Измерить крутящий момент двигателя: Как измерять крутящий момент? | Dewesoft

Как измерять крутящий момент? | Dewesoft

Автор: Грант Малой Смит (Grant Maloy Smith), специалист по сбору данных

Данная статья об измерении крутящего момента поможет вам:

• Понять, что такое крутящий момент
• Узнать, как измерять крутящий момент
• Ознакомиться со спецификой измерения крутящего момента при сборе данных

Что такое крутящий момент?

Если вы не пропускали уроки физики в школе, то помните, что сила — это воздействие, приводящее тело в движение в течение времени. Например, простое линейное усилие может толкнуть (или притянуть) массу в состоянии покоя и изменить её скорость путём ускорения. Крутящий момент — сила, которая вызывает вращение тела по своей оси вращения. Так, крутящий момент — это крутящее усилие, которое называют вращающей силой. 

Наиболее очевидный пример крутящего момента — приводной вал автомобиля. Вызываемый двигателем крутящий момент вала приводит автомобиль в движение. Крутящий момент — это вектор: это означает, что он имеет направление. 

Крутящий момент — усилие, вращающее или поворачивающее приводной вал, винт или колесо.

Вращающее усилие

Также крутящий момент называют моментом или моментом силы. Как правило, крутящий момент обозначают символом $τ$ (греческой буквой «т»). Единица измерения крутящего момента по системе СИ — $N\cdot m$ (Н·м). 

В США для его выражения используют футо-фунты ($ft/lbs$). Для перевода $N\cdot m$ в $ft/lbs$ достаточно разделить $N\cdot m$ на 1,356.

Старшина второй статьи Джеймс Р. Эванс (James R. Evans) осматривает приводной вал хвостового винта вертолёта ВМС США. Снимок из открытого доступа, Wikimedia Commons

Для чего измеряют крутящий момент?

Измерение механического крутящего момента торсионных валов — важнейший этап проектирования и сбора различных машин, а также устранения их неисправностей. Истинное значение механического крутящего момента вала, пропеллера или другого вращающегося компонента — единственный способ понять, отвечает ли он требованиям. 

В некоторых случаях крутящий момент необходимо отслеживать постоянно: например, чтобы предотвратить потенциально опасный чрезмерный крутящий момент, который может привести к выходу системы из строя. Также измерения крутящего момента играют важную роль при диагностическом техническом обслуживании.

Какие виды крутящего момента существуют?

Крутящий момент делится на два вида: вращающий и реактивный:

• вращающий — то есть вращающий или динамический крутящий момент;
• реактивный — то есть стационарный или статичный крутящий момент.

Вращающий момент

Тела, которые многократно (или постоянно) вращаются вокруг своей оси (например, валы, турбины, колёса), имеют вращающий момент.

Реактивный момент

Воздействующая на тело статичная сила называется реактивным крутящим моментом. Например, при попытке закрутить болт ключом на болт воздействует реактивная сила. Такая сила воздействует даже тогда, когда болт не крутится. В таких случаях крутящий момент измеряют не за полный оборот.

Как измеряется крутящий момент?

Крутящий момент можно измерить косвенно или напрямую. Если известны КПД двигателя и скорость вала, с помощью измерителя мощности можно вычислить крутящий момент. Такое измерение называют косвенным.

Более точным методом является прямое измерение крутящего момента с помощью датчиков крутящего момента или роторных моментомеров. Чем они отличаются?

Датчики реактивного (статичного) крутящего момента

Датчик Torquemaster. CC BY-SA 3.0, Wikimedia Commons

Датчик реактивного крутящего момента измеряет статический крутящий момент.

Пример датчика крутящего момента — динамометрический ключ. С помощью таких ключей можно точно измерить крутящий момент, прилагаемый к болту, гайке или другому креплению. В основании ключа можно задать нужный крутящий момент, после чего при затягивании крепления оператором до нужного момента раздастся щелчок. Как правило, такие ключи называют щелчковыми. На них можно задать несколько значений момента.

Цифровые динамометрические ключи оснащены иглой или цифровым дисплеем, на котором отображается прилагаемое усилие. Ряд электронных моделей (в частотности промышленных) имеют память, в которой хранится каждое измерение значение (для ведения документации или контроля качества).

Принцип работы щелчкового динамометрического ключа продемонстрирован в следующем видео:

В основе датчика реактивного крутящего момента лежит кварцевый пьезоэлектрический датчик или тензодатчик. Сегодня на рынке представлены различные виды и конфигурации динамометрических ключей и отвёрток.

Датчики крутящего момента

Датчик крутящего момента — это преобразователь, который преобразовывает вращающий момент в сигнал, который можно измерить, проанализировать, отобразить и сохранить. Преобразователи крутящего момента применяются для испытаний крутящего момента двигателя, испытаний ДВС, испытаний электродвигателей, валов, турбин, генераторов и т.д.

Измерить крутящий момент можно как напрямую, так и косвенно. 

Косвенное измерение крутящего момента — более экономичный и удобный метод измерения, точность которого уступает методу прямого измерения. Он подходит для случаев, когда известен КПД двигателя и имеется возможность измерить скорость вала и расход тока.

Прямое измерение — более точный способ. Для прямого измерения на вале закрепляют тензодатчик, который измеряет крутящее усилие на вале. 

