چگونه گشتاور (گشتاور) ماشین خود را اندازه گیری کنیم

گشتاور متناسب با اسب بخار است و بسته به وسیله نقلیه و ویژگی های آن متفاوت است. اندازه چرخ و نسبت دنده بر گشتاور تأثیر می گذارد.

چه در حال خرید یک خودروی جدید باشید و چه در حال ساخت یک هات میله در گاراژ خود، دو عامل در تعیین عملکرد موتور نقش دارند: اسب بخار و گشتاور. اگر شما هم مانند بسیاری از مکانیک‌ها یا علاقه‌مندان به خودرو هستید، احتمالاً درک خوبی از رابطه بین اسب بخار و گشتاور دارید، اما ممکن است درک این اعداد «پا پوند» برایتان دشوار باشد. باور کنید یا نه، در واقع آنقدرها هم سخت نیست.

قبل از اینکه وارد جزئیات فنی شویم، اجازه دهید برخی از حقایق و تعاریف ساده را بیان کنیم تا به شما در درک اینکه چرا هم اسب بخار و هم گشتاور عوامل مهمی هستند که باید در نظر گرفته شوند، کمک کنیم. ما باید با تعریف سه عنصر اندازه گیری عملکرد موتور احتراق داخلی شروع کنیم: سرعت، گشتاور و قدرت.

بخش 1 از 4: درک چگونگی تأثیر سرعت موتور، گشتاور و قدرت بر عملکرد کلی

در مقاله‌ای که اخیراً در مجله Hot Rod منتشر شد، یکی از بزرگترین معماهای عملکرد موتور در نهایت با بازگشت به اصول اولیه چگونگی اهمیت واقعی قدرت حل شد. اکثر مردم فکر می کنند که دینامومترها (دینامومترهای موتور) برای اندازه گیری اسب بخار موتور طراحی شده اند.

در واقع دینامومترها قدرت را اندازه گیری نمی کنند، بلکه گشتاور را اندازه گیری می کنند. این رقم گشتاور در RPMی که در آن اندازه گیری می شود ضرب می شود و سپس بر 5,252 تقسیم می شود تا رقم توان به دست آید.

برای بیش از 50 سال، دینامومترهای مورد استفاده برای اندازه گیری گشتاور موتور و RPM به سادگی قادر به تحمل قدرت بالای تولید شده توسط این موتورها نبودند. در واقع، یک سیلندر روی آن 500 اینچ مکعبی نیترو سوز Hemis تقریباً 800 پوند نیروی رانش را از طریق یک لوله اگزوز تولید می کند.

همه موتورها، چه موتورهای احتراق داخلی و چه موتورهای الکتریکی، با سرعت های متفاوتی کار می کنند. در بیشتر موارد، هرچه یک موتور سریعتر حرکت یا چرخه قدرت خود را کامل کند، قدرت بیشتری تولید می کند. وقتی صحبت از یک موتور احتراق داخلی می شود، سه عنصر وجود دارد که بر عملکرد کلی آن تأثیر می گذارد: سرعت، گشتاور و قدرت.

سرعت با سرعتی که موتور کار خود را انجام می دهد تعیین می شود. وقتی سرعت موتور را به یک عدد یا واحد اعمال می کنیم، سرعت موتور را بر حسب دور بر دقیقه یا RPM اندازه می گیریم. "کاری" که یک موتور انجام می دهد نیروی اعمال شده در یک فاصله قابل اندازه گیری است. گشتاور به عنوان نوع خاصی از کار که چرخش ایجاد می کند تعریف می شود. این زمانی اتفاق می افتد که نیرویی به شعاع (یا برای یک موتور احتراق داخلی، چرخ طیار) وارد می شود و معمولاً بر حسب فوت پوند اندازه گیری می شود.

اسب بخار سرعتی است که کار با آن انجام می شود. در قدیم اگر اشیا نیاز به جابجایی داشتند، معمولاً مردم از اسب برای این کار استفاده می کردند. تخمین زده شده است که یک اسب می تواند با سرعت 33,000 فوت در دقیقه حرکت کند. این همان جایی است که اصطلاح "اسب بخار" از آنجا می آید. برخلاف سرعت و گشتاور، اسب بخار را می توان در چندین واحد اندازه گیری کرد، از جمله: 1 اسب بخار = 746 وات، 1 اسب بخار = 2,545 BTU و 1 اسب بخار = 1,055 ژول.

این سه عنصر با هم کار می کنند تا قدرت موتور را تولید کنند. از آنجایی که گشتاور ثابت می ماند، سرعت و قدرت متناسب باقی می مانند. با این حال، با افزایش دور موتور، قدرت نیز افزایش می یابد تا گشتاور ثابت بماند. با این حال، بسیاری از مردم در مورد چگونگی تأثیر گشتاور و قدرت بر روی سرعت موتور سردرگم هستند. به عبارت ساده تر، با افزایش گشتاور و قدرت، سرعت موتور نیز افزایش می یابد. عکس آن نیز صادق است: با کاهش گشتاور و قدرت، سرعت موتور نیز کاهش می یابد.

قسمت 2 از 4: چگونه موتورها برای حداکثر گشتاور طراحی می شوند

یک موتور احتراق داخلی مدرن را می توان برای افزایش قدرت یا گشتاور با تغییر اندازه یا طول شاتون و افزایش سوراخ یا سوراخ سیلندر تغییر داد. این اغلب به عنوان نسبت سوراخ به سکته مغزی نامیده می شود.

گشتاور بر حسب نیوتن متر اندازه گیری می شود. به عبارت ساده، این بدان معنی است که گشتاور در یک حرکت دایره ای 360 درجه اندازه گیری می شود. مثال ما از دو موتور یکسان با قطر سوراخ (یا قطر سیلندر احتراق) یکسان استفاده می کند. با این حال، یکی از دو موتور دارای "سکته مغزی" طولانی تری است (یا عمق سیلندر ایجاد شده توسط شاتون بلندتر). یک موتور سکته مغزی طولانی تر حرکت خطی تری دارد که در داخل محفظه احتراق می چرخد ​​و اهرم بیشتری برای انجام همان کار دارد.

گشتاور بر حسب پوند فوت اندازه گیری می شود، یا اینکه چقدر «گشتاور» برای تکمیل یک کار اعمال می شود. به عنوان مثال، تصور کنید که می خواهید یک پیچ زنگ زده را باز کنید. فرض کنید دو آچار لوله مختلف دارید، یکی به طول 2 فوت و دیگری 1 فوت طول دارد. با فرض اینکه نیروی یکسانی را اعمال می کنید (50 پوند فشار در این مورد)، در واقع 100 فوت پوند گشتاور برای یک آچار دو فوتی (50×2) و تنها 50 پوند اعمال می کنید. گشتاور (1×50) با آچار تک پایه. کدام آچار به شما کمک می کند پیچ ​​را راحت تر باز کنید؟ پاسخ ساده است - یکی با گشتاور بیشتر.

مهندسان در حال توسعه موتوری هستند که نسبت گشتاور به اسب بخار بالاتری را برای وسایل نقلیه ای که برای شتاب گرفتن یا بالا رفتن نیاز به "قدرت" بیشتری دارند، فراهم می کند. معمولاً ارقام گشتاور بالاتری را برای وسایل نقلیه سنگینی که برای یدک‌کشی یا موتورهای با کارایی بالا استفاده می‌شوند، می‌بینید که در آن شتاب بسیار مهم است (مانند نمونه موتور سوخت بالا NHRA).

به همین دلیل است که سازندگان خودرو اغلب پتانسیل موتورهای با گشتاور بالا را در تبلیغات کامیون برجسته می کنند. گشتاور موتور را نیز می توان با تغییر زمان جرقه زنی، تنظیم مخلوط سوخت/هوا و حتی افزایش گشتاور خروجی در سناریوهای خاص افزایش داد.

قسمت 3 از 4: درک سایر متغیرهای مؤثر بر گشتاور کلی موتور

وقتی نوبت به اندازه گیری گشتاور می رسد، سه متغیر منحصر به فرد در موتور احتراق داخلی وجود دارد:

نیروی تولید شده در Specific RPM: این حداکثر قدرت موتور تولید شده در یک RPM مشخص است. همانطور که موتور شتاب می گیرد، منحنی RPM یا اسب بخار وجود دارد. با افزایش دور موتور، قدرت نیز افزایش می یابد تا به حداکثر سطح برسد.

فاصله: این طول کورس شاتون است: همانطور که در بالا توضیح دادیم، هر چه کورس طولانی تر باشد، گشتاور بیشتری تولید می شود.

ثابت گشتاور: این یک عدد ریاضی است که به تمام موتورها، 5252 یا یک RPM ثابت که در آن قدرت و گشتاور متعادل هستند، اختصاص داده می شود. عدد 5252 از این مشاهدات بدست آمد که یک اسب بخار معادل 150 پوند است که مسافت 220 فوت را در یک دقیقه طی می کند. برای بیان این موضوع بر حسب فوت پوند گشتاور، جیمز وات فرمول ریاضی را معرفی کرد که اولین موتور بخار را اختراع کرد.

فرمول به صورت زیر است:

با فرض اینکه نیرویی معادل 150 پوند به شعاع یک فوتی (یا دایره ای که در داخل سیلندر یک موتور احتراق داخلی است، برای مثال) اعمال شود، باید آن را به فوت پوند گشتاور تبدیل کنید.

220 فریم در دقیقه باید به RPM تعمیم داده شود. برای انجام این کار، دو عدد پی (یا 3.141593) را ضرب کنید که برابر با 6.283186 فوت است. 220 فوت را بردارید و بر 6.28 تقسیم کنید و برای هر دور 35.014 دور در دقیقه بدست می آوریم.

150 فوت بگیرید و در 35.014 ضرب کنید و 5252.1 بدست می آورید، ثابت ما که بر حسب فوت پوند گشتاور محاسبه می شود.

قسمت 4 از 4: نحوه محاسبه گشتاور خودرو

فرمول گشتاور این است: گشتاور = قدرت موتور x 5252، که سپس بر RPM تقسیم می شود.

با این حال، مشکل گشتاور این است که در دو مکان مختلف اندازه گیری می شود: مستقیماً از موتور و به چرخ های محرک. سایر اجزای مکانیکی که می توانند امتیاز گشتاور را در چرخ ها افزایش یا کاهش دهند عبارتند از: اندازه چرخ فلایو، نسبت انتقال، نسبت محور محرک و دور تایر/چرخ.

برای محاسبه گشتاور چرخ، همه این عناصر باید در معادله ای در نظر گرفته شوند که بهتر است به برنامه کامپیوتری موجود در میز تست دینامیکی واگذار شود. در این نوع تجهیزات، وسیله نقلیه بر روی یک قفسه قرار می گیرد و چرخ های محرک در کنار یک ردیف غلتک قرار می گیرند. موتور به کامپیوتری متصل است که سرعت موتور، منحنی مصرف سوخت و نسبت دنده را می خواند. این اعداد با سرعت چرخ، شتاب و دور در دقیقه در نظر گرفته می شوند زیرا خودرو برای مدت زمان مورد نظر روی داینو رانده می شود.

محاسبه گشتاور موتور بسیار ساده تر است. با پیروی از فرمول بالا، همانطور که در بخش اول توضیح داده شد، مشخص می شود که چگونه گشتاور موتور با قدرت موتور و دور در دقیقه متناسب است. با استفاده از این فرمول، می توانید رتبه های گشتاور و اسب بخار را در هر نقطه از منحنی RPM تعیین کنید. برای محاسبه گشتاور، باید داده های قدرت موتور را توسط سازنده موتور ارائه دهید.

ماشین حساب گشتاور

برخی از افراد از ماشین حساب آنلاین ارائه شده توسط MeasureSpeed.com استفاده می کنند که از شما می خواهد حداکثر رتبه قدرت موتور (ارائه شده توسط سازنده یا پر شده در طول یک داینو حرفه ای) و RPM مورد نظر را وارد کنید.

اگر متوجه شدید که عملکرد موتور شما به سختی شتاب می‌گیرد و آن قدرتی که فکر می‌کنید باید داشته باشد را ندارد، از یکی از مکانیک‌های معتبر AvtoTachki بخواهید یک بازرسی برای تعیین منبع مشکل انجام دهد.