Въртящ момент, какво е и защо е необходим?

Всеки двигател с вътрешно горене е проектиран с определена максимална мощност, която може да достави при определен брой обороти на коляновия вал. Освен максималната мощност обаче в характеристиката на двигателя има и такава стойност като максималния въртящ момент, постигнат при скорости, различни от максималните обороти на мощността.




Какво означава понятието въртящ момент?

От научна гледна точка въртящият момент е равен на произведението на силата върху рамото на приложението му и се измерва в нютон метри. Това означава, че ако се приложи сила от 1 Нютон към ключ с дължина 1 метър (рамо) (перпендикулярен на края на ключа), тогава ще получим въртящ момент от 1 Nm.

За по-голяма яснота. Ако гайката е затегната със сила от 3 kgf, тогава за да я развиете, ще трябва да приложите сила от 3 kg към гаечния ключ с дължина на рамото 1 метър. Ако обаче на гаечен ключ с дължина 1 метър се постави допълнително 2-метрово парче тръба, като по този начин лостът се увеличи до 3 метра, за развиването на тази гайка се изисква само усилие от 1 кг. Това правят много шофьори, когато развиват болтовете на колелата: те или добавят парче тръба, а при липса на такова просто натискат клавиша с крак, като по този начин увеличават силата на прилагане към гаечния ключ.

Също така, ако на лост с дължина метър се окачи тегло, равно на 10 kg, ще се появи въртящ момент, равен на 10 kgm. В системата SI тази стойност (умножена по ускорението поради гравитацията – 9,81 m / cm2) ще съответства на 98,1 Nm.




Резултатът е винаги един и същ – въртящият момент, това е произведението на силата на дължината на лоста, следователно или е необходим по-дълъг лост, или по-голямо количество приложена сила.

Въртящ момент, какво е и защо е необходим?

Индикатори за нютономери на примера на V6 3,5-литровия двигател Lexus GS450h

Всичко това е добре, но за какво е въртящият момент в автомобила и как неговият размер влияе на поведението му на пътя?

Мощността на двигателя само косвено отразява тяговите възможности на двигателя и неговата максимална стойност се проявява, като правило, при максимална скорост на двигателя. В реалния живот на практика никой не кара в такива режими, но двигателят се нуждае от ускорение винаги и за предпочитане от момента на натискане на педала за газ. На практика някои автомобили вече от ниски обороти (отдолу) се държат доста бодро, докато други, напротив, предпочитат само високи обороти и показват мудна динамика отдолу.

Толкова много хора имат много въпроси, когато са с кола с бензинов двигател с мощност 105-120 к.с. сменете на 70-80 – силен дизел, след което последният лесно заобикаля кола с бензинов двигател. Как може да бъде това?

Това се дължи на количеството сцепление на задвижващите колела, което е различно за тези две коли. Размерът на тягата директно зависи от произведението на такива показатели като величината на въртящия момент, предавателното отношение на трансмисията, неговата ефективност и радиуса на търкаляне на колелото.




Как се генерира въртящ момент в двигателя

Двигателят няма лостове за измерване и тежести и те са заменени от манивелен механизъм с бутала. Въртящият момент в двигателя се формира поради изгарянето на горивно-въздушната смес, която се разширява в обем и с усилие изтласква буталото надолу. Буталото, от своя страна, чрез свързващия прът предава налягане към списанието на коляновия вал. В характеристиката на двигателя няма раменна стойност, но има стойност на хода на буталото (двойна стойност на радиуса на манивелата на коляновия вал).

За всеки двигател въртящият момент се изчислява, както следва. Когато буталото със сила 200 кг премести свързващия прът към рамото от 5 см, се появява въртящ момент от 10 кгс или 98,1 Нм. В този случай, за да се увеличи въртящият момент, е необходимо или да се увеличи радиусът на манивелата, или да се увеличи налягането на разширяващите се газове върху буталото.

Радиусът на манивелата може да се увеличи до определена стойност, но размерите на цилиндровия блок, както по ширина, така и по височина, също ще нараснат и е невъзможно да се увеличи радиусът до безкрайност. И дизайнът на двигателя ще трябва да бъде значително укрепен, тъй като инерционните сили и други отрицателни фактори ще се увеличат. Следователно на разработчиците на двигателите беше оставена втора възможност – да увеличат силата, с която буталото предава силата, за да завърти коляновия вал. За тези цели в горивната камера трябва да се изгори по-запалима смес и освен това с по-добро качество. За да направите това, променете размера и конфигурацията на горивната камера, направете "изместители" на главите на буталата и увеличете степента на компресия.

Максималният въртящ момент обаче не е наличен при всички обороти на двигателя и за различните двигатели върховият въртящ момент се достига при различни режими. Някои двигатели го издават в диапазона 1800-3000 об / мин, други при 3000-4500 об / мин. Това зависи от конструкцията на всмукателния колектор и времето на клапаните, когато ефективното пълнене на цилиндрите с работната смес се извършва при определена скорост.

Най-простото решение за увеличаване на въртящия момент, а оттам и на тягата, е използването на турбо или механично наддуване или тяхното използване в комбинация. Тогава въртящият момент вече може да се използва от 800-1000 об / мин, т.е. почти веднага, когато натиснете педала на газта. В допълнение, това затваря такъв проблем като спадове по време на ускорението, тъй като стойността на KM става почти еднаква през целия диапазон на оборотите на двигателя. Това се постига по различни начини: броят на клапаните на цилиндър се увеличава, времето на клапаните се контролира, за да се оптимизира изгарянето на горивото, степента на компресия се увеличава, изпускателният колектор се използва съгласно формулата 1-4 -2-3, работни колела с променлив и регулируем ъгъл на атака на лопатките се използват в турбини и др. d.




Video


Подобен...