На вале закрепляют тензодатчик. Вращательное усилие заставляет вал вращаться.  

При повороте вала двигателем вращательное усилие будет незначительным. Из-за жёсткости стали увидеть вращение нельзя, однако его можно считать с помощью закреплённых на вале тензодатчиков. Четыре датчика образуют мост Уитстона, выход которого балансируется и нормируется системой измерения крутящего момента.

Выход тензодатчика можно передать по проводу (если возможно) или дистанционно на систему измерения крутящего момента или систему сбора данных. 

Стандартная система измерения крутящего момента

Внутри датчика крутящего момента выходы закреплённых на вале тензодатчиков передаются на электронные компоненты по контактному кольцу (на тензодатчики должно подаваться питание). Также можно подключить бесщёточный или индуктивный датчик: он повышает скорость и меньше изнашивается, а значит требует меньшего технического обслуживания. Бесконтактным способом можно измерить угол и частоту вращения. 

Системы сбора данных Dewesoft — идеальные решения для измерения любых физических параметров, в том числе крутящего момента. В них встроены изолированные блоки преобразования сигналов, которые сокращают количество шумов и гарантируют высокую точность данных. Также они имеют входы счётчика, частоты вращения и энкодера, а значит подходят для одновременного измерения скорости, угла и положения вала. В системах сбора данных данные с аналоговых и цифровых счётчиков полностью синхронизированы между собой, и этот фактор играет важную роль при решении любых задач, особенно при испытании вибрации кручения и вращения. Подробнее об этом — в следующем разделе.

Испытание вибрации кручения и вращения в ПО Dewesoft X  

Стационарные системы измерения крутящего момента

В представленной выше системе датчик крутящего момента закреплён между двигателем и тормозом с помощью соединений с каждой стороны. Проходящий через вал датчик оснащен тензодатчиком, который измеряет крутящее усилие вала. После преобразования выход сигнала отправляется на систему сбора данных, цифровой дисплей или аварийную систему (при мониторинге, а не записи данных).

При необходимости датчики крутящего момента можно оснастить энкодером, который точно выводит скорость и угол вала. Такие выводы применяют для анализа вибрации кручения и вращения. Выводы скорости и угла крайне важны при использовании динамометров для вычисления выходной мощности (выраженной в $HP$ или $Kw$) и КПД двигателя.  

Портативные системы измерения крутящего момента

Для временных измерений крутящего момента тензодатчики можно закрепить на приводном вале. Компактный интерфейс с питанием от аккумулятора питает датчики и дистанционно передаёт данные на ближайший блок преобразования, в котором с помощью системы сбора данных их можно записать, отобразить или проанализировать. 

Беспроводной датчик крутящего момента. Изображение предоставлено компанией Parker-LORD MicroStrain Sensing

Беспроводные датчики Parker-Lord совместимы с ПО Dewesoft X: их можно объединить с системами сбора данных и использовать на неограниченном количестве каналов.

Области применения порядкового анализа

Вибрации кручения могут стать причиной выхода торсионных валов из строя. Анализ вибрации вращения и кручения — важный способ устранения неисправностей валов, коленчатых валов и зубчатых передач в автомобилестроении, промышленности и в производстве электроэнергии.

Что такое вибрация кручения?

Вибрации кручения — угловые вибрации тела (как правило, вала по оси вращения). Данные механических вибраций вызваны изменениями крутящего момента с течением времени, наложенными на постоянную скорость торсионного вала. В автомобилестроении основной причиной вибраций кручения становятся колебания полезной мощности двигателя.

Вибрации кручения оценивают как изменение скорости вращения в цикле вращения. Изменения частоты вращения обусловлены нестабильным крутящим моментом или переменной нагрузкой.

Что такое вибрация вращения?

Вибрация вращения — динамическая составляющая скорости вращения. При точном измерении вибрации вращения вала в некоторых участках разгона можно увидеть сильное отклонение скорости вращения. Отклонение возникает в результате угловой вибрации, пересекающей собственную угловую частоту вала. Угловая вибрация вычисляется путём отсечения постоянной составляющей скорости или угла вращения;

Вибрация кручения зависит от ряда параметров: свойств материала и условий эксплуатации (температуры, нагрузки, частоты вращения и т.д.).

Как измерять вибрацию вращения и кручения

В этом коротком видео показаны способы измерения вибрации и вращения, а также описана базовая теория и практические преимущества таких измерений.

Модуль вибрации кручения Dewesoft X автоматически вычисляет следующие параметры:

• угол поворота: фильтрованное значение угла вибрации;
• скорость вращения: фильтрованное значение скорости вибрации;
• угол кручения: динамический угол кручения, который представляет собой разность углов, полученных от датчика 1 и датчика 2;
• скорость кручения: разница угловых скоростей, полученных от датчика 1 и датчика 2;
• опорный угол по оси X: опорный угол, который всегда составляет от 0 до 360° и может быть использован в качестве опорного на графике XY;
• частота: об/мин.

Вычисления можно провести в ходе измерения, а также на этапе обработки (по необработанным данным).

Итог

Датчики крутящего момента применяются для решения сотен задач во всех отраслях. Датчики реактивного крутящего момента применяются в динамометрических ключах и других инструментах.

