3 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Что такое крутящий момент двигателя коротко о главном

Что предоставляет собой крутящий момент автомобиля

Не каждый автолюбитель сможет детально описать, что такое крутящий момент, так как многим интересны только два факта — число лошадиных сил и количество передач в коробке.

Но не смотря на все это, каждый водитель должен знать, что этот параметр относится к одним из самых значимых для автомобиля. Такие популярные параметры, как скорость и свободное ускорение, зависят не только от выше перечисленных параметров, но и от конкретного крутящего диапазона каждого автомобиля. Следует отметить, что водителей не интересует вопрос даже о понижении передачи для сохранения скорости передвижения автомобиля при передвижении на любую возвышенность. Поэтому, в этой статье мы попытаемся во всем хорошо разобраться.

Общий принцип работы и процесс зарождения крутящего момента

Перед тем, как хорошо во всем разобраться, нужно ознакомиться с принципом работы стандартного двигателя внутреннего сгорания. С самого начала работы, в цилиндр автомобиля попадает бензин или дизельное топливо, которое хорошо смешанно с воздушной массой. Поршень, размещенный в нижней части цилиндра, начинает сжимать топливно — воздушную массу до максимально допустимых пределов.

Для продолжения всего процесса, нужно подключение в работу специальной свечи зажигания. Для того, чтобы максимально быстро поджечь массу, которая находится внутри, свеча подает небольшую искру. Из — за достаточно высоких температурных показателей в середине устройства, находящаяся там смесь, начинает быстро расширяться, толкая поршень на прежнее место. Поршень так же выполняет свою уникальную функцию — он задействует шейку и шатун, что заставляет прийти в движение коленчатый фал ТС.

Чем сильнее нажата педаль газа, тем больше увеличивается порция смеси из топлива и кислорода. Благодаря такому способу, каждая машина повышает крутящий момент.

Прямое влияние параметра силового агрегата автомобиля

Начнем с того, что от уровня разгона, напрямую зависят его скоростные показатели. Мощность силового агрегата способна повлиять на ускорение, а чем выше обороты, тем большие показатели мощности будут на данный момент времени.

Следует помнить, что от крутящего момента зависит скорость оборотов, которые постепенно набираются ТС водителя. Крутящий момент развивается от силового агрегата и количества вращений на конкретный отрывок времени.

Возможно ли рассчитать крутящийся момента машины?

Точно провести расчет, согласно выведенной физической формулы, не может провести никто. Опирайся на то, что сила, которая воздействует на поршень, достаточно быстро теряет свою мощность, можно сказать — обсчет данного параметра невозможно провести для двигателей внутреннего сгорания. Данный параметр возможно определить только по определенному количеству оборотов вала.

Многие водители заметили очень интересный факт: при старте автомобиль набирает скорость немного медленее, но спустя небольшой временной отрезок, можно наблюдать значительное увеличение скорости. В конечном итоге, скорость опять начинает медленно снижаться. Этот факт и точно указывает на принцип работы данного параметра. Надеемся, что статья вам очень помогла. Ведь теперь, вы хорошо ознакомлены с крутящим моментом транспортного средств.

Крутящий момент

Речь сегодня пойдет не о фильме, а о важнейшей характеристике двигателя, которая по-научному называется «внешняя скоростная характеристика», а по-народному: «а какая мощность у мотора?» Казалось бы, все просто, открываешь каталог, находишь значения максимальной мощности и максимального крутящего момента двигателя. Выбираешь какой мотоцикл мощнее и ты – король. Только вот не все так просто.

