Что такое крутящий момент двигателя автомобиля: определение, формула

Автоликбез29 сентября 2019

Содержание

• 1 Понятие крутящего момента двигателя
• 2 От чего зависит величина крутящего момента двигателя?
• 3 Формула расчета крутящего момента
• 4 Как измеряется крутящий момент?
• 5 Мощность или крутящий момент – что важнее?
• 6 Как можно увеличить крутящий момент двигателя?
• 7 Какому двигателю отдать предпочтение?
  • 7.1 Бензиновый двигатель
  • 7.2 Дизельный двигатель
  • 7.3 Электродвигатель
• 8 В заключение

Среди всех важных параметров двигателя авто наиболее показательным является мощность. Автолюбители часто оперируют «лошадиными силами» и забывают про еще один важный параметр, характеризующий машину – крутящий момент двигателя. Хотя данный показатель считается менее значимым, он определяет, насколько резким будет старт и дальнейшее ускорение авто.

Понятие крутящего момента двигателя

КМ можно представить как показатель силы вращения коленвала. Перед тем, как в нем разобраться, начнем с мощности и количества оборотов, а также разберем, почему все эти параметры взаимосвязаны. Первая характеристика подразумевает работу, которая производится за временную единицу. Под работой подразумевается преобразование энергии сгорания топлива в кинетическую. Вторая характеристика говорит о количестве оборотов вала в минуту. Ну, а крутящий момент можно назвать производной от этих характеристик величиной.

Учитывая принятую систему измерения силы в ньютонах (Н), а длины в метрах (м), крутящий момент измеряется в «Нм», поскольку речь о силе, прикладываемой к поршню и длине плеча коленчатого вала. Чем больше эта величина, тем выше динамика авто, соответственно, тем быстрее оно развивает заявленное количество «лошадок».

От чего зависит величина крутящего момента двигателя?

• радиус кривошипа коленвала;
• давление, создаваемое в цилиндре;
• поршневая площадь;
• объем.

По большей части, величина будет зависеть от объема ДВС: с его увеличением будет расти сила, которая воздействует на поршень. Конечно, немаловажную роль играет и радиус кривошипа, но учитывая конструктивные особенности современных двигателей, варьирование этой величины возможно только в небольших пределах. Также стоит сказать о зависимости от давления: чем оно больше, тем больше прикладываемая сила.

Формула расчета крутящего момента

Сначала посмотрим на формулу расчета мощности:

Р(мощность, кВт) = М(крутящий момент, Нм) х n (число оборотов в минуту) / 9550.

Расчет КМ выглядит следующим образом:

М(крутящий момент, Нм) = Р(мощность, кВт) x 9550 / n (число оборотов в минуту).

Дабы рассчитать нужные величины и не запутаться, достаточно воспользоваться конвертером, который доступен на многих автолюбительских сайтах.

Как измеряется крутящий момент?

Для этого достаточно взглянуть на техническую документацию своего авто. Но реальные измерения также доступны: необходимо использовать специальные датчики. Они позволят провести статические и динамические измерения.

Измерение заключается в создании ситуации, где двигатель набирает максимальные обороты, затем тормозится: в процессе создается график, демонстрирующий максимальный момент мотора в момент нажатия на тормоз. Сначала показатель будет небольшим, затем будет наблюдаться рост, достижение пика и падение.

СТО должны оснащаться профессиональными тензометрами: все измерения обрабатывает специальное ПО, а результаты отображаются в виде графиков. Основная сложность в измерении КМ – достичь высокой точности показаний. Устаревшие контактные, светотехнические или индукционные тензометры не обеспечивали должной эффективности, поэтому в настоящий момент используются измерители в виде компактного передатчика, закрепляемого на вал: он передает данные на прибор-приемник, предоставляющий данные, не нуждающиеся в обработке.

Мощность или крутящий момент – что важнее?

Для решения этой дилеммы необходимо понять несколько фактов:

• мощность имеет линейную зависимость от частоты оборотов коленвала: быстрее вращение – больше показатель;
• мощность – производная КМ;
• до определенного значения рост КМ зависим от числа оборотов: быстрее вращение – выше КМ. Но преодолев пиковое значение, он снижается.

Отсюда можно прийти к выводу, что крутящий момент – приоритетный параметр, характеризующий возможности мотора. В то же время, нельзя пренебрегать мощностью: это значит, что производители автомобилей должны настроить работу агрегата таким образом, чтобы соблюдался баланс этих величин.

Как можно увеличить крутящий момент двигателя?

