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 — таблица, формула

Вращающий момент электродвигателя – это сила вращения его вала. Именно крутящий момент определяет выходную мощность вашего двигателя. Она измеряется в Ньютонах на метр Н*м или килограммах силы на метр кгс*м.

Содержание

Расчет крутящего момента двигателя

Крутящий момент электродвигателя – это сила вращения его вала. Именно крутящий момент определяет выходную мощность вашего двигателя. Она измеряется в Ньютонах на метр Н*м или килограммах силы на метр кгс*м.

Виды крутящего момента:

• Номинальный – Значение крутящего момента для стандартного режима работы и стандартной номинальной нагрузки двигателя.
• Крутящий момент при запуске – Является табличным значением. Сила вращения, которую способен развить электродвигатель после запуска. При выборе электродвигателя необходимо следить за тем, чтобы это значение было больше статического момента устройства – насоса, вентилятора и т.д. В противном случае двигатель не сможет запуститься, а обмотка может перегреться и сгореть.
• Максимальный – это предел, при котором нагрузка выравнивается и останавливает двигатель.

Высокий крутящий момент двигателя обеспечивает автомобилю лучшую динамику разгона даже при низкой частоте вращения коленчатого вала и значительно повышает тяговую способность двигателя и способность к движению по пересеченной местности.

Крутящий момент и мощность

Водители часто спорят между собой о том, какой двигатель мощнее. Но иногда они понятия не имеют, из чего состоит этот параметр. Общепринятый термин “лошадиная сила” был введен изобретателем Джеймсом Уаттом в 18 веке. Он придумал его, наблюдая, как лошадь запрягают для подъема угля из шахты. Он подсчитал, что одна лошадь может поднять 150 кг угля на высоту 30 метров за одну минуту. Одна лошадиная сила эквивалентна 735,5 Вт, поэтому 1 кВт равен 1,36 л.с.

Прежде всего, мощность каждого двигателя указывается в лошадиных силах, и только потом упоминается крутящий момент. Однако эта тяговая характеристика также дает представление о конкретных буксировочных и ходовых возможностях автомобиля. Крутящий момент – это мера производительности двигателя, а мощность – ключевой параметр его работы. Эти показатели тесно связаны между собой. Чем больше лошадиных сил производит двигатель, тем больше потенциал крутящего момента. Этот потенциал реализуется в реальном мире через трансмиссию и оси машины. Сочетание этих элементов вместе определяет, сколько именно мощности может быть преобразовано в крутящий момент.

Самый простой пример – сравнить трактор с гоночным автомобилем. Гоночный автомобиль имеет много лошадиных сил, но ему необходим крутящий момент для увеличения скорости через коробку передач. Такой машине требуется очень мало работы для движения вперед, поскольку большая часть энергии используется для развития скорости.

Что касается трактора, то он может иметь двигатель такого же рабочего объема, который производит такое же количество лошадиных сил. Однако в этом случае мощность используется не для развития скорости, а для создания тяги (см. тяговый класс). Для этого он приводится в движение многоступенчатой трансмиссией. Поэтому трактор не развивает высоких скоростей, но может тянуть большие грузы, пахать и обрабатывать землю и т.д.

В двигателе внутреннего сгорания мощность передается от выхлопных газов к поршню и от поршня к кривошипно-шатунному механизму, а затем к коленчатому валу. А коленчатый вал, через коробку передач и трансмиссию, вращает колеса.

Конечно, крутящий момент двигателя не является постоянным. Она становится сильнее, когда на руку действует большая сила, и слабее, когда сила ослабевает или прекращается. Это означает, что когда водитель нажимает на педаль акселератора, сила, действующая на рычаг, увеличивается, и соответственно увеличивается крутящий момент двигателя.

Эта сила обеспечивает преодоление любых сил, мешающих движению автомобиля. К ним относятся силы трения в двигателе, коробке передач и трансмиссии, аэродинамические силы, силы качения и т.д. Чем больше мощность, тем большую силу сопротивления сможет преодолеть автомобиль и тем больше будет скорость. Однако мощность не является постоянной силой, а зависит от оборотов двигателя. На холостом ходу мощность одинаковая, но на максимальной скорости она совершенно разная. Многие производители автомобилей указывают, при каких оборотах двигателя достигается максимальная мощность.

