что любят ездить быстро, при выборе автомобиля интересуются, в том числе, и этими вопросами, но в несколько ином разрезе.
Возьмем, к примеру, количество цилиндров двигателя. Если вы думаете, что количество цилиндров как-то влияет на скорость и динамику автомобиля – ошибаетесь. Автопроизводители в прежние годы делали шестицилиндровыми двигатели с рабочим объемом 2, и даже 1.8 литра. Причина одна: рядная «шестерка» — более уравновешенная из схем двигателей внутреннего сгорания. С минимумом вибраций. И вовсе не из соображений мощности.
Что же касается рабочего объема, то есть двигатели, имеющие рабочий объем в 1.4 литра, и они мощнее, чем с двумя с половиной литрами.
Видите, как все «запущено»? Видите, что оперируя какими-то частными параметрами получить полное представление о том, как оно поедет, и в каких режимах ехать, чтобы реально поехало?
Иначе говоря, нужна некая обобщенная характеристика двигателя, чтобы от неё можно было «плясать» к частностям. И такая характеристика есть!

Перед вами графики так называемой внешней скоростной характеристики (ВСХ) двигателя, то есть зависимость мощности и крутящего момента от оборотов при полностью открытой дроссельной заслонке. ВСХ снимаются при испытаниях на стенде и являются объективными и весьма информативными данными о том, на что способен силовой агрегат. А этот агрегат, ВСХ которого вы видите на этой странице, способен на многое. Еще бы!
Крутящий момент двигателя, это способность автомобиля к быстрому разгону (вовсе не мощность), а в этом моторе пик равен 350 Нм, достигается уже к 2400 об/мин, и удерживается ровной «полочкой» до 5000 об/мин. Это говорит о том, что на любой скорости, при любых оборотах двигателя в диапазоне 2400-5000 об/мин, водитель всегда может получить добрую порцию ускорения. Главное – не «ронять» стрелку тахометра ниже 3000 об/мин, чтобы после переключения обороты не «просели» ниже пиков крутящего момента. Крутить выше до ограничителя – нет смысла при разгоне, потому как крутящий момент, судя по ВСХ, падает. Мощность в 180 кВт (порядка 245 л.с.) тоже у этого мотора не «детская». Если снаряженная масса автомобиля менее полутора тонн, то «максималка» будет не меньше 200 км/ч.
Видите, как все просто, нужен лишь график ВСХ. Правда, не всегда в характеристиках двигателей публикуют графики ВСХ, но, вообще говоря, графики и не нужны. Достаточно посмотреть в таблице характеристик пиковые значения мощности и крутящего момента, а также обороты, на которых они достигаются. Для вышеприведенного агрегата эти данные будут, примерно, такие:
Максимальная мощность 180 кВт при 6000 об/мин;
Максимальный крутящий момент 350 при 2400-5000 об/мин.
Вот теперь, после этого, можно смотреть на снаряженную массу автомобиля и его динамические характеристики (скорость, время разгона 0-100 км/ч). А про возможности авто и его приспособленность для скоростного и динамичного стиля вождения – уже все ясно.
Кстати, из графика крутящего момента ВСХ уже понятно, что двигатель, во-первых, бензиновый (пик мощности на 6000 об/мин, что «потолок» для дизеля). А во-вторых, он оборудован турбокомпрессором с изменяемой геометрией (благодаря ему достигается «полочка» крутящего момента).
Вот так, вкратце. А более развернуто можно ответить только на более конкретные вопросы выбора. Если они есть – задавайте!
Крутящий момент двигателя это…
Каждый, кто хоть раз созерцал информацию о технических характеристиках автомобиля, украдкой, но все же обращали внимание на строку – «Крутящий момент двигателя…». Многие задерживались на ней, пытаясь соизмерить насколько он велик или мал, и как это будет влиять на динамику, словно они сами уже давили на педаль акселератора в представляемом ими авто. Другие просто «проходили» мимо, словно строки этой и не было.
Что же такое крутящий момент двигателя? На что он влияет? Вопросы более риторические, и не требующие ангажирования для большинства, но мы не стремимся пойти на поводу у многих, так как истина не всегда является приоритетной прерогативой для большинства. А раз это так, то все же попробуем разобрать этот частный вопрос – что же такое крутящий момент двигателя?
Определение крутящего момента (момент силы) пока без привязки к двигателю машины
Прежде, чем перейти к комплексному понятию как кутящий момент двигателя попробуем разобраться с частным, а именно с тем, что такое крутящий момент или его синонимы: вращательный момент, вертящий момент, вращающий момент, момент силы. Здесь в принципе мы не будем забивать голову формулами и умными изречениями из википедий, попробуем справиться сами, объяснив все так, как понимаем и своими словами.
Явление крутящего момента встречается нам ежедневно и повсеместно, просто мы не часто задумываемся об этом и в большинстве случаев знаем о нем уже не понаслышке, разве что формулируем это не в виде нудных изречений, а интуитивно, словно были уже рождены с этими знаниями. Так предположим наши обычные двери, коих мы открываем за день порой не один десяток. Вспомните, где находится ручка у дверей. Да, конечно, на противоположной стороне от петель. И ни у кого из нас не возникает мысли открыть дверь поближе к ним. Мы даже иногда пробовали или пробуем это сделать, но в итоге, все ощущают на себе, насколько все же тяжело манипулировать дверным полотном вблизи петель на которых они весят. Теперь давайте разберемся в сути процесса. Здесь можно провести аналогию с редуктором, когда крутишь много, но легко или пару оборотов, но ой как тяжело. Так и с крутящим моментом. Он велик, когда перемещения незначительны, при этом крутящий момент гораздо меньше, если добавить плечо и поворачивать через него, по большему радиусу, то есть с большим перемещением. Отношения плеча и силы здесь прямо пропорциональны, чем больше плечо, тем легче поворачивать, чем больше сила, тем меньшее надо плечо для поворота.
Итак, вроде все понятно, если нет, то попробуйте прочитать сначала этот абзац и все же вдуматься в суть каждого предложения. Теперь, хоть мы вам и обещали не приводить формул, но удержаться не возможно, мы все же напишем одну, основную …
M=F*L;
…где М – наш крутящий момент; F – сила прикладываемая к концу плеча, L – та самая длина плеча, к которому прикладывается сила.
В принципе, из формулы еще раз видно, что для сохранения значения крутящего момента, в случае изменения одной из величин (сила или плечо), вторая должна возрасти или уменьшится аналогично.
Крутящий момент двигателя создается на коленчатов валу
Итак, с дверьми мы разобрались, но как же наш двигатель. Здесь все аналогично. У двигателя (ДВС) есть коленчатый вал, что не является новостью. Именно на нем и расположен маховик, через который посредством сцепления крутящий момент передается на КПП. Так вот, тот самый крутящий момент на коленчатом валу двигателя является очень важным техническим показателем для любой из машин. Если он слишком мал, то двигателю придется «крутить много» (об/мин), чтобы через редуктор — КПП, обеспечить крутящий момент, который в состоянии будет сдвинуть нашу машину. Опять же при большом крутящем моменте, двигатель будет «крутить мало» (об/мин), чтобы также сдвинуть машину и обеспечить ту же скорость. Развивая нашу мысль можно представить следующее. Если скажем к коленчатому валу двигателя приварить длинный стержень, для того чтобы удержать вал от вращения при работающем ДВС, то есть почувствовать силу крутящего момента. То в этом случае, в зависимости от крутящего момента силового агрегата, стержень на валу у двигателя с маленьким крутящим моментом будет короче, а с большим длинее. Вот в принципе и вся суть вопроса о крутящем моменте двигателя.
Крутящий момент двигателя для бензиновых и дизельных двигателей
Здесь хотелось бы сказать об одном удивительном обстоятельстве. Кроме крутящего момента двигателя важно также и то, насколько он равномерно выдержан относительно частоты вращения коленчатого вала. Так у бензиновых двигателей пик крутящего момента двигателя появляется ближе к 5000-6500 обо/ мин, а вот у дизельных агрегатов он в максимуме уже на 2500-3000 об/мин. Такая особенность позволяет почувствовать намного лучшую приемистость машин с дизельным двигателем. Это очень важно при разгоне с места, а особенно при обгоне на трассе.
Как вы поняли, значение крутящего момента будет различно от частоты вращения коленчатого вала. Так какую же характеристику крутящего момента мы видим в руководствах по эксплуатации, в технических характеристиках на сайтах с машинами? Ведь по сути, она изменяется во всем диапазоне частоты вращения коленчатого вала от 0 до максимального значения.
Какой крутящий момент нам предоставляют автопроизводители в характеристиках на машину?
Здесь все банально как и всегда. Хочешь чем-то блеснуть перед другими, обязательно скажи о лучшем твоем результате. То же самое получается и с предоставленными характеристиками от автопроизводителей. Крутящий момент в технических характеристиках всегда пишется максимальный, пиковый. Больше этого крутящего момента машина просто не сможет выдать. А так как мы в предыдущем абзаце определились с тем, что крутящий момент и частота вращения коленчатого вала величины неразрывные, то максимальный крутящий момент всегда пишут вместе с той частотой, на которой он возникает.