1. Смена коленчатого вала. К недостатка метода можно отнести тот факт, что это редкая для многих марок авто деталь: часто ее делают на заказ. Кроме того, это снизит долговечность двигателя.
2. Расточка цилиндров. Более популярный метод, основанный на увеличении объема цилиндра. Метод доступен в большинстве автосервисных мастерских.
3. Настройка карбюратора. Зачастую используется в дополнение к расточке.
4. Увеличение турбонаддува. Доступно в моделях с турбированным двигателем. Тем не менее, снимая ограничения в блоке, который отвечает за управление компрессором – достаточно опасный способ, снижающий запас нагрузок в моторе. Тем, кто на него решается, также приходится прибегать к увеличению камеры сгорания, улучшению охлаждения, регулировке впускного клапана и смене распредвала, коленвала и поршней.
5. Изменение газодинамики. Еще один метод, который по плечу только профессионалам. К тому же, убирая ограничения можно столкнуться не только с выросшей динамикой, а и с ухудшением сцепления.
6. Использование масляного фильтра. Простой способ, снижающий засорение двигателя и продлевающий срок эксплуатации его запчастей.

Как видно, мотор – это сложный агрегат. Он уже рассчитан с использованием сложных инженерных формул и технологий, а значит, увеличение характеристики крутящего момента нежелательно. Если желание все же есть, стоит обратить внимание на два первых пункта. Можно, конечно, попытаться устранить заводские дефекты: убрать в камерах сгорания непродуваемые зоны и убрать в стыках заостренные углы, а также, неровности на клапанах. Но придется доверить эти операции специалистам своего дела.

Отдельно стоит сказать о так называемых усилителях КМ: их принцип основан на отборе мощности уменьшением оборотов, что не лучшим способом сказывается на долговечности конструкции. Подобные решения не увеличивают КМ, а позволяют его плавно менять на постоянных оборотах.

Какому двигателю отдать предпочтение?

В настоящий момент к привычным ДВС на дизельном топливе или бензине добавились еще и электродвигатели. Во всех этих конструкциях крутящий момент двигателя может кардинально отличаться.

Бензиновый двигатель

Действие основано на впрыске и формировании воздушно-топливной смеси с последующим возгоранием от искры свечей зажигания. Процесс происходит при температуре в 500 градусов, а коэффициент сжатия находится в районе 10 единиц.

Дизельный двигатель

Здесь коэффициент сжатия достигает уже 25 единиц, а температура составляет 900 градусов. При таких условиях смесь воспламеняется без необходимости в использовании свечей.

Электродвигатель

Пожалуй, самый простой и прогрессивный вариант, который лучше вообще исключить из списка. Дело в том, что трехфазный асинхронный двигатель работает по другому принципу, кардинально отличающемуся от традиционных ДВС. Здесь пикового КМ в 600 Нм можно достичь на любой скорости. Если же говорить о «лошадях», у Теслы их количество составит 416.

Но пока электрокары не получили повсеместного распространения. И если этот вариант по каким-либо причинам недоступен, рассмотрим особенности бензиновых и дизельных агрегатов. При одинаковых объемах первый способен давать высокую скорость, второй – быстрый разгон.

В заключение

Как уже отмечалось, КМ требует внимания непосредственно при выборе авто. Зная ключевые особенности двигателей, теперь не составит труда определиться с выбором. Что до увеличения значений крутящего момента в имеющейся машине, не стоит забывать о балансе, заложенном производителем, и уж тем более нежелательно прибегать к кардинальным мерам. Увеличение динамики можно рекомендовать только в силовых агрегатах, причем КМ должен располагаться в диапазоне, где он может достигать пиковых значений. Как бы там ни было, планомерное распространение электрокаров вскоре может избавить от мук выбора. А пока, лучше быть осведомленным в технических деталях машины, как минимум, это позволит не теряться среди вопросов коллег-автолюбителей.

Как рассчитать крутящий момент электродвигателя

• Полезное
• Справочная информация
• Крутящий момент электродвигателя – расчет, формула, таблица

Крутящий момент электродвигателя – это сила вращения его вала. Именно момент вращения определяет мощность Вашего двигателя. Измеряется в ньютонах на метр Н*м или в килограмм-силах на метр кгс*м.

