Продажа квадроциклов, снегоходов и мототехники
second logo
Пн-Чт: 10:00-20:00
Пт-Сб: 10:00-19:00 Вс: выходной

+7 (812) 924 3 942

+7 (911) 924 3 942

Содержание

Что такое вращающий момент


Вращающий момент — это… Что такое Вращающий момент?

Момент силы (синонимы: крутящий момент; вращательный момент; вращающий момент) — физическая величина, характеризующая вращательное действие силы на твёрдое тело.

Момент силы приложенный к гаечному ключу

Отношение между векторами силы, момента силы и импульса во вращающейся системе

Момент силы

В физике момент силы можно понимать как «вращающая сила». В системе СИ единицами измерения для момента силы является ньютон-метр, хотя сантиньютон-метр (cN•m), футо-фунт (ft•lbf), дюйм-фунт (lbf•in) и дюйм-унция (ozf•in) также часто используются для выражения момента силы. Символ момента силы τ (тау). Момент силы иногда называют моментом пары сил, это понятие возникло в трудах Архимеда над рычагами. Вращающиеся аналоги силы, массы и ускорения есть момент силы, момент инерции и угловое ускорение соответственно. Сила, приложенная к рычагу, умноженная на расстояние до оси рычага, есть момент силы. Например, сила в 3 ньютона, приложенная к рычагу, расстояние до оси которого 2 метра, это то же самое, что 1 ньютон, приложенный к рычагу, расстояние до оси которого 6 метров. Более точно, момент силы частицы определяется как векторное произведение:

где  — сила, действующая на частицу, а  — радиус-вектор частицы!

Предыстория

Строго говоря, вектор, обозначающий момент сил, введен искуственно, так как является удобным при вычислении работы по криволинейному участку относительно неподвижной оси и удобен при вычислении общего момента сил всей системы, так как может суммироваться. Для того, чтобы понять откуда появилось обозначение момента сил и как до него додумались, стоит рассмотреть действие силы на рычаг, относительно неподвижной оси.

Работа, совершаемая при действии силы на рычаг , совершающего вращательное движение вокруг неподвижной оси, может быть рассчитана исходя из следующих соображений.

Пусть под действием этой силы конец рычага смещается на бесконечно малый отрезок , которому соответствует бесконечно малый угол . Обозначим через вектор, который направлен вдоль бесконечно малого отрезка и равен ему по модулю. Угол между вектором силы и вектором равен , а угол и вектором силы .

Следовательно, бесконечно малая работа , совершаемая силой на бесконечно малом участке равна скалярному произведению вектора и вектора силы, то есть .

Теперь попытаемся выразить модуль вектора через радиус вектор , а проекцию вектора силы на вектор , через угол .

В первом случае, используя теорему Пифагора, можно записать следующее равенство , где в случае малого угла справедливо и следовательно

Для проекции вектора силы на вектор , видно, что угол , так как для бесконечно малого перемещения рычага , можно считать, что траектория перемещения перпендикулярна рычагу , а так как , получаем, что .

Теперь запишем бесконечно малую работу через новые равенства или .

Теперь видно, что произведение есть ни что иное как модуль векторного произведения векторов и , то есть , которое и было принято обозначить за момент силы или модуля вектора момента силы .

И теперь полная работа записывается очень просто или .

Единицы

Момент силы имеет размерность сила на расстояние, и в системе СИ единицей момента силы является «ньютон-метр». Джоуль, единица СИ для энергии и работы, тоже определяется как 1Н*м, но эта единица не используется для момента силы. Когда энергия представляется как результат «сила на расстояние», энергия скалярная, тогда как момент силы — это «сила, векторно умноженная на расстояние» и таким образом она (псевдо) векторная величина. Конечно, совпадение размерности этих величин не простое совпадение; момент силы 1Н*м, приложенный через целый оборот, требует энергии как раз 2*π джоулей. Математически

,

где Е — энергия, τ — вращающий момент, θ — угол в радианах.

Специальные случаи

Формула момента рычага

Момент рычага

Очень интересен особый случай, представляемый как определение момента силы в поле:

τ = МОМЕНТ РЫЧАГА * СИЛУ

Проблема такого представления в том, что оно не дает направления момента силы, а только его величину, поэтому трудно рассматривать в.м. в 3-хмерном случае. Если сила перпендикулярна вектору r, момент рычага будет равен расстоянию до центра и момент силы будет максимален

= РАССТОЯНИЕ ДО ЦЕНТРА * СИЛУ
Сила под углом

Если сила F направлена под углом θ к рычагу r, то τ = r*F*sinθ, где θ это угол между рычагом и приложенной силой

Статическое равновесие

Для того чтобы объект находился в равновесии, должна равняться нулю не только сумма всех сил, но и сумма всех моментов силы вокруг любой точки. Для 2-хмерного случая с горизонтальными и вертикальными силами: сумма сил в двух измерениях ΣH=0, ΣV=0 и момент силы в третьем измерении Στ=0.

Момент силы как функция от времени

Момент силы — производная по времени от момент импульса,

,

где L — момент импульса. Момент импульса твердого тела может быть описан через произведение момента инерции и угловой скорости.

,

То есть если I постоянная, то

,

где α — угловое ускорение, измеряемое в радианах в секунду за секунду.

Отношение между моментом силы и мощностью

Если сила совершает действие на каком-либо расстоянии, то она совершает механическую работу. Также если момент силы совершает действие через угловое расстояние, он совершает работу.

= МОМЕНТ СИЛЫ * УГЛОВАЯ СКОРОСТЬ

В системе СИ мощность измеряется в Ваттах, момент силы в ньютон-метрах, а УГЛОВАЯ СКОРОСТЬ в радианах в секунду.

Отношение между моментом силы и работой

= МОМЕНТ СИЛЫ * УГОЛ

В системе СИ работа измеряется в Джоулях, момент силы в Ньютон * метр, а УГОЛ в в радианах.

Обычно известна угловая скорость в радианах в секунду и время действия МОМЕНТА .

Тогда совершенная МОМЕНТОМ силы РАБОТА рассчитывается как:

= МОМЕНТ СИЛЫ * *

Момент силы относительно точки

Если имеется материальная точка , к которой приложена сила , то момент силы относительно точки равен векторному произведению радиус-вектора , соединяющий точки O и OF, на вектор силы :

.

Момент силы относительно оси

Моментом силы относительно оси называется момент проекции силы на плоскость, перпендикулярную оси относительно точки пересечения оси с этой плоскостью.

Единицы измерения

Момент силы измеряется в ньютон-метрах. 1 Н•м — момент силы, который производит сила 1 Н на рычаг длиной 1 м.

Измерение момента

На сегодняшний день измерение момента силы осуществляется с помощью тензометрических, оптических и индуктивных датчиков нагрузки. В России при решении задач измерения момента в основном используется оборудование зарубежных производителей (HBM (Германия), Kyowa (Япония), Dacell (Корея) и ряда других).

См. также

  • Момент инерции
  • Момент импульса
  • Теорема Вариньона

Wikimedia Foundation. 2010.

15.Вращательное движение. Момент силы и момент импульса.

Враща́тельное движе́ние — вид механического движения. При вращательном движении абсолютно твёрдого тела его точки описывают окружности, расположенные в параллельных плоскостях. Центры всех окружностей лежат при этом на одной прямой, перпендикулярной к плоскостям окружностей и называемой осью вращения. Ось вращения может располагаться внутри тела и за его пределами. Ось вращения в данной системе отсчёта может быть как подвижной, так и неподвижной. Например, в системе отсчёта, связанной с Землёй, ось вращения ротора генератора на электростанции неподвижна.

Кинетические характеристики:

Вращение твердого тела, как целого характеризуется углом , измеряющегося в угловых градусах или радианах, угловой скоростью (измеряется в рад/с)и угловым ускорением(единица измерения — рад/с²).

При равномерном вращении (T оборотов в секунду):

Частота вращения — число оборотов тела в единицу времени.-

,

Период вращения — время одного полного оборота. Период вращения T и его частота связаны соотношением .

Линейная скорость точки, находящейся на расстоянии R от оси вращения

Угловая скорость вращения тела

Момент силы (синонимы: крутящий момент, вращательный момент, вертящий момент, вращающий момент) — векторная физическая величина, равная векторному произведению радиус-вектора (проведённого от оси вращения к точке приложения силы — по определению), на вектор этой силы. Характеризует вращательное действие силы на твёрдое тело.

Момент силы измеряется в ньютон-метрах. 1 Н·м — момент силы, который производит сила 1 Н на рычаг длиной 1 м. Сила приложена к концу рычага и направлена перпендикулярно ему.

Моме́нт и́мпульса (кинетический момент, угловой момент, орбитальный момент, момент количества движения) характеризует количество вращательного движения. Величина, зависящая от того, сколько массы вращается, как она распределена относительно оси вращения и с какой скоростью происходит вращение. Момент импульса замкнутой системы сохраняется

Зако́н сохране́ния моме́нта и́мпульса (закон сохранения углового момента) — один из фундаментальных законов сохранения. Математически выражается через векторную сумму всех моментов импульса относительно выбранной оси для замкнутой системы тел и остается постоянной, пока на систему не воздействуют внешние силы. В соответствии с этим момент импульса замкнутой системы в любой системе координат не изменяется со временем.

Закон сохранения момента импульса есть проявление изотропности пространства относительно поворота.

16.Уравнение динамики вращательного движения. Момент инерции.

Основное уравнение динамики вращательного движения материальной точки — угловое ускорение точки при ее вращении вокруг неподвижной оси пропорционально вращающему моменту и обратно пропорционально моменту инерции.

М = E*J или E = M/J

Сравнивая полученное выражение со вторым законом Ньютона с поступательным законом, видим, что момент инерции J является мерой инертности тела во вращательном движении. Как и масса величина аддитивная.

Момент инерции — скалярная (в общем случае — тензорная) физическая величина, мера инертности во вращательном движении вокруг оси, подобно тому, как масса тела является мерой его инертности в поступательном движении. Характеризуется распределением масс в теле: момент инерции равен сумме произведений элементарных масс на квадрат их расстояний до базового множества (точки, прямой или плоскости).

Единица измерения СИ: кг·м².Обозначение: I или J.

Различают несколько моментов инерции — в зависимости от многообразия, от которого отсчитывается расстояние точек.

Свойства момента инерции:

1.Момент инерции системы равен сумме момента инерции её частей.

2.Момент инерции тела является величиной, иманентно присущей этому телу.

Момент инерции твердого тела — это велина, характеризующая распределение массы в теле и являющаяся мерой инертности тела при вращательном движении.

Формула момента инерции:

Теорема Штейнера:

Момент инерции тела относительно какой-либо оси равен моменту инерции относительно параллельной оси, проходящей через центр инерции, сложенной с величиной m*(R*R), где R — расстояние между осями.

Моментом инерции механической системы относительно неподвижной оси («осевой момент инерции») называется величина Ja, равная сумме произведений масс всех n материальных точек системы на квадраты их расстояний до оси:

Осевой момент инерции тела Ja является мерой инертности тела во вращательном движении вокруг оси подобно тому, как масса тела является мерой его инертности в поступательном движении.

Центральный момент инерции (или момент инерции относительно точки O) — это величина

.

Вращательный момент

Физика > Вращательный момент

Изучите вращательный момент в физике. Узнайте, что такое момент вращательного движения, силы и инерции, роль вектора, угловой скорости и углового движения.

Вращательный момент – сила, заставляющая объекты поворачиваться или вращаться вокруг своей оси.

Задача обучения

  • Описать воздействие вращательного момента на объект.

Основные пункты

  • Вращательный момент находят при помощи умножения активной силы на дистанцию к оси вращения (рычаг момента).
  • Вращательный момент смещается, потому что сила отображает движение.
  • Единица – Ньютон на метр.

Термины

  • Вектор – определенное количество, характеризующееся величиной и направлением (между двумя точками).
  • Угловая скорость – векторная величина, характеризующая объект в движении по кругу.
  • Угловое движение – смещение тела вокруг статичной точки или оси (вроде планет и маятника). Равняется углу, проходящему в точке или оси по линии, отображенной на теле.

Вращательный момент – тенденция силы поворачивать или вращать смещающийся объект. Ее можно измерить при помощи момента сила. Вращательный момент в угловом движении соответствует силе смещения. В результате получаем угловое ускорение или угловое торможение частички. Можно измерить при помощи уравнения:

T = r × F

Процесс вращения – особенный случай для углового движения. Момент вращательного движения вычисляется относительно оси, поэтому вектор r ограничивается перпендикулярным размещением относительно оси вращения. То есть, плоскость движения перпендикулярна оси вращения.

Вращательный момент – поперечная производная силы рычага момента. Он активируется каждый раз, когда объект пребывает во вращении. Также момент можно выразить через угловое ускорение объекта.

Вращательный момент с позиции рычага момента

Вычислить направление вращательного момента намного легче, чем угловую скорость. Почему? Просто сам вращательный момент приравнивается к векторному произведению двух векторов, а угловая скорость – один из двух объектов векторного движения. Если мы знаем направление двух действующих объектов, то легко находим и направление вращательного момента.

Он зависит от силы, дистанции и оси вращения, поэтому единицей выступает ньютон на метр.

(1 оценок, среднее: 5,00 из 5)

Вращательный момент — это… Что такое Вращательный момент?

Момент силы (синонимы: крутящий момент; вращательный момент; вращающий момент) — физическая величина, характеризующая вращательное действие силы на твёрдое тело.

Момент силы приложенный к гаечному ключу

Отношение между векторами силы, момента силы и импульса во вращающейся системе

Момент силы

В физике момент силы можно понимать как «вращающая сила». В системе СИ единицами измерения для момента силы является ньютон-метр, хотя сантиньютон-метр (cN•m), футо-фунт (ft•lbf), дюйм-фунт (lbf•in) и дюйм-унция (ozf•in) также часто используются для выражения момента силы. Символ момента силы τ (тау). Момент силы иногда называют моментом пары сил, это понятие возникло в трудах Архимеда над рычагами. Вращающиеся аналоги силы, массы и ускорения есть момент силы, момент инерции и угловое ускорение соответственно. Сила, приложенная к рычагу, умноженная на расстояние до оси рычага, есть момент силы. Например, сила в 3 ньютона, приложенная к рычагу, расстояние до оси которого 2 метра, это то же самое, что 1 ньютон, приложенный к рычагу, расстояние до оси которого 6 метров. Более точно, момент силы частицы определяется как векторное произведение:

где  — сила, действующая на частицу, а  — радиус-вектор частицы!