В автомобилестроении датчики крутящего момента устанавливают в стойки испытания двигателей, динамометры, испытательные стенды, а также стенды испытаний на долговечность. Но это лишь базовые применения, помимо которых датчики применяют для испытания промышленных установок кондиционирования воздуха, крупномасштабных кормушек для животных и птиц, робототехники, монтажного и медицинского оборудования, электрооборудования и т.д. 

Крутящий момент — важный параметр в множестве отраслей. К счастью, его можно измерить с помощью датчиков и преобразователей, и отобразить, записать и проанализировать с помощью систем сбора данных.

Поделиться статьёй:

что такое, формула и в чем измеряется

Мощность двигателя – важнейший его показатель. Как в плане эксплуатации, так и в плане начисления налогов на авто. Крутящий момент нередко путают с мощностью или упускают его из виду в процессе оценки ходовых качеств авто. Многие упрощают автомобиль, считая, что большое количество лошадиных сил – главное преимущество любого мотора. Однако, вращающий момент – более важный показатель. Особенно, если автомобиль не предполагается использовать в качестве спортивного.

Содержание

1. Что такое крутящий момент
2. Формула расчета крутящего момента
3. От чего зависит крутящий момент
4. На что влияет крутящий момент
5. Как увеличить крутящий момент
6. Определение крутящего момента на валу
7. Измеритель крутящего момента
8. Датчик крутящего момента
9. Максимальный крутящий момент
10. Какому двигателю отдать предпочтение
11. Бензиновый двигатель
12. Дизельный двигатель
13. Электродвигатель
14. Улучшение разгона авто за счет изменения момента вращения
15. Зависимость мощности от крутящего момента

Что такое крутящий момент

Крутящим моментом называют единицу силы, которая необходима для поворота коленчатого вала ДВС. Эта не «лошадиная сила», которой должна обозначаться мощность.

ДВС вырабатывает кинетическую энергию, вращая таким образом коленвал. Показатель мощности двигателя (сила давления) зависит от скорости сгорания топлива. Крутящий момент – результат от действия силы на рычаг. Эта сила в физике считается в ньютонах. Длина плеча коленвала считается в метрах. Поэтому обозначение крутящего момента – ньютон-метр.

Технически, крутящий момент – это усилие, которое должно осуществляться двигателем для разгона и движения машины. При этом сила, оказывающая действие на поршень, пропорциональна объему двигателя.

Формула расчета крутящего момента

Показатель КМ рассчитывается так: мощность (в л. с.) равно крутящий момент (в Нм) умножить на обороты в минуту и разделить на 5,252. При меньших чем 5,252 значениях крутящий момент будет выше мощности, при больших – ниже.

В пересчете на принятую в России систему (кгм – килограмм на метр) – 1кг = 10Н, 1 см = 0,01м. Таким образом 1 кг х см = 0,1 Н х м. Посчитать вращательный момент в разных системах измерений ньютоны/килограммы и т.д. поможет конвертер – в практически неизменном виде он доступен на множестве сайтов, с его помощью можно определять данные по практически любому мотору.

График:

На графике изображена зависимость крутящего момента двигателя от его оборотов

От чего зависит крутящий момент

На КМ будут влиять:

• Объем двигателя.
• Давление в цилиндрах.
• Площадь поршней.
• Радиус кривошипа коленвала.

Основная механика образования КМ заключается в том, что чем больше двигатель по объему, тем сильней он будет нагружать поршень. То есть – будет выше значение КМ. Аналогична взаимосвязь с радиусом кривошипа коленвала, но это вторично: в современных двигателях этот радиус сильно изменить нельзя.

Давление в камере сгорания – не менее важный фактор. От него напрямую зависит сила, давящая на поршень.

Для снижения потерь крутящего момента при тряске машины во время резкого газа можно использовать компенсатор. Это специальный (собранный вручную) демпфер, компенсация которого позволит сохранить вращающий момент и повысить срок эксплуатации деталей.

На что влияет крутящий момент

Главная цель КМ – набор мощности. Часто мощные моторы обладают низким показателем КМ, поэтому не способны разогнать машину достаточно быстро. Особенно это касается бензиновых двигателей.

ВАЖНО! При выборе авто стоит рассчитать оптимальное соотношение вращательного момента с количеством оборотов, на которых чаще всего мотор будет работать. Если держать вращательный момент на соответствующем уровне, это позволит оптимально реализовать потенциал двигателя.

Высокий КМ также может влиять на управляемость машины, поэтому при резком увеличении скорости не лишним будет использование системы TSC. Она позволяет точнее направлять авто при резком разгоне.

Широко распространенный 8-клапанный двигатель ВАЗ выдает вращательный момент 120 (при 2500-2700 оборотах). Ручная коробка или АКПП стоит на машине – не принципиально. При использовании КПП немаловажен опыт водителя, на автоматической коробке плавный старт обеспечивает преобразователь.

Как увеличить крутящий момент

Увеличение рабочего объема. Чтобы повышать КМ используются разные методы: замена установленного коленвала на вал с увеличенным эксцентриситетом (редко встречающаяся запчасть, которую трудно находить) или расточка цилиндров под больший диаметр поршней. Оба способа имеют свои плюсы и минусы. Первый требует много времени на подбор деталей и снижает долговечность двигателя. Второй, увеличение диаметра цилиндров с помощью расточки, более популярен. Это может сделать практически любой автосервис. Там же можно настроить карбюратор для повышения КМ.