В каком диапазоне частоты коленчатого вала должен быть максимальный крутящий момент двигателя?
Наиболее правильный будет утверждение о том, что максимальный крутящий момент должен быть в «потребительском» диапазоне частота вращения двигателя. То есть в том, в каком диапазоне вращения коленчатого вала эксплуатируется машина.
Наиболее востребованная частота для нас с вами, это порядка 1000-4000 оборотов. Именно с этой частоты мы стартуем, то есть включаем первую передачу, затем переключаемся на последующие и в итоге едем на последней. Очень редко обыватель использует частоту более 4000 об/мин, разве только в экстремальных случаях или если он «автогонщик».
Из этого делаем вывод о том, что оптимальным будет тот вариант, когда максимальный крутящий момент двигателя находится в том же диапазоне 1000-4000 об/мин. Именно такой вариант и относится к дизельным двигателям, о чем мы уже упоминали выше.
Итак, теперь вы не только будете знать, что собой представляет крутящий момент двигателя, но и сможете кому-то поведать, насколько это важная характеристика. Важность ее, прежде всего, в том, что двигатель работающий «без напряга», то есть с высоким крутящим моментом, может больше служить, от одного капитального ремонта до другого. Ведь он работает, что говорится «не на износ». Также в некоторых случая двигатель с большим объемом и большим крутящим моментом может оказаться более экономичным по топливу, так как меньшее количество оборотов и высокий крутящий момент на коленчатом валу будут более выигрышным вариантом, чем высокие обороты двигателя с меньшим объемом при меньшем крутящем моменте. Часто такую аналогию мы можем наблюдать если сравнивать дизельный и бензиновый двигатель, особенно на низких оборотах. Подробнее о таких особенностях вы можете узнать из статьи «Какой двигатель лучше, бензиновый или дизельный».
6.2: Влияние крутящего момента — Physics LibreTexts
Гироскопическая прецессия
В разделах 1.6 и 1.7 мы обсуждали круговое движение с постоянной скоростью как движение, которое происходит потому, что результирующая сила, притягивающая объект к центральной точке, заставляет вектор скорости объекта изменять только направление, а не величину. В то время мы еще не обсуждали импульс, но теперь ясно, что теперь мы можем заменить «вектор скорости» в предыдущем предложении на «вектор импульса». Мы можем написать второй закон Ньютона (Уравнение 4.1.4) с точки зрения изменения величины и направления импульса:
\ [\ overrightarrow F_ {net} = \ dfrac {d} {dt} \ overrightarrow p = \ dfrac {d} {dt} \ left (p \ widehat p \ right) = \ dfrac {dp} {dt} \ широкая шляпа p + p \ dfrac {d \ widehat p} {dt} \]
Круговое движение с постоянной скоростью не изменит величину количества движения (первый член в уравнении 6.2.1 равен нулю), в то время как вся сила пошла бы на изменение направления количества движения. Как мы видели в разделе 1.6, два члена в уравнении 6.2.1 всегда перпендикулярны друг другу, что означает, что результирующая сила, действующая на объект, движущийся по кругу с постоянной скоростью, всегда перпендикулярна вектору импульса.
Для нас все это не ново, но, как мы делали в последних двух главах, теперь мы рассмотрим вращательный эквивалент этого поведения. Переключение уравнения 6.2.1 на эквивалент вращения дает:
\ [\ overrightarrow \ tau_ {net} = \ dfrac {d} {dt} \ overrightarrow L = \ dfrac {d} {dt} \ left (L \ widehat L \ right) = \ dfrac {dL} {dt} \ widehat L + L \ dfrac {d \ widehat L} {dt} \]
Мы уже знаем, как чистый крутящий момент может изменить величину углового момента объекта — ускорение и замедление вращения — это то, что мы уже подробно рассмотрели.Но что, если мы настаиваем на том, чтобы величина оставалась постоянной (объект сохраняет ту же инерцию вращения и продолжает вращаться с постоянной скоростью), в то время как изменяется только направление движения? То есть, что, если первый член в уравнении 6.2.2 равен нулю, а второй член — нет? Как мы можем построить физическую систему, которая ведет себя подобным образом? Ответ на этот последний вопрос потребует довольно больших усилий с помощью правила правой руки, но вот …
Начнем с вращающегося объекта.Мы будем использовать в качестве нашей модели колесо велосипеда, вращающееся вокруг оси. Вектор углового момента будет указывать вдоль оси колеса согласно правилу правой руки. Теперь нам нужен чистый крутящий момент, который указывает перпендикулярно угловому моменту. Мы можем добиться этого, поместив конец оси колеса на опору и позволив весу колеса тянуть его вниз, когда опора толкает вверх.
Крутящий момент (момент)
Силу можно рассматривать как толчок или тянуть в определенном направлении.Когда к объекту прикладывается сила, результирующее движение объекта зависит от того, где сила приложена и как объект ограничен. Если объект не ограничен и сила приложена через центр гравитации, объект движется в чистом виде перевод, как описано Ньютоном законы движения. Если объект ограничен (или закреплен) в каком-то месте, называемом стержень , объект вращается насчет стержня, но не переводит.Усилие передается через шарнир а детали вращения зависят от расстояния от приложенное усилие к оси. Если объект не ограничен и сила приложена в некотором расстояние от центра тяжести, объект как переводит и вращается вокруг центра тяжести. Детали вращения зависят от расстояния от приложенная сила к центру тяжести. Движение летающих объектов описанный этим третьим типом движения; сочетание перевода и вращения.M называется крутящий момент или момент . Крутящий момент также является векторной величиной и производит вращение. так же, как сила производит перевод. А именно объект на покой или вращение с постоянной угловой скоростью, будет продолжать делать это пока он не подвергнется внешнему крутящему моменту. Крутящий момент вызывает изменение в угловой скорости, которая называется угловым ускорением.
Расстояние L , используемое для определения крутящего момента T , является расстоянием от шарнир p к силе, но измеряется перпендикулярно к направление силы.На рисунке показаны четыре примера крутящих моментов, чтобы проиллюстрировать основные принципы, регулирующие крутящие моменты. В каждом примере синий груз W воздействует на красную полосу, которая называется рука.
В примере 1 сила (вес) приложена перпендикулярно к руке. В этом случае перпендикулярное расстояние — это длина бар и крутящий момент равен произведению длины и силы.
Т = F * L
В примере 2 к руке приложено такое же усилие, но сила теперь действует прямо через вращаться.В этом случае расстояние от оси перпендикулярно силе равно нулю. Значит, и в этом случае крутящий момент также равен нулю. Представьте себе распашную дверь. Если вы нажмете край двери, в сторону петли, дверь не двигается потому что крутящий момент равен нулю.
Пример 3 представляет собой общий случай, когда сила прилагается. под некоторым углом a к рука. Перпендикулярное расстояние определяется выражением тригонометрия как длина плеча (L), умноженная на косинус (cos) угла.Тогда крутящий момент определяется по формуле:
Т = F * L * cos (а)
Примеры 1 и 2 могут быть получены из этой общей формулы, так как косинус 0 градусов составляет 1,0 (Пример 1), а косинус 90 градусов равен 0,0 (Пример 2).
В примере 4 точка поворота была перемещена с конца полосы на место около середины бара. Вес добавлен с обеих сторон оси. Справа один груз W создает силу F1 , действующую на расстоянии L1 от оси.Это создает крутящий момент T1 , равный произведение силы и расстояния.
Т1 = F1 * L1
Слева от Поверните два груза W, , создайте усилие F2 на расстоянии L2 . Это производит крутящий момент T2 в направлении, противоположном T1, потому что расстояние находится в противоположном направлении.
Т2 = F2 * L2
Если бы система находилась в состоянии равновесия , или сбалансирован, крутящие моменты будут равны, и никакой полезный крутящий момент не будет действовать на систему.
T1 = T2 или T1 — T2 = 0
F1 * L1 = F2 * L2
Если система не находится в равновесии или неуравновешена, стержень вращается. вокруг оси в направлении большего крутящего момента. Если F2 = 2 * F1, какова связь между L1 и L2, чтобы сбалансировать систему? Если F2 = 2 * F1, и L1 = L2, в каком направлении будет вращаться система?
Авиационные инженеры используют крутящий момент, создаваемый аэродинамическими поверхностями. для стабилизации и управления самолетом.В самолетах рули производят аэродинамические силы. Эти силы действуют на некотором расстоянии от самолет cg и поэтому заставить летательный аппарат вращаться. В лифты производят момент качки, руль направления момент рыскания, и элероны производят момент качения. Возможность варьировать количество сила и момент позволяют пилоту маневрировать или обрезать самолет. На модельных ракетах плавники используются для создания крутящего момента вокруг ракеты центр гравитации предоставлять стабильность во время автономного полета.На воздушных змеях аэродинамические и весовые силы производить крутящий момент вокруг уздечка. Расстояние от точки уздечки и величина сил оказывает сильное влияние на представление воздушного змея.
Действия:
Экскурсии
Навигация ..