Что важнее: большой крутящий момент или высокая мощность? Спросите как-нибудь за кружкой пива у друзей. И вы услышите тысячу рассуждений на эту тему, но так и не доберетесь до истины. Сразу скажу, что вопрос поставлен некорректно. Во-первых, важнее для чего? А во-вторых, если понимать, что мощность двигателя – это величина момента, умноженная на обороты, то выяснять, что из них важнее, с точки зрения математики, вообще глупо. А с житейской точки зрения (не математической) все ощущают разницу между двумя двигателями одинаковой мощности. 100 л.с. у чоппера и такая же мощность у спортбайка воспринимаются абсолютно по разному. Более того, абсолютно по-разному воспринимаются два супербыстрых мотоцикла, например, Suzuki GSXR 1300 и Yamaha R1. Любой мотоциклист, протестировав оба байка, скажет, что Hayabusa – это ураган, что она значительно мощнее! Если же загнать их на стенд, то окажется, что они имеют примерно одинаковую максимальную мощность. Это подтверждается и очным заездом на длинной прямой: мотоциклы разгоняются примерно одинаково. Хотя чувства говорят, что Hayabusa однозначно мощнее. Какая же физическая характеристика точно характеризует наше чувственное восприятие «мощности» мотора? Вот тут то все и вспоминают про «момент». И загадочно упоминают: «так у Hayabusa момент какой!». Да, значение максимального крутящего момента у GSXR1300 действительно на 30% больше, чем у R1. И мы это ощущаем, как более «мощный» мотор. А почему «Буса» тогда не обгоняет R1 в очном заезде? Куда же девается преимущество момента в 30%?

Рисунок 1: 1 – пар, 2 – поршень, 3 – шатун, 4 – кривошип, 5 – колесо. L – длина кривошипа.

Давайте попробуем разобраться и в этом. Еще когда не было ни мотоциклов, ни автомобилей, был паровоз. У него поршень через шатун вращал колесо. Это самый наглядный пример для понимания, откуда берется и что он такое, этот крутящий момент (Рис. 1). Расширяющиеся газы давят на поршень, поршень через шатун давит на кривошип. В результате, имеем силу давления поршня, приложенную к ведущему колесу через плечо. Физическая величина, момент силы (крутящий момент), есть произведение силы на плечо, к которому она приложена. И именно, крутящий момент на колесе, поделенный на радиус колеса, дает нам значение силы тяги. Сила тяги (за вычетом противодействующих сил трения) и есть та самая сила, которая, воздействуя на тело (мотоцикл с пилотом), обеспечивает ему ускорение. Так сказал Ньютон в своем втором законе! Для того, что бы ускорение было больше, нужно либо увеличить силу тяги, либо уменьшить вес тела. Подробно об уменьшении веса тела можно прочесть в женских журналах. Мы же подумаем об увеличении силы. Глядя на схему кривошипно-шатунного механизма, нетрудно найти пути увеличения крутящего момента. Вариант первый: увеличить длину кривошипа (L). Крутящий момент возрастет. При этом возрастет и рабочий объем двигателя, так как увеличится ход поршня. Второй путь: каким-то образом увеличить силу давления поршня. Можно увеличить площадь поршня, крутящий момент возрастет, но опять же возрастет рабочий объем двигателя. Как видим, крутящий момент неразрывно связан с рабочим объемом двигателя. Для получения большего крутящего момента без изменения рабочего объема двигателя остается последний вариант: увеличить давление газов на поршень. Для этого нужно улучшить наполнение цилиндра свежей смесью (изменить впуск/выпуск) или увеличить начальное давление в цилиндре (степень сжатия). Можно поступить радикальней и установить наддув. Но в рамках сегодняшней темы мы не будем рассматривать пути форсирования моторов.
А что же такое тогда мощность, и зачем она нам нужна, как характеристика двигателя, если ускорение обеспечивается моментом? Мощность характеризует работу, выполняемую за единицу времени. И чем выше мощность, тем больше работу можно выполнить. Какую работу? Например, по подъему мотоцикла на гору. Быстрее заедет тот, у кого мощность выше. Тут из курса физики известно, что мощность Р = МОМЕНТ СИЛЫ*УГЛОВАЯ СКОРОСТЬ, то есть, крутящий момент умноженный на обороты. Для тех, кто соберется пересчитать мощность по этой формуле: не забывайте все величины поставить в системе «Си» – мощность в ваттах, момент – в Ньютонметрах, угловую скорость – в радианах в секунду. Если с радианами в секунду сложно, то можно и в привычных оборотах в минуту. Для вычисления мощности в киловаттах можно вывести формулу Р=МНм *обороты в мин/9549.
Пример. Мотор выдает 100 Нм момента при 10000 об/мин, его мощность в киловаттах 100*10000/9549=104,7 (кВт). Типичный мотор литрового спортбайка. Для желающих перевести киловатты в лошадиные силы: 1кВт=1,36 л.с.