Изменение величины наддува. Турбированные двигатели позволяют достичь более высокого показателя КМ благодаря особенностям конструкции – возможности отключить ограничения в блоке управления компрессором, который отвечает за наддув. Манипуляции с блоком позволят повысить объем давления выше максимума, указанного производителем при сборке автомобиля. Способ можно назвать опасным, поскольку у каждого двигателя есть лимитированный запас нагрузок. Кроме того, часто требуются дополнительные усовершенствования: увеличение камеры сгорания, приведение охлаждения в соответствие повышенной мощности. Иногда требуется отрегулировать впускной клапан, иногда – сменить распредвал. Может потребоваться замена чугунного коленвала на стальной, замена поршней.

Изменение газодинамики. Редко используемый вариант, поскольку двигатель – сложная конструкция, созданием которого занимаются профессионалы. Теоретически можно придумать, как убрать ограничения, заложенные конструкторами для увеличения срока эксплуатации двигателя и его деталей. Но на практике, если убрать ограничитель, результат не гарантирован, поскольку поменяются все характеристики: например, динамика вырастет, но шина не будет цепляться за дорогу. Чтобы усовершенствовать двигатель такие образом надо быть не просто автомобильным конструктором, но и математиком, физиком и т.д.

ВАЖНО! Простой способ повысить КМ – использовать масляный фильтр. Он снизит засорение двигателя и продлит срок эксплуатации всех деталей.

Определение крутящего момента на валу

Для измерения крутящего момента на валу автомобильного двигателя применяется множество методик. Это может быть показатель подачи топлива, температуры выхлопных газов и т.д. Такие методы не гарантируют высокой точности.

Распространенный метод повышенной точности – применение тензометрического моста. На вал крепятся тензометры, электрически соединенные по мостовой схеме. Сигнал передается на считывающее устройство.

Измеритель крутящего момента

Главная сложность в измерителе крутящего момента, использующего тензометры, является точность передачи данных. Применявшиеся ранее контактные, индукционные и светотехнические устройства не гарантировали необходимой эффективности. Сейчас данные передаются по цифровым радиоканалам. Измеритель представляет собой компактный радиопередатчик, который крепится на вал и передает данные на приемник.

Сейчас такие устройства доступны по стоимости и просты в эксплуатации. Применяются в основном в СТО.

Датчик крутящего момента

Аналогичные устройства, измеряющие КМ, в автомобиле могут быть установлены не только на коленвал, но и на рулевое колесо. Он ставится на модели машин с электроусилителем руля и позволяет отслеживать работу системы управление автомобилей. При выходе датчика из строя, усилитель, как правило, отключается.

Максимальный крутящий момент

Максимальным называется крутящий момент, представляющий пик, после которого момент не растет, несмотря на количество оборотов. На малых оборотах в цилиндре скапливается большой объем остаточных газов, в результате чего показатель КМ значительно ниже пикового. На средних оборотах в цилиндры поступает больше воздуха, процент газов снижается, крутящий момент продолжает расти.

При высоких оборотах растут потери эффективности: от трения поршней, инерционных потерь в ГРМ, разогрева масла и т.д. будет зависеть работа мотора. Поэтому рост качества работы двигателя прекращается или само качество начинает снижаться. Максимальный крутящий момент достигнут и начинает снижаться.

В электродвигателях максимальный вращательный момент называется «критический».

Таблица марок автомобилей с указанием крутящего момента:

Какому двигателю отдать предпочтение

Сегодня множество моделей производители оснащают разными типами моторов: бензиновым или дизельным. Эти модели идентичны только по цене и другим характеристикам.

Из-за разных типов мотора одна и та же модель может отличаться по показателям мощности мотора и крутящему моменту, при этом разница может быть значительной.

Бензиновый двигатель

Бензиновый двигатель формирует воздушно-топливную смесь, заполняющую цилиндр. Температура внутри него поднимается до примерно 500 градусов. У таких моторов номинальный коэффициент сжатия составляет порядка 9-10, реже 11 единиц. Поэтому, когда происходит впрыск необходимо использование свечей зажигания.

Дизельный двигатель

В цилиндрах работающего на дизеле движка коэффициент сжатия смеси может достигать показателя в 25 единиц, температура – 900 градусов. Поэтому смесь зажигается без использования свечи.

Электродвигатель

Чтобы ответить на вопрос – дизельный, бензиновый или электродвигатель лучше, надо сначала исключить третий вариант, поскольку электродвигатели пока не так распространены, как первые два типа.

ВАЖНО! Что касается выбора между бензиновым и дизельным двигателями, они в первую очередь отличаются мощностью и крутящим моментом. На практике это означает, что при одинаковом объеме двигателя дизельный быстрее разгоняется, а бензиновый позволяет давать более высокую скорость.

Улучшение разгона авто за счет изменения момента вращения

Чем выше показатель крутящего момента – тем быстрее двигатель набирает мощность. Таким образом, вырастет скорость движения. На практике это означает, что, например, во время разгона крутящий момент позволит быстрее обогнать едущий впереди автомобиль.

Чтобы улучшить разгон автомобиля за счет изменения момента вращения, достаточно повысить показатели последнего. Как это сделать – описано выше.