Руководство для начинающих Домашняя страница
Ваш автомобиль и эффект крутящего момента!
‘Мощность в лошадиных силах — иллюзорное уравнение.Корень всего хорошего — крутящий момент ». По крайней мере, так гласит известная автомобильная цитата. Шопан Шарма увлекается делами и демистифицирует эту сумасшедшую крутящую силу, называемую крутящим моментом.
Когда едешь по шоссе на своем новом комплекте колес, двигатель не нагружен. Тахометр далек от упомянутых пиковых оборотов мощности, поэтому вы решаете открыть дроссельную заслонку. Ваш автомобиль стремительно мчится вперед — ваша голова запрокидывается назад, а дино-динамометрический стенд говорит, что это мощно. Однако то, что вы почувствовали прямо сейчас, было не мощностью двигателя.Это была движущая сила вашей силовой установки — физическая сущность, называемая крутящим моментом.
The Physics

Torque всегда двигал мир. Фактически, это вращательный эквивалент силы — просто вместо того, чтобы толкать предметы по прямой линии, когда создается сила для вращения объектов — другими словами, вращающее усилие — оно принимает название крутящий момент.
Однако, в отличие от силы, крутящий момент имеет два аспекта: усилие, прилагаемое при повороте, и расстояние от оси вращения, на котором прилагается усилие.Следовательно, хотя вам всегда потребуется больше мускулов, чтобы толкать более тяжелую тележку для покупок по прямой, то, насколько легко ее можно повернуть, зависит от того, как далеко колеса находятся от опоры для рук — точки, в которой вы будете прилагать усилие поворота.
В то время как сила всегда описывается в единицах, таких как фунты (фунт) или ньютон (Н), крутящий момент описывается с использованием двух разных величин — приложенной силы и расстояния от оси, к которой приложена сила. Следовательно, крутящий момент описывается с использованием таких единиц, как фунт-фут (фунт-фут) или ньютон-метр (Нм), которые включают меру силы и расстояния.
Поскольку крутящий момент является произведением силы на расстояние, крутящий момент 100 Нм может означать силу в 100 ньютонов, приложенную на расстоянии 1 метра от оси вращения, или силу в 25 ньютонов, приложенную в 4 метрах от оси. Другими словами, допустима меньшая мышца — тот же крутящий момент все еще может быть получен с помощью более длинного рычага.
Вот почему гайку легче затягивать гаечным ключом, чем пальцами — независимо от захвата — большее расстояние, на котором прилагается усилие поворота, приводит к большему крутящему моменту.Продолжайте, и вы увидите, как те же основы применимы к двигателю внутреннего сгорания.
Двигатель
Кривошип двигателя внутреннего сгорания преобразует возвратно-поступательное движение поршня во вращательное движение. В то время как крошечные взрывы в камере сгорания обеспечивают силу, именно длина шатуна между поршнем и кривошипом обеспечивает рычаг. Чтобы получить больший крутящий момент, вы можете либо иметь более крупные удары, либо просто увеличить ход поршня.
В качестве примера можно привести такой же большой 6-литровый двигатель на Lamborghini Murcielago и Bentley Brooklands с совершенно разными значениями крутящего момента — 660 Нм для Lambo и огромные 1050 Нм для Bentley. Помимо множества других факторов, влияющих на достижение хорошего крутящего момента, основным фактором, влияющим на эту разницу, является длинный ход Bentley 99 мм по сравнению с ходом Murcielago 89 мм.
Более длинный ход может означать больший крутящий момент, но это также означает более длительное время поворота кривошипа.Это приводит к более грубоватому, но более низкооборотистому двигателю. Поскольку производимая мощность — это не что иное, как крутящий момент, умноженный на число оборотов в минуту, более низкие обороты означают меньшую пиковую мощность при том же крутящем моменте. И хотя большой крутящий момент означает отличное ускорение, вам нужна мощность, чтобы поддерживать эту скорость. Как и везде, в мире движения тоже нет бесплатных обедов.
Реальный мир
Итак, как вся эта теория переносится на автомобили, которые мы используем каждый день? Крутящий момент является основным двигателем транспортного средства, но его нельзя рассматривать изолированно, поскольку разные транспортные средства требуют разных форм передачи мощности и совершенно разного крутящего момента.
Как упоминалось ранее, на любую силу (включая крутящий момент) влияют две составляющие — масса и ускорение. Тяговое усилие, обеспечиваемое крутящим моментом, можно использовать для умопомрачительного ускорения или огромной грузоподъемности, в зависимости от ситуации.
Известно, что спортбайки с объемом двигателя 1000 куб. См являются одними из самых быстрорастущих дорожных машин. Например, Honda CBR1000RR 2008 года выпуска разгоняется от 0 до 100 км / ч за 3 секунды — этого достаточно, чтобы уехать на старте.А вот маниакальный крутящий момент вряд ли получается, ручные 107Нм. Разница в том, что заправленная и с наездником она весит всего около 250 килограммов.
На другом конце дорожного спектра находятся грузовики большой грузоподъемности, такие как Volvo Fh26, чей высокотехнологичный турбодизельный двигатель развивает чудовищный максимальный крутящий момент в 2800 Нм. Поскольку он весит около 40 000 кг и способен нести еще 10 000 кг полезной нагрузки, мы бы не стали делать ставку на то, что он превзойдет многих на драг-полосе.
Ключевым отличием в том, как крутящий момент преобразуется в ускорение или нагрузку, является передача.Шестерни — это не что иное, как преобразователи крутящего момента, изменяющие время, в течение которого крутящий момент, создаваемый двигателем, передается на колеса. Далее в этой серии мы исследуем этот чудесный мир винтиков и то, как он влияет на то, как движется автомобиль. Смотрите это пространство!
Что это и почему?
Мощность и крутящий момент часто упоминаются при покупке автомобиля, но каковы различия и почему они важны?
Мощность и крутящий момент. Это слова, которые вы постоянно будете встречать вместе при изучении характеристик модели автомобиля.Крутящий момент — это величина, измеряемая в фунтах на фут (фунт-фут), которая позволяет оценить, сколько мощности вы получаете, и часто ею хвастаются автолюбители.
А что такое крутящий момент ? Чем он отличается от лошадиных сил и почему это важно? Если вы не уверены на 100%, значит, вы точно не одиноки. Это важные вопросы, на которые автомобильная промышленность, похоже, считает, что мы знаем ответы, поэтому никогда не объясняйте их полностью. Здесь мы развеем тайну, окружающую крутящий момент, и дадим вам ответы простым языком.