Водители часто сталкиваются с ситуациями, когда им необходимо значительно ускорить свой автомобиль, чтобы выполнить необходимый маневр. Когда он нажимает акселератор до пола, он чувствует, что автомобиль разгоняется плохо. Быстрый разгон требует большого крутящего момента. Именно это характеризует быстрый разгон автомобиля.

Основная сила в двигателе внутреннего сгорания создается в камере сгорания, где происходит воспламенение топливно-воздушной смеси. Именно это приводит в движение кривошипно-шатунный механизм, а через него – коленчатый вал. Шатун – это длина кривошипа, а значит, если длина больше, то и крутящий момент увеличится.

Однако увеличить шатун до бесконечности невозможно. Если да, то ход поршня придется увеличить, а вместе с ним и размер двигателя. Также необходимо снизить обороты двигателя. Двигатели с большим коленчатым рычагом можно использовать только на больших лодках. Однако в легковых автомобилях небольшие размеры коленчатого вала не позволяют проводить какие-либо эксперименты.

Например, мы часто получаем запросы: “Нам нужно измерить двигатель мощностью 200 л.с.” или “Какой гидравлический тормоз вы бы порекомендовали для 140 кВт?”.

Что это означает на практике?

Если отойти от теории, то графики мощности и крутящего момента являются основными характеристиками двигателя. Когда вы ведете автомобиль в гору и пытаетесь сохранить прежнюю скорость, вам приходится сильнее нажимать на акселератор. Многие люди думают, что мощность останется прежней, потому что скорость не изменится. Но это не так!

При движении в гору двигатель получает больше мощности при тех же оборотах.
(В той же передаче). Вы можете легко проверить это, посмотрев на текущий расход топлива.

Это также объясняет, почему двигателю нужна коробка передач, поскольку нам необходимо поддерживать обороты в пределах максимального диапазона мощности двигателя, чтобы эффективно ускоряться и преодолевать подъемы в гору.

С другой стороны, электромобили обходятся без него. Кривая крутящего момента и мощности электродвигателя гораздо более линейна, и электродвигатель производит гораздо больше мощности на низких скоростях.

Обе эти единицы измерения мощности (лошадиные силы и ватты, причем термин киловатт обычно используется для увеличения числовых значений последней единицы) были изобретены Дж. Уаттом, но именно крутящий момент, измеряемый в ньютон-метрах, приводит в движение автомобиль. Почему не мощность двигателя определяет способность автомобиля двигаться?

Крутящий момент, его соотношение с мощностью

Дж. Уатт изобрел обе вышеупомянутые единицы измерения мощности (лошадиные силы и ватты, причем термин киловатт обычно используется для увеличения показателей последнего), но именно крутящий момент, выраженный в ньютон-метрах, приводит автомобиль в движение. Почему не мощность двигателя автомобиля определяет его способность двигаться?

Мощность и крутящий момент тесно связаны: мощность, измеряемая в ваттах, является примером крутящего момента, умноженного на 0,1047 и число оборотов в минуту.

Другими словами, мощность указывает на количество работы, выполненной за определенный период времени. Крутящий момент – это показатель способности двигателя выполнять работу.

Например, если автомобиль застрял в болоте и перестал двигаться, лошадиная сила двигателя равна нулю, потому что работа не выполняется, в то время как крутящий момент присутствует, хотя его величина минимальна, недостаточна для начала движения. Таким образом, крутящий момент возникает без мощности, но не наоборот.

На практике мощность напрямую влияет на скорость автомобиля: чем она выше, тем быстрее автомобиль может ехать. Крутящий момент (также называемый “крутящий момент”) – это мера силы, действующей на коленчатый вал, и его способность сопротивляться вращению. Высокий крутящий момент двигателя наиболее заметен при разгоне или при движении в сложных условиях, когда двигатель подвергается критическим нагрузкам.

Другим важным показателем возможностей двигателя является диапазон скоростей, в котором он достигает наибольшей тяги. Не менее важна гибкость двигателя, т.е. его способность достигать высоких оборотов при большой нагрузке. Это соотношение между количеством оборотов для получения наибольшей мощности и максимально возможного крутящего момента.

Это влияет на управление скоростью с помощью педалей акселератора и тормоза без использования коробки передач, а также на возможность движения на низкой скорости на высших передачах.