Зависимость мощности от крутящего момента

Крутящий момент, как говорилось выше, это показатель того, с какой скоростью двигатель может набирать обороты. По сути, мощность мотора – прямая производная от КМ на коленвале. Чем больше оборотов – тем выше показатель мощности.

Зависимость мощности от вращательного момента выражается формулой: Р = М*n (Р – мощность, М – крутящий момент, n – количество оборотов коленвала/мин).

лошадиных сил по сравнению с крутящим моментом: как оба показателя дают представление о характеристиках двигателя В двигателях тяжелой техники крутящий момент представляет собой вращающую силу, создаваемую валом двигателя. Чем больше крутящий момент выдает двигатель, тем больше его способность выполнять работу.

Лошадиная сила

Лошадиная сила определяется как скорость выполнения работы или скорость выполнения работы. Значение лошадиных сил говорит вам, какую работу способен выполнить ваш двигатель за определенный период времени. Это значение зависит как от крутящего момента, так и от оборотов.

Основные уравнения, связывающие крутящий момент и скорость вращения с мощностью, выглядят следующим образом:

Мощность (л. с.) = крутящий момент (фут-фунт) x об/мин / 5252

Мощность (кВт) = крутящий момент (Нм) x об/мин / 9550

Как измерить крутящий момент и мощность двигателя

Наиболее распространенным методом измерения крутящего момента и мощности двигателя является динамометрический тест. Этот тест обычно работает путем подключения выходного вала двигателя к установке, которая прикладывает резистивную нагрузку.

При приложении резистивной нагрузки динамометр измеряет как крутящий момент, так и скорость вращения двигателя. Конечным результатом является кривая производительности двигателя, которая отображает крутящий момент, скорость и мощность. Этот метод используется производителями двигателей для разработки спецификаций для конкретного двигателя. Это также распространенный метод количественного определения фактической выходной мощности автомобилей, как показано на рисунке ниже:

  Рисунок 1.  Автомобильный стенд для испытаний на динамометрическом стенде. Ролики под колесами измеряют крутящий момент и скорость, а затем рассчитывают мощность по приведенному выше уравнению.

Хотя этот метод прост для передвижных механизмов (таких как транспортные средства), он не идеален в ситуациях, когда оборудование уже установлено. Испытания на динамометрическом стенде в таких ситуациях требуют, чтобы оборудование было физически разобрано и отправлено на место испытаний. Затраты и время простоя, связанные с этим подходом, могут быть значительными.

Существует несколько способов измерения истинного крутящего момента (и мощности) вашего двигателя, не требующих разборки или модификации оборудования. Как эксперты по телеметрии крутящего момента, мы обнаружили, что 9Система телеметрии крутящего момента с поверхностным монтажом 0011, основанная на тензометрическом датчике , как правило, является наиболее точным вариантом. Испытания можно проводить на установленном оборудовании, и данные о мощности выдаются быстро и точно.

Рис. 2. Система телеметрии крутящего момента Binsfeld в сочетании с датчиком скорости помогает проверить выходную мощность на морском судне. (Для полного примера нажмите ЗДЕСЬ )

Почему мощность и крутящий момент важны для понимания и проверки характеристик двигателя?

Для точного количественного определения производительности двигателя необходимы мощность и крутящий момент. Давайте рассмотрим сценарий, в котором оба эти значения важны.

Допустим, вы судовладелец, и вы обеспокоены тем, что ваш недавно переоборудованный корабль не выдает требуемой мощности. Вам нужно, чтобы этот корабль функционировал на своей номинальной мощности, чтобы гарантировать, что вы работаете эффективно. Корабли, которые функционируют ниже своих определенных возможностей, неэффективны, вероятно, потребляют больше топлива и, как правило, работают в убыток.

Чтобы убедиться, что ваш корабль работает так, как сказал производитель, вы должны выполнить тест, который количественно определяет реальную мощность двигателя — проверочный тест мощности двигателя. Вы знаете, на какую мощность должен быть рассчитан корабль, но чтобы определить реальную выходную мощность корабля, вы начнете с измерения крутящего момента.

Используя тензодатчик, подключенный к системе телеметрии крутящего момента , вы можете увидеть, какой крутящий момент выдает двигатель. Объедините это с числом оборотов корабля, завершите расчет лошадиных сил, и вы получите фактическую мощность корабля.

Вы можете сравнить расчетную мощность с заявленной производителем, чтобы увидеть, как ведет себя ваш корабль. Если эти значения совпадают, ваш корабль работает должным образом. Если ваши расчеты ниже заявленных производителем, теперь у вас есть информация, необходимая для определения того, почему ваш корабль работает не так, как должен.

На этом этапе вы можете поговорить либо с консультантом, либо с изготовителем двигателя, либо с изготовителем гребного винта, чтобы определить источник проблемы с производительностью судна и решить, как ее исправить.

Мощность и крутящий момент Дают базовую информацию о характеристиках двигателя

Не зная фактического крутящего момента вашей машины, невозможно точно оценить ее производительность. Вы можете смотреть на число оборотов в минуту и ​​другие показатели двигателя, но вам нужно знать крутящий момент, чтобы рассчитать мощность и эффективно оценить производительность двигателя.