Виды крутящих моментов:

• Номинальный – значение момента при стандартном режиме работы и стандартной номинальной нагрузке на двигатель.
• Пусковой – это табличное значение. Сила вращения, которую в состоянии развивать электродвигатель при пуске. При подборе электродвигателя убедитесь, что данный параметр выше, чем статический момент Вашего оборудования — насоса, либо вентилятора и т.д. В противном случае электродвигатель не сможет запуститься, что чревато перегревом и перегоранием обмотки.
• Максимальный – предельное значение, по достижении которого нагрузка уравновесит двигатель и остановит его.

В данной таблице собраны крутящие моменты наиболее распространенных в Украине электродвигателей АИР, а также требуемый при пуске – пусковой, максимально допустимый для данного типа электродвигателя – максимальный крутящий момент и момент инерции двигателей АИР (усилие важное при подборе электромагнитного тормоза, например)

Мощности асинхронных электродвигателей:

Расчет крутящего момента – формула

Габариты электродвигателей АИР:

Примечание: при расчете стоит учесть коэффициент проскальзывания асинхронного двигателя. Номинальное количество оборотов двигателя не совпадает с реальным. Точное количество оборотов вы сможете найти, зная маркировку, в таблице выше.

Где, Р — мощность электродвигателя в киловаттах (кВт). N — количество оборотов вала в минуту.

73454
28.01.2019

Вернуться к списку новостей

Электродвигатели – крутящий момент в зависимости от мощности и скорости

• Работа является результатом силы, действующей на некотором расстоянии. Работа измеряется в джоулях (Нм) или футо-фунтах.
• Крутящий момент — вращающая сила, создаваемая коленчатым валом двигателя. Чем больший крутящий момент производит двигатель, тем больше его способность выполнять работу. Поскольку крутящий момент представляет собой вектор, действующий в направлении, его обычно измеряют в Нм или фунто-футах.
• Мощность — это то, как быстро выполняется работа — работа за заданный промежуток времени. Мощность измеряется в ваттах (Дж/с) или лошадиных силах.

Обратите внимание, что движущей силой электродвигателя является крутящий момент, – не лошадиная сила. Крутящий момент — это крутящая сила, которая заставляет двигатель работать, и крутящий момент активен в диапазоне от 0 % до 100 % рабочей скорости.

Мощность двигателя зависит от скорости двигателя и равна

• нулю при 0% скорости и
• обычно на максимальной скорости при рабочей скорости

Примечание ! — полный крутящий момент с нулевой скорости является большим преимуществом для электромобилей.

Для полной таблицы — повернуть экран!

Power		Моторная скорость (RPM)
		34550054 Torque
		hp	kW	(lb f in)	(lb f ft)	(Nm)	( lb f in)	(lb f ft)	(Nm)	(lb f in)	(lb f футов)	(Nm)	(lb f in)	(lb f ft)	(Nm)	(lb f in)	(lb f ft)	(Nm)
1	0. 75	18	1.5	2.1	32	2.6	3.6	36	3.0	4.1	63	5.3	7.1	126	10.5	14.2
1.5	1.1	27	2.3	3.1	47	3.9	5.3	54	4.5	6.1	95	7.9	10.7	189	15.8	21.4
2	1.5	37	3.0	4.1	63	5.3	7.1	72	6.0	8.1	126	10.5	14.2	252	21.0	28.5
3	2.2	55	4.6	6.2	95	7.9	10.7	108	9. 0	12	189	15.8	21.4	378	31.5	42.7
5	3.7	91	7.6	10	158	13.1	18	180	15	20	315	26.3	36	630	52.5	71
7.5	5.6	137	11	15	236	20	27	270	23	31	473	39	53	945	79	107
10	7.5	183	15	21	315	26	36	360	30	41	630	53	71	1260	105	142
15	11	274	23	31	473	39	53	540	45	61	945	79	107	1891	158	214
20	15	365	30	41	630	53	71	720	60	81	1260	105	142	2521	210	285
25	19	457	38	52	788	66	89	900	75	102	1576	131	178	3151	263	356
30	22	548	46	62	945	79	107	1080	90	122	1891	158	214	3781	315	427
40	30	731	61	83	1260	105	142	1441	120	163	2521	210	285	5042	420	570
50	37	913	76	103	1576	131	178	1801	150	204	3151	263	356	6302	525	712
60	45	1096	91	124	1891	158	214	2161	180	244	3781	315	427	7563	630	855
70	52	1279	107	145	2206	184	249	2521	210	285	4412	368	499	8823	735	997
80	60	1461	122	165	2521	210	285	2881	240	326	5042	420	570	10084	840	1140
90	67	1644	137	186	2836	236	321	3241	270	366	5672	473	641	11344	945	1282
100	75	1827	152	207	3151	263	356	3601	300	407	6302	525	712	12605	1050	1425
125	93	2283	190	258	3939	328	445	4502	375	509	7878	657	891	15756	1313	1781
150	112	2740	228	310	4727	394	534	5402	450	611	9454	788	1069	18907	1576	2137
175	131	3197	266	361	5515	460	623	6302	525	712	11029	919	1247	22058	1838	2494
200	149	3654	304	413	6302	525	712	7203	600	814	12605	1050	1425	25210	2101	2850
225	168	4110	343	465	7090	591	801	8103	675	916	14180	1182	1603	28361	2363	3206
250	187	4567	381	516	7878	657	891	9003	750	1018	15756	1313	1781	31512	2626	3562
275	205	5024	419	568	8666	722	980	9904	825	1120	17332	1444	1959	34663	2889	3918
300	224	5480	457	620	9454	788	1069	10804	900	1221	18907	1576	2137	37814	3151	4275
350	261	6394	533	723	11029	919	1247	12605	1050	1425	22058	1838	2494	44117	3676	4987
400	298	7307	609	826	12605	1050	1425	14405	1200	1628	25210	2101	2850	50419	4202	5699
450	336	8221	685	929	14180	1182	1603	16206	1351	1832	28361	2363	3206	56722	4727	6412
550	410	10047	837	1136	17332	1444	1959	19808	1651	2239	34663	2889	3918	69326	5777	7837
600	448	10961	913	1239	18907	1576	2137	21608	1801	2443	37814	3151	4275	75629	6302	8549