Например, благодаря хорошей эластичности двигателя автомобиль разгонится с 75-80 км/ч до 120 км/ч на 5-й передаче, и это произойдет тем быстрее, чем более эластичен силовой агрегат. Если у вас есть выбор между двумя двигателями одинакового рабочего объема и мощности, лучше выбрать более гибкий, так как он экономичнее, работает тише и имеет больший срок службы.

Чтобы решить эту дилемму, необходимо понять несколько фактов:

Мощность или крутящий момент – что важнее?

Чтобы решить эту дилемму, важно понять несколько фактов:

• Мощность линейно связана с частотой вращения коленчатого вала: более высокие обороты равны более высокой производительности;
• Мощность является производной от hp;
• До определенного значения мощность зависит от числа оборотов в минуту: более высокие обороты соответствуют большему километражу. Но после пика она снижается.

Из этого можно сделать вывод, что крутящий момент является приоритетным параметром, характеризующим возможности двигателя. В то же время нельзя пренебрегать мощностью: это означает, что производители автомобилей должны адаптировать характеристики машины таким образом, чтобы поддерживать баланс между этими величинами.

Момент нагрузки – это вращающий момент, создаваемый вращающейся механической системой, соединенной с валом асинхронного двигателя. В качестве синонима в литературе можно встретить термин “момент сопротивления”. Момент нагрузки зависит от геометрических и физических параметров тела в кинематической системе, соединенной с валом двигателя. Как правило, при расчетах предполагается, что момент сопротивления приложен к валу двигателя.

Как определить крутящий момент двигателя

Преобразователи частоты />Теория АЭД />Торки

В этом разделе мы собрали подборку статей о понятии крутящего момента, которое так важно в теории асинхронного привода. Здесь вы найдете материал, раскрывающий значение некоторых терминов, связанных с понятием крутящего момента. Кроме того, мы включили подборку статей с формулами, которые можно использовать для расчета конкретных значений крутящего момента или построения графиков их зависимости. Для наглядности здесь также приведены примеры, иллюстрирующие, как формулы могут быть использованы для расчета того или иного значения.