Как мы упоминали ранее в нашей статье о мониторинге производительности корабля, когда у вас есть возможность точно измерять и контролировать мощность, вы можете следить за рядом показателей диагностики производительности. От профилактического обслуживания до оптимизации топливной экономичности, когда вы можете регулярно контролировать работу двигателя, вы можете повысить эффективность работы и сократить время простоя.

Измерение крутящего момента может предоставить вам информацию, необходимую для поддержания правильной и эффективной работы тяжелого промышленного и производственного оборудования. Если вы готовы инвестировать в высококачественную систему измерения крутящего момента, поговорите со специалистами Binsfeld.

Как измерить крутящий момент (крутящий момент) вашего автомобиля

Как измерить крутящий момент (крутящий момент) вашего автомобиля | Совет вашего механика

Задайте вопрос, получите ответ как можно скорее!

ПОЛУЧИТЬ ЦЕНУ

Двигатель колеблется при разгоне Стоимость осмотра

Место обслуживания

94,99–114,99 долл. США

Диапазон цен для всех автомобилей

Независимо от того, покупаете ли вы новый автомобиль или строите хот-род в своем гараже, при выборе двигателя играют роль два фактора. производительность: мощность и крутящий момент. Если вы похожи на большинство самодельных механиков или автомобильных энтузиастов, вы, вероятно, хорошо понимаете взаимосвязь между лошадиными силами и крутящим моментом, но вам может быть трудно понять, как достигаются эти цифры в «футо-фунтах». Хотите верьте, хотите нет, но на самом деле это не так сложно.

Прежде чем мы углубимся в технические подробности, давайте разберем несколько простых фактов и определений, которые помогут понять, почему и мощность, и крутящий момент являются важными факторами, которые следует учитывать. Мы должны начать с определения трех элементов измерения производительности двигателя внутреннего сгорания: скорости, крутящего момента и мощности.

Часть 1 из 4: Понимание того, как частота вращения двигателя, крутящий момент и мощность в лошадиных силах влияют на общую производительность фактически с учетом. Большинство людей считают, что динамометры (динамометры двигателей) предназначены для измерения мощности двигателя в лошадиных силах.

На самом деле динамометры измеряют не мощность, а крутящий момент. Этот показатель крутящего момента умножается на число оборотов в минуту, при котором он измеряется, а затем делится на 5252, чтобы получить показатель мощности.

На протяжении более 50 лет динамометры, используемые для измерения крутящего момента и числа оборотов двигателя, просто не выдерживали большой мощности, создаваемой этими двигателями. Фактически, один цилиндр на этих 500 кубических дюймах Hemis, сжигающих нитрометан, производит примерно 800 фунтов тяги через одну выхлопную трубу.

Все двигатели внутреннего сгорания или электрические работают на разных скоростях. По большей части, чем быстрее двигатель завершает свой рабочий такт или цикл, тем больше мощности он производит. Что касается двигателя внутреннего сгорания, то на его общую производительность влияют три элемента: скорость, крутящий момент и мощность.

Скорость определяется тем, насколько быстро двигатель выполняет свою работу. Когда мы применяем скорость двигателя к числу или единице измерения, мы измеряем скорость двигателя в оборотах в минуту или RPM. «Работа», которую выполняет двигатель, представляет собой силу, приложенную на измеренном расстоянии.
Крутящий момент определяется как особый вид работы, производящий вращение. Это происходит, когда сила действует на радиус (или, для двигателя внутреннего сгорания, на маховик) и обычно измеряется в футо-фунтах.

Лошадиная сила — это скорость, с которой выполняется работа. В былые времена, если объекты нужно было переместить, люди обычно использовали для этого лошадь. Было подсчитано, что одна лошадь могла двигаться со скоростью примерно 33 000 футов в минуту. Отсюда и происходит термин «лошадиная сила». В отличие от скорости и крутящего момента, мощность в лошадиных силах может быть измерена в нескольких единицах, включая: 1 л.с. = 746 Вт, 1 л.с. = 2545 БТЕ и 1 л.с. = 1055 джоулей.

Вместе эти три элемента создают мощность двигателя. Поскольку крутящий момент остается постоянным, скорость и мощность остаются пропорциональными. Однако по мере увеличения скорости двигателя мощность также увеличивается, чтобы поддерживать постоянный крутящий момент. Однако многие люди путаются в том, как крутящий момент и мощность влияют на скорость двигателя. Проще говоря, по мере увеличения крутящего момента и мощности увеличивается и скорость двигателя. Верно и обратное: когда крутящий момент и мощность уменьшаются, падает и скорость двигателя.

Часть 2 из 4: Как устроены двигатели для максимального увеличения крутящего момента

Современный двигатель внутреннего сгорания можно модифицировать для увеличения мощности или крутящего момента путем изменения размера или длины шатуна и увеличения отверстия или диаметра цилиндра. Это часто называют отношением диаметра цилиндра к ходу.

Крутящий момент измеряется в ньютон-метрах. Проще говоря, это означает, что крутящий момент измеряется при круговом движении на 360 градусов. В нашем примере используются два идентичных двигателя с одинаковым диаметром отверстия (или диаметром цилиндра сгорания). Однако один из двух двигателей имеет более длинный «ход» (или глубину цилиндра, создаваемую более длинным шатуном). Двигатель с более длинным ходом имеет более прямолинейное движение при вращении через камеру сгорания и имеет больше рычагов для выполнения той же задачи.