Уравнения мощности, скорости и крутящего момента электродвигателя

Крутящий момент в британских единицах можно рассчитать как

T _inlb = P _hp 63025 / n                          (1)

where

T _inlb = torque (in lb _f )

P _hp = Мощность лошадиных сил, поставляемая электродвигателем (HP)

n = революция в минуту (об / мин)

Альтернативно

T _FTLB = P _HP 5252 / N (1B) = P _HP 5252 / N (1B) = P _HP 5252 / N (1B) = P _HP 5252 / N (1B) = P _HP 5252 / N (1B) = стр. 1317

where

T _ftlb = torque (lb _f ft)

• 1 ft lb _f = 1.356 Nm

Torque in SI units can be calculated as

T _Nm = P _W  9.549 / n                        (2)

where

T _Nm = torque (Nm)

P _Вт  = мощность (Вт)

n = число оборотов в минуту (об/мин) кВт)

Скорость (об / мин)

• 1 л.с. = 0,746 кВт — преобразователь мощности
• 1 фунт ft = 1,355 нм — Спида
  

9007

.

крутящий момент (нм)

Скорость (оборотная оборота)

Электродвигатель — скорость против мощности и крутящий момент

Мощность (кВт)

Торт (нм)

Торк (нм)

. от электродвигателя

Крутящий момент от электродвигателя мощностью 0,75 кВт (750 Вт) при скорости 2000 об/мин можно рассчитать как.549 / (2000 об / мин)

= 3,6 (нм)

Пример — Торт 9002 9002. Поставлен с электрон. 1000 об / мин

можно рассчитать как

T = (100 л.с.) 63025 / (1000 об / мин)

= 6303 (LB _F в)
.1312 фунт-сила-фут — крутящий момент разделить на 12 .

• Крутящий момент автомобильного двигателя

Как рассчитать крутящий момент при нагрузке

Правильный расчет двигателя требует соблюдения трех критериев: крутящего момента, инерции нагрузки и скорости. В первой части этой серии статей «Основы определения размеров двигателя» я объясню, что такое крутящий момент нагрузки, как его рассчитать для конкретных примеров применения и как он соответствует требованиям к крутящему моменту для приложения.

Что такое крутящий момент?

Крутящий момент определяется как сила вращения на расстоянии от оси вращения. Он измеряется в таких единицах, как фунт-дюйм (фунт-дюйм) в имперской системе или Нм (ньютон-метр) в метрической системе. Крутящий момент так же важен, если не важнее, чем мощность двигателя. Мощность — это скорость, с которой может выполняться работа, и рассчитывается путем умножения крутящего момента на скорость. Другими словами, крутящий момент — это способность выполнять работу, а мощность — это скорость, с которой эта работа может быть выполнена.

Что такое крутящий момент?