Читать еще:  В процессе эксплуатации двигателя возможны следующие неисправности

Если проанализировать эту формулу, то получается, что чем выше обороты, при которых достигается максимальный момент, тем выше мощность двигателя. При этом покупатели очень ценят, чтобы момент достигался на низких оборотах, а производители очень стараются построить такие двигатели. Парадокс? Нет. На двигателе, у которого достаточно высокий момент присутствует на при низких оборотах, удобнее ездить. Не гонять наперегонки, а именно ездить. Возьмем, к примеру, графики мощности, замеренные на стенде двух совершенно различных мотоциклов: Kawasaki VN2000 (крутящий момент 170 Нм при 3000 об/мин) и R6 (60 Нм при 11800 об/мин). (График 1). Максимальная мощность у них почти одинакова. Представьте себе: едут спокойно два друга на двух таких мотоциклах. Непонятно, конечно, как они подружились столь разные, но едут. При неспешной езде соответственно невысоки обороты двигателя: 2000 у «Вулкана» и 4000 у R6. И вдруг, нужно ускориться! Оба открывают газ и чоппер легко уезжает от спортбайка. Не верите – проверьте. Посмотрите на график. При 2000 об/мин у «большого» мотора – 45 л.с., а при 4000 у «шестисотки» – всего 20 л.с. Через мгновение, когда Vulcan наберет еще 1500 об/мин и раскрутится до 3500, его двигатель будет выдавать уже 85 л.с. Спортбайк же, набрав обороты с 4000 до 8000, сможет использовать только 45 л.с. Что сделает водитель спорта в такой ситуации? Переключится на одну-две передачи вниз, мотор взвизгнет на 12000 об/мин и в распоряжении пилота будут уже 90-100 лошадей. Безусловно, он догонит тяжелый чоппер. Только кому ускоряться удобнее? Один просто «газует» в диапазоне 2-3-х тысяч, а другой использует 2-3 передачи и диапазон оборотов от 4-х до 12-ти тысяч. Так что секрета или парадокса нет никакого: если в данный момент времени, при данных оборотах крутящий момент у какого-то двигателя выше, то и доступная мощность у него выше. А значение максимальной мощности – это всего лишь одна точка на графике, которая реально говорит очень мало, а характеризует всего лишь показатель максимальной скорости в строках ТТХ. И производители мотоциклов этим пользуются. Да еще и привирают слегка. Какой самый мощный спортбайк из «шестисоток»? По заявленной мощности – это Yamaha R6.
Давайте для наглядности сравним графики мощности двух спортбайков, например, Yamaha R6 ‘07 и Honda CBR600RR ‘07 (График 2). После замеров на стенде я с удивлением обнаружил, что максимальная мощность на колесе у них примерно одинакова: 103-104 л.с., хотя заявленные значения следующие: 133 л.с. у Yamaha против 120-ти у Honda. Заявленная мощность снималась с коленвала, но почему у R6 до колеса дошло столько же, как и у CBR600RR? Похоже, что на Yamaha дописали лишний десяток сил «из маркетинговых соображений». Также, из маркетинговых соображений, в прессе рекламировали, что мотор крутится до 18000 об/мин, и даже тахометр показывает нечто подобное, однако реально снятые значения говорят об отсечке при 15800 об/мин, что всего на 500 об/мин больше, чем у Honda. Если внимательно проанализировать графики мощности, то они совпадут с субъективными ощущениями. R6 до 10000 «не едет»! Во всем диапазоне от 3-х тысяч и до максимальных оборотов Honda имеет преимущество в 5-10 л.с. И только при чисто гоночной езде в диапазоне 12-15 тысяч они имеют приблизительно равные возможности. Если быть до конца честным, то двигатель Yamaha R6 с двумя провалами (на 7-ми и 12-ти тысячах) никак нельзя считать лидером в своем классе.