Определение крутящего момента
Поищите в Google «крутящий момент», и вы столкнетесь с этим механическим определением:
«сила, которая имеет тенденцию вызывать вращение.
«Трехлитровый двигатель обладает большим крутящим моментом» »
Не очень понятно? Однако, если вы углубитесь в несколько онлайн-статей и прочтете многословные объяснения, вы обнаружите, что крутящий момент в основном означает, сколько мощности требуется автомобилю, чтобы достичь определенной скорости. Таким образом, чем больше крутящий момент у вашего автомобиля, тем больше ускорение.
Роль крутящего момента в двигателе автомобиля
Крутящий момент является важной частью выработки энергии двигателем автомобиля, поскольку он представляет собой нагрузку, которую двигатель может выдержать для выработки определенного количества мощности для вращения двигателя вокруг своей оси. Сила измеряется в фунтах (фунтах) на фут (фут) вращения вокруг одной точки. Умножьте эту крутящую силу (в фунт-футах) на скорость вращения оси в минуту (об / мин), и вы получите выходную мощность двигателя. Это то, что определяет, насколько эффективно автомобиль может разгоняться на разных скоростях, и это важно для высокопроизводительных автомобилей.
На этом графике показано, как крутящий момент и мощность соотносятся друг с другом, при этом крутящий момент показан вертикально, а число оборотов в минуту — по горизонтали. Максимальный крутящий момент на графике составляет всего 2500 об / мин, что означает, что автомобиль имеет «нижний предел крутящего момента». Это характерно для высокопроизводительных автомобилей, таких как линейка Nissan NISMO и совершенно новый Ford Focus RS, которые могут очень быстро ускоряться с низких скоростей.
Пример:
— Совершенно новый Ford Focus RS развивает крутящий момент 325 фунт-фут в диапазоне от 2000 до 4500 об / мин (крутящий момент на низких оборотах).Это означает, что двигатель может перемещать 347 фунтов силы в пределах одного фута вращения двигателя и быстро ускоряется с низкой скорости.
График демонстрирует кривую крутящего момента рядом с мощностью в лошадиных силах для автомобиля с низким крутящим моментом.
Если вы хотите взглянуть на крутящий момент с другой стороны, грузовым автомобилям, перевозящим тяжелые грузы, требуется «высокий крутящий момент», когда крутящий момент достигает пика при более высоких оборотах. Это означает, что грузовик будет медленнее разгоняться, но уровень крутящего момента позволит ему справиться с дополнительным весом при увеличении оборотов.
Преимущества крутящего момента
Более комфортное вождение — Если у вашего автомобиля низкий крутящий момент, это обычно означает, что у вас есть доступ к большей мощности двигателя на более низких передачах. В результате вам не придется так часто переключать передачи при ускорении с низких скоростей, и вождение будет более расслабленным.
Легче перевозить тяжелые грузы — Как упоминалось ранее, крутящий момент полезен, если у вас есть грузовик, перевозящий тяжелые грузы. Наличие высокого крутящего момента при увеличении частоты вращения двигателя (об / мин) делает транспортировку тяжелых грузов намного проще и эффективнее.
Легче подниматься по крутым склонам — Дополнительный крутящий момент — это еще и то, что создает достаточно мощности для движения автомобиля, особенно при движении по крутым склонам. Так что крутящий момент может быть полезен при движении по бездорожью и в экстремальных условиях.
Вектор крутящего момента — Вектор крутящего момента — это довольно новая технология, которая позволяет дифференциалу автомобиля распределять определенные уровни крутящего момента на каждое колесо. Эта технология популярна в полноприводных автомобилях, где распределение крутящего момента на все 4 колеса улучшает сцепление с дорогой и управляемость.В переднеприводных автомобилях вектор крутящего момента эффективно уравновешивает автомобиль. Например, если дорога скользкая, крутящий момент может быть уменьшен на одном колесе и увеличен на противоположном, чтобы действовать как тормоз и противодействовать скольжению.
Наконечник по крутящему моменту: Если у вас есть автомобиль с мощным двигателем, вы можете увеличить крутящий момент за счет увеличения числа оборотов. Если коробка передач и дифференциал уменьшают число оборотов кривошипа до числа оборотов колес в 9 раз, вы получаете в 9 раз больший крутящий момент в колесах. Таким образом, правильное использование передач может преобразовать низкий крутящий момент двигателя в высокий крутящий момент, но за счет скорости (об / мин).
Что такое гаечный фактор и как он влияет на крутящий момент?
Когда вы затягиваете болт в болтовом соединении, вы используете крутящую силу, называемую крутящим моментом. Крутящий момент связан с затяжкой болта, но многие дополнительные факторы, такие как трение, объединенные в один «фактор гайки», могут иметь значительное влияние на соотношение крутящего момента и плотности болтового соединения.
Вот как это работает: По мере затяжки болта между головкой болта и верхней частью гайки возникает напряжение.Это натяжение фактически заставляет болт немного растягиваться, как при натяжении пружины. Подобно растянутой пружине, которая пытается вернуться в расслабленное состояние, растянутый болт пытается уменьшить напряжение, возвращаясь к своей исходной длине. Результатом является сжатие или усилие зажима, которое притягивает головку болта и гайку друг к другу, сжимая соединение вместе.
Чтобы обеспечить надежность соединения, необходимо создать определенное усилие зажима — слишком большое может привести к деформации соединения или поломке болта, а слишком маленькое может привести к ослаблению и незакреплению соединения.Но как полевой оператор, затягивая болт, определяет, когда было достигнуто достаточное натяжение, чтобы создать нужное усилие зажима?
Связь между напряжением и крутящим моментом
Прямое измерение натяжения болтового соединения традиционно было затруднительным. Промышленная практика заключалась в измерении крутящего момента, необходимого для затяжки болта, а затем в попытках соотнести этот крутящий момент с натяжением.
Было разработано «краткое» уравнение для преобразования крутящего момента в напряжение:
T = K × F × D
где T — измеренный крутящий момент, K — коэффициент гайки, F — натяжение, а D — диаметр болта.С помощью этого уравнения, если вы знаете K, F и D, вы можете умножить их, чтобы получить крутящий момент, необходимый для затяжки болта, чтобы он имел нужное усилие.
