MotoKiller.pl

o to jest moc i moment obrotowySpis treści artykułu:Co to jest moment obrotowy?Co to jest moc silnika?Praktyczne znaczenie mocy i momentu obrotowegoMoment obrotowy w silniku diesla i benzynowymMotoryzacja nieodzownie związana jest z silnikami spalinowymi napędzającymi samochody. Po latach doświadczeń, jako najbardziej odpowiednie, rynek zdominowały czterosuwowe tłokowe silniki spalinowe. Podstawowe cechy działania silnika są powszechnie znane i dzięki popularności motoryzacji większość kierowców je zna. Powszechna wiedza o silnikach sprawia, że wybierając samochód, prawie każdy zwraca uwagę na pojemność skokową i moc silnika oraz zużycie paliwa. Bardziej dociekliwi zainteresują się również wartością maksymalnego momentu obrotowego oraz jego przebiegiem. Moment obrotowy jest podstawowym parametrem, który charakteryzuje osiągi silnika spalinowego. Konstruując silniki dąży się do tego aby uzyskać jak najwyższy moment obrotowy w jak najszerszym zakresie prędkości obrotowej silnika. Natomiast moc silnika wynika z połączenia tych dwóch parametrów: momentu obrotowego i prędkości obrotowej. Na hamowniach silnikowych, w trakcie badań silników, mierzony jest moment obrotowy oraz prędkość obrotowa, natomiast moc jest obliczana z tych dwóch parametrów.Co to jest moment obrotowy?Moment obrotowy to z punktu widzenia fizyki to samo co siła, z tą różnicą, że jest to siła w ruchu obrotowym. Rysunek 1 przedstawia czym w rzeczywistości jest moment obrotowy. Na ramieniu o długości 1 metra, który połączony jest z wałem korbowym silnika, znajduje się ciężarek o masie 10 kg. Aby wał silnika mógł wykonywać ruch obrotowy musi osiągnąć moment obrotowy wynoszący 98.1 Nm (niutonometra). Wynika to z prostych obliczeń, które przedstawione są poniżej.Masę ciężarka w kilogramach zamieniamy na ciężar (siłę) wyrażony w niutonach (N). W tym celu musimy ją pomnożyć razy wartość przyspieszenia ziemskiego „g”, które wynosi 9.81 metra na sekundę do kwadratu (m/s²).10 kg × 9.81 m/s² = 98.1 kg × m/s²Według zasad fizyki jeden kilogram razy metr na sekundę do kwadratu wynosi dokładnie 1 niuton (N), czyli: 98.1 kg × m/s² = 98.1 NTeraz, gdy wiemy jaka siła działa na ramię, wystarczy pomnożyć ją razy długość ramienia (która, w naszym przypadku, wynosi 1 metr): 98.1 N × 1 m = 98.1 N × mA niuton razy metr to nic innego jak niutonometr (Nm), czyli: 98.1 N × m = 98.1 NmW pewnym przybliżeniu można powiedzieć, że jeżeli silnik dysponuje maksymalnym momentem obrotowym wynoszącym 200 Nm przy 2500 obr/min, to udźwignie on na metrowym ramieniu około 20 kg.Co to jest moc silnika?Jak wspomniano wcześniej moc silnika wynika z momentu obrotowego oraz prędkości obrotowej silnika. Innymi słowy, moc oznacza ile energii możemy uzyskać w jednostce czasu. Czyli im większy moment obrotowy przy wysokich obrotach, tym większą moc silnika uzyskamy. Matematycznie moc to iloczyn momentu obrotowego i mocy silnika. Jednak aby obliczenia były poprawne należy wykonać je w prawidłowych jednostkach. Prędkość obrotowa wyrażona musi być w radianach na sekundę, natomiast niutonometry są prawidłową jednostką momentu obrotowego. W celu uproszczenia obliczeń, zamiast zamieniać jednostki, lepiej wprowadzić stałą wartość, która wynika ze zmiany jednostek. We wszystkich obliczeniach jest taka sama i wynosi 9549.3. Jednostką mocy są kilowaty (kW). W dalszej części artykułu opisany jest sposób zmiany jednostki mocy na bardziej popularne konie mechaniczne.Do wykonania przykładowych obliczeń posłuży charakterystyka silnika 3.0 TDI z Audi Q7. Silnik ten osiąga maksymalny moment obrotowy 500 Nm pomiędzy 1500 i 3000 obr/min oraz moc maksymalną 176 kW przy 4000 obr/min. Obliczenia mocy wykonano dla kilku prędkości obrotowych, według wzoru:wzór ogólnyPrzykładowe obliczenia: Prędkość obrotowa 1500 obr/min, moment obrotowy 500 Nm obliczenia dla podanych parametrówTen sam moment obrotowy, prędkość obrotowa silnika zwiększona do 3000 obr/minobliczenia dla podanych parametrówPunk mocy maksymalnej, czyli prędkość obrotowa 4000 obr/min i moment obrotowy 420 Nmobliczenia dla podanych parametrów:-foto2