Предыстория

Строго говоря, вектор, обозначающий момент сил, введен искуственно, так как является удобным при вычислении работы по криволинейному участку относительно неподвижной оси и удобен при вычислении общего момента сил всей системы, так как может суммироваться. Для того, чтобы понять откуда появилось обозначение момента сил и как до него додумались, стоит рассмотреть действие силы на рычаг, относительно неподвижной оси.

Работа, совершаемая при действии силы на рычаг , совершающего вращательное движение вокруг неподвижной оси, может быть рассчитана исходя из следующих соображений.

Пусть под действием этой силы конец рычага смещается на бесконечно малый отрезок , которому соответствует бесконечно малый угол . Обозначим через вектор, который направлен вдоль бесконечно малого отрезка и равен ему по модулю. Угол между вектором силы и вектором равен , а угол и вектором силы .

Следовательно, бесконечно малая работа , совершаемая силой на бесконечно малом участке равна скалярному произведению вектора и вектора силы, то есть .

Теперь попытаемся выразить модуль вектора через радиус вектор , а проекцию вектора силы на вектор , через угол .

В первом случае, используя теорему Пифагора, можно записать следующее равенство , где в случае малого угла справедливо и следовательно

Для проекции вектора силы на вектор , видно, что угол , так как для бесконечно малого перемещения рычага , можно считать, что траектория перемещения перпендикулярна рычагу , а так как , получаем, что .

Теперь запишем бесконечно малую работу через новые равенства или .

Теперь видно, что произведение есть ни что иное как модуль векторного произведения векторов и , то есть , которое и было принято обозначить за момент силы или модуля вектора момента силы .

И теперь полная работа записывается очень просто или .

Единицы

Момент силы имеет размерность сила на расстояние, и в системе СИ единицей момента силы является «ньютон-метр». Джоуль, единица СИ для энергии и работы, тоже определяется как 1Н*м, но эта единица не используется для момента силы. Когда энергия представляется как результат «сила на расстояние», энергия скалярная, тогда как момент силы — это «сила, векторно умноженная на расстояние» и таким образом она (псевдо) векторная величина. Конечно, совпадение размерности этих величин не простое совпадение; момент силы 1Н*м, приложенный через целый оборот, требует энергии как раз 2*π джоулей. Математически

,

где Е — энергия, τ — вращающий момент, θ — угол в радианах.

Специальные случаи

Формула момента рычага

Момент рычага

Очень интересен особый случай, представляемый как определение момента силы в поле:

τ = МОМЕНТ РЫЧАГА * СИЛУ

Проблема такого представления в том, что оно не дает направления момента силы, а только его величину, поэтому трудно рассматривать в.м. в 3-хмерном случае. Если сила перпендикулярна вектору r, момент рычага будет равен расстоянию до центра и момент силы будет максимален

= РАССТОЯНИЕ ДО ЦЕНТРА * СИЛУ
Сила под углом

Если сила F направлена под углом θ к рычагу r, то τ = r*F*sinθ, где θ это угол между рычагом и приложенной силой

Статическое равновесие

Для того чтобы объект находился в равновесии, должна равняться нулю не только сумма всех сил, но и сумма всех моментов силы вокруг любой точки. Для 2-хмерного случая с горизонтальными и вертикальными силами: сумма сил в двух измерениях ΣH=0, ΣV=0 и момент силы в третьем измерении Στ=0.

Момент силы как функция от времени

Момент силы — производная по времени от момент импульса,

,

где L — момент импульса. Момент импульса твердого тела может быть описан через произведение момента инерции и угловой скорости.

,

То есть если I постоянная, то

,

где α — угловое ускорение, измеряемое в радианах в секунду за секунду.

Отношение между моментом силы и мощностью

Если сила совершает действие на каком-либо расстоянии, то она совершает механическую работу. Также если момент силы совершает действие через угловое расстояние, он совершает работу.

= МОМЕНТ СИЛЫ * УГЛОВАЯ СКОРОСТЬ

В системе СИ мощность измеряется в Ваттах, момент силы в ньютон-метрах, а УГЛОВАЯ СКОРОСТЬ в радианах в секунду.

Отношение между моментом силы и работой

= МОМЕНТ СИЛЫ * УГОЛ

В системе СИ работа измеряется в Джоулях, момент силы в Ньютон * метр, а УГОЛ в в радианах.

Обычно известна угловая скорость в радианах в секунду и время действия МОМЕНТА .

Тогда совершенная МОМЕНТОМ силы РАБОТА рассчитывается как:

= МОМЕНТ СИЛЫ * *

Момент силы относительно точки

Если имеется материальная точка , к которой приложена сила , то момент силы относительно точки равен векторному произведению радиус-вектора , соединяющий точки O и OF, на вектор силы :

.

Момент силы относительно оси

Моментом силы относительно оси называется момент проекции силы на плоскость, перпендикулярную оси относительно точки пересечения оси с этой плоскостью.

Единицы измерения

Момент силы измеряется в ньютон-метрах. 1 Н•м — момент силы, который производит сила 1 Н на рычаг длиной 1 м.

Измерение момента

На сегодняшний день измерение момента силы осуществляется с помощью тензометрических, оптических и индуктивных датчиков нагрузки. В России при решении задач измерения момента в основном используется оборудование зарубежных производителей (HBM (Германия), Kyowa (Япония), Dacell (Корея) и ряда других).

См. также

  • Момент инерции
  • Момент импульса
  • Теорема Вариньона

Wikimedia Foundation. 2010.

Единицы измерения крутящего момента двигателей

В технических характеристиках двигателей и конструкций, оснащенных двигателями, постоянно фигурирует загадочный показатель нм, как единица измерения крутящего момента. Если с мощностью в лошадиных силах все понятно даже на интуитивном уровне, лошадь – она и есть лошадь, то здесь могут возникнуть некоторые затруднения.

Архимедов рычаг

Широко известный ученый Архимед как-то изрек знаменитую фразу: «Дайте мне рычаг, и я переверну Землю». Можно сказать, что именно эта фраза и послужила началом рождения показателя единицы измерения крутящего момента. Как известно, планета Земля несколько тяжеловата для того, чтобы человек, даже такой уважаемый и известный, как Архимед, мог ее перевернуть. Ключ – это использование рычага, позволяющего на порядки увеличивать силу воздействия на объект. Рычаг представляет собой фактически любой предмет, способный свободно вращаться вокруг точки опоры. Если точка опоры находится ровно в середине рычага, при приложении одинаковых усилий с каждого конца рычага вся конструкция будет стоять на месте. Ситуация изменится лишь при смещении точки опоры в одну из сторон. Лучше всего это видно на приведенном ниже рисунке.

Оно крутится

Как видно, рычаг крутится вокруг точки опоры, совершая неполный оборот. Соотношение прикладываемой силы к длинному плечу рычага и получаемого усилия на коротком плече составляет основу единиц измерения крутящего момента. Соотношение это очень простое: усилия, помноженные на длину соответствующего плеча рычага, должны быть равны. Закон сохранения энергии работает всегда. Этот принцип действия можно распространить и на пару шестеренок разного диаметра, и вообще на любые взаимодействующие при помощи вращения агрегаты механизмов разных диаметров, представляющие собой, по сути, плечи условных рычагов.

Крутящий момент

Теперь можно взять вращающийся вал двигателя. Радиус вала двигателя – это условный рычаг, а при его вращении возникает сила, направленная перпендикулярно к оси вращения. Схематично это показано на следующем рисунке.

Здесь R – это радиус вала, а F – вектор силы, образуемой при вращении вала. Как и при обычном рычаге, их произведение (R*F) и будет моментом силы, или крутящим моментом. Поскольку, в соответствии с международной системой единиц, сила измеряется в ньютонах, а расстояние – в метрах, единицей измерения крутящего момента является ньютон-метр, или сокращенно – нм.

Однако имеются и другие обозначения. Иногда для измерения силы используют не ньютоны, а килограммы (кгс), тогда эту величину можно пересчитать в «классику» при помощи коэффициента. 1 кгс на метр равен 9,81 нм. В странах, не использующих метрическую систему, в качестве единицы измерения крутящего момента электродвигателя применяют фунтофут. Звучит непривычно, но тем не менее. 1 фунтофут равен 1,36 нм. Существует зависимость между мощностью, частотой оборотов и создаваемым крутящим моментом. Она очень простая. Мощность равна произведению частоты оборотов на крутящий момент, деленную на коэффициент. Коэффициент зависит от единиц измерения крутящего момента и других указанных величин.

Если речь идет о лошадиных силах, кгс на метр и оборотах в минуту, этот коэффициент равен 716,2, для нм и киловатт – 9549. В открытом доступе имеются соответствующие калькуляторы. В технических характеристиках обычно указывают крутящий момент, измеренный непосредственно на валу двигателя.

что такое, формула и в чем измеряется

На чтение 9 мин. Просмотров 2.7k.

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.

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.

Маховик – одна из важнейших деталей, которая должна через редуктор передавать вращательный момент от мотора к коробке передач, от стартера на коленвал, от коленвала на нажимной диск. Собственно, крутящий момент – итог давления на шатун.

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:

Модели автомобиля ВАЗ Крутящий момент (Нм, разные марки двигателей)
2107 93 – 176
2108 79-186
2109 78-118
2110 104-196
2112 104-162
2114 115-145
2121 (Нива) 116-129
2115 103-132
2106 92-116
2101 85-92
2105 85-186
Двигатели ЗМЗ
406 181,5-230
409 230
Других популярные в России марки автомобилей
Ауди А6 500-750
БМВ 5 290-760
Бугатти Вейрон 1250-1500
Дэу Нексия 123-150
КАМАЗ ~650-2000+
Киа Рио 132-151
Лада Калина 127-148
Мазда 6 165-420
Мицубиси Лансер 143-343
УАЗ Патриот 217-235
Рено Логан 112-152
Рено Дастер 156-240
Тойота Королла 128-173
Хендай Акцент 106-235
Хендай Солярис 132-151
Шевроле Каптив 220-400
Шевроле Круз 118-200

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

Автомобильный трехфазный асинхронный электродвигатель работает по совершенно другим законам, поэтому его мощность и КМ отличаются от традиционных кардинально. Электромотор состоит из ротора и статора, кратность которых позволяет выдавать пиковый КМ (600 Нм) на любой скорости. При этом мощность электродвигателя, например, у Теслы, составляет 416 л. с.

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.


Кроме того, благодаря большему крутящему момент автомобиль, использующийся как грузовой, обладает большей грузоподъемностью за счет двигателя. Особенно если двигатель дизель-генераторный.

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).

Момент вращения единицы измерения. Момент силы. Основной закон динамики вращательного движения

Которая равна произведению силы на ее плечо.

Момент силы вычисляют при помощи формулы:

где F — сила, l — плечо силы.

Плечо силы — это самое короткое расстояние от линии действия силы до оси вращения тела. На рисунке ниже изображено твердое тело, которое может вращаться вокруг оси. Ось вращения этого тела является перпендикулярной к плоскости рисунка и проходит через точку, которая обозначена как буква О. Пле-чом силы F t здесь оказывается расстояние l , от оси вращения до линии действия силы. Определяют его таким образом. Первым шагом проводят линию действия силы, далее из т. О, через которую проходит ось вращения тела, опускают на линию действия силы перпендикуляр. Длина этого перпендикуляра оказывается плечом данной силы.

Момент силы характеризует вращающее действие силы . Это действие зависит как от силы, так и от плеча. Чем больше плечо, тем меньшую силу необходимо приложить, чтобы получить желаемый результат, то есть один и тот же момент силы (см. рис. выше). Именно поэтому открыть дверь, толкая ее возле петель, намного сложнее, чем берясь за ручку, а гайку отвернуть намного легче длинным, чем коротким гаечным ключом.

За единицу момента силы в СИ принимается момент силы в 1 Н , плечо которой равно 1м — ньютон-метр (Н · м).

Правило моментов.

Твердое тело, которое может вращаться вокруг неподвижной оси, находится в равновесии, если момент силы М 1 вращающей его по часовой стрелке, равняется моменту силы М 2 , которая вращает его против часовой стрелки:

Правило моментов есть следствие одной из теорем механики , которая была сформулирована французским ученым П. Вариньоном в 1687 г.

Пара сил.

Если на тело действуют 2 равные и противоположно направленные силы, которые не лежат на одной прямой, то такое тело не находится в равновесии, так как результирующий момент этих сил относительно любой оси не равняется нулю, так как обе силы имеют моменты, направленные в одну сторону. Две такие силы, одновременно действующие на тело, называют парой сил . Если тело закреплено на оси, то под действием пары сил оно будет вращаться. Если пара сил приложена «свободному телу, то оно будет вращаться вокруг оси. проходящей через центр тяжести тела, рисунке б .

Момент пары сил одинаков относительно любой оси, перпендикулярной к плоскости пары. Суммарный момент М пары всегда равен произведению одной из сил F на расстояние l между силами, которое называется плечом пары , независимо от того, на какие отрезки l , и разделяет положение оси плечо пары:

Момент нескольких сил, равнодействующая которых равна нулю, будет одинаковым относи-тельно всех осей, параллельных друг другу, поэтому действие всех этих сил на тело можно заме нить действием одной пары сил с тем же моментом.

Определение 1

Моментом силы представляется крутящий или вращательный момент, являясь при этом векторной физической величиной.

Она определяется как векторное произведение вектора силы, а также радиус-вектора, который проведен от оси вращения к точке приложения указанной силы.

Момент силы выступает характеристикой вращательного воздействия силы на твердое тело. Понятия «вращающий» и «крутящий» моменты не будут считаться при этом тождественными, поскольку в технике понятие «вращающий» момент рассматривают как внешнее, прикладываемое к объекту, усилие.

В то же время, понятие «крутящий» рассматривается в формате внутреннего усилия, возникающего в объекте под воздействием определенных приложенных нагрузок (подобным понятием оперируют при сопротивлении материалов).

Понятие момента силы

Момент силы в физике может рассматриваться в виде так называемой «вращающей силы». В СИ за единицу измерения принимают ньютон-метр. Момент силы также может называться «моментом пары сил», что отмечено в работах Архимеда над рычагами.