Фактор гайки, K, суммирует комбинированное воздействие многих переменных, влияющих на сложность затяжки болта, таких как трение. Некоторые из этих факторов включают тип и материал болта, шайбы и гайки; наличие и тип покрытия, покрытия или смазки; шаг или угол резьбы болта; и коррозия и износ.
Поскольку очень много переменных влияют на коэффициент гайки, значение коэффициента гайки может изменяться каждый раз, когда болт затягивается, даже если условия кажутся одинаковыми. Таким образом, точное определение коэффициента затяжки для расчета правильной величины крутящего момента, применяемого к болтовому соединению, становится сложной задачей.
Коэффициент ореха колеблется
Часто полевой персонал будет использовать таблицу, прилагаемую к динамометрическому ключу, для определения величины крутящего момента, который они должны приложить к болтовому соединению, чтобы получить нужную величину натяжения.Однако эти графики крутящего момента обычно основаны на предположении, что K = 0,2, и эксперименты показывают, что это предположение часто может быть неточным.
Один из способов напрямую определить, будет ли болт затянут должным образом с заданным значением крутящего момента, — это использовать датчик нагрузки, такой как Skidmore-Wilhelm.
Вот пример. Если вы установите гайку и болт в датчике нагрузки Скидмора-Вильгельма и затянете болт до определенной величины отсечки с помощью динамометрического ключа, фактическое измеренное натяжение не обязательно будет соответствовать натяжению, указанному в таблице крутящего момента.Если вы повторите этот процесс несколько раз, используя одни и те же болт, гайку, гаечный ключ и отрезные приспособления, натяжение может каждый раз измеряться разной величиной.
Тот факт, что показания натяжения непостоянны и их трудно предсказать, указывает на то, что коэффициент гайки менялся от одного раза к другому. Поскольку истинный коэффициент затяжки гайки может варьироваться в широких пределах, использование характеристик крутящего момента для определения затяжки иногда может повлиять на герметичность болтового соединения. Это может привести к выходу из строя болтов, что может привести к дорогостоящим простоям или даже несчастным случаям.
Освобождение от орехового фактора
К счастью, теперь есть простой способ обеспечить безопасность болтовых соединений. Вместо использования динамометрических инструментов и сомнительных характеристик крутящего момента пользователи могут измерять фактическое натяжение болта во время установки, а затем постоянно контролировать болты на предмет потери натяжения во время эксплуатации. Болты с индикатором прямого натяжения — это надежный способ измерить натяжение болта без учета крутящего момента. Больше никаких динамометрических ключей, таблиц крутящего момента, коэффициента затяжки или краткого уравнения — даже никаких опасений по поводу чрезмерной или недостаточной затяжки.
Чтобы полностью обойти измерение коэффициента затяжки гаек и крутящего момента, вы можете измерить натяжение болта напрямую с помощью SmartBolts®. Запатентованная система визуальной индикации ™ измеряет величину растяжения, создаваемого затянутым болтом, чтобы гарантировать постоянное усилие зажима на критически важных болтовых соединениях.
Для получения дополнительной информации о том, как коэффициент гайки соотносится с крутящим моментом в болтовом соединении, см. Нашу предыдущую запись в блоге: Проблема гайки.
Индикатор SmartBolts изменится с красного на черный, когда будет достигнуто надлежащее натяжение, и станет полностью обратимым в течение всего срока службы застежки.
Гироскопические эффекты: векторные аспекты углового момента
Цели обучения
К концу этого раздела вы сможете:
Опишите правило правой руки для определения направления угловой скорости, количества движения и крутящего момента.
Объясните гироскопический эффект.
Изучите, как Земля действует как гигантский гироскоп.
Угловой момент — это вектор, поэтому имеет направление и величину .Крутящий момент влияет как на направление, так и на величину углового момента. Каково направление углового момента вращающегося объекта, такого как диск на рисунке 1? На рисунке показано правило правой руки , используемое для определения направления углового момента и угловой скорости. И L , и ω являются векторами, каждый из которых имеет направление и величину. Оба могут быть представлены стрелками. Правило правой руки определяет, что оба они должны быть перпендикулярны плоскости вращения в указанном направлении.Поскольку угловой момент связан с угловой скоростью соотношением L = I ω , направление L совпадает с направлением ω . Обратите внимание на то, что на рисунке оба указывают вдоль оси вращения.
Рис. 1. На рисунке (а) показан диск, вращающийся против часовой стрелки, если смотреть сверху. На рисунке (b) показано правило правой руки. Направление угловой скорости ω размер и угловой момент L определяются как направление, в котором указывает большой палец правой руки, когда вы сгибаете пальцы в направлении вращения диска, как показано.
Теперь вспомним, что крутящий момент изменяет угловой момент, выраженный как
.
[латекс] \ text {net} \ tau = \ frac {\ Delta \ mathbf {\ text {L}}} {\ Delta t} \\ [/ latex].
Это уравнение означает, что направление ΔL совпадает с направлением крутящего момента τ , который его создает. Этот результат проиллюстрирован на рисунке 2, который показывает направление крутящего момента и создаваемый им угловой момент. Давайте теперь рассмотрим велосипедное колесо с парой прикрепленных к нему ручек, как показано на рисунке 3.(Это устройство популярно на демонстрациях среди физиков, потому что оно делает неожиданные вещи.) Когда колесо вращается, как показано, его угловой момент находится слева от женщины. Предположим, человек, держащий колесо, пытается повернуть его, как показано на рисунке. Ее естественное ожидание состоит в том, что колесо будет вращаться в том направлении, в котором она его толкает, но происходит совсем другое. Действующие силы создают крутящий момент, горизонтальный по направлению к человеку, как показано на рисунке 3 (а). Этот крутящий момент создает изменение углового момента L в том же направлении, перпендикулярном исходному угловому моменту L , таким образом изменяя направление L , но не величину L .На рисунке 3 показано, как складываются ΔL и L , давая новый угловой момент с направлением, которое больше наклонено к человеку, чем раньше. Таким образом, ось колеса переместилась на перпендикулярно приложенным к ней силам , а не в ожидаемом направлении.