Крутящий момент измеряется в фунто-футах или в том, какая «крутящая сила» приложена для выполнения задачи. Например, представьте, что вы пытаетесь ослабить ржавый болт. Предположим, у вас есть два разных трубных ключа, один длиной 2 фута, другой длиной 1 фут. Предполагая, что вы прикладываете такое же количество силы (в данном случае давление 50 фунтов), вы фактически прикладываете крутящий момент 100 футо-фунтов для двухфутового ключа (50 x 2) и только 50 фунтов. крутящего момента (1 x 50) с помощью ключа с одной ножкой. Какой ключ поможет вам легче открутить болт? Ответ прост – тот, у которого больше крутящий момент.

Инженеры разработали двигатель, обеспечивающий более высокое отношение крутящего момента к лошадиным силам для транспортных средств, которым требуется дополнительная «мощность» для ускорения или набора высоты. Как правило, вы видите более высокие значения крутящего момента для большегрузных автомобилей, используемых для буксировки, или для высокопроизводительных двигателей, где критично ускорение (например, в приведенном выше примере NHRA Top Fuel Engine).

Вот почему производители автомобилей часто подчеркивают потенциал двигателей с высоким крутящим моментом в рекламе грузовиков. Крутящий момент двигателя также можно увеличить, изменив угол опережения зажигания, отрегулировав топливно-воздушную смесь и даже увеличив выходной крутящий момент в определенных сценариях.

Часть 3 из 4: Другие переменные, влияющие на общий номинальный крутящий момент двигателя RPM: это максимальная мощность двигателя, вырабатываемая при желаемых оборотах. Когда двигатель разгоняется, возникает кривая числа оборотов в минуту или лошадиных сил. По мере увеличения оборотов двигателя мощность также увеличивается, пока не достигнет максимального уровня.

Расстояние: это длина хода шатуна: чем длиннее ход, тем больший крутящий момент создается, как мы объяснили выше.

Константа крутящего момента: Это математическое число, которое присваивается всем двигателям, 5252 или постоянное число оборотов, при котором мощность и крутящий момент сбалансированы. Число 5252 было получено из наблюдения, что одна лошадиная сила эквивалентна 150 фунтам, которые преодолевают 220 футов за одну минуту. Чтобы выразить это в футо-фунтах крутящего момента, Джеймс Уатт ввел математическую формулу, изобретшую первую паровую машину.

Формула выглядит следующим образом:

Если предположить, что сила в 150 фунтов приложена к одному футу радиуса (или окружности, которая находится внутри цилиндра двигателя внутреннего сгорания, например), вам нужно преобразовать это в футо-фунты крутящего момента. .

220 футов в минуту необходимо экстраполировать на число оборотов в минуту. Для этого умножьте два числа Пи (или 3,141593), что равно 6,283186 футов. Возьмите 220 футов и разделите на 6,28, и мы получим 35,014 оборотов в минуту на каждый оборот.

Возьмите 150 футов и умножьте на 35,014, и вы получите 5252,1 — нашу константу, которая учитывается при измерении крутящего момента в футо-фунтах.

Часть 4 из 4: Как рассчитать крутящий момент автомобиля

Формула для расчета крутящего момента: крутящий момент = мощность двигателя x 5252, которая затем делится на число оборотов в минуту.

Однако проблема с крутящим моментом заключается в том, что он измеряется в двух разных местах: непосредственно от двигателя и к ведущим колесам. К другим механическим компонентам, которые могут увеличивать или уменьшать номинальный крутящий момент на колесах, относятся: размер маховика, передаточные числа трансмиссии, передаточные числа ведущего моста и окружность шины/колеса.

Чтобы вычислить крутящий момент на колесе, все эти элементы должны быть учтены в уравнении, которое лучше оставить компьютерной программе, входящей в состав динамометрического стенда. На этом типе оборудования автомобиль размещается на стеллаже, а ведущие колеса размещаются рядом с рядом катков. Двигатель подключен к компьютеру, который считывает число оборотов двигателя, кривую расхода топлива и передаточные числа. Эти числа учитываются со скоростью вращения колес, ускорением и числом оборотов в минуту, когда автомобиль движется на динамометрическом стенде в течение желаемого периода времени.

Расчет крутящего момента двигателя определить намного проще. Следуя приведенной выше формуле, становится ясно, как крутящий момент двигателя пропорционален лошадиным силам и оборотам двигателя, как объяснялось в первом разделе. Используя эту формулу, вы можете определить номинальные значения крутящего момента и мощности в каждой точке кривой оборотов. Чтобы рассчитать крутящий момент, вам необходимо иметь данные о мощности двигателя, предоставленные производителем двигателя.

Калькулятор крутящего момента

Некоторые люди используют онлайн-калькулятор, предлагаемый MeasureSpeed.com, который требует, чтобы вы вводили максимальную номинальную мощность двигателя (предоставляется производителем или заполняется во время профессионального динамометрического стенда) и желаемые обороты.

Если вы заметили, что производительность вашего двигателя с трудом ускоряется, и он не обладает той мощностью, которая, по вашему мнению, должна быть, обратитесь к одному из сертифицированных механиков YourMechanic для проведения проверки, чтобы определить источник проблемы.