Замечание 1

В простых примерах, при приложении силы к рычагу в перпендикулярном отношении к нему, момент силы будет определяться в виде произведения величины указанной силы и расстояния до оси вращения рычага.

К примеру, сила в три ньютона, приложенная на двухметровом расстоянии от оси вращения рычага, создает момент, равнозначный силе в один ньютон, приложенной на 6-метровом расстоянии к рычагу. Более точно момент силы частицы определяют в формате векторного произведения:

$\vec {M}=\vec{r}\vec{F}$, где:

  • $\vec {F}$ представляет силу, воздействующая на частицу,
  • $\vec {r}$ является радиусом вектора частицы.

В физике следует понимать энергию как скалярную величину, в то время как момент силы будет считаться величиной (псевдо) векторной. Совпадение размерностей подобных величин не будет случайным: момент силы в 1 Н м, который приложен через целый оборот, совершая механическую работу, сообщает энергию в 2 $\pi$ джоулей. Математически это выглядит так:

$E = M\theta $, где:

  • $E$ представляет энергию;
  • $M$ считается вращающимся моментом;
  • $\theta $ будет углом в радианах.

Сегодня измерение момента силы осуществляют посредством задействования специальных датчиков нагрузки тензометрического, оптического и индуктивного типа.

Формулы расчета момента силы

Интересным в физике является вычисление момента силы в поле, производимого по формуле:

$\vec{M} = \vec{M_1}\vec{F}$, где:

  • $\vec{M_1}$ считается моментом рычага;
  • $\vec{F}$ представляет величину действующей силы.

Недостатком такого представления будет считаться тот факт, что оно не определяет направление момента силы, а только лишь его величину. При перпендикулярности силы вектору вектору $\vec{r}$ момент рычага будет равен расстоянию от центра до точки приложенной силы. При этом момент силы окажется максимальным:

$\vec{T}=\vec{r}\vec{F}$

При совершении силой определенного действия на каком-либо расстоянии, она совершит механическую работу. Точно также и момент силы (при выполнении действия через угловое расстояние) совершит работу.

$P = \vec {M}\omega $

В существующей международной системе измерений мощность $P$ будет измеряться в Ваттах, а непосредственно момент силы- в ньютон-метрах. При этом угловая скорость определяется в радианах в секунду.

Момент нескольких сил

Замечание 2

При воздействии на тело двух равных, а также противоположно направленных сил, не лежащих при этом на одной и той же прямой, наблюдается отсутствие пребывания этого тела в состоянии равновесия. Это объясняется тем, что результирующий момент указанных сил относительно любой из осей не имеет нулевого значения, поскольку обе представленные силы имеют направленные в одну сторону моменты (пара сил).

В ситуации, когда тело закрепляется на оси, произойдет его вращение под воздействием пары сил. Если пара сил будет приложенной в отношении свободного тела, оно в таком случае станет вращаться вокруг проходящей сквозь центр тяжести тела оси.

Момент пары сил считается одинаковым в отношении любой оси, которая перпендикулярна плоскости пары. При этом суммарный момент $М$ пары всегда будет равным произведению одной из сил $F$ на расстояние $l$ между силами (плечо пары) в независимости от типов отрезков, на которые оно разделяет положение оси.

$M={FL_1+FL-2} = F{L_1+L_2}=FL$

В ситуации, когда равнодействующая момента нескольких сил равнозначна нулю, он будет считаться одинаковым относительно всех параллельных друг другу осей. По этой причине воздействие на тело всех этих сил возможно заменить действием всего лишь одной пары сил с таким же моментом.

Момент силы (синонимы: крутящий момент, вращательный момент, вертящий момент, вращающий момент ) — векторная физическая величина , равная векторному произведению радиус-вектора , проведённого от оси вращения к точке приложения силы, на вектор этой силы. Характеризует вращательное действие силы на твёрдое тело .

Понятия «вращающий» и «крутящий» моменты в общем случае не тождественны, так как в технике понятие «вращающий» момент рассматривается как внешнее усилие, прикладываемое к объекту, а «крутящий» — внутреннее усилие, возникающее в объекте под действием приложенных нагрузок (этим понятием оперируют в сопротивлении материалов).

Общие сведения

Специальные случаи

Формула момента рычага

Очень интересен особый случай, представляемый как определение момента силы в поле:

\left|\vec M\right| = \left|\vec{M}_1\right| \left|\vec F\right|, где: \left|\vec{M}_1\right| — момент рычага, \left|\vec F\right| — величина действующей силы.

Проблема такого представления в том, что оно не дает направления момента силы, а только его величину. Если сила перпендикулярна вектору \vec r, момент рычага будет равен расстоянию до центра и момент силы будет максимален:

\left|\vec{T}\right| = \left|\vec r\right| \left|\vec F\right|

Сила под углом

Если сила \vec F направлена под углом \theta к рычагу r, то M = r F \sin\theta.

Статическое равновесие

Для того чтобы объект находился в равновесии, должна равняться нулю не только сумма всех сил, но и сумма всех моментов силы вокруг любой точки. Для двумерного случая с горизонтальными и вертикальными силами: сумма сил в двух измерениях ΣH=0, ΣV=0 и момент силы в третьем измерении ΣM=0.

Момент силы как функция от времени

\vec M = \frac{d\vec L}{dt},

где \vec L — момент импульса.

Возьмём твердое тело. Движение твёрдого тела можно представить как движение конкретной точки и вращения вокруг неё.

Момент импульса относительно точки O твёрдого тела может быть описан через произведение момента инерции и угловой скорости относительно центра масс и линейного движения центра масс.{\theta_2} \left|\vec M\right| \mathrm{d}\theta

В случае постоянного момента получаем:

A = \left|\vec M\right|\theta

Обычно известна угловая скорость \omega в радианах в секунду и время действия момента t.

Тогда совершённая моментом силы работа рассчитывается как:

A = \left|\vec M\right|\omega t

Момент силы относительно точки

Если имеется материальная точка O_F, к которой приложена сила \vec F, то момент силы относительно точки O равен векторному произведению радиус-вектора \vec r, соединяющего точки O и O_F, на вектор силы \vec F:

\vec{M_O} = \left[\vec r \times \vec F\right].

Момент силы относительно оси

Момент силы относительно оси равен алгебраическому моменту проекции этой силы на плоскость, перпендикулярную этой оси относительно точки пересечения оси с плоскостью, то есть M_z(F) = M_o(F») = F»h».

Единицы измерения

Момент силы измеряется в ньютон-метрах . 1 Н·м — это момент, который производит сила 1 Н на рычаг длиной 1 м, приложенная к концу рычага и направленная перпендикулярно ему.

Измерение момента

На сегодняшний день измерение момента силы осуществляется с помощью тензометрических, оптических и индуктивных датчиков нагрузки .

См. также

Напишите отзыв о статье «Момент силы»

Отрывок, характеризующий Момент силы

Но хотя уже к концу сражения люди чувствовали весь ужас своего поступка, хотя они и рады бы были перестать, какая то непонятная, таинственная сила еще продолжала руководить ими, и, запотелые, в порохе и крови, оставшиеся по одному на три, артиллеристы, хотя и спотыкаясь и задыхаясь от усталости, приносили заряды, заряжали, наводили, прикладывали фитили; и ядра так же быстро и жестоко перелетали с обеих сторон и расплюскивали человеческое тело, и продолжало совершаться то страшное дело, которое совершается не по воле людей, а по воле того, кто руководит людьми и мирами.
Тот, кто посмотрел бы на расстроенные зады русской армии, сказал бы, что французам стоит сделать еще одно маленькое усилие, и русская армия исчезнет; и тот, кто посмотрел бы на зады французов, сказал бы, что русским стоит сделать еще одно маленькое усилие, и французы погибнут. Но ни французы, ни русские не делали этого усилия, и пламя сражения медленно догорало.
Русские не делали этого усилия, потому что не они атаковали французов. В начале сражения они только стояли по дороге в Москву, загораживая ее, и точно так же они продолжали стоять при конце сражения, как они стояли при начале его. Но ежели бы даже цель русских состояла бы в том, чтобы сбить французов, они не могли сделать это последнее усилие, потому что все войска русских были разбиты, не было ни одной части войск, не пострадавшей в сражении, и русские, оставаясь на своих местах, потеряли половину своего войска.
Французам, с воспоминанием всех прежних пятнадцатилетних побед, с уверенностью в непобедимости Наполеона, с сознанием того, что они завладели частью поля сраженья, что они потеряли только одну четверть людей и что у них еще есть двадцатитысячная нетронутая гвардия, легко было сделать это усилие. Французам, атаковавшим русскую армию с целью сбить ее с позиции, должно было сделать это усилие, потому что до тех пор, пока русские, точно так же как и до сражения, загораживали дорогу в Москву, цель французов не была достигнута и все их усилия и потери пропали даром. Но французы не сделали этого усилия. Некоторые историки говорят, что Наполеону стоило дать свою нетронутую старую гвардию для того, чтобы сражение было выиграно. Говорить о том, что бы было, если бы Наполеон дал свою гвардию, все равно что говорить о том, что бы было, если б осенью сделалась весна. Этого не могло быть. Не Наполеон не дал своей гвардии, потому что он не захотел этого, но этого нельзя было сделать. Все генералы, офицеры, солдаты французской армии знали, что этого нельзя было сделать, потому что упадший дух войска не позволял этого.
Не один Наполеон испытывал то похожее на сновиденье чувство, что страшный размах руки падает бессильно, но все генералы, все участвовавшие и не участвовавшие солдаты французской армии, после всех опытов прежних сражений (где после вдесятеро меньших усилий неприятель бежал), испытывали одинаковое чувство ужаса перед тем врагом, который, потеряв половину войска, стоял так же грозно в конце, как и в начале сражения. Нравственная сила французской, атакующей армии была истощена. Не та победа, которая определяется подхваченными кусками материи на палках, называемых знаменами, и тем пространством, на котором стояли и стоят войска, – а победа нравственная, та, которая убеждает противника в нравственном превосходстве своего врага и в своем бессилии, была одержана русскими под Бородиным. Французское нашествие, как разъяренный зверь, получивший в своем разбеге смертельную рану, чувствовало свою погибель; но оно не могло остановиться, так же как и не могло не отклониться вдвое слабейшее русское войско. После данного толчка французское войско еще могло докатиться до Москвы; но там, без новых усилий со стороны русского войска, оно должно было погибнуть, истекая кровью от смертельной, нанесенной при Бородине, раны. Прямым следствием Бородинского сражения было беспричинное бегство Наполеона из Москвы, возвращение по старой Смоленской дороге, погибель пятисоттысячного нашествия и погибель наполеоновской Франции, на которую в первый раз под Бородиным была наложена рука сильнейшего духом противника.

Для человеческого ума непонятна абсолютная непрерывность движения. Человеку становятся понятны законы какого бы то ни было движения только тогда, когда он рассматривает произвольно взятые единицы этого движения. Но вместе с тем из этого то произвольного деления непрерывного движения на прерывные единицы проистекает большая часть человеческих заблуждений.
Известен так называемый софизм древних, состоящий в том, что Ахиллес никогда не догонит впереди идущую черепаху, несмотря на то, что Ахиллес идет в десять раз скорее черепахи: как только Ахиллес пройдет пространство, отделяющее его от черепахи, черепаха пройдет впереди его одну десятую этого пространства; Ахиллес пройдет эту десятую, черепаха пройдет одну сотую и т. д. до бесконечности. Задача эта представлялась древним неразрешимою. Бессмысленность решения (что Ахиллес никогда не догонит черепаху) вытекала из того только, что произвольно были допущены прерывные единицы движения, тогда как движение и Ахиллеса и черепахи совершалось непрерывно.
Принимая все более и более мелкие единицы движения, мы только приближаемся к решению вопроса, но никогда не достигаем его. Только допустив бесконечно малую величину и восходящую от нее прогрессию до одной десятой и взяв сумму этой геометрической прогрессии, мы достигаем решения вопроса. Новая отрасль математики, достигнув искусства обращаться с бесконечно малыми величинами, и в других более сложных вопросах движения дает теперь ответы на вопросы, казавшиеся неразрешимыми.
Эта новая, неизвестная древним, отрасль математики, при рассмотрении вопросов движения, допуская бесконечно малые величины, то есть такие, при которых восстановляется главное условие движения (абсолютная непрерывность), тем самым исправляет ту неизбежную ошибку, которую ум человеческий не может не делать, рассматривая вместо непрерывного движения отдельные единицы движения.
В отыскании законов исторического движения происходит совершенно то же.
Движение человечества, вытекая из бесчисленного количества людских произволов, совершается непрерывно.
Постижение законов этого движения есть цель истории. Но для того, чтобы постигнуть законы непрерывного движения суммы всех произволов людей, ум человеческий допускает произвольные, прерывные единицы. Первый прием истории состоит в том, чтобы, взяв произвольный ряд непрерывных событий, рассматривать его отдельно от других, тогда как нет и не может быть начала никакого события, а всегда одно событие непрерывно вытекает из другого. Второй прием состоит в том, чтобы рассматривать действие одного человека, царя, полководца, как сумму произволов людей, тогда как сумма произволов людских никогда не выражается в деятельности одного исторического лица.
Историческая наука в движении своем постоянно принимает все меньшие и меньшие единицы для рассмотрения и этим путем стремится приблизиться к истине. Но как ни мелки единицы, которые принимает история, мы чувствуем, что допущение единицы, отделенной от другой, допущение начала какого нибудь явления и допущение того, что произволы всех людей выражаются в действиях одного исторического лица, ложны сами в себе.
Всякий вывод истории, без малейшего усилия со стороны критики, распадается, как прах, ничего не оставляя за собой, только вследствие того, что критика избирает за предмет наблюдения большую или меньшую прерывную единицу; на что она всегда имеет право, так как взятая историческая единица всегда произвольна.
Только допустив бесконечно малую единицу для наблюдения – дифференциал истории, то есть однородные влечения людей, и достигнув искусства интегрировать (брать суммы этих бесконечно малых), мы можем надеяться на постигновение законов истории.
Первые пятнадцать лет XIX столетия в Европе представляют необыкновенное движение миллионов людей. Люди оставляют свои обычные занятия, стремятся с одной стороны Европы в другую, грабят, убивают один другого, торжествуют и отчаиваются, и весь ход жизни на несколько лет изменяется и представляет усиленное движение, которое сначала идет возрастая, потом ослабевая. Какая причина этого движения или по каким законам происходило оно? – спрашивает ум человеческий.
Историки, отвечая на этот вопрос, излагают нам деяния и речи нескольких десятков людей в одном из зданий города Парижа, называя эти деяния и речи словом революция; потом дают подробную биографию Наполеона и некоторых сочувственных и враждебных ему лиц, рассказывают о влиянии одних из этих лиц на другие и говорят: вот отчего произошло это движение, и вот законы его.
Но ум человеческий не только отказывается верить в это объяснение, но прямо говорит, что прием объяснения не верен, потому что при этом объяснении слабейшее явление принимается за причину сильнейшего. Сумма людских произволов сделала и революцию и Наполеона, и только сумма этих произволов терпела их и уничтожила.