Рис. 2. На рисунке (a) крутящий момент перпендикулярен плоскости, образованной r и F , и является направлением, в котором будет указывать ваш большой палец правой руки, если вы согнете пальцы в направлении F .Рисунок (b) показывает, что направление крутящего момента такое же, как и направление момента количества движения, которое он производит.
Рис. 3. На рисунке (а) человек, держащий вращающееся колесо велосипеда, поднимает его правой рукой и толкает вниз левой рукой, пытаясь повернуть колесо. Это действие создает крутящий момент прямо к ней. Этот крутящий момент вызывает изменение углового момента ΔL точно в том же направлении. На рисунке (b) показана векторная диаграмма, показывающая, как складываются ΔL и L , создавая новый угловой момент, направленный больше в сторону человека.Колесо движется к человеку перпендикулярно силам, которые он на него оказывает.
Эта же логика объясняет поведение гироскопов. На рисунке 4 показаны две силы, действующие на вращающийся гироскоп. Создаваемый крутящий момент перпендикулярен угловому моменту, поэтому изменяется направление крутящего момента, но не его величина. Гироскоп прецессирует вокруг вертикальной оси, поскольку крутящий момент всегда горизонтален и перпендикулярен L . Если гироскоп , а не вращается, он приобретает угловой момент в направлении крутящего момента ( L = ΔL ) и вращается вокруг горизонтальной оси, падая, как и следовало ожидать.Сама Земля действует как гигантский гироскоп. Его угловой момент направлен вдоль оси и указывает на Полярную звезду, Полярную звезду. Но Земля медленно прецессирует (примерно раз в 26000 лет) из-за крутящего момента Солнца и Луны на ее несферической форме.
Рис. 4. Как видно на рисунке (а), силы, действующие на вращающийся гироскоп, — это его вес и поддерживающая сила от подставки. Эти силы создают горизонтальный крутящий момент на гироскопе, который создает изменение углового момента ΔL , которое также является горизонтальным.На рисунке (б), ΔL и L добавить, чтобы получить новый угловой момент с одной и той же величины, но в другом направлении, так что гироскоп прецессирует в направлении, показанном вместо того, чтобы упасть.
Проверьте свое понимание
Кинетическая энергия вращения связана с угловым моментом? Означает ли это, что кинетическая энергия вращения — вектор?
Раствор
Нет, энергия всегда является скаляром, независимо от того, идет ли речь о движении.Никакая форма энергии не имеет направления в пространстве, и вы можете видеть, что кинетическая энергия вращения не зависит от направления движения, так же как линейная кинетическая энергия не зависит от направления движения.
Сводка раздела
Крутящий момент перпендикулярен плоскости, образованной r и F , и представляет собой направление, в котором будет указывать большой палец правой руки, если вы согнете пальцы правой руки в направлении F . Таким образом, направление крутящего момента совпадает с направлением создаваемого им углового момента.
Гироскоп прецессирует вокруг вертикальной оси, поскольку крутящий момент всегда горизонтален и перпендикулярен L . Если гироскоп не вращается, он приобретает угловой момент в направлении крутящего момента ([latex] \ mathbf {\ text {L}} = \ Delta \ mathbf {\ text {L}} \\ [/ latex]), и он вращается вокруг горизонтальной оси, падая, как и следовало ожидать.
Земля действует как гигантский гироскоп. Его угловой момент направлен вдоль оси и указывает на Полярную звезду, Полярную звезду.
Концептуальные вопросы
1. Во время движения на мотоцикле на скоростной автомагистрали студент-физик замечает, что легкое движение назад за правый руль наклоняет мотоцикл влево и приводит к повороту влево. Объясните, почему это происходит.
2. Гироскопы, используемые в системах наведения для указания направлений в пространстве, должны иметь угловой момент, который не меняется по направлению. Тем не менее, они часто подвергаются большим силам и ускорениям. Как может направление их углового момента оставаться постоянным при ускорении?
Задачи и упражнения
1. Комплексные концепции
Ось Земли образует угол 23,5 ° с направлением, перпендикулярным плоскости орбиты Земли. Как показано на рисунке 6, эта ось прецессирует, делая один полный оборот за 25 780 y.
(a) Рассчитайте изменение углового момента вдвое.
(b) Каков средний крутящий момент, вызывающий это изменение углового момента?
(c) Если бы этот крутящий момент был создан единственной силой (а это не так), действующей в наиболее эффективной точке на экваторе, какова была бы его величина?
Рисунок 6.Ось Земли медленно прецессирует, всегда составляя угол 23,5 ° с направлением, перпендикулярным плоскости орбиты Земли. Изменение углового момента для двух показанных положений довольно велико, хотя величина L не изменилась.
Глоссарий
линейка правая:
направление угловой скорости ω и углового момента L, на которое указывает большой палец правой руки, когда вы сгибаете пальцы в направлении вращения диска
Избранные решения проблем и ответы
1.(а) 5,64 × 10 ³³ кг м ²/2 (б) 1,39 × 10 ²² Н м (в) 2,17 × 10 ¹⁵ N
Крутящий момент и угловое ускорение | Безграничная физика
Взаимосвязь между крутящим моментом и угловым ускорением
Крутящий момент равен моменту инерции, умноженному на угловое ускорение.
Цели обучения
Выразите взаимосвязь между крутящим моментом и угловым ускорением в форме уравнения
Основные выводы
Ключевые моменты
Когда к объекту прикладывается крутящий момент, он начинает вращаться с ускорением, обратно пропорциональным его моменту инерции.
Это соотношение можно рассматривать как второй закон Ньютона для вращения. Момент инерции — это вращательная масса, а крутящий момент — это вращательная сила.
Угловое движение подчиняется Первому закону Ньютона. Если никакие внешние силы не действуют на объект, движущийся объект остается в движении, а неподвижный объект остается в покое.
Ключевые термины
угловое ускорение : Скорость изменения угловой скорости, часто обозначаемая α.
крутящий момент : вращательное или скручивающее действие силы; (Единица СИ ньютон-метр или Нм; британская единица измерения фут-фунт или фут-фунт)
инерция вращения : Тенденция вращающегося объекта оставаться вращающимся, если к нему не приложен крутящий момент.
Крутящий момент и угловое ускорение связаны следующей формулой, где — момент инерции объекта, а [latex] \ alpha [/ latex] — угловое ускорение.