Пример расчета номинального крутящего момента для асинхронных двигателей

Асинхронные двигатели – теория – понятие крутящего момента

26.10.2012 22:10

Из теории мы знаем, что номинальный крутящий момент двигателя – это крутящий момент, развиваемый при номинальной мощности и номинальных оборотах в минуту. Как мы объясняли ранее, номинальный крутящий момент – это крутящий момент на валу двигателя, значение которого постоянно при постоянной номинальной скорости вращения вала. Ранее мы подробно рассмотрели, что такое пусковой момент асинхронного электродвигателя и какие формулы используются для расчета пускового момента (новая статья). В этой статье мы приведем пример расчета пускового момента для различных асинхронных двигателей. Для расчета мы будем использовать данные, имеющиеся в техническом паспорте двигателя: номинальный крутящий момент и пусковой момент, умноженный на номинальный крутящий момент. Расчет будет произведен в соответствии с формулой: М старт = Мн*К старт где Мн – пусковой момент, Мн – номинальный крутящий момент, K release – коэффициент умножения пускового момента. Исходные данные и результаты расчетов представлены в таблице. Первая колонка таблицы содержит обозначение двигателей, для которых проводились расчеты. Вторая колонка содержит данные о номинальном значении крутящего момента. Третий столбец содержит коэффициент умножения начального крутящего момента. В четвертой колонке приведены результаты расчетов пускового момента. Таблица Результаты расчетов пускового момента для асинхронных двигателей на основе технических паспортов Прежде чем разрабатывать и анализировать формулы для расчета пускового момента, важно напомнить, что такое пусковой момент. Пусковой момент – это крутящий момент на валу двигателя при определенных условиях. Ключевыми условиями являются нулевая скорость вращения ротора, установившийся ток и номинальное напряжение на обмотках двигателя. Для начала вспомним, что означает термин “критический момент” в теории двигателей. Критический момент – это максимально возможный крутящий момент на валу двигателя при его остановке. Подробнее о критическом моменте асинхронных двигателей.. Эта формула может быть использована для определения численного значения критического момента: Mcr = Mn*P В некоторых машинах необходимо обеспечить максимальный пусковой момент на начальном этапе запуска привода. Для этой задачи хорошо подходит двигатель с фазированным асинхронным ротором. Давайте вкратце опишем, что это такое. Асинхронный двигатель с фазным ротором имеет ротор с пазовыми обмотками. Обмотка ротора соединена в звезду. Фазные концы обмотки ротора соединены со специальными контактными кольцами. Кольца вращаются вместе с валом двигателя. Для запуска и регулировки обмотки ротора можно включить реостат. Реостат подключается с помощью щеточного контакта, который скользит по кольцам. Этот реостат является дополнительным активным резистором. Это сопротивление одинаково для каждой фазы обмотки. Благодаря возможности интегрировать реостат в обмотку ротора в этих двигателях, можно максимизировать пусковой момент уже на этапе запуска двигателя. Таким образом, можно уменьшить пусковые токи. Эти двигатели используются для привода приложений с высокими требованиями к пусковому моменту (например, пуск под нагрузкой). Дополнительная информация о пусковом моменте асинхронного двигателя Важным понятием в области физики твердого тела является крутящий момент. Эта концепция имеет особое значение в области электроприводов. В этой статье мы обсудим основные понятия, связанные с крутящим моментом. Для начала следует отметить, что крутящий момент часто также называют моментом силы, крутящим моментом, крутящим моментом и моментом кручения. Все эти термины являются синонимами. Хотя в некоторых практических приложениях их необходимо различать. Например, в технических приложениях “крутящий момент” относится к внешней силе, приложенной к объекту, а “вращающий момент” относится к внутренним силам, которые возникают в объекте из-за приложенных нагрузок. В нашей статье мы будем использовать понятие крутящего момента. Момент нагрузки – это вращающий момент, создаваемый вращающейся механической системой, соединенной с валом асинхронного двигателя. Термин “момент сопротивления” встречается в литературе как синоним. Нагрузочный момент зависит от геометрических и физических параметров тел в кинематической цепи, соединенной с валом двигателя. Как правило, при расчете момента нагрузки на валу двигателя принято использовать момент сопротивления. Тормозной момент – момент, развиваемый асинхронной машиной при торможении. В литературе можно найти синоним тормозного момента. В теории асинхронных двигателей рассматриваются три режима торможения: рекуперативное торможение, динамическое торможение и антиконденсатное торможение. Критический момент для асинхронных двигателей – Максимальное значение крутящего момента, развиваемого двигателем. Крутящий момент достигает этого значения при критическом скольжении. Если момент нагрузки на валу двигателя превышает критический момент, двигатель останавливается. Номинальный крутящий момент асинхронного двигателя – Крутящий момент, возникающий на валу двигателя при номинальной мощности и номинальной скорости. Номинальные данные относятся к данным, которые определяются при работе двигателя в режиме, для которого он был разработан и изготовлен. Пусковой момент на валу асинхронного двигателя – это момент, действующий на вал асинхронного двигателя при следующих условиях: скорость вращения ротора равна нулю (ротор неподвижен), ток установившийся, в обмотки двигателя подается ток номинальной частоты и напряжения, а соединение обмоток соответствует номинальному режиму работы двигателя. Электромагнитный крутящий момент – крутящий момент, приложенный к валу двигателя при протекании тока через обмотки. В литературе можно найти синонимы этого термина: крутящий момент двигателя или крутящий момент мотора. Также часто встречаются варианты с более конкретной формулировкой: электромагнитный момент или электромагнитный момент. В современной теории асинхронных электрических машин используется множество терминов, связанных с понятием крутящего момента. Некоторые из этих терминов относятся к крутящему моменту, возникающему на валу (роторе) электродвигателя. Другая группа терминов относится к крутящему моменту, создаваемому механической нагрузкой, подключенной к валу электродвигателя. Эти термины определяют как крутящий момент, развиваемый самим двигателем, так и различные состояния крутящего момента на выходном валу двигателя. Под состоянием понимается значение крутящего момента в критических точках. Например, номинальный крутящий момент или пусковой момент.

Читайте далее:

• Шаговые двигатели: свойства и практические схемы управления. Часть 2.
• Рабочие характеристики асинхронного двигателя; Школа для электриков: электротехника и электроника.
• Векторное и скалярное управление преобразователями частоты – принцип работы, система управления.
• Асинхронный электродвигатель – конструкция, принцип работы, типы асинхронных двигателей.
• Как найти начало и конец обмотки электродвигателя – ООО «СЗЭМО Электродвигатель».
• Векторное управление вентильным двигателем в безредукторном сервоприводе – темы научных работ по электротехнике, электронике, информатике читайте бесплатно тексты научных работ в электронной библиотеке КиберЛенинка.
• Типы электродвигателей и их характеристики.