В статье мы расскажем про момент силы относительно точки и оси, определения, рисунки и графики, какая единица измерения момента силы, работа и сила во вращательном движении, а также примеры и задачи.

Момент силы представляет собой вектор физической величины, равный произведению векторов плеча силы (радиус-вектор частицы) и силы , действующей на точку. Силовой рычаг представляет собой вектор, соединяющий точку, через которую проходит ось вращения твердого тела с точкой, к которой приложена сила.

где: r — плечо силы, F — сила приложенная на тело.

Направление вектора силы момента всегда перпендикулярно плоскости, определяемой векторами r и F.

Главный момент — любая система сил на плоскости относительно принятого полюса называется алгебраическим моментом момента всех сил этой системы относительно этого полюса.

Во вращательных движениях важны не только сами физические величины, но и то, как они расположены относительно оси вращения, то есть их моменты . Мы уже знаем, что во вращательном движении важна не только масса, но и . В случае силы, ее эффективность для запуска ускорения определяется способом приложения этой силы к оси вращения.

Взаимосвязь между силой и способом ее применения описывает МОМЕНТ СИЛЫ. Момент силы — это векторное произведение силового плеча R на вектор силы F:

Как в каждом векторном произведении, так и здесь

Следовательно, сила не будет влиять на вращение, когда угол между векторами силы F и рычагом R равен 0 o или 180 o . Каков эффект применения момента силы М ?

Мы используем второй Закон движения Ньютона и связь между канатом и угловой скоростью v = Rω в скалярной форме, действительны, когда векторы R и ω перпендикулярны друг другу

Умножив обе части уравнения на R, получим

Поскольку mR 2 = I, мы заключаем, что

Вышеуказанная зависимость справедлива и для случая материального тела. Обратите внимание, что в то время как внешняя сила дает линейное ускорение a , момент внешней силы дает угловое ускорение ε.

Единица измерения момента силы

Основной мерой измерения момента силы в системной координате СИ является: [M]=Н м

В СГС: [M]=дин см

Работа и сила во вращательном движении


Работа в линейном движении определяется общим выражением,

но во вращательном движении,

а следовательно

Исходя из свойств смешанного произведения трех векторов, можно записать

Поэтому мы получили выражение для работы во вращательном движении:

Мощность во вращательном движении:

Найдите момент силы, действующей на тело в ситуациях, показанных на рисунках ниже. Предположим, что r = 1m и F = 2N.

а) поскольку угол между векторами r и F равен 90°, то sin(a)=1:

M = r F = 1м 2N = 2Н м

б) потому что угол между векторами r и F равен 0°, поэтому sin(a)=0:

M = 0
да направленная сила не может дать точке вращательное движение .

c) поскольку угол между векторами r и F равен 30°, то sin(a)=0.5:

M = 0,5 r F = 1Н м.

Таким образом, направленная сила вызовет вращение тела , однако ее эффект будет меньше, чем в случае a) .

Момент силы относительно оси

Предположим, что данные являются точкой O (полюс) и мощность P . В точке O мы принимаем начало прямоугольной системы координат. Момент силы Р по отношению к полюсным O представляет собой вектор М из (Р ), (рисунок ниже).

Любая точка A на линии P имеет координаты (xo , yo , zo).
Вектор силы P имеет координаты Px , Py, Pz . Комбинируя точку A (xo, yo, zo) с началом системы, мы получаем вектор p . Координаты вектора силы P относительно полюса O обозначены символами Mx, My, Mz. Эти координаты могут быть вычислены как минимумы данного определителя, где (i, j, k ) — единичные векторы на осях координат (варианты): i, j, k

После решения определителя координаты момента будут равны:

Координаты вектора моментов Mo (P ) называются моментами силы относительно соответствующей оси. Например, момент силы P относительно оси Oz окружает шаблон:

Mz = Pyxo — Pxyo

Этот паттерн интерпретируется геометрически так, как показано на рисунке ниже.

На основании этой интерпретации момент силы относительно оси Oz можно определить, как момент проекции силы P на перпендикуляр оси Oz относительно точки проникновения этой плоскости осью. Проекция силы P на перпендикуляр оси обозначена Pxy , а точка проникновения плоскости Oxy — осью символом O.
Из приведенного выше определения момента силы относительно оси следует, что момент силы относительно оси равен нулю, когда сила и ось равны, в одной плоскости (когда сила параллельна оси или когда сила пересекает ось).
Используя формулы на Mx, My, Mz, мы можем рассчитать значение момента силы P относительно точки O и определить углы, содержащиеся между вектором M и осями системы:

Метка крутящего момента:
плюс (+) — вращение силы вокруг оси O по часовой стрелке,
минус (-) — вращение силы вокруг оси O против часовой стрелки.

В физике рассмотрение задач с вращающимися телами или системами, которые находятся в равновесии, осуществляется с использованием концепции «момент силы». В этой статье будет рассмотрена формула момента силы, а также ее использование для решения указанного типа задач.

в физике

Как было отмечено во введении, в данной статье пойдет речь о системах, которые могут вращаться либо вокруг оси, либо вокруг точки. Рассмотрим пример такой модели, изображенной на рисунке ниже.

Мы видим, что рычаг серого цвета закреплен на оси вращения. На конце рычага имеется черный кубик некоторой массы, на который действует сила (красная стрелка). Интуитивно понятно, что результатом воздействия этой силы будет вращение рычага вокруг оси против часовой стрелки.

Моментом силы называется величина в физике, которая равна векторному произведению радиуса, соединяющего ось вращения и точку приложения силы (зеленый вектор на рисунке), и самой внешней силе. То есть силы относительно оси записывается следующим образом:

Результатом этого произведения будет вектор M¯. Направление его определяют, исходя из знания векторов-множителей, то есть r¯ и F¯. Согласно определению векторного произведения, M¯ должен быть перпендикулярен плоскости, образованной векторами r¯ и F¯, и направлен в соответствии с правилом правой руки (если четыре пальца правой руки расположить вдоль первого умножаемого вектора в направлении к концу второго, то отставленный вверх большой палец укажет, куда направлен искомый вектор). На рисунке можно видеть, куда направлен вектор M¯ (синяя стрелка).

Скалярная форма записи M¯

На рисунке в предыдущем пункте сила (красная стрелка) действует на рычаг под углом 90 o . В общем же случае она может быть приложена под совершенно любым углом. Рассмотрим изображение ниже.

Здесь мы видим, что на рычаг L сила F уже действует под некоторым углом Φ. Для этой системы формула момента силы относительно точки (показана стрелкой) в скалярном виде примет форму:

M = L * F * sin(Φ)

Из выражения следует, что момент силы M будет тем больше, чем ближе направление действия силы F к углу 90 o по отношению к L. Наоборот, если F действует вдоль L, то sin(0) = 0, и сила не создает никакого момента (M = 0).

При рассмотрении момента силы в скалярной форме часто пользуются понятием «рычага силы». Эта величина представляет собой расстояние между осью (точкой вращения) и вектором F. Применяя это определение к рисунку выше, можно сказать, что d = L * sin(Φ) — это рычаг силы (равенство следует из определения тригонометрической функции «синус»). Через рычаг силы формулу для момента M можно переписать так:

Физический смысл величины M

Рассматриваемая физическая величина определяет способность внешней силы F оказывать вращательное воздействие на систему. Чтобы привести тело во вращательное движение, ему необходимо сообщить некоторый момент M.

Ярким примером этого процесса является открывание или закрывание двери в комнату. Взявшись за ручку, человек прикладывает усилие и поворачивает дверь на петлях. Каждый сможет это сделать. Если же попытаться открыть дверь, воздействуя на нее вблизи петель, то потребуется приложить большие усилия, чтобы сдвинуть ее с места.

Другим примером является откручивание гайки ключом. Чем короче будет этот ключ, тем труднее выполнить поставленную задачу.

Указанные особенности демонстрирует силы через плечо, которая была приведена в предыдущем пункте. Если M считать постоянной величиной, то чем меньше d, тем большую F следует приложить для создания заданного момента силы.

Несколько действующих сил в системе

Выше были рассмотрены случаи, когда на систему, способную к вращению, действует всего одна сила F, но как быть, когда таких сил несколько? Действительно, эта ситуация является более частой, поскольку на систему могут действовать силы различной природы (гравитационная, электрическая, трение, механическая и другие). Во всех этих случаях результирующий момент силы M¯ может быть получен с помощью векторной суммы всех моментов M i ¯, то есть:

M¯ = ∑ i (M i ¯), где i — номер силы F i

Из свойства аддитивности моментов следует важный вывод, который получил название теоремы Вариньона, названной так по фамилии математика конца XVII — начала XVIII века — француза Пьера Вариньона. Она гласит: «Сумма моментов всех сил, оказывающих воздействие на рассматриваемую систему, может быть представлена в виде момента одной силы, которая равна сумме всех остальных и приложена к некоторой точке». Математически теорему можно записать так:

∑ i (M i ¯) = M¯ = d * ∑ i (F i ¯)

Эта важная теорема часто используется на практике для решения задач на вращение и равновесие тел.

Совершает ли работу момент силы?

Анализируя приведенные формулы в скалярном или векторном виде, можно прийти к выводу, что величина M — это некоторая работа. Действительно, ее размерность равна Н*м, что в СИ соответствует джоулю (Дж). На самом деле момент силы — это не работа, а лишь величина, которая способна ее совершить. Чтобы это произошло, необходимо наличие кругового движения в системе и продолжительного во времени действия M. Поэтому формула работы момента силы записывается в следующем виде:

В этом выражении θ — это угол, на который было произведено вращение моментом силы M. В итоге единицу работы можно записать как Н*м*рад или же Дж*рад. Например, значение 60 Дж*рад говорит о том, что при повороте на 1 радиан (приблизительно 1/3 окружности) создающая момент M сила F совершила работу в 60 джоулей. Эту формулу часто используют при решении задач в системах, где действуют силы трения, что будет показано ниже.

Момент силы и момент импульса

Как было показано, воздействие на систему момента M приводит к появлению в ней вращательного движения. Последнее характеризуется величиной, которая получила название «момент импульса». Его можно вычислить, применяя формулу:

Здесь I — это момент инерции (величина, которая играет такую же роль при вращении, что и масса при линейном движении тела), ω — угловая скорость, она связана с линейной скоростью формулой ω = v/r.

Оба момента (импульса и силы) связаны друг с другом следующим выражением:

M = I * α, где α = dω / dt — угловое ускорение.

Приведем еще одну формулу, которая важна для решения задач на работу моментов сил. С помощью этой формулы можно вычислить кинетическую энергию вращающегося тела. Она выглядит так:

Равновесие нескольких тел

Первая задача связана с равновесием системы, в которой действуют несколько сил. На рисунке ниже приведена система, на которую действуют три силы. Необходимо рассчитать, какой массы предмет необходимо подвесить к этому рычагу и в какой точке это следует сделать, чтобы данная система находилась в равновесии.

Из условия задачи можно понять, что для ее решения следует воспользоваться теоремой Вариньона. На первую часть задачи можно ответить сразу, поскольку вес предмета, которые следует подвесить к рычагу, будет равен:

P = F 1 — F 2 + F 3 = 20 — 10 + 25 = 35 Н

Знаки здесь выбраны с учетом того, что сила, вращающая рычаг против часовой стрелки, создает отрицательный момент.

Положение точки d, куда следует подвесить этот вес, вычисляется по формуле:

M 1 — M 2 + M 3 = d * P = 7 * 20 — 5 * 10 + 3 * 25 = d * 35 => d = 165/35 = 4,714 м

Отметим, что с помощью формулы момента силы тяжести мы вычислили эквивалентную величину M той, которую создают три силы. Чтобы система находилась в равновесии, необходимо подвесить тело весом 35 Н в точке 4,714 м от оси с другой стороны рычага.

Задача с движущимся диском

Решение следующей задачи основано на использовании формулы момента силы трения и кинетической энергии тела вращения. Задача: дан диск радиуса r = 0,3 метра, который вращается со скоростью ω = 1 рад/с. Необходимо рассчитать, какое расстояние способен он пройти по поверхности, если коэффициент трения качения равен μ = 0,001.

Эту задачу легче всего решить, если воспользоваться законом сохранения энергии. Мы располагаем начальной кинетической энергией диска. Когда он начнет катиться, то вся эта энергия расходуется на нагрев поверхности за счет действия силы трения. Приравнивая обе величины, получим выражение:

I * ω 2 /2 = μ * N/r * r * θ

Первая часть формулы — это кинетическая энергия диска. Вторая часть — это работа момента силы трения F = μ * N/r, приложенной к краю диска (M=F * r).

Учитывая, что N = m * g и I = 1/2m * r 2 , вычисляем θ:

θ = m * r 2 * ω 2 /(4 * μ * m * g) = r 2 * ω 2 /(4 * μ *g) = 0,3 2 * 1 2 /(4 * 0,001 * 9,81) = 2,29358 рад

Поскольку 2pi радиан соответствуют длине 2pi * r, тогда получаем, что искомое расстояние, которое пройдет диск, равно:

s = θ * r = 2,29358 * 0,3 = 0,688 м или около 69 см

Отметим, что на данный результат масса диска никак не влияет.

Калькулятор Крутящий момент | Преобразование единиц крутящего момента

Крутящий момент, момент силы — направленность сил на осуществление поворота объекта вокруг оси или точки опоры. В математике крутящий момент определяется как векторное производное расстояния и силы, которой свойственно производить вращение. Проще говоря, крутящий момент — это мера силы вращения объекта, такого как маховик или болт. Как правило, символ — греческая буква Тау (Т) или иногда обозначается буквой «М», от слова «момент». Единицей СИ для крутящего момента является ньютон-метр (Н•м). Единицы фунт-сила-фут, фунт-сила-дюйм и унция-сила-фут также используются для крутящего момента. Для всех этих величин слово «сила» часто выпадает, к примеру, фунт-сила-дюйм сокращается до «фунт-дюйм».