Другой пример правильного маркетинга. KTM RC8 так стремились сделать самый мощный мотоцикл в классе, что по заявленной мощности обогнали DUCATI 1098. (График 3). Справедливости ради следует отметить, что по максимальной мощности таки обогнали. Но если сравнить всю характеристику двигателя, а не только одну точку, соответствующую максимальному значению, то можно обнаружить что DUCATI мощнее всегда. Когда бы вы не повернули газ: на 5-ти или на 8-ми тысячах оборотов, у DUCATI крутящий момент (а, соответственно, и мощность) будут выше, и только лишь в диапазоне 9900-10200 об/мин у КТМ есть преимущество. Формально КТМ не лукавит: максимальная мощность у него выше, но реально во всем диапазоне оборотов он слабее. Сможете ли вы ехать все время, держа обороты в диапазоне 9900-10200, чтобы реализовать такое преимущество? Думаю, вряд ли.
Ну, и напоследок, еще одно спортивное преимущество более высоко оборотистого мотора. Представьте себе, что есть два мотоцикла приблизительно равной мощности: Suzuki GSX-R1000 ’04 и YAMAHA R1 ’04. (График 4). Если сравнить графики мощности, то видно, что на низких и средних оборотах преимущество у GSX-R1000. И это подтверждается субъективными ощущениями. Однако если подобрать звезды на мотоциклах так, чтобы при одинаковых оборотах у них была одинаковая скорость, то получим два графика: зависимости мощности от оборотов и от скорости, в одном. О чем он нам говорит? Если разгоняться с 200 км/ч, то мощность у мотоциклов будет одинаковая и ускорение одинаковое, однако при достижении 235 км/ч на Suzuki придется включить следующую передачу, а Yamaha продолжит разгон, не переключаясь до 260-ти км/ч. Естественно, переход на высшую передачу уменьшает реальный крутящий момент на колесе и ускорение будет ниже. Правильный подбор передаточных чисел для полной реализации мощности двигателя – это так же важно, как и сама мощность. Но про правильный подбор передаточных чисел – это отдельная тема…

Текст: Валерий Гарбарук
Иллюстрации: предоставлены автором

Выбор шагового двигателя

Содержание

[править] ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ О РЕЖИМАХ РАБОТЫ ШАГОВОГО ДВИГАТЕЛЯ

[править] Модель работы идеального шагового двигателя

Шаговый двигатель — устройство с постоянной мощностью, если мощность определить как момент, умноженный на скорость. Это означает, что крутящий момент обратно пропорционален скорости. Чтобы уяснить, почему мощность мотора не зависит от скорости, представим себе идеальный шаговый двигатель.

В идеальном двигателе нет трения, его момент пропорционален амперо-виткам обмоток и единственной электрической характеристикой является индуктивность. Индуктивность L характеризует способность обмотки запасать энергию в магнитном поле. Индуктивности обладают свойством индуктивного сопортивления, т.е. сопротивления переменному току, которое тем больше, чем быстрее меняется ток, а значит, индуктивное сопротивление возрастает вместе со скоростью вращения двигателя. По закону Ома ток прямо пропорционален напряжению и обратно пропорционален полному сопротивлению, откуда следует, что ток обмотки уменьшается при увеличении скорости вращения. Т.к. момент пропорционален амперо-виткам, а ток обратно пропорционален скорости, то момент также будет обратно пропорционален скорости. Т.е. при нулевой скорости момент стремится к бесконечности, при увеличении скорости момент(и ток) начинает стремиться к нулю.