Следующий шаг

График Двигатель колеблется при разгоне Осмотр

Самая популярная услуга, которую заказывают читатели этой статьи — «Тест двигателя при разгоне». После того, как проблема будет диагностирована, вам будет предоставлена ​​предварительная стоимость рекомендуемого исправления и скидка в размере 20 долларов США в качестве кредита на ремонт. Технические специалисты YourMechanic доставят вам услуги дилера, выполняя эту работу у вас дома или в офисе 7 дней в неделю с 7:00 до 21:00. В настоящее время мы охватываем более 2000 городов и имеем более 100 тысяч 5-звездочных отзывов…
УЧИТЬ БОЛЬШЕ

СМОТРЕТЬ ЦЕНЫ И РАСПИСАНИЕ

Мощность

Крутящий момент

Заявления, приведенные выше, предназначены только для информационных целей и требуют независимой проверки. Пожалуйста, смотрите наш
условия обслуживания
для более подробной информации

Отличные рейтинги авторемонта.

4. 2 Средняя оценка

Часы работы

7:00–21:00

7 дней в неделю

Телефонный номер

1 (855) 347-2779

Часы работы телефона

Пн — Пт / 6:00 — 17:00 PST

Сб — Вс / 7:00 — 16:00 PST

Адрес

Мы приедем к вам без дополнительной оплаты

Гарантия

Гарантия 12 месяцев/12 000 миль

Наши сертифицированные выездные механики выполняют более 600 услуг, включая диагностику, тормоза, замену масла, плановые ТО, и приедут к вам со всеми необходимыми запчастями и инструментами.

Получите честное и прозрачное предложение прямо перед бронированием.

Отличный рейтинг

Сводка рейтинга

См. Обзоры возле ME

ELIUD

23 года опыта

200 обзоров

ELIUD

ELIUD

23. Ford Expedition V8-5.4L — Двигатель колеблется при ускорении — Лоуренсвилль, Джорджия

Очень знающий и честный. Сказал мне, что мне нужно сделать, прежде чем записаться на следующую встречу с ним, чтобы позаботиться о его рекомендациях для Бесси!

by ASSATA

Hyundai Elantra — Двигатель глохнет при ускорении — Коньерс, Джорджия

Он был знающим, добрым и честным. Он только заставил меня заплатить за работу, которую он сделал, и заверил меня, что моя машина теперь в порядке, что было моей главной заботой.

Мануэль

32 года опыта

580 отзывов

Запрос Мануэль

Мануэль

32 года опыта

Запрос Мануэль

3 Стив

Cadillac Brougham V8-5.0L — Двигатель колеблется при ускорении — Ньюпорт-Бич, Калифорния

мануэль был очень хорош. счастлива, что он есть. кое-что, хотя, когда я спросил его цену, чтобы исправить все это, он сказал 350,00 долларов за детали и работу.
позже я увидел цену на линии, и это было 458,00 долларов США

от Шарри

Lexus RX350 — Двигатель колеблется при ускорении — Ирвин, Калифорния

машина не работала сразу после ремонта в первый раз. Мануэль вернулся и исправил проблему. Что было, ему нужна была новая батарея.

Брайан

23 года опыта

658 Обзоры

Запрос Брайан

Брайан

23 -летний опыт

Запрос Брайана

Lexus ES300 V6-3. 0L -Engine Ужатие во время аккуратного , было вовремя, очень профессионально. Ответил на все мои вопросы, объяснил и проинформировал. Дал мне несколько хороших рекомендаций, как обслуживать мою машину и поддерживать ее в хорошем рабочем состоянии.

Григорий

31 -летний опыт работы

382 Обзоры

Запрос Грегори

Грегори

31 года опыта

Запрос Грегори

от Донны

Nissan Rogue L4-2.5L -Engine Ужатие во время аккурации -Littleton, Colorado

9 Грег был очень хорошо осведомлен, нашел время, чтобы выслушать мое описание проблемы, и смог предоставить некоторую полезную информацию для следующих шагов.

Нужна помощь с вашим автомобилем?

Наши сертифицированные мобильные механики выезжают на дом в более чем 2000 городов США. Быстрые, бесплатные онлайн-расценки на ремонт вашего автомобиля.

ПОЛУЧИТЬ ЦЕНУ

ПОЛУЧИТЬ ЦЕНУ

Статьи по Теме

Что означает сигнальная лампа низкого заряда батареи брелока?

Световой индикатор низкого заряда батареи брелка сообщает, когда необходимо заменить батарею брелка, чтобы можно было продолжить использование пульта дистанционного управления.

B1925 Код неисправности OBD-II: Цепь подушки безопасности пассажира, короткое замыкание на батарею

B1925 означает, что существует проблема с соединением между аккумуляторной батареей и боковой подушкой безопасности пассажира, вероятно, из-за неисправности проводки или проблем с соединением.

Как рассчитать мощность в лошадиных силах

Мощность в лошадиных силах определяет скорость, с которой двигатель может двигать автомобиль. Узнайте, как рассчитать мощность для различных типов автомобилей и двигателей.

Похожие вопросы

Странный скрежещущий звук в передней части

Возможно, вы погнули что-то с этой стороны, особенно деталь подвески, ОДНАКО тот факт, что у вас слышен шум при неподвижной машине с задействованными тормозами, НЕ соответствует повреждению детали подвески. Машина бы…

Каков удельный крутящий момент для шатунного подшипника автомобиля Acura 3.