Почему кривая крутящего момента и мощности газового двигателя всегда пересекается на 5252 оборотах в минуту?

Просто ради интереса я кое-что посчитал в Google, чтобы показать, что это связано с системой единиц, используемой для перевода чисел в крутящий момент и мощность.

Число 5252 можно вычислить следующим образом:

1 horsepower / 1 lbf foot radian in turns/minute

5 252.11312

Точное число — 16 500/π (33 000/τ)

Итак, если бы расчёты велись в метрических единицах (ваттах и ньютон-метрах для крутящего момента), вы бы получили:

1 W / 1 N m rad in turns/minute

9.54929659

Это число равно 30/π (или 60/τ) из-за количества секунд в минуте. Если бы вы измеряли скорость вращения двигателя в радианах в секунду, число было бы равно 1. То же самое относится к неметрической системе, если бы для измерения мощности двигателя использовались фут-фунты, а не лошадиные силы.

Точка, в которой «кривые пересекаются», является исключительно результатом того, что обе величины (измеряемые в лошадиных силах и фунт-футах) представлены в одних и тех же числовых масштабах на оси графика. Если бы вы построили график зависимости этих величин друг от друга, а не от числа оборотов в минуту, то в какой-то точке (соответствующей 5252 оборотам в минуту) мощность в лошадиных силах и крутящий момент в фунт-футах были бы одинаковыми.

Просто дополню отличный ответ Марка выше:

Хотя лошадиные силы определяются крутящим моментом, они являются более полезным показателем мощности двигателя, когда нужно понять, насколько быстрым будет ваш автомобиль, при условии, что у вас подходящая трансмиссия. Трансмиссия изменяет крутящий момент, но не влияет на мощность (если не учитывать потери на трение и т. д.). Таким образом, старая поговорка «лошадиные силы продают автомобили, а крутящий момент выигрывает гонки» на самом деле в теории совершенно неверна. Гипотетический двигатель, развивающий крутящий момент в 1000 фут-фунтов, но работающий только на 10 оборотах в минуту, сделал бы автомобиль мучительно медленным.

Однако в случае с реальными автомобилями люди редко обсуждают фактические показатели мощности или крутящего момента. Обычно говорят только о максимальной мощности или максимальном крутящем моменте. Автомобили с высоким крутящим моментом обычно выдают его на низких оборотах, что также повышает мощность на низких оборотах. Поскольку мощность зависит от числа оборотов в минуту, максимальная мощность обычно достигается на высоких оборотах. Таким образом, двигатель с «высоким крутящим моментом» может иметь ту же пиковую мощность, что и двигатель с «низким крутящим моментом», но двигатель с высоким крутящим моментом будет мощнее в нижней части диапазона оборотов. Благодаря этому автомобиль будет быстрее, но люди, которые учитывают только пиковые значения, скажут, что это связано с крутящим моментом, хотя на самом деле это связано с широким диапазоном мощности. Помните: любой двигатель теоретически может выдавать сколь угодно большой крутящий момент после прохождения через трансмиссию.

В качестве простого гипотетического примера рассмотрим двигатель A с типичной кривой мощности, а затем представим двигатель B с точно такой же кривой мощности, но с удвоенным значением по оси оборотов в минуту. Если двигатель A выдавал максимальную мощность при 5000 оборотах в минуту, то двигатель B будет выдавать максимальную мощность при 10 000 оборотах в минуту. Если двигатель A выдавал 90 лошадиных сил при 2000 оборотах в минуту, то двигатель B будет выдавать 90 лошадиных сил при 4000 оборотах в минуту.

Теперь представьте, что двигатель B работает через бесфрикционную трансмиссию с передаточным числом 2:1. Это эффективно замедляет работу двигателя B, так что кривая мощности с учётом трансмиссии теперь проходит при тех же оборотах, что и у двигателя A. Двигатель B теперь выдаёт тот же крутящий момент и ту же мощность, что и двигатель A после трансмиссии, несмотря на то, что до трансмиссии крутящий момент двигателя B был явно меньше. (Опять же, см. отличное объяснение математики от Маркса)

Это просто математика, и это потому , что Лошадиная сила определяется (с точки зрения крутящего момента) как 550 фут-фунтов в секунду.

Одна лошадиная сила — это 33 000 фунтов, перемещённых на 1 фут за 1 минуту (по словам Джеймса Уатта, это среднее значение того, что может сделать настоящая лошадь). При частоте вращения двигателя, перемещающего тот же 1 фунт, он пройдёт ~6,283 фута (длина окружности с радиусом 1 фут).

33,000 / 6.283 = 5252