Крутящий момент, угловое ускорение и роль церкви во Французской революции : Почему вещи меняют свою угловую скорость? Скоро ты узнаешь.
Так же, как Второй закон Ньютона, согласно которому сила равна массе, умноженной на ускорение, крутящий момент подчиняется аналогичному закону.Если вы замените крутящий момент силой, а инерцию вращения — массой, а угловое ускорение — линейным ускорением, вы получите второй закон Ньютона. Фактически, это уравнение является вторым законом Ньютона, примененным к системе частиц, вращающихся вокруг данной оси. Он не делает никаких предположений о постоянной скорости вращения.
Чистый крутящий момент вокруг оси вращения равен произведению инерции вращения вокруг этой оси и углового ускорения, как показано на рисунке 1.
Рисунок 1 : Взаимосвязь между векторами силы (F), крутящего момента (τ), импульса (p) и углового момента (L) во вращающейся системе
Подобно Второму закону Ньютона, угловое движение также подчиняется Первому закону Ньютона.Если никакие внешние силы не действуют на объект, движущийся объект остается в движении, а неподвижный объект остается в покое. Что касается вращающихся объектов, мы можем сказать, что, если не будет приложен внешний крутящий момент, вращающийся объект будет продолжать вращаться, а объект в состоянии покоя не начнет вращаться.
Если бы поворотный стол вращался против часовой стрелки (если смотреть сверху), и вы приложили пальцы к противоположным сторонам, поворотный стол начал бы замедлять свое вращение. По крайней мере, с точки зрения поступательного движения, к поворотному столу не будет прилагаться результирующая сила.Сила, указывающая на одну сторону, будет отменена силой, указывающей на другую. Силы двух пальцев компенсируются. Следовательно, поворотный стол будет в поступательном равновесии. Несмотря на это, скорость вращения будет уменьшена, что означает, что ускорение больше не будет нулевым. Из этого мы можем заключить, что только потому, что вращающийся объект находится в поступательном равновесии, он не обязательно находится в вращательном равновесии.
No related posts.