Электрически, реальный двигатель отличается от идеального в основном ненулевым сопротивлением обмотки, а также ферромагнитными составляющими, которым свойствоенно насыщаться магнитным полем, что приводит к гистерезисным потерям и потерям на вихревые токи. Насыщение ограничивает момент, а вихревые токи и гистерезисные потери вызывают нагрев мотора. Рассмотрим кривую зависимости крутящего момента шагового двигателя от скорости.

Читать еще:  Что нужно соблюсти при сборке двигателя

Как видно из графика, при скорости ниже определенного предела, момент, а следовательно и ток, возрастают очень быстро, вплоть до уровней, приводящих к повреждению мотора. Чтобы этого избежать, драйвер должен ограничивать нарастание тока до определенной величины. Поскольку момент пропорционален току, момент будет постоянен начиная с момента удержания до порогового значения скорости, а при скорости выше порога — ток будет ограничен индуктивностью обмоток.

В результате, скорость-моментная характеристика идеального двигателя будет начинаться с отрезка, где момент постоянный, до точки, когда мотор перестанет генерировать и потреблять реактивную мощность. Реальный шаговый двигатель обладает потерями, которые изменяют идеальную скорость-моментную характеристику. Особенно велик вклад момента от зубцовых гармоник магнитного поля(его иногда указывают в документации на двигатель). Потери в двигателе есть всегда, и чем быстрее вращается вал шагового мотора, тем больше потери, и их также необходимо вычитать из идеальной характеристики.

Обратите внимание, как реальная мощность падает вместе с ростом скорости, в том числе и на отрезке «постоянной мощности». Скругление на переходной точке обусловлено переходным процессом в цепи — драйвер постепенно превращается из источника тока в источник напряжения.

[править] Резонанс на средних частотах

Шаговый двигатель сильно подвержен резонансу, являясь по факту аналогом маятника «подвешенный на пружине груз», где грузом является ротор, а пружиной — магнитное поле, и имеет частоту собственных колебаний, зависящую от силы тока и инерции ротора. В момент, когда разность фаз момента и скорости достигает величины 180 град., возникает резонанс – изменение магнитного поля начинает совпадать со скоростью, и скорость ротора при позиционировании на новый шаг становится слишком велика. При резонансе значительная часть энергии магнитного поля уходит на преодоление инерции ротора при колебании около положения равновесия, что выражается в значительном падении крутящего момента на валу. Накопленная кинетическая энергия ротора расходуется при возникновении резонанса примерно за 1-10 сек, поэтому разогнать двигатель можно, пройдя зону резонанса без последствий, но работать сколь-нибудь продолжительное время не удастся – вал остановится. Для устранения этого явления в драйверах используются различные антирезонансные алгоритмы.

[править] Мощность двигателя

Выходная мощность двигателя (скорость?момент) пропорциональна напряжению, деленному на квадратный корень из индуктивности. Если мы увеличим вдвое напряжение ШИМ, то получим другую кривую СМХ, лежащую выше, и мощность на участке постоянной мощности вырастет вдвое. С током иная картина. Рисунок ниже показывает, что будет при выставлении на драйвере тока в 2 раза больше номинального для двигателя. Мотор начинает выделять в 4 раза больше тепла, а момент на низких оборотах увеличивается менее чем в 2 раза из-за насыщения сердечников обмоток.

Как можно видеть, мощность не увеличивается вовсе. Всегда рекомендуется выставлять ток на драйвере равным номинальному значению для двигателя. Это в том числе снизит вибрации на низких частотах, улучшит характеристики хода в микрошаговом режиме.