Крутящий момент состоит из двух основных компонентов: момент нагрузки и момент ускорения. Крутящий момент нагрузки представляет собой величину крутящего момента, постоянно требуемую для применения, и включает в себя нагрузку от трения и гравитационную нагрузку.   Ускоряющий крутящий момент — это крутящий момент, необходимый только для максимального ускорения и замедления нагрузки. Чем быстрее нагрузка должна разгоняться, тем выше ускоряющий момент. Иногда момент нагрузки выше; иногда момент ускорения может быть выше. Важно рассчитать оба; особенно для профилей быстрого движения.

На изображении выше мы показываем несколько стрелок, которые показывают направление сил, взаимодействующих в этом приложении. Как вы думаете, что такое момент нагрузки? Ответ оба.

Крутящий момент представляет собой сумму сил трения и силы тяжести. Гравитационная сила определяется весом или массой, умноженной на ускорение свободного падения ( г ). Сила трения, действующая в направлении, противоположном направлению движения конвейера, рассчитывается путем умножения массы груза на коэффициент трения двух поверхностей: м x мкм .

Расчет крутящего момента нагрузки отличается для различных приложений. Давайте рассмотрим несколько распространенных примеров, чтобы увидеть, как рассчитывается крутящий момент нагрузки.

Пример: шкив привода

 

Для привода со шкивом вычисление момента нагрузки довольно просто. Нам нужно создать силу на некотором расстоянии от вала двигателя (определение крутящего момента). Это можно рассчитать, умножив силу ( F ) на радиус вращения ( r ). Для перемещения груза (синяя рамка) двигатель должен генерировать больший крутящий момент, чем это значение.

Чтобы рассчитать момент нагрузки, умножьте силу ( F ) на расстояние от оси вращения, которое является радиусом шкива ( r ) . Если масса груза (синяя рамка) составляет 20 ньютонов, а радиус шкива составляет 5 см, то требуемый крутящий момент для приложения составляет 20 Н x 0,05 м = 1 Нм. Как правило, коэффициент безопасности используется для того, чтобы двигатель генерировал больший крутящий момент, чем требуется для учета любых неточностей в переменных, используемых для расчета.

Вот формула для расчета момента нагрузки для шкива со всеми переменными:

Приведенная выше формула работает для приложений с нагрузкой трения или без нее. Если убрать трение из системы (коэффициент трения поверхности скольжения µ = 0; внешняя сила FA = 0; передаточное отношение i = 1), то вы, по существу, получите ту же основную формулу силы ( F ) х радиус ( r ).

Теперь давайте попробуем применить эту концепцию в другом приложении, имеющем дело с трением.

Пример: конвейер

 

 

В конвейерном применении, когда груз опирается на поверхность, трение является постоянным и пропорциональным массе груза. Степень проскальзывания на контактной поверхности, или коэффициент трения ( µ) , необходима для определения силы трения ( Ф ).

Следующая формула используется для расчета момента нагрузки для ременных приводов (конвейеров), а также реечных приводов.

Для этого типа применения нам нужно сначала рассчитать силу ( F ), прежде чем мы сможем рассчитать момент нагрузки ( TL ). Это требует от нас определения переменных внешней силы ( FA ), массы ( m ) и угла наклона ( Θ ). Получив значение F , мы можем включить его в формулу крутящего момента нагрузки ( TL ).

Пример: поворотный индексный стол

 

 

При расчете крутящего момента нагрузки для индексных поворотных столов используются те же формулы, что и для ременного привода, но для определения необходимых переменных требуется несколько иной мыслительный процесс. В этом случае трение возникает в точках соприкосновения шариковых роликов (опорных подшипников) и стола, поэтому радиус ( r ) будет расстоянием от центра вала двигателя до точки контакта между столом и его опорными подшипниками. Масса ( м ) будет массой стола плюс груз(ы). Коэффициент трения ( µ) обычно указан в спецификациях подшипников.

СОВЕТ: советы по выбору двигателя

1. Не смешивайте британские и метрические единицы в одной и той же формуле. 2. Если вам нужно преобразовать единицы измерения, убедитесь, что они преобразованы правильно; особенно десятичная точка.* 3. Используйте адекватные коэффициенты безопасности. Вы бы предпочли увеличить размер двигателя, чем уменьшить его. 4. Полезно еще раз взглянуть на свои расчеты свежим взглядом. *Используйте файл .

Однако крутящий момент нагрузки является лишь одним из двух компонентов общего крутящего момента, необходимого для применения. Для правильного определения размера двигателя нам все еще необходимо рассчитать ускоряющий момент, инерцию нагрузки и скорость.

В следующих нескольких постах я пройдусь по расчетам инерции нагрузки, момента ускорения, скорости и осевых/радиальных нагрузок.