Что такое крутящий момент и на что он влияет?

На что влияет крутящий момент двигателя?

sonic39 › Blog › Крутящий момент двигателя и мощность, на что влияют эти показатели?

Мощность двигателя или крутящий момент? Какая характеристика важнее?

Тест: что надо знать про мощность и крутящий момент в автомобиле

Gonschiki MRW_zr 11_15

Tires_1600

колесо

Что такое крутящий момент и почему он важен (объяснение для неспециалиста)

Что важнее для разгона – мощность или крутящий момент

Так что же такое мощность и как она связана с динамикой?

График внешней характеристики двигателя

Пики и спады на графике

Дизельный момент

Так как же правильно разгоняться?

Какой мотор предпочесть — с высоким моментом или высокой мощностью?

Читайте также:

Оптимальные обороты двигателя

Крутящий момент двигателя, что это такое простыми словами

Мощность двигателя

Крутящий момент двигателя

Обороты двигателя

Как мощность двигателя и крутящий момент влияют на разгон автомобиля

Подытожив, можно выделить несколько ключевых моментов:

8.4: Передаточное отношение

Выбор автомобиля по характеристикам двигателя / Полезные статьи / Атлант М

Крутящий момент двигателя это…

Определение крутящего момента (момент силы) пока без привязки к двигателю машины

Крутящий момент двигателя создается на коленчатов валу

Крутящий момент двигателя для бензиновых и дизельных двигателей

Какой крутящий момент нам предоставляют автопроизводители в характеристиках на машину?

В каком диапазоне частоты коленчатого вала должен быть максимальный крутящий момент двигателя?

6.2: Влияние крутящего момента — Physics LibreTexts

Гироскопическая прецессия

Крутящий момент (момент)

Ваш автомобиль и эффект крутящего момента!

Что это и почему?

Что такое гаечный фактор и как он влияет на крутящий момент?

Связь между напряжением и крутящим моментом

Коэффициент ореха колеблется

Освобождение от орехового фактора

Гироскопические эффекты: векторные аспекты углового момента

Цели обучения

Проверьте свое понимание

Сводка раздела

Концептуальные вопросы

Задачи и упражнения

Глоссарий

Избранные решения проблем и ответы

Крутящий момент и угловое ускорение | Безграничная физика

Взаимосвязь между крутящим моментом и угловым ускорением

Цели обучения

Основные выводы

Ключевые моменты

Ключевые термины

Добавить комментарий Отменить ответ

Рубрики