[править] Напряжение питания и нагрев двигателя

Основные причины нагрева двигателя: потери на сопротивлении обмоток и ферромагнитные потери. Первая часть всем знакома – это тепловая энергия, выделяющяяся на активном сопротивлении проводов обмоток, равная I2R. Вклад этого слагаемого велик только когда двигатель находится в режиме удержания, и резко уменьшается с возрастанием скорости двигателя. Ферромагнитными потерями назваются потери на токи Фуко и гистерезисные потери. Они зависят от изменения тока и, следовательно, от питающего напряжения, и выделяются в виде тепла. Как было сказано выше, мощность двигателя растет прямо пропорционально напряжению, однако ферромагнитные потери тоже растут, причем, в отличие от мощности, — нелинейно, что и ограничивает максимальное напряжения, которое можно использовать для драйвера. Можно сказать, что максимальная полезная мощность шагового двигателя определяется количеством тепла, которое может на нем безопасно выделяться. Поэтому не следует стараться выжать полкиловатта из двигателя 57 серии, подключив драйвер к источнику в 10 кВ – у напряжения есть разумные пределы. Их можно рассчитывать разными способами. Эмпирически было получено несколько оценок сверху для максимального питающего напряжения ШИМ-драйвера: оно не должно превышать номинальное напряжение обмоток более чем в 25 раз или величину 32v L, где L – индуктивность обмотки.

Для наглядности ниже показан график, показывающий ферромагнитные потери для двигателя с номинальными характеристиками 4 А, 3 В.

[править] Кратко о мощности шагового двигателя

Выбор двигателя и питающего напряжения целиком зависят от задач. В идеале, двигатель должен выдавать достаточный момент на максимальной планируемой скорости. Необходимо отличать момент от мощности двигателя: большой момент на низких скоростях не означает, что двигатель мощный. Выходная мощность – другой, более важный параметр, её примерно можно оценить по кривой скорости-момента. Теоретически, максимальная мощность, которую можно стабильно получать с драйвера, питаемого напряжением 80 В и выходным током 7 А примерно 250 Ватт(1/3 л.с.), в реальности же для этого потребуется 2 или 3 двигателя NEMA 34. Двигатели NEMA 23 слишком малы для отвода тепла, а NEMA 42 из-за размера не подходят по импедансу: если их номинальный ток меньше, чем 7 А, то напряжение будет больше 80 В, и наоборот. Момент от зубцовых гармоник в моторах NEMA 42 существенно больше, чем в малых моторах, и обязательно должен быть учтен при расчете выходной мощности. Другими словами, выходная мощность двигателей NEMA 42 падает быстрее, чем у меньших двигателей. NEMA 42 следует использовать, если требуется получить высокий момент на низких скоростях и нет смысла использовать мотор-редуктор.

[править] О ЧЕМ ГОВОРЯТ ХАРАКТЕРИСТИКИ ШАГОВОГО ДВИГАТЕЛЯ

Если вы опустили все, написанное выше, или прочитали, но мало что поняли, данная глава поможет разобраться, как перейти к практической части. Несколько слов о размере двигателя. Развитие производства шаговых двигателей достигло больших успехов, и теперь шаговые двигатели одного размера разных производителей обладают очень схожими характеристиками. Именно размер двигателя задает рамки, в которых может изменяться его главная характеристика — кривая скорости-момента. Индуктивность обмотки показывает, насколько крута будет кривая СМХ при одинаковом напряжении питания драйвера с ШИМ: если мы возьмем 2 двигателя индентичного размера с разной индуктивностью, и будем управлять ими одним драйвером с одним и тем же питающим напряжением, полученные кривые СМХ будут отличаться крутизной.

Большая индуктивность потенциально дает вам возможность получить больший крутящий момент, но чтобы произвести такую конверсию, потребуется драйвер с большим напряжением питания — тогда кривая СМХ поднимется вверх пропорционально увеличению напряжения. На практике почти все фирмы производят моторы одного размера в двух исполнениях — «медленный» и «быстрый», с большой и малой индуктивностью. Причем «быстрые» модели пользуются большей популярностью — для них на высоких оборотах требуется меньшее напряжение, а значит более дешевые драйверы и источник питания. А если вдруг не хватает мощности — можно взять двигатель побольше. «Медленные» модели остаются для специфических применений — в случаях, когда от шагового привода не требуется больших скоростей, нужен большой момент удержания и т.п. Ток обмотки косвенно связан с крутящим моментом, но в основном он говорит о том, какой драйвер нужно будет подобрать к этому двигателю — он должен быть способен выдавать именно такой уровень тока. Напряжения питания обмотки показывает, какое постоянное(не ШИМ) напряжение можно подавать на обмотку — таково значение напряжения, используемое драйверами постоянного напряжения. Оно пригодится при вычислении максимально допустимого напряжения питания драйвера с ШИМ, и тоже косвенно связано с максимальным крутящим моментом.