Конвертер крутящего момента

Переводим из

Переводим в

Основные единицы
Килоньютон на метркН·м
Ньютон на метрН·м
Фунт-Сила-Дюймlbf∙in
Другие единицы
Дина-сантиметрдин·см
Дина-Метрдин·м
Дина-Миллиметрдин·мм
Грамм-Сила-Сантиметргс·см
Грамм-Сила-Метргс·м
Грамм-Сила-Миллиметргс·мм
Килограмм-Сила-Сантиметркгс∙см
Килограмм-Сила-Метркгс∙м
Килограмм-Сила-Миллиметркгс∙мм
Ньютон сантиметрН∙cм
Ньютон-МиллиметрН∙мм
Унция-Сила-Дюймozf∙in
Основные единицы
Килоньютон на метркН·м
Ньютон на метрН·м
Фунт-Сила-Дюймlbf∙in
Другие единицы
Дина-сантиметрдин·см
Дина-Метрдин·м
Дина-Миллиметрдин·мм
Грамм-Сила-Сантиметргс·см
Грамм-Сила-Метргс·м
Грамм-Сила-Миллиметргс·мм
Килограмм-Сила-Сантиметркгс∙см
Килограмм-Сила-Метркгс∙м
Килограмм-Сила-Миллиметркгс∙мм
Ньютон сантиметрН∙cм
Ньютон-МиллиметрН∙мм
Унция-Сила-Дюймozf∙in

Результат конвертации:

Измерение механического момента на валу электрической машины

Методы измерения. Вращающий момент может быть определен непосредственным или косвенным методом. Непосредственное измерение момента осуществляется следующими способами: статическим, измерением суммарного момента и динамическим.
При использовании статического способа момент определяют с помощью моментемеров при установившейся частоте вращения ротора. Сняв семейство точек механического момента при различной частоте вращения, получают статическую механическую характеристику. К недостаткам этого способа следует отнести большой нагрев двигателей при определении момента вне рабочей зоны механической характеристики двигателя, что удлиняет время испытаний, ведет к нестабильности измерений из-за неустановившегося теплового процесса, а при длительных измерениях может привести к недопустимому для нормальной работы изоляции нагреву его обмоток.
Способ измерения суммарного момента основан на измерении момента, действующего на статор двигателя и численно равного моменту, действующему на его ротор. Способ позволяет определить вращающие моменты как при установившемся режиме работы, так и при переходных процессах. Основным недостатком этого способа является необходимость крепления двигателя к измерительному механизму. Технологический разброс размеров двигателя приводит к смещению его центра тяжести относительно оси поворота прибора, что может привести к погрешностям при измерении.
Динамический способ определения вращающего момента основан на измерении ускорения двигателя при пуске на холостом ходу.
Если известен момент инерции ротора, для определения электромагнитного момента достаточно измерить величину ускорения.
В ряде случаев этим способом можно получать и статическую механическую характеристику, когда электромагнитная постоянная времени существенно меньше электромеханической. Для этого устанавливается дополнительная маховая масса на роторе, момент инерции которой, как показывает практика, должен в 5…7 раз превышать момент инерции ротора двигателя. Данный способ предусматривает пуск двигателя в режиме холостого хода, поэтому получить значение начального пускового момента нельзя.
Для устранения этого недостатка перед включением испытуемого двигателя в сеть его необходимо разогнать до некоторой скорости (10… 20 % от номинальной) в противоположном направлении. После этого двигатель включают в сеть, он начинает тормозиться до нулевой скорости, а затем ускоряться. При этом точку нулевой скорости двигатель проходит с отличным от нуля ускорением, что позволяет рассчитать начальный пусковой момент по формуле.
При использовании статического способа применяют различные тормозные моментомеры — фрикционные, гидравлические, аэродинамические, электромагнитные и электромашинные, а также крутильные моментометры — в основном тензометрического типа. При исследовательских испытаниях основным требованием, предъявляемым к моментомерам, является точность. В то же время такие факторы, как трудоемкость испытаний и сложность установки, можно не принимать во внимание. В случае приемосдаточных испытаний в серийном производстве основным при выборе типа моментомеров является минимум трудозатрат. Что касается точности, то требования к ней менее жесткие, чем в первом случае, и, как правило, для измерений достаточен класс точности 1,0 …2,5. Моментомеры, предназначенные для проведен™ приемочных, типовых и ресурсных испытаний, должны обладать большим сроком службы и работать при повышенных вибрациях, температурах, влажности и т.д. В ряде случаев моментомеры должны обладать такой механической характеристикой, которая полностью имитировала бы момент сопротивления нагрузки. Подбор типа моментомера зависит от вида механической характеристики испытуемого двигателя, чтобы область исследуемых моментов находилась в статически и динамически устойчивой зоне механической характеристики моментомера.

Тормозные устройства моментомеров, Анализ этих устройств проведем с учетом приведенной классификации моментомеров.
Фрикционные тормоза являются наиболее простыми по конструкции. Создаваемый ими момент нагрузки не зависит от частоты вращения. а только от давления. Конструктивно такие тормоза состоят из металлического шкива, насаженного на вал испытуемого двигателя, разрезной деревянной колодки или заменяющей ее ленты (металлической или текстильной) и измерительного устройства. Требуемый момент на валу создастся путем сжатия колол к и или натяжения ленты. В двигателях малой мощности вместо ленты может использоваться нить. Механические характеристики фрикционных тормозов нестабильны и зависят от температуры контактной поверхности, влажности, давления и химического состава окружающей среды и пр. К недостаткам фрикционных тормозов относится и то обстоятельство, что коэффициент трения покоя существенно отличается от коэффициента трения движения, причем переход от первого ко второму происходит скачкообразно.
Аэродинамические и гидравлические тормоза имеют механические характеристики,
М = кп2,

где к — коэффициент, учитывающий конструкцию тормоза; п — частота вращения.
В этих тормозах мощность расходуется на движение и подогрев жидкости или воздуха и они могут быть выполнены на значительные мощности. Простейшим примером гидравлического тормоза является гидронасос, а аэродинамического — вентилятор.
Аналитический расчет механической характеристики указанных тормозов, который по существу сводится к определению коэффициента к, весьма приблизителен, что требует предварительной тарировки этих тормозов.

Механические характеристики электромагнитных тормозов с медным (1), алюминиевым (2) и латунным (3) дисками

Электромагнитные тормоза просты в изготовлении и удобны в эксплуатации. Они состоят из поворотного статора, по окружности которого располагаются на равном расстоянии друг от друга электромагниты чередующейся полярности, и вращающегося внутри него диска (ротора), в котором наводятся вихревые токи, создающие тормозной момент. Диск соединен с валом испытуемого двигателя. По принципу действия электромагнитный тормоз аналогичен асинхронной машине, работающей в режиме динамического торможения. Поворотный статор соединен с грузом (противовесом), так что измеряется не момент, действующий на ротор испытуемого двигателя, а момент реакции, действующий на поворотный статор моментомера. В зависимости от материала, из которого изготовлен диск моментомера, изменяется критическая скорость, выше которой характеристика тормоза становится статически неустойчивой.
К недостаткам электромагнитных тормозов следует отнести значительную мощность, потребляемую обмотками электромагнитов, наличие момента трения в подшипниках моментомера, что следует учитывать при испытаниях двигателем малой мощности, и сравнительно большой момент инерции.
Электромашинные тормоза применяют в балансирных моментомерах (баланс-машинах) и в электромашинных моментомерах. Измерение момента в этом случае проводится методом суммарного момента. Электромашинный тормоз представляет собой электрическую машину, ротор которой соединен с ротором испытуемой машины, а статор является частью измерительного устройства моментомера.
Необходимыми характеристиками обладает машина постоянного тока, работающая в одном из тормозных режимов — рекуперативного торможения, динамического торможения, противовключения. Регулируя напряжение питающей сети, можно смещать механическую характеристику машины параллельно самой себе в зону больших или меньших скоростей, т.е. регулировать момент нагрузки.


Конструктивно баланс машина отличается от обычной тем что ее статор вместе с корпусом и другими крепящимися к нему деталями имеет собственные подшипники, так что он имеет возможность поворота на некоторый угол, определяемый ограничителями.

К достоинствам рекуперативного торможения следует отнести малое потребление энергии при испытаниях.
При динамическом торможении якорь машины постоянного тока замкнут на нагрузочное активное сопротивление, а обмотка возбуждения включена в сеть постоянного тока. Наклон характеристик при динамическом торможении зависит от нагрузочного сопротивления и тока возбуждения.
При противовключении машина постоянного тока с независимым возбуждением включается в сеть так. что развиваемый ею электромагнитный момент направлен в противоположную вращению ротора сторону. При этом с помощью резистора осуществляется ограничение тока якоря. Изменяя ток возбуждения, можно изменять наклон механических характеристик и величину момента при неподвижном роторе.
В качестве электромашинного тормоза могут применяться асинхронные машины в основном в режиме динамического торможения. В этом случае обмотка статора асинхронной машины включена в сеть постоянного тока, а фазная обмотка ротора — на внешнее активное сопротивление. Регулирование критической скорости осуществляется изменением этого активного сопротивления.  
Асинхронная машина с короткозамкнутой обмоткой ротора практически не используется вследствие малой величины критической скорости и из-за того, что вся подводимая энергия выделяется внутри машины. Ограниченное применение имеет и режим противовключения асинхронной машины, так как для регулирования частоты вращения холостого хода (синхронной) требуется дорогостоящий преобразователь частоты.
Применение синхронной машины в качестве электромашинного тормоза возможно при работе в режиме генератора на отдельную активную нагрузку. В этом случае величина критической скорости пропорциональна величине активного сопротивления нагрузки, а максимальный момент — потоку возбуждения. Механические характеристики такого тормоза при постоянном возбуждении аналогичны характеристикам.

Что важнее — крутящий момент или лошадиные силы?

Обычно при оценке характеристик того или иного автомобиля в первую очередь мы обращаем внимание на мощность двигателя или количество лошадиных сил. Но не менее важной характеристикой является крутящий момент. Давайте разберемся, в чем разница между ними.

Появившаяся задолго до первого механического транспортного средства «лошадиная сила» условна, так как определяет относительный уровень производительности среднестатистической лошади путем определения работы, необходимой для поднятия 75–килограммового груза на один метр за одну секунду.

Шотландский инженер Джеймс Уатт ввел новую единицу измерения мощности в лошадиную силу, но в системе СИ единицу мощности назвали уже в его честь — ватт (Вт). 1 киловатт (кВт) равен 1,36 л. с. Но в обычной жизни лошадиные силы оказались как-то ближе к народу, поэтому мы получаем письма с налогом за количество лошадиных сил в наших автомобилях, а не за киловатт и хвастаемся друзьям именно количеством«лошадей». Лошадиная сила остается очень популярной внесистемной единицей измерения мощности для транспортных средств. Кстати, типичная лошадь имеет предельную мощность порядка 13–15 лошадиных сил, как это ни забавно. Во всяком случае, на диностенде в режиме 5–минутной нагрузки она может выдать примерно столько. А тягловые тяжеловесы способны выдать даже в даже за 25 сил на такой отрезок времени.

А сам автомобиль тянет вперед не сама мощность, а крутящий момент, выдаваемый силовым агрегатом. И именно с ним мы сталкиваемся каждый день в обычной жизни чаще. Например, открывая крышку пластиковой бутылки, вы используете именно крутящий момент, именуемый также моментом силы или вращательным моментом. Ведь вряд ли вы проверяете, как быстро открутили крышку?

Крутящий момент измеряется в ньютон-метрах (Н·м). И он тесно связан с мощностью, ведь для двигателя с вращающимся валом мощность на любых оборотах легко рассчитать, зная момент. И наоборот, зная мощность, можно подсчитать момент. Упрощенная формула его расчета выглядит так:

P = M x 9549 x N

и, соответственно:

M = P х 9549 / N,

где P — это мощность двигателя в киловаттах (кВт), а N — это количество оборотов коленчатого вала в минуту.

Мощность демонстрирует количество работы, которое выполняет двигатель за промежуток времени, а крутящий момент отражает способность силового агрегата эту работу совершить. Например, ускорение машины в каждый момент времени при постоянном передаточном отношении трансмиссии пропорционально крутящему моменту. А вот время разгона с одной скорости до другой, именно мощности двигателя в этом диапазоне оборотов, иначе говоря, проделанной работе. В общем-то, всем изучавшим физику в школе это покажется очевидным, но, к сожалению, не все помнят или не соотносят знания теоретического курса и примеры из реальной жизни.

Уверен, многие автолюбители даже не обращают внимание на значение крутящего момента в списке технических характеристик автомобиля и на обороты, при которых он достигается. А ведь чем выше крутящий момент и с чем более низких оборотов он достигается, тем приятнее и «эластичнее» ощущается двигатель, тем выше его реальная мощность на промежуточных режимах. Именно поэтому дизельные двигатели с турбонаддувом зачастую кажутся более приятными в обращении, чем более форсированные атмосферные бензиновые, которые необходимо «крутить» в отсечку ради достижения максимальной динамики разгона. И именно по этой причине тот, кто вкусил радости хорошего двигателя с турбонаддувом, уже не очень хочет пересаживаться на атмосферные, которые даже при схожей мощности «едут» ощутимо хуже.

Почему же такое внимание уделяется именно максимальной мощности? Дело в том, что владельца машины редко волнует максимальное ускорение автомобиля на скорости 20 или 30 километров в час, как физическая величина. Его, скорее всего, интересует динамика разгона в диапазоне 0–100, 80–120 или 100–200, а не абстрактное ускорение. А в этом случае речь идет о приращении кинетической энергии автомобиля, а значит, о проделанной двигателем работе. Которая зависит именно от мощности. В случае с идеальной трансмиссией проделанная работа будет прямо пропорциональна максимальной мощности мотора.

Вот только машин с идеальными трансмиссиями не бывает, если это не карьерные самосвалы с электропередачей, а значит, важна не только максимальная мощность, но и мощность во всем диапазоне оборотов, в котором вынужденно будет работать двигатель при таком разгоне. Оценить ее можно по графику внешней скоростной характеристики автомобиля, так называемой ВСХ, зная передаточное отношение трансмиссии на каждой передаче и предельные обороты мотора. А косвенно понять, насколько мощным будет мотор на промежуточных оборотах, позволяют именно данные по максимальному крутящему моменту и оборотам, при которых он достигается. Ведь чем выше момент на всех оборотах ниже максимальной мощности, тем ближе мощность на этих оборотах к максимально возможной и тем большую работу сможет проделать двигатель. Сложно? Тогда просто используйте эмпирическое правило, упомянутое выше.

Главное, помните, что мощность и крутящий момент — зависящие друг от друга величины, поэтому всегда важно и то, и другое.

Что такое крутящий момент в автомобилях

Крутящий момент — это крутящая сила, которая говорит о вращательной силе двигателя и измеряет, какая часть этой крутящей силы доступна, когда двигатель работает.

Крутящий момент присутствует в повседневных делах, таких как нажатие дверной ручки, открытие бутылки с газировкой, использование гаечного ключа или вращение педалей на велосипеде. Это крутящий момент, который выполняет свою работу!

Давайте разберем это дальше. Представьте, что вы затягиваете болт с помощью гаечного ключа.Вы приложите некоторое усилие к концу ключа, которое будет передано болту на другом конце. Это прикладывает к болту крутящий момент или силу скручивания.

В то время как мощность измеряется просто в лошадиных силах, крутящий момент обычно измеряется в фунтах на фут (фунт-фут).

Вот как это работает: если мы продолжим наш пример с гаечным ключом, и вы представите, что используете специальный гаечный ключ длиной в один фут для затягивания болта. Приложение силы в один фунт к концу этого гаечного ключа длиной в один фут создает нагрузку в один фунт.-ft крутящего момента на болте. Увеличить крутящий момент можно, добавив больший вес или используя более длинный ключ.

Кольцевые гайки, которыми колеса крепятся к вашему автомобилю, обычно необходимо затягивать с крутящим моментом около 100 фунтов на фут — это означает, что оператор должен приложить усилие в 100 фунтов к концу гаечного ключа длиной в фут.

Как работает крутящий момент в автомобиле

Все двигатели, будь то бензиновые или гибридные, генерируют определенную мощность и крутящий момент. Они связаны друг с другом и по-разному выражают мощность двигателя.Крутящий момент используется даже при расчете мощности двигателя. И мощность, и крутящий момент измеряются, чтобы дать покупателям представление о производительности, которую они могут ожидать от своего автомобиля.

Двигатели обычных легковых и грузовых автомобилей обычно развивают крутящий момент от 100 до 400 фунт-футов. Этот крутящий момент создается поршнями внутри двигателя, когда они совершают возвратно-поступательные движения вверх и вниз по коленчатому валу двигателя, заставляя его непрерывно вращаться (или скручиваться). Затем этот крутящий момент передается на колеса автомобиля через трансмиссию и трансмиссию.

Выходной крутящий момент является результатом многих переменных, включая размер двигателя и то, как он спроектирован для работы.

Проще говоря, чем больше крутящий момент у двигателя, тем лучше он подходит для тяжелых работ, таких как буксировка, буксировка или преодоление крутых подъемов. Вот почему крутящий момент часто имеет первостепенное значение при перемещении чего-то большого и тяжелого, например, грузовика с прицепом.

Крутящий момент и мощность в лошадиных силах — в чем разница

Мощность и крутящий момент — это разные способы выражения характеристик двигателя транспортного средства.

Что такое лошадиная сила? Лошадиная сила передает общую способность двигателя в любых условиях. И наоборот, выходной крутящий момент передает пиковую мощность, доступную этому двигателю, в определенный момент, когда он выполняет свою самую тяжелую работу.

Для иллюстрации давайте представим, что вы покупаете новую стереосистему. Вы могли бы рассмотреть, насколько громко звучит стерео. Максимально возможная громкость прослушивания для непрерывного воспроизведения подобна лошадиным силам двигателя: хороший показатель того, какой мощностью обладает эта стереосистема.

Теперь рассмотрим бас стереосистемы. Бас — это часть прослушивания, которая играет на максимальной громкости (в лошадиных силах), хотя бас, скорее всего, будет оцениваться по его пиковому уровню «напора», созданному на короткий момент.

Таким образом, мощность в лошадиных силах подобна громкости стереосистемы, а крутящий момент подобен басу: стоит знать оба атрибута, и для определенных типов музыки (или транспортных средств) один может быть важнее другого.

Ключевые различия между мощностью и крутящим моментом

лошадиных сил обеспечивает измерение общей производительности двигателя.Крутящий момент обеспечивает простое измерение максимального крутящего усилия, которое двигатель может создать при интенсивной работе.

Вот почему у пикапов есть двигатели с высоким крутящим моментом, которые развивают больший крутящий момент, чем небольшой автомобиль.

Например, 5,7-литровый двигатель i-FORCE V8 модели Toyota Tundra имеет мощность 381 л.с. и крутящий момент в 401 фунт-фут. Такой высокий уровень крутящего момента дает водителям широкие возможности для выполнения сложных работ, таких как буксировка, транспортировка и преодоление крутых подъемов.

И наоборот, Toyota Corolla Hatchback поставляется с четырехцилиндровым двигателем Dynamic Force мощностью 168 лошадиных сил и крутящим моментом 151 фунт-фут. В этом автомобиле нет необходимости в высоком крутящем моменте, а экономия топлива является приоритетом, поэтому мощность и крутящий момент устанавливаются инженерами так, чтобы сбалансировать приятную производительность с отличной топливной экономичностью.

Наконец, рассмотрим гибридный автомобиль, в котором используется бензиновый двигатель, усиленный электродвигателем.

Электродвигатели

являются суперзвездами крутящего момента, поскольку они мгновенно обеспечивают полный крутящий момент. Вы увидите это в следующий раз, когда будете использовать блендер: как только вы включите его, его электродвигатель немедленно и без ожидания приложит максимальный крутящий момент к вращающимся лезвиям.

Именно такой мгновенный и мощный выходной крутящий момент помогает гибридным автомобилям, таким как Toyota Prius , Corolla Hybrid и RAV4 Hybrid , обеспечивать снижение расхода топлива и повышение производительности.

Найдите и постройте свою следующую Toyota

Что такое крутящий момент? Объяснение NM и LB-FT

Когда вы посмотрите на характеристики двигателя автомобиля, вы увидите цифры мощности и крутящего момента. Мощность говорит сама за себя, но крутящий момент? Не так много.

Большие цифры мощности могут выглядеть впечатляюще, но они являются лишь частью истории, когда выясняется, как будет управляться автомобиль. Крутящий момент имеет значение не меньше, а возможно и больше, в зависимости от того, как вы используете свой автомобиль. В этом руководстве вы узнаете все, что вам нужно знать о крутящем моменте.

  • Объяснение определения крутящего момента
  • Почему крутящий момент имеет значение при выборе следующего автомобиля
  • Какие автомобили имеют двигатели с низким крутящим моментом?
  • Какие автомобили имеют двигатели с высоким крутящим моментом?
  • Как крутящий момент влияет на экономию топлива
  • Электромобили имеют низкий или высокий крутящий момент?

Что такое крутящий момент?

Мощность говорит вам, как быстро машина будет двигаться с определенным двигателем. Мощный двигатель будет разгоняться до предела оборотов, производя много шума и чувствуя себя очень захватывающим.Но большинство людей так не ездят, а здесь играет роль крутящий момент. Крутящий момент показывает, насколько силен двигатель.

Представьте, что вы затягиваете гайку гаечным ключом. Использование короткого гаечного ключа требует больших усилий для затягивания гайки. Использование более длинного ключа требует меньших усилий для затягивания гайки до той же степени. Более длинный гаечный ключ имеет больший крутящий момент.

Давайте представим это в автомобильных терминах. Вы едете со скоростью 40 миль в час на высшей передаче и жмете педаль газа. Автомобиль с низким крутящим моментом — короткий гаечный ключ — не будет быстро разгоняться в этот момент.Автомобиль с высоким крутящим моментом — длинный гаечный ключ — будет.

Крутящий момент измеряется в ньютон-метрах (Нм) или вы можете увидеть британское измерение фунт-фут (фунт-фут). Если вы хотите рассчитать преобразование для себя, 1 Нм эквивалентен 0,738 фунта/фута.

Посмотрите на тяговое усилие крутящего момента в нашем видео о перетягивании каната.

Почему крутящий момент имеет значение?

Как упоминалось ранее, крутящий момент показывает, как работает двигатель при ускорении. Автомобили с двигателями с высоким крутящим моментом, как правило, разгоняются медленнее, но быстрее на низких оборотах на высокой передаче.

И наоборот, автомобили с двигателями с низким крутящим моментом, как правило, быстрее разгоняются до предела, но медленнее с низких оборотов на высокой передаче.

Автомобили с двигателями с низким крутящим моментом могут быть немного безумными и тяжелыми, требуя большого количества переключений передач и высоких оборотов, чтобы сохранить мощность. В правильном контексте это может быть довольно весело.

Автомобили с двигателями с высоким крутящим моментом ездят намного легче. Им требуется меньше переключений передач, и они взлетают с места, просто нажав на педаль газа во время движения. Это делает их фантастическими на автомагистралях.

Двигатели с высоким крутящим моментом, возможно, лучше подходят для стиля вождения большинства людей, максимально облегчая жизнь за рулем.

Какие автомобили имеют двигатели с низким крутящим моментом?

Вообще говоря, автомобили с небольшими бензиновыми двигателями без турбонаддува. Типичные городские автомобили, такие как Toyota Aygo, и спортивные автомобили, такие как Mazda MX-5.

Какие автомобили имеют двигатели с высоким крутящим моментом?

Почти все остальное. Большие двигатели, как бензиновые, так и дизельные, по своей природе имеют высокий крутящий момент.Но некоторые из последних небольших бензиновых двигателей с турбонаддувом также на удивление мощны. 1,0-литровый 3-цилиндровый двигатель EcoBoost с турбонаддувом от Ford, например, может быть небольшим, но он производит более чем достаточный крутящий момент для всех ситуаций, кроме самых сложных.

Однако, как правило, дизельный двигатель развивает больший крутящий момент, чем эквивалентный бензиновый двигатель. Это связано с тем, что у них более длинный ход поршня — поршень должен двигаться дальше внутри цилиндра. Как и в приведенной выше аналогии с маленьким гаечным ключом и большим гаечным ключом, более длинный ход поршня создает больший крутящий момент, чем меньший.

Также дизельные двигатели, как правило, имеют турбонаддув. Турбокомпрессор помогает создать большее давление внутри цилиндра, что опять же увеличивает крутящий момент.

Если вам нужен автомобиль для буксировки прицепа или каравана, вам понадобится дополнительная мощность двигателя с высоким крутящим моментом, который поможет тянуть дополнительный вес.

Стоит отметить, что бензиновые или дизельные двигатели с крутящим моментом намного выше 400 Нм (295 фунт/фут) лучше всего сочетаются с автоматической коробкой передач. При крутящем моменте свыше 500 Нм (369 фунт/фут) большинство двигателей в любом случае поставляются с автоматической коробкой передач, поскольку они лучше справляются с таким мощным двигателем.

Влияет ли крутящий момент на экономию топлива?

Да. Двигатели с низким крутящим моментом менее экономичны, поскольку им приходится работать больше, чем двигателям с высоким крутящим моментом. И наоборот, именно поэтому дизельные автомобили — хороший выбор, если вы совершаете длительные поездки по скоростным автомагистралям. Они будут намного экономичнее бензинового автомобиля.

Электромобили имеют низкий или высокий крутящий момент?

Какой крутящий момент выдает электромобиль, зависит от того, насколько мощный мотор и цифры для некоторых не выглядят такими уж впечатляющими.Но что отличает электромобили, так это то, что весь крутящий момент доступен мгновенно. Двигатели внутреннего сгорания развивают максимальный крутящий момент только при определенных оборотах двигателя.

Благодаря этому мгновенному крутящему моменту электромобили очень быстро разгоняются — как Tesla Model 3, изображенная выше. Но, как и в случае с двигателями внутреннего сгорания, только двигатели с очень высоким крутящим моментом могут сильно ускоряться при большой нагрузке — например, при движении по автомагистрали.

Что дальше?
Не знаете, какой крутящий момент нужен вашему следующему автомобилю? Тогда воспользуйтесь инструментом Carwow Car Chooser.Просто ответьте на несколько вопросов о том, какой автомобиль вы хотите, и мы покажем вам автомобили, которые лучше всего соответствуют вашим потребностям. Затем вы можете проверить лучшие предложения на эти автомобили от нашей сети надежных местных и национальных дилеров.

Измерение крутящего момента | Как измерить крутящий момент?

Как различные типы датчиков крутящего момента используются для измерения крутящего момента и каковы различия между ними? Мы излагаем наиболее важные факты в этом подробном введении в датчики крутящего момента для измерения крутящего момента.


Датчики измерения крутящего момента , изготовленные в США компанией FUTEK Advanced Sensor Technology (FUTEK), ведущим производителем, производящим широкий выбор датчиков крутящего момента с использованием одной из самых передовых технологий в сенсорной промышленности: тензометрической технологии из металлической фольги . Он определяется как преобразователь, используемый для измерения крутящего момента (определение крутящего момента), который преобразует входной механический крутящий момент в электрический выходной сигнал. Датчики кручения также широко известны как датчик крутящего момента , датчик крутящего момента , тестер крутящего момента, датчик крутящего момента или датчик момента .Существует два основных типа датчиков крутящего момента: датчики крутящего момента Reaction или датчики вращательного крутящего момента.

Что такое датчик измерения крутящего момента?

По определению, датчик измерения крутящего момента представляет собой тип преобразователя, в частности датчик крутящего момента  , который преобразует измерение крутящего момента (реакцию, динамическое или вращательное) в другую физическую переменную, в данном случае в электрический сигнал, который можно измерить, преобразовать и стандартизированы. Когда крутящий момент, приложенный к датчику, увеличивается, электрический выходной сигнал изменяется пропорционально (детектор крутящего момента).Датчики крутящего момента являются одним из устройств измерения силы и инструмента для измерения крутящего момента, на котором специализируется компания FUTEK.

Рис. 1: Датчик реактивного момента на основе тензодатчика.

Какие существуют типы датчиков измерения крутящего момента?