калькулятор крутящего момента

, созданный Bogna Szyk

, рассмотрено Стивеном Вудлингом

Последнее обновление: 25 декабря 2022 г.

Соглашение:

• Уравнение крутя найти крутящий момент, возникающий при вращении тела. Что именно представляет собой этот крутящий момент? Представьте себе объект, который может вращаться вокруг некоторой точки, называемой точкой вращения. Если приложить силу на некотором расстоянии от точки опоры, то хоть сила и будет действовать по прямой линии, объект начнет вращаться. Продолжайте читать, если вы хотите узнать, как рассчитать крутящий момент, и получить подробное объяснение формулы крутящего момента.

  Если вам нужен крутящий момент в контексте автомобильной промышленности, то калькулятор крутящего момента в л.с. может быть для вас!

  Уравнение крутящего момента

  Крутящий момент (склонность объекта к вращению) зависит от трех разных факторов:

  τ = rFsin(θ)

  где:

  • r расстояние между плечом рычага точка поворота и точка приложения силы;
  • F — сила, действующая на объект;
  • θ — угол между вектором силы и плечом рычага. Обычно он равен 90°; и
  • τ — крутящий момент. Единицами крутящего момента являются ньютон-метры (обозначение: Н·м).

  Представьте, что вы пытаетесь открыть дверь. Точка поворота — это просто место, где расположены петли. Чем ближе вы к петлям, тем большее усилие вы должны приложить. Однако, если вы используете ручку, плечо рычага увеличится, и дверь откроется с меньшим усилием.

  💡 Не путайте это понятие с центробежной силой — центробежная сила направлена ​​к точке поворота, параллельно плечу рычага. Такая сила не вызывает крутящего момента (это можно проверить, подставив угол 0° в формулу крутящего момента).

  Как рассчитать крутящий момент

  1. Начните с определения силы, действующей на объект. Предположим, что F = 120 N .
  2. Выберите длину плеча рычага. В нашем примере r = 0,5 м .
  3. Выберите угол между вектором силы и плечом рычага. Если он не равен 90° по умолчанию, откройте расширенный режим калькулятора, чтобы изменить его. Предположим, что θ = 90° . Используйте расширенный режим, чтобы изменить значение θ.
  4. Введите эти значения в наш калькулятор крутящего момента. В нем используется уравнение крутящего момента: τ = rFsin(θ) = 0,5 * 120 * sin(90°) = 60 Н·м .
  5. Калькулятор крутящего момента также может работать в обратном направлении, определяя силу или плечо рычага, если задан крутящий момент.

  Если вы хотите узнать больше о концепции силы и втором законе Ньютона, попробуйте калькулятор ускорения и калькулятор второго закона Ньютона.

  Часто задаваемые вопросы

  Как рассчитать крутящий момент?

  Для расчета крутящего момента следуйте данным инструкциям:

  1. Узнать величину приложенной силы, F .

  2. Измерьте расстояние , r , между точкой вращения и точкой приложения силы.

  3. Определите угол θ между направлением приложенной силы и вектором между точкой приложения силы и точкой поворота.

  4. Умножьте r на F и sin θ и вы получите крутящий момент.

  Что такое единица крутящего момента в системе СИ?

  Единицей крутящего момента в системе СИ является ньютон-метр или Н⋅м . Чтобы выразить крутящий момент в имперские единицы мы используем фунт-сила-фут или lbf·ft .

  Какова формула измерения крутящего момента?

  Величина крутящего момента равна произведению величины силы на плечо рычага. Формула измерения силы — [M¹L¹T⁻²], а для плеча рычага — [L]. Следовательно, размерная формула для крутящего момента равна [M¹L²T⁻²] .

  Как преобразовать крутящий момент в lbf·ft из Н⋅м?

  Как мы знаем, 1 фунт-сила (фунт-сила) = 4,448 ньютона (Н) и 1 фут (фут) = 0,3048 метра (м). Следовательно, К преобразовать крутящий момент из Н⋅м в lbf·ft, разделить на 1,355818 или умножить на 0,737562.

  Bogna Szyk

  τ = rfsin (θ)

  Расстояние (R)

  Сила (F)

  Крутящий момент

  Проверьте 21 Аналогичный и периодический калькулятор. смещениеУгловая частота… Еще 18

  Как рассчитать крутящий момент электродвигателя 2023

  Лорен Нагель

  Опубликовано: 21 июня 2022 г., Последнее обновление 21 июня 2022 г.

  Введение

  Крутящий момент является важной переменной при оценке производительности электродвигателя. Его можно использовать для расчета механической мощности и получения электрической мощности. Для дронов и электрических самолетов знание крутящего момента также позволяет рассчитать КПД двигателя отдельно от КПД остальной части системы.

  В этой статье мы будем:

  • Использовать формулу крутящего момента электродвигателя для расчета крутящего момента бесщеточного двигателя
  • Экспериментальная проверка нашего расчета на испытательном стенде серии 1580.

  Рис. 1. Испытательный стенд серии 1580 с бесщеточным двигателем

  Как же рассчитать крутящий момент электродвигателя?

  Допустим, мы хотим узнать крутящий момент нашего мотора Xoar 2407. Вот что мы знаем:

  • Вес: 36 г
  • КВ: 2300 КВ
  • Размеры статора: 24 x 7 x 0,15 мм
  • Конфигурация: 12N14P

  Здесь нет ничего полезного для расчета крутящего момента, поэтому давайте рассмотрим некоторую справочную информацию.

  Крутящий момент двигателя связан с несколькими переменными, но наиболее важным для расчета крутящего момента является ток.

  Крутящий момент электродвигателя Формула:

  «Kt» — это коэффициент крутящего момента двигателя, единицами измерения которого являются Н.м/А (ньютон-метры на ампер). Kt — это отношение крутящего момента к току, и эта зависимость не является идеально линейной.

  Сам по себе этот коэффициент не очень полезен для нас, но мы можем использовать предположение, что Kt = 1/Kv, а Kv — число, которое у нас есть.

  Допустим, мы хотим подать на двигатель ток силой 20 А. Мы можем использовать это число и Kv нашего двигателя для расчета теоретического крутящего момента.

  Kv двигателя обычно указывается в об/мин/В, но для того, чтобы он работал в нашей формуле, нам нужны единицы СИ, в данном случае (радианы/секунды)/вольты. Для преобразования мы разделим 2300 на 60 с и умножим на 2π.

  Более точное объяснение значения Kv двигателя см. в нашей статье: Как рассчитать Kv двигателя

  Теперь мы можем подставить наше значение SI Kv в нашу формулу крутящего момента двигателя:

  Эта цифра кажется разумной, но нелинейность, вызванная ESC и двигателем, может означать, что теоретические результаты не обязательно отражают реальность. Обычно мы ожидаем разницу в 10–50 % между теоретическим значением и измеренным значением.

  Обратите внимание, что это уравнение работает в предположении, что зависимость между крутящим моментом и током является линейной, что не соответствует действительности, поэтому вычисленный крутящий момент не будет абсолютно точным.

  Давайте подключим двигатель к нашему испытательному стенду и посмотрим, насколько близко мы подошли к нашему теоретическому значению.

  Рис. 2. Испытательный стенд серии 1580 с бесщеточным двигателем и пропеллером

  Мы использовали испытательный стенд для проведения простого пошагового испытания, проводя измерения, когда система достигла 20 А. Результаты этого испытания приведены ниже. Рис. 3. Сравнение крутящего момента с текущими результатами

  Как видите, вопреки тому, что предлагает формула, зависимость между током и крутящим моментом не является линейной. Это связано с потерями от ESC и двигателя.

  Эти данные показывают, что расчеты крутящего момента могут дать нам только оценку истинного крутящего момента, создаваемого двигателем. Чтобы получить точные данные о крутящем моменте, вам нужен инструмент для его измерения.

  Мы знали об этой дилемме в течение достаточно долгого времени, поэтому мы разработали наши стенды для испытаний двигателей, чтобы пользователи могли собирать высокоточные данные о двигателях. В дополнение к измерению крутящего момента наши испытательные стенды также измеряют тягу, число оборотов в минуту, электрическую мощность, механическую мощность, эффективность двигателя и ESC, эффективность гребного винта и общую эффективность системы.