Читать еще:  Датчик температуры двигателя для машины

[править] АЛГОРИТМ ПОДБОРА ШАГОВОГО ДВИГАТЕЛЯ

Так как же выбрать двигатель? Зависит от того, какими вы данными обладаете. По большому счету, выбор двигателя сводится к выбору 4 вещей — производителя, вида двигателя, размера и индуктивности. Первый параметр поддается оценке с трудом — мало у кого репрезентативная выборка образцов от разных поставщиков. Что касается вида двигателя, мы рекомендуем всегда, когда есть неопределенность в выборе, использовать биполярные шаговые двигатели с 4 выводами и малой индуктивностью. Т.е. выбор в основном заключается в выборе размера двигателя(в пределах одного размера характеристики двигателей с одной индуктивностью почти всех производителей практически совпадают). Для выбора конкретной модели можно использовать следующий алгоритм:

  • Рассчитайте максимальную скорость вращения V в об/сек, которую хотите получить от привода, и момент M, который необходимо получить от него на этой скорости(закладывайте в это значение запас в 25-40%).
  • Переведите скорость вращения в частоту полных шагов PPS, для стандартного двигателя с шагом 1.8 град PPS = 200 * V.
  • Выберите примерно подходящий на первый взгляд размер двигателя, из числа доступных моделей этого размера выберите двигатель с не самой большой индуктивностью.
  • Воспользуйтесь кривой СМХ, приводимой производителем, найдите на ней ваше значение PPS. Сверьтесь, достаточен ли момент, указанный на кривой.
  • Если момент, указанный на кривой слишком мал, рассмотрите двигатель размером побольше, если слишком велик — размером поменьше.

Однако, часто этот способ дает неверные результаты по причине большого количества факторов и допущений при расчете момента. Запросто можно получить, что для управления небольшим портальным фрезером с порталом весом 15 кг вдруг потребуются двигатели ST86-114. Чаще используют эмпирические способы, и они оказываются точнее. Один из таких способов — определение двигателей по весу портала и размеру рабочего поля. Например, выбор шагового мотора для горизонтальной передачи(оси X и Y) можно осуществить исходя из веса подвижной части, передачи, направляющих и материалов, планируемых к обработке. Для портальных станков классической компоновки, с передачей ШВП, шагом 5 мм на оборот, для обработки дерева и пластика, скорость холостого хода до 4000 мм/мин, в предположении, что направляющие оси без преднатяга и отъюстированы так, что подвижная часть ходит по ним без какого-либо сопротивления, можно порекомендовать следующие значения:

  • Вес подвижной части менее 5 кг — двигатель серии PL42 или аналогичный.
  • Вес подвижной части 5-10 кг — двигатель PL57-56 или аналогичный.
  • Вес подвижной части 10-23 кг — двигатель PL57-76 или аналогичный.
  • Вес подвижной части 23-35 кг — двигатель PL86-80 или аналогичный.
  • Вес подвижной части 35-50 кг — двигатель PL86-114 или аналогичный.

Совместно с этими оценками можно использовать оценки для размеров рабочего поля: Рабочее поле 0,1-0,5 кв.м. — двигатели PL57-76 или аналогичные. Рабочее поле 0,5-1 кв.м. — двигатели PL86-80 или аналогичные. Рабочее поле 1-1,5 кв.м. — двигатели PL86-114 или аналогичные. Если характеристики Вашего станка находятся в пограничных интервалах, скажем, вес портала 23 кг, поле около 0,5 кв. м., стоит использовать дополнительные оценочные методы. Еще один распространенный подход заключается в анализе готовых станков на рынке, которые близки к конструируемому по размерам и характеристикам — проверенная конструкция означает, что двигатели уже подобраны оптимальным образом, и можно взять их характеристики за основу.

И последнее, что можно порекомендовать — обратиться за консультацией к опытным специалистам.

Что представляет собой крутящий момент и для чего он необходим?

Для всех двигателей внутреннего сгорания установлены конкретные значения максимальной мощности, производить которую он способен при заданном значении оборотов коленчатого вала. Мощность мотора представляет собой показатель объёма работы, которую может выполнить двигатель за одну секунду. Она характеризуется энергоемкостью, потреблением топлива и тяговой способностью.

Наравне с мощностью, очень важным показателем работы двигателя является максимальный крутящий момент. Крутящий момент представляет собой величину, равную произведению силы на плечо. Если рассмотреть данный процесс более пристально, то сможем увидеть следующий процесс: под воздействием газов, полученных при сгорании топлива внутри двигателя, происходит передача давления через поршень и шатун на кривошип коленчатого вала, в результате чего образуется крутящий момент, который характеризует внутренний потенциал двигателя. В то же самое время за вращательный момент на колёсах отвечает множество дополнительных характеристик.

Вот некоторые из них:

  • величина оборотов двигателя;
  • показатель тяги на ведущих колёсах;
  • количество передаточных чисел коробки переключения передач (КПП);
  • коэффициент полезного действия трансмиссии;
  • диаметр колёс.

Зависимость мощности от крутящего момента

Если рассмотреть график работы двигателя на примере автомобиля Saab, то можно заметить, что крутящий момент вырастает до определённого значения, а затем снижается. Следует обратить внимание именно на кривую мощности. Она круто поднимается в тех местах, в которых крутящий момент большой, и практически не вырастает там, где он понижается. Почему это происходит? Объяснить данное явление очень просто.

Для этого необходимо рассмотреть формулу:

Из показателей формулы можно понять, что мощность двигателя внутреннего сгорания на любых оборотах находится в прямой зависимости исключительно от крутящего момента, возникающего на текущих оборотах. В тоже время максимальная мощность достигается в той точке, где происходит уменьшение крутящего момента, но при всём при этом, произведение оборотов и мощности пока что возрастает.

Для того чтобы произошло увеличение максимальной мощности, необходимо повысить крутящий момент на высоких оборотах либо осуществлять процесс по его уменьшению плавно и постепенно.

Из всего, описанного выше, можно сделать вывод: мощность двигателя зависит всецело от крутящего момента и представляет собой математическую величину, получаемую при помощи расчёта. Таким образом, показатель мощности не получится определить отдельно от момента.

Следует отметить, что максимальная мощность прежде всего влияет на предельную скорость автомобиля. Если мощность возрастает, то автомобилю можно придать больший импульс и улучшить его динамические характеристики.

Крутящий момент на дизельных моторах

Многих автолюбителей волнует вопрос: «По какой причине у дизельных двигателей высокий крутящий момент, но в то же время небольшая мощность в сравнении с бензиновыми?». Ответ очевиден — дизельный мотор обладает ограничением рабочих оборотов. В следствие объективных причин, связанных с высокой степенью сжатия в цилиндрах и медленно сгорающим топливом, двигатели данной категории менее эффективно работают на высоких оборотах.

В реалиях сегодняшнего дня, наращивание крутящего момента представляет некоторую проблему для конструкторов автомобильных двигателей. Это связано с тем, что приходится увеличивать рабочий объём цилиндров, их диаметр и количество, а также совершенствовать процессы сгорания топлива и увеличения степени сжатия.

Максимально эффективно решить проблему, связанную с увеличением крутящего момента, можно при помощи технологии турбонаддува. Это позволит иметь высокий крутящий момент сразу при нажатии на педаль газа.

В заключение стоит отметить, что какова бы ни была мощность мотора, но умение разогнать транспортное средство полностью доверено функции крутящего момента.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector