user271165
Вчера 22:24
Пожалуйста, объясните, что такое лошадиные силы и крутящий момент
Я уже давно пытаюсь разобраться в этом. Хотя я вроде бы и понимаю, в чём суть, мне кажется, что я упускаю главное. Простые объяснения сбивают меня с толку, а длинные заставляют чувствовать себя глупым, ведь я не изучаю физику или математический анализ.
Не могли бы вы дать достаточно подробное, но в то же время простое объяснение? Насколько я понимаю, лошадиные силы (33 000 фут-фунтов) — это количество работы, которое ваш автомобиль может выполнить за минуту. То есть, если максимальная мощность моего автомобиля составляет 690 лошадиных сил, то именно с такой силой он может подниматься и продолжать движение. Крутящий момент — это то же самое, но он показывает, какая сила необходима для приведения в движение всех компонентов внутри двигателя. То есть, если крутящий момент составляет 400, то именно с такой силой необходимо привести автомобиль в движение, а после того, как он начнёт двигаться, в дело вступят лошадиные силы.
Не знаю, правильно ли я объяснил, но в любом случае я сам до конца не понимаю. Я изучал этот вопрос несколько дней, но так и не разобрался. Я знаю, что это может быть просто и я должен был бы понять, но я не знаю, верна ли моя идея или нет
Перевод вопроса с Mechanics Stack Exchange
Лицензия: CC BY-SA (2.5–4.0)
Оригинальный вопрос: https://mechanics.stackexchange.com/questions/29482/please-explain-horsepower-and-torque
Вам не хватает понимания скорости вращения. Это необходимо для того, чтобы полностью осознать взаимосвязь между мощностью и крутящим моментом.
Начнём с понятия крутящего момента. Крутящий момент — это сила, вращающая объект вокруг оси. Его легко вычислить по формуле T = R x F, где:
T = Крутящий момент
R = вектор положения (по сути, расстояние от исходной точки до места приложения силы)
F = вектор силы
Угловая скорость — это просто скорость вращения объекта вокруг своей оси, которая измеряется расстоянием, пройденным за время вращения, например в радианах или градусах в секунду. Об/мин (оборотов в минуту) — это единица измерения количества полных оборотов (360 градусов), которые совершает объект за определённый промежуток времени.
Лошадиная сила — это британская единица измерения мощности. Она равна 550 фут-фунтам в секунду или 33 000 в минуту, что соответствует 1 лошадиной силе.
Теперь давайте поговорим о лошадиных силах и их связи с крутящим моментом и угловой скоростью (в виде оборотов в минуту) применительно к автомобилям. Учитывая, что мощность постоянна, крутящий момент и обороты в минуту всегда будут обратно пропорциональны. У вас либо высокий крутящий момент и низкие обороты, либо низкий крутящий момент и высокие обороты.
Это можно выразить формулой P = (T * RPM) / 5252, где:
P = Мощность
T = Крутящий момент
RPM = число оборотов в минуту
Давайте проверим это на нескольких примерах. Допустим, ваша машина выдаёт 100 лошадиных сил при 4000 оборотах в минуту. Давайте немного потренируемся в базовой алгебре.
100 = (T * 4000) / 5252
100 * 5252 = T * 4000
(100 * 5252) / 4000 = T
Крутящий момент = 131,3 футо-фунта
Теперь предположим, что автомобиль развивает мощность 100 лошадиных сил при 200 оборотах в минуту.
100 = (T * 200) / 5252
100 * 5252 — Т * 200
(100 * 5252) / 200 = T
Крутящий момент = 2626 футо-фунтов
Обратите внимание, что в обоих уравнениях при низких оборотах крутящий момент довольно велик, а при высоких оборотах крутящий момент довольно мал, хотя в обоих случаях мощность составляет 100 лошадиных сил.
В этом уравнении мы делим на 5252, потому что при 5252 оборотах в минуту 1 фут-фунт крутящего момента равен 1 лошадиной силе. Если говорить более техническим языком, это округлённое значение 33 000 фут-фунтов в минуту, делённое на 2π радиан в минуту.
Учитывая всё это, давайте поговорим о реальном мире, где мощность автомобиля не является постоянной величиной.
Когда автомобиль стоит на месте, для его движения требуется относительно большой крутящий момент. Это связано с тем, что частота вращения двигателя находится на уровне холостого хода (примерно 600–1000 об/мин, в зависимости от автомобиля) и для начала движения колёс требуется большее усилие. Помните, что низкая частота вращения двигателя означает пропорционально высокий крутящий момент. Чем больший крутящий момент может развить автомобиль, тем быстрее он будет разгоняться. Если вы посмотрите на предыдущие уравнения, то поймёте, почему это так.
По мере увеличения скорости транспортного средства и частоты вращения крутящий момент становится пропорционально меньше.
Это не значит, что чем быстрее вы едете, тем меньше крутящий момент, или что чем больше крутящий момент, тем медленнее вы едете. Оба этих показателя будут расти до тех пор, пока не будет достигнута максимальная мощность. Это просто означает, что при рассмотрении крутящего момента, числа оборотов в минуту и мощности для движения с места требуется больше усилий, чем для поддержания высокой скорости транспортного средства.