Существует две основные категории датчиков кручения: датчик вращательного момента и датчик реактивного момента. Таким образом, датчик реакции измеряет стационарный крутящий момент (статический или не вращательный) , а вращательный крутящий момент измеряет крутящий момент (датчик динамического крутящего момента) .

Понимание области применения и определение требований являются важной частью выбора правильного датчика крутящего момента.

Датчики вращательного момента (динамический или вращательный момент)

Датчики вращения (или тестер динамического крутящего момента) используются в тех случаях, когда необходимо измерить крутящий момент на вращающемся валу, двигателе или стационарном двигателе. В этом случае преобразователь должен вращаться на одной линии с прикрепленным к валу. Преобразователь крутящего момента оснащен контактным кольцом или беспроводной электроникой для передачи сигнала крутящего момента во время вращения (бесконтактный датчик).

Преобразователи крутящего момента часто используются в качестве инструментов для тестирования/аудита двигателей, инструментов для измерения крутящего момента, турбин и генераторов для измерения крутящего момента . Датчик крутящего момента между валами также можно использовать для контроля с обратной связью, контроля крутящего момента и анализа эффективности испытательных стендов, а также для измерения крутящего момента вращающегося вала с помощью тензодатчика (например, анализатора крутящего момента).

Как измерить крутящий момент двигателя? Измерение крутящего момента (также известное как измерение крутящего момента) соединено между двигателем и нагрузкой.Когда вал вращается, датчик кручения измеряет крутящий момент, создаваемый двигателем в ответ на нагрузку, приложенную к вращающемуся валу. Некоторые датчики вращения оснащены встроенными энкодерами. Эти энкодеры измеряют угол/скорость, полученные во время теста. Измерения скручивания можно успешно контролировать на локальном цифровом дисплее (также известном как индикатор датчика крутящего момента), таком как дисплей для монтажа на панель, портативный дисплей, подключенный к ПЛК или передаваемый в потоковом режиме на ПК с помощью цифрового USB-прибора (т. е. цифрового датчика крутящего момента). .

Рис. 2: Вращающийся датчик крутящего момента.

Вращающийся преобразователь крутящего момента также является важной частью динамометра (или для краткости динамометра), поскольку он обеспечивает измерение крутящего момента и угловой скорости ( об/мин ) для легкого расчета выходной мощности , что позволяет точно рассчитать мощность , что позволяет точно рассчитать мощность . мощности двигателя или двигателя в кВт или л.с., а также его электромеханический КПД .

Датчики реактивного момента (статические)

В некоторых приложениях измерение крутящего момента, выполненное с помощью встроенного датчика вращения, может быть измерено в точке, где крутящий момент передается на землю с помощью датчика реактивного крутящего момента ( измерение статического крутящего момента ).

Датчик реакции на кручение  (не датчики смещения LVDT) имеет два монтажных фланца (датчик с фланцем на фланец). Одна сторона прикреплена к земле или жесткому конструктивному элементу, а другая — к вращающемуся валу или вращающемуся элементу. Вращение создает силы сдвига между фланцами, которые улавливаются тензодатчиками из фольги, прикрепленными к сенсорным балкам, и преобразуются в электрический ток с помощью моста Уитстона.

Для определенного применения датчик реакции (также известный как датчик момента) часто менее сложен и, следовательно, дешевле, чем датчик вращения.Реактивные датчики крутящего момента часто используются в качестве инструмента для калибровки крутящего момента или инструмента для калибровки динамометрического ключа. Датчики реактивного крутящего момента также можно использовать в качестве миниатюрных электрических динамометрических отверток, что позволяет инженерам получать информацию о крутящем моменте в режиме реального времени и/или изучать крутящий момент, приложенный во время сборки. Автомобильная промышленность использует датчики крутящего момента рулевого управления для валидации и проверки систем управления по проводам, а также другие приложения автомобильных датчиков (автомобильные датчики). FUTEK также изготавливает легкие низкопрофильные встроенные высокоточные датчики крутящего момента с гармонической волной деформации для замкнутой обратной связи с высокой гибкостью геометрии и конструкции.

Рис. 3: Датчик момента реакции.

Как работает датчик крутящего момента?

Как измерить крутящий момент? Во-первых, нам необходимо понять физику и материаловедение, лежащие в основе принципа работы датчика крутящего момента , который представляет собой тензодатчик (он же тензодатчик ). Тензорезистор из металлической фольги представляет собой датчик силы, электрическое сопротивление которого изменяется в зависимости от приложенной силы. Другими словами, он преобразует деформацию, полученную от силы, давления (также называемые промышленными датчиками давления для измерения давления), напряжения, сжатия, крутящего момента, веса (также известные как датчики веса) и т. д.… в изменение электрического сопротивления, которое затем можно стандартизировать для измерение крутящего момента.

Рис. 4: Тензодатчик из металлической фольги. Источник: ScienceDirect

Конструктивно датчик реактивного кручения состоит из металлического корпуса (также называемого изгибом), к которому прикреплены фольга тензорезисторов . Корпус датчика обычно изготавливается из алюминия или нержавеющей стали, что придает преобразователю две важные характеристики: (1) обеспечивает прочность, позволяющую выдерживать высокие крутящие моменты; и (2) обладает эластичностью для минимальной деформации и возврата к своей первоначальной форме при снятии крутящего момента.

При приложении крутящего момента ( по часовой стрелке или против часовой стрелки ) металлический корпус действует как «пружина» и слегка деформируется, и, если он не перегружен, возвращается к своей первоначальной форме. По мере деформации изгиба тензорезистор также меняет свою форму и, следовательно, свое электрическое сопротивление, что создает изменение дифференциального напряжения через схему моста Уитстона . Таким образом, изменение напряжения пропорционально крутящему моменту, приложенному к датчику, который можно рассчитать по выходному напряжению цепи датчика крутящего момента.

В Rotary Torque Sensor тензодатчик прикреплен к вращающемуся валу , который слегка деформируется при приложении крутящего момента. Прогиб вала вызывает напряжение в тензодатчике, которое изменяет его сопротивление. Комбинация тензодатчиков (обычно 4) включена в электрическую цепь, мостовой усилитель Уитстона, который преобразует изменения сопротивления в выходное напряжение, которое можно калибровать и измерять.

Рис. 5: Тензодатчик на вращающемся валу.Источник: вебинар FUTEK на Youtube.

Датчики крутящего момента предназначены для измерения крутящего момента вращающегося вала . Таким образом, необходима передача мощности на тензометрический мост, а также средство для приема сигнала от вращающегося измерителя крутящего момента или вала. Этого можно добиться с помощью контактных колец, беспроводной телеметрии или вращающихся трансформаторов. Опционально датчики могут также встраивать энкодер для измерения угла или скорости .

Рис. 6: Датчик вращательного момента и его внутренние компоненты. Источник: Вебинар FUTEK на YouTube.

Датчики должны быть тщательно спроектированы с целью устранения внеосевых нагрузок (также называемых боковыми нагрузками или посторонними моментами) и должны быть чувствительны только к нагрузке крутящего момента против часовой стрелки и против часовой стрелки. Выходной сигнал датчика является функцией силы и расстояния (T=F x d) и обычно выражается в дюйм-фунтах (дюйм-фунтах), фут-фунтах (фут-фунтах) или ньютон-метрах (Нм).

Для получения дополнительной информации посмотрите наш веб-семинар о том, как работают датчики крутящего момента.

Как выбрать датчик крутящего момента для вашего приложения?

Мы часто слышим вопрос: «Какой датчик подходит для моего приложения?» Причина, по которой его так часто спрашивают, заключается в том, что ориентироваться в различных предложениях датчиков на рынке может быть сложно. Таким образом, будь то небольшой датчик крутящего момента или датчики крутящего момента большой емкости (не струнный потенциометр), обязательно выполните следующие шаги для выбора датчика крутящего момента подходящего размера.

Чтобы помочь вам выбрать датчик крутящего момента, компания FUTEK разработала простое руководство, состоящее из 4 шагов.Вот проблеск, чтобы помочь вам сузить свой выбор. Ознакомьтесь с полным руководством «Как выбрать датчик крутящего момента» для получения дополнительной информации.

  • Шаг 1: Изучите свое приложение и то, что вы хотите измерять или контролировать . Во-первых, разберитесь со своим приложением и определите тип крутящего момента, который вы хотите измерить — реактивный крутящий момент или вращательный крутящий момент? А также какая окружающая среда (температура, давление, влажность). Для приложения могут потребоваться подводные датчики крутящего момента в сочетании с датчиком давления.Датчики крутящего момента широко используются в автомобильной промышленности для испытаний и проверки продукции (автомобильные датчики крутящего момента).
  • Шаг 2 : Определите характеристики монтажа датчика и его сборки. Как вы будете монтировать датчик? (Фланец к фланцу, квадратный хвостовик, вал к валу, шестигранный привод и т. д.) Будете ли вы использовать это по часовой стрелке, против часовой стрелки или оба?
  • Шаг 3 : Определите минимальную и максимальную емкость и основные требования. Перед выбором грузоподъемности обязательно выберите грузоподъемность, превышающую максимальный рабочий крутящий момент, и определите все внешние нагрузки (боковые или нецентральные нагрузки) и моменты времени. Кроме того, какие у вас максимальные обороты требуются? Вам нужно измерить скорость и угловое положение?
  • Шаг 4: Определите тип вывода, который требуется вашему приложению. Некоторые датчики выдают сигнал мВ/В, который можно подключить к усилителю до ±10 В постоянного тока, в то время как другие бесконтактные датчики вращения обеспечивают выходной сигнал ±5 В постоянного тока.Итак, если вашему ПЛК или DAQ требуется аналоговый выход, цифровой выход или последовательная связь, вам понадобится усилитель датчика крутящего момента или формирователь сигналов. Убедитесь, что выбран правильный тензометрический усилитель, а также откалибрована вся измерительная система (датчик + формирователь сигналов). Это готовое решение обеспечивает большую совместимость и точность всей системы измерения крутящего момента.

ПРИМЕЧАНИЕ. В некоторых специальных случаях измерение крутящего момента может выполняться с помощью тензодатчика.

 

Что такое датчик крутящего момента? Как это работает?

Датчик вращательного момента TRH605 с универсальным усилителем USB520

FUTEK имеет специальные типы универсальных модулей формирования сигналов, которые поддерживают широкий диапазон входных сигналов датчиков, таких как входы ± 10 В постоянного тока, 0-20 мА, ± 400 мВ/В и входы типа импульсов энкодера TTL. Универсальный USB-модуль формирователя сигналов USB520 может работать в паре с датчиками различных типов и устраняет необходимость во внешнем источнике питания для датчиков и оборудования отображения.Питание модуля осуществляется от ПК через USB-кабель, обеспечивающий напряжение возбуждения 5-24 В постоянного тока на датчик и одновременно 5 В постоянного тока на энкодеры.

Для получения более подробной информации о нашем 4-этапном руководстве, пожалуйста, посетите наше полное руководство «Как выбрать датчик крутящего момента».

 

 

 

 

Объяснение крутящего момента — Ключи от машины

Читая о характеристиках конкретного автомобиля, вы, скорее всего, встречали упоминание о крутящем моменте.Это играет решающую роль в том, насколько быстро может двигаться автомобиль. Тем не менее, не так много покупателей автомобилей могут иметь представление о том, что это на самом деле или какая цифра, связанная с крутящим моментом, может даже считаться впечатляющей.

В этом руководстве мы простым языком объясняем, что такое крутящий момент, почему он важен и как его измерять.

Что такое крутящий момент?

Объяснять крутящий момент, не прибегая к техническому жаргону, — не самая простая задача. Тем не менее, один из способов думать об этом состоит в том, что, хотя выходная мощность автомобиля является показателем того, насколько быстро он может двигаться, крутящий момент показывает, насколько сильно он может подтолкнуть вас к своей максимальной скорости.

Крутящий момент — это сила и мера силы вращения, которую производит двигатель. Это так же важно, как мощность, если не больше, потому что показывает, насколько быстро и эффективно двигатель может использовать мощность автомобиля, чтобы привести в движение весь вес автомобиля.

Чем тяжелее автомобиль, тем больший крутящий момент вам понадобится, чтобы заставить автомобиль двигаться и позволить ему реализовать свой потенциал производительности. Вот почему крутящий момент часто ассоциируется с широко используемым термином «тяговое усилие» при обсуждении характеристик автомобиля.

Означает ли больший крутящий момент более быстрое ускорение?

Хотя, как правило, чем больше лошадиных сил у автомобиля, тем больший крутящий момент он производит, это правда, но наличие большего крутящего момента не является автоматической гарантией того, что он сделает автомобиль быстрее с самого начала, чем автомобиль с меньшим крутящим моментом. Это связано с тем, что необходимо учитывать такие факторы, как размер автомобиля, вес и аэродинамика.

На крутящий момент двигателя также влияет тип используемого двигателя.Например, дизельные агрегаты с турбонаддувом обычно развивают больший крутящий момент, чем бензиновые агрегаты без наддува.

Еще следует учитывать, в каком диапазоне оборотов двигатель автомобиля развивает максимальный крутящий момент. Автомобиль должен обеспечивать хорошее ускорение, если максимальный крутящий момент создается в диапазоне низких и средних оборотов. Конструкция двигателя автомобиля (особенно коленчатого вала) и коробки передач влияет на то, насколько высоко в диапазоне оборотов вы должны поднять автомобиль, чтобы получить максимальный крутящий момент.

Интересно, что конструкция двигателей для полностью электрических автомобилей позволяет этим типам транспортных средств развивать максимальный крутящий момент в тот момент, когда водитель нажимает педаль акселератора.Это не означает автоматически, что электромобили обладают характеристиками суперкаров, но многие из них могут быть очень маневренными в течение первых нескольких секунд ускорения.

В чем измеряется крутящий момент?

Крутящий момент обычно измеряется в одной из двух различных единиц – ньютон-метрах (Нм) или крутящий момент в фунтах-футах (lb/ft).

Нм — это метрическая единица измерения, наиболее часто используемая инженерами и производителями в Европе. Некоторые люди в Великобритании могут по-прежнему предпочитать вместо этого использовать измерение крутящего момента в фунтах на фут.

Поскольку это очень разные единицы измерения, преобразование Нм в фунты на фут или наоборот требует некоторой обработки чисел. Но это, по крайней мере, возможно и довольно просто, если у вас есть удобный калькулятор.

Конечно, вы всегда можете найти онлайн-сайт, на котором есть автоматический преобразователь для различных значений крутящего момента.

Тем не менее, если вы когда-нибудь захотите самостоятельно преобразовать число фунт/фут в Нм, вам нужно умножить число фунт/фут на 1,35581794833. Чтобы преобразовать число Нм в число фунт/фут, умножьте число Нм на 0.737562149277.

Что такое крутящий момент?

Torque steer — это термин, о котором вы, возможно, читали, если читали о мощном переднеприводном автомобиле, поскольку именно такие автомобили чаще всего от него страдают.

По сути, подруливание по крутящему моменту — это то, что происходит, когда крутящий момент двигателя автомобиля оказывает достаточное влияние на рулевое управление, чтобы увести его в сторону во время резкого ускорения, что может быть очень разрушительным для водителя.

Узнайте цены на новые автомобили на carkeys.co.uk

Что это такое и почему это важно?

Мощность и крутящий момент часто упоминаются при покупке автомобиля, но в чем разница и почему они важны?

Мощность и крутящий момент. Это слова, которые вы неоднократно будете встречать вместе, исследуя характеристики модели автомобиля. Крутящий момент — это показатель, измеряемый в фунтах на фут (lb-ft.), который позволяет вам оценить, какую мощность вы получаете, и автолюбители часто хвастаются им.

Но что такое крутящий момент ? Чем она отличается от лошадиных сил и почему это важно? Если вы не уверены на 100%, то вы точно не одиноки.Это важные вопросы, на которые автомобильная промышленность, кажется, полагает, что мы знаем ответы, поэтому никогда не объясняйте их полностью. Здесь мы развеем тайну, связанную с крутящим моментом, и дадим вам простые ответы на эти вопросы.

Определение крутящего момента
Погуглите «крутящий момент», и вы столкнетесь с этим механическим определением:

«сила, которая стремится вызвать вращение.
«у трехлитрового двигателя большой крутящий момент»

Не очень понятно не так ли? Однако, если вы углубитесь в несколько статей в Интернете и прочитаете многословные объяснения, вы обнаружите, что крутящий момент в основном означает, сколько энергии требуется автомобилю для достижения определенной скорости.Таким образом, чем больше крутящий момент у вашего автомобиля, тем больше ускорение.

Роль крутящего момента в двигателе автомобиля
Крутящий момент является важной частью выработки энергии двигателем автомобиля, поскольку он представляет собой нагрузку, с которой двигатель может справиться, чтобы выработать определенное количество энергии для вращения двигателя вокруг своей оси. Сила измеряется в фунтах (фунтах) на фут (фут) вращения вокруг одной точки. Умножьте эту крутящую силу (в фунто-футах) на скорость вращения оси в минуту (об/мин), и вы получите выходную мощность двигателя.Именно это определяет, насколько эффективно автомобиль может разгоняться на разных скоростях, и важно для высокопроизводительных автомобилей.

На этом графике показано, как крутящий момент и мощность соотносятся друг с другом: крутящий момент показан вертикально, а число оборотов в минуту — горизонтально. Пик крутящего момента на графике приходится всего на 2500 об/мин, что означает, что автомобиль имеет «низкий крутящий момент». Это характерно для автомобилей с высокими характеристиками, таких как линейка Nissan NISMO и совершенно новый Ford Focus RS, которые могут очень быстро разгоняться с низких скоростей.

Пример:
— Абсолютно новый Ford Focus RS имеет крутящий момент 325 фунт-футов в диапазоне 2000–4500 об/мин (низкий крутящий момент). Это означает, что двигатель может развивать силу 347 фунтов в пределах одного фута вращения двигателя и быстро разгоняется с низкой скорости.

На графике показана кривая крутящего момента рядом с мощностью в лошадиных силах для автомобиля с низким крутящим моментом.
 

 

Если вы хотите посмотреть на крутящий момент с другой стороны, грузовики, перевозящие тяжелые грузы, требуют «высокого крутящего момента», когда крутящий момент достигает пика при более высоких оборотах.Это означает, что грузовик будет медленнее разгоняться, но уровень крутящего момента позволит ему справиться с дополнительным весом при увеличении оборотов.

Преимущества крутящего момента
Более спокойное вождение — Если у вашего автомобиля низкий крутящий момент, это обычно означает, что у вас есть доступ к большей мощности двигателя на более низких передачах. В результате вам не придется так часто переключать передачи вниз при разгоне с малых скоростей, а езда будет более расслабленной.

Легче перевозить тяжелые грузы — Как упоминалось ранее, крутящий момент выгоден, если у вас есть грузовик, перевозящий тяжелые грузы.Наличие высокого крутящего момента при увеличении оборотов двигателя (об/мин) делает транспортировку тяжелых грузов намного проще и эффективнее.

Облегчение движения по крутым склонам — Дополнительный крутящий момент также создает достаточную мощность для трогания автомобиля с места, особенно при движении вверх по крутым склонам. Так что крутящий момент может пригодиться при езде по бездорожью и в экстремальных условиях.

Torque Vectoring — Torque Vectoring — относительно новая технология, позволяющая дифференциалу автомобиля распределять определенные уровни крутящего момента на каждое колесо.Эта технология популярна в полноприводных автомобилях, где распределение крутящего момента на все 4 колеса улучшает сцепление с дорогой и управляемость. В переднеприводных автомобилях распределение крутящего момента эффективно уравновешивает автомобиль. Например, если дорога скользкая, можно уменьшить крутящий момент на одном колесе и увеличить на противоположном, чтобы действовать как тормоз и противодействовать проскальзыванию.

Совет по крутящему моменту: Если у вас есть автомобиль с мощным двигателем, вы можете увеличить крутящий момент за счет увеличения оборотов. Если коробка передач и дифференциал уменьшают скорость вращения коленчатого вала до скорости вращения колеса в 9 раз, вы, следовательно, получаете 9-кратный крутящий момент на колесах.Таким образом, правильное использование передач может преобразовать низкий крутящий момент двигателя в высокий крутящий момент, но за счет скорости (об/мин).

 

Измерение крутящего момента и мощности: краткий обзор

На протяжении всей истории человечество полагалось на вращающиеся валы и крутящий момент валов, чтобы питать свое общество. От древнеримской мукомольной мельницы в Барбегале, Франция, до современного атомного авианосца общим знаменателем является вращение вала, создающего крутящий момент и мощность. Естественно, измерение крутящего момента и мощности, создаваемых системой привода вала, имеет решающее значение для понимания и оптимизации машины или процесса в целом.В этой статье представлен обзор различных инструментов измерения крутящего момента и мощности, включая преимущества и ограничения каждой системы.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ КРУТЯЩЕГО МОМЕНТА И МОЩНОСТИ
Крутящий момент определяется как крутящая сила, которая стремится вызвать вращение. Слово произошло от латинского слова Torquere, что означает крутить. Крутящий момент также можно количественно определить по уравнению (где плечо рычага — это перпендикулярное расстояние от оси вращения до линии действия силы):
Крутящий момент = приложенная сила x плечо рычага
Крутящий момент измеряется в футо-фунтах. или ньютон-метров.Архимед, знаменитый греческий математик и изобретатель, был так увлечен силой и рычагами, что ему приписывают высказывание: «Дайте мне рычаг достаточной длины и точку опоры, и я переверну мир». Одно из самых узнаваемых уравнений, обычно используемое инженерами-механиками, выглядит так:

.
  • P=Мощность, лошадиные силы
  • T= Крутящий момент, фут-фунт силы
  • N= число оборотов в минуту
  • 5252 = константа

Количественное определение крутящего момента и мощности помогло инженерам разработать и улучшить различные конструкции, но для правильного и точного измерения по-прежнему требовались соответствующие инструменты.Прорывная концепция была разработана Сэмюэлем Кристи, а позже, усовершенствованная и популяризированная Чарльзом Уитстоном, стала известна как мост Уитстона.

Схема моста Уитстона
Значение моста Уитстона нельзя недооценивать. Эта концепция легла в основу изобретения тензорезистора, изобретенного в 1938 году Эдвардом Симмонсом и Артуром Руге. Руге и Симмонс, работая независимо друг от друга, обнаружили, что провода малого диаметра, изготовленные из сплавов с электросопротивлением, могут быть соединены со структурой для измерения поверхностной деформации.Преимущество этого типа манометра заключалось в том, что он хорошо реагировал на статические деформации. Именно из-за потребностей этой быстрорастущей отрасли был сделан важный шаг вперед в области тензодатчиков из фольги.
Объединив концепции моста Уитстона и тензодатчика, инженеры и изобретатели смогли разработать различные типы оборудования для точного измерения крутящего момента и мощности. Каждый из них имеет свои преимущества и недостатки, но все они опираются на устоявшиеся концепции и общие цели мониторинга механических сил и играют важную роль в усовершенствовании системы.

Мостовой тензодатчик общего назначения Vishay – модель сдвига/крутящего момента
ДИНАМОМЕТР
Динамометр – наиболее распространенный инструмент, используемый для оценки крутящего момента и мощности. Преимущество динамометров заключается в том, что они очень точны и позволяют проводить множество типов испытаний. От одной системы до полных испытаний транспортных средств — существует множество подходящих динамометров для каждого требования.
Однако при всех своих преимуществах динамометры ограничены своей стоимостью, размерами и возможностями.Их размер ограничивает их возможности для испытаний на борту морских судов и в ограниченном пространстве. Кроме того, некоторые системы слишком велики для любого типа динамометрических испытаний.
ТЕНЗОДАТЧИК И МОМЕНТНЫЙ РЫЧАГ
Простой, но экономичный прибор для испытания крутящего момента включает тензодатчик с моментным рычагом, установленным на определенную нагрузку. Когда к нагрузке прилагается сила, якорь сжимает тензодатчик. По данным тензодатчика и длине плеча момента можно рассчитать информацию о крутящем моменте.
Недостатки такой системы связаны с ограничениями тензодатчика, точностью и сбором данных. Система измеряет не фактический крутящий момент на валу, а силы, действующие на моментный рычаг. Система также ограничена пространством, гибкостью и редко используется на современных морских судах или крупногабаритном оборудовании.
ДАТЧИК КРУТЯЩЕГО МОМЕНТА
Более современный подход к сбору данных о крутящем моменте и мощности — встроенный датчик вращательного момента. Вращающиеся датчики крутящего момента предлагают ряд диапазонов крутящего момента, высокую степень точности, возможность цифрового вывода и различные типы функций сбора данных, т.е.е. Число оборотов в минуту, направление вала, а также крутящий момент и мощность. Некоторые модели с вращающимся крутящим моментом также имеют то преимущество, что выдерживают очень высокие обороты (до 50 000 об / мин) и уровень G-Force. Однако встроенные датчики являются дорогостоящими, не обеспечивают универсальности и имеют ограничения по крутящему моменту. Они также требуют модификации вала перед установкой. Это может быть очень дорого с валами большого диаметра.

Изображение: Динамометр двигателя большой мощности (фото предоставлено: UC Riverside
Вверху: Якорь и тензодатчик для измерения крутящего момента (фото предоставлено Dr.Скотт К. Томас, Государственный университет Райта)
СИСТЕМА РАДИОТЕЛЕМЕТРИИ МОМЕНТА
Очень эффективным и более универсальным вариантом измерения крутящего момента и мощности является система радиотелеметрии крутящего момента. Типовые блоки не ограничены каким-либо уровнем крутящего момента и могут использоваться или специфицироваться практически для любого диаметра вала. Они также предлагают преимущества разумной цены, легкой калибровки, портативности и удобной установки (модификации вала не требуются).
Существуют ограничения для систем радиотелеметрии крутящего момента, которые необходимо учитывать.Скорость вращения вала является важной информацией, которую необходимо иметь из-за механических ограничений вращающихся компонентов, таких как батарея, клейкая лента и т. д. Иногда радиопомехи от соседних устройств могут создавать проблемы в работе системы крутящего момента. Правильное применение тензорезистора, необходимое для успешной работы системы, может быть утомительным. Неправильно установленные тензорезисторы могут привести к ошибкам в точности и данным.
Binsfeld Engineering Inc. производит ряд бесконтактных систем измерения крутящего момента и мощности как для временного, так и для постоянного применения.Системы радиотелеметрии Binsfeld TorqueTrak обладают всеми описанными здесь преимуществами, включая удобство, универсальность и разумную цену, а также простоту эксплуатации. BEI также обеспечивает дружественную и немедленную техническую поддержку по любым системным проблемам.

Система радиотелеметрии крутящего момента TorqueTrak 10K
РЕЗЮМЕ
Понимание теории крутящего момента, мощности и испытательного оборудования может помочь в поиске системы телеметрии крутящего момента. Поскольку идеального решения не существует, понимание ограничений каждой системы позволяет выбрать наилучший и наиболее экономичный вариант.◆
Брайан Карр — менеджер по продажам систем телеметрии крутящего момента в США в компании Binsfeld Engineering Inc. Брайан получил степень бакалавра технических наук в Мичиганском технологическом университете и степень магистра делового администрирования в Бостонском университете и продает системы измерения крутящего момента более трех лет. С ним можно связаться по адресу [email protected] Для получения дополнительной информации посетите сайт www.binsfeld.com.

__________________________________________
СОВРЕМЕННЫЕ НАСОСЫ СЕГОДНЯ, Август 2015
Вам понравилась эта статья?
Подпишитесь на БЕСПЛАТНОЕ цифровое издание журнала Modern Pumping Today !

лошадиных сил и крутящий момент: как обе модели дают представление о производительности двигателя

крутящий момент

Крутящий момент — это измерение скручивающей или вращательной силы.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.

лошадиных сил

Лошадиная сила определяется как скорость выполнения работы или скорость ее выполнения. 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, следующие:

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 истинной выходной мощности автомобилей, как показано на рисунке ниже:

.

  Рис. 1. Стенд для автомобильных динамометрических испытаний. Ролики под колесами измеряют крутящий момент и скорость, а затем рассчитывают мощность по приведенному выше уравнению.

Хотя этот метод является простым 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, которые не требуют разборки или модификации оборудования. Как эксперты по телеметрии крутящего момента, мы обнаружили, что система телеметрии крутящего момента для поверхностного монтажа , основанная на тензометрическом датчике , 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 проверять выходную мощность морского судна. (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 той мощности, которая должна быть.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 обеспечивают 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.

Разное

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *