ความแตกต่างระหว่างแรงบิดและกำลัง ...

ความแตกต่างระหว่างแรงบิดและกำลังเป็นคำถามที่หลายคนสงสัย และนี่เป็นสิ่งที่เข้าใจได้เนื่องจากข้อมูลทั้งสองนี้เป็นข้อมูลที่มีการศึกษามากที่สุดในเอกสารข้อมูลทางเทคนิคของรถยนต์ของเรา ดังนั้นจึงเป็นเรื่องที่น่าสนใจที่จะพิจารณาถึงสิ่งนั้น แม้ว่ามันจะไม่ชัดเจนที่สุดก็ตาม...

ก่อนอื่น ให้เราชี้แจงว่าทั้งคู่แสดงออกใน นิวตัน. เมตร และความแข็งแกร่งใน แรงม้า (เมื่อเราพูดถึงเครื่องจักร เพราะวิทยาศาสตร์และคณิตศาสตร์ใช้ วัตต์)

ต่างกันจริงหรือ?

ในความเป็นจริง การแยกตัวแปรทั้งสองนี้ไม่ใช่เรื่องง่ายเนื่องจากมีความเกี่ยวข้องกัน เหมือนถามว่าขนมปังกับแป้งต่างกันอย่างไร ไม่สมเหตุสมผลเพราะแป้งเป็นส่วนหนึ่งของขนมปัง การเปรียบเทียบส่วนผสมระหว่างกัน (เช่น น้ำ VS แป้ง) จะดีกว่าการเปรียบเทียบส่วนผสมกับผลิตภัณฑ์สำเร็จรูป

มาพยายามอธิบายทั้งหมดนี้ แต่ในขณะเดียวกันก็ทำให้ชัดเจนว่าความช่วยเหลือจากคุณ (ผ่านความคิดเห็นที่ด้านล่างของหน้า) จะได้รับการต้อนรับ ยิ่งมีวิธีอธิบายต่างกันมากเท่าไร ผู้ใช้อินเทอร์เน็ตก็จะยิ่งเข้าใจความเชื่อมโยงระหว่างแนวคิดทั้งสองนี้มากขึ้นเท่านั้น

กำลังเป็นผลมาจากการจับคู่ (ใช้ถ้อยคำหนักไปหน่อย ฉันรู้ดี...) ความเร็วในการหมุน

ในทางคณิตศาสตร์ สิ่งนี้ให้สิ่งต่อไปนี้:

( π X Torque ในโหมด Nm X) / 1000/30 = กำลังเป็นกิโลวัตต์ (ซึ่งแปลว่าแรงม้าถ้าเราต้องการมี "แนวคิดเกี่ยวกับยานยนต์มากขึ้นในภายหลัง")

ที่นี่เราเริ่มเข้าใจว่าการเปรียบเทียบพวกเขาเกือบจะไร้สาระ

ศึกษาเส้นโค้งแรงบิด/กำลัง

ไม่มีอะไรดีไปกว่ามอเตอร์ไฟฟ้าที่จะเข้าใจความสัมพันธ์ระหว่างแรงบิดและกำลังอย่างเต็มที่ หรือมีความสัมพันธ์ระหว่างแรงบิดและความเร็วอย่างไร

ดูว่าเส้นโค้งแรงบิดของมอเตอร์ไฟฟ้ามีความสมเหตุสมผลเพียงใด ซึ่งเข้าใจได้ง่ายกว่าเส้นโค้งของเครื่องยนต์ความร้อนมาก ที่นี่เราจะเห็นว่าเราให้แรงบิดคงที่และสูงสุดในช่วงเริ่มต้นของการหมุนซึ่งจะเพิ่มเส้นโค้งกำลัง ตามหลักเหตุผล ยิ่งฉันออกแรงมากบนแกนหมุน แกนหมุนก็จะยิ่งหมุนเร็วขึ้นเท่านั้น (และดังนั้นจึงมีกำลังมากขึ้น) ในทางกลับกัน เมื่อแรงบิดลดลง (เมื่อฉันกดเพลาที่หมุนน้อยลงเรื่อยๆ และยังคงกดต่อไป) เส้นกำลังเริ่มลดลง (แม้ว่าความเร็วในการหมุนจะลดลงอย่างต่อเนื่อง) เพิ่มขึ้น). โดยพื้นฐานแล้ว แรงบิดคือ "แรงเร่ง" และกำลังคือผลรวมที่รวมแรงนี้เข้ากับความเร็วรอบของชิ้นส่วนที่เคลื่อนที่ (ความเร็วเชิงมุม)

ทั้งคู่ประสบความสำเร็จในทั้งหมดนี้หรือไม่?

บางคนเปรียบเทียบมอเตอร์กับแรงบิดหรือเกือบเท่าตัว อันที่จริงนี่เป็นภาพลวงตา ...

เช่น ถ้าผมเปรียบเทียบเครื่องยนต์เบนซินที่พัฒนา 350 นิวตันเมตรที่ 6000 รอบต่อนาทีกับเครื่องยนต์ดีเซลที่พัฒนา 400 นิวตันเมตรที่ 3000 รอบต่อนาที เราอาจคิดว่าเป็นน้ำมันดีเซลที่จะมีอัตราเร่งแรงมากที่สุด ไม่ แต่เราจะกลับไปที่จุดเริ่มต้นสิ่งสำคัญคือพลัง! ควรใช้กำลังไฟฟ้าเพียงอย่างเดียวในการเปรียบเทียบมอเตอร์ (ควรใช้กับส่วนโค้ง…เนื่องจากกำลังสูงสุดสูงไม่ใช่ทุกอย่าง!)

แม้ว่าแรงบิดจะบ่งบอกถึงแรงบิดสูงสุดเท่านั้น แต่กำลังรวมถึงแรงบิดและความเร็วของเครื่องยนต์ด้วย ดังนั้นเราจึงมีข้อมูลทั้งหมด (เฉพาะแรงบิดเท่านั้นที่บ่งชี้เพียงบางส่วน)

หากเราย้อนกลับไปที่ตัวอย่างของเรา เราสามารถพูดได้ว่าดีเซลน่าภาคภูมิใจ โดยให้กำลัง 400 นิวตันเมตรที่ 3000 รอบต่อนาที แต่อย่าลืมว่าที่ 6000 รอบต่อนาที จะไม่สามารถส่งมากกว่า 100 นิวตันเมตรได้แน่นอน (ให้ลืมไปว่าน้ำมันไม่ถึง 6000 ตัน) ในขณะที่น้ำมันเบนซินยังคงส่งได้ 350 นิวตันเมตรที่ความเร็วนั้น ในตัวอย่างนี้ เรากำลังเปรียบเทียบเครื่องยนต์ดีเซล 200 แรงม้า พร้อมเครื่องยนต์เบนซิน 400 แรงม้า (ตัวเลขที่ได้มาจากแรงบิดที่ระบุ) จากเดี่ยวเป็นสองเท่า

เราจำไว้เสมอว่ายิ่งวัตถุหมุนเร็วขึ้น (หรือเคลื่อนที่ไปข้างหน้า) ก็ยิ่งยากขึ้นเท่านั้นที่จะได้รับความเร็ว ดังนั้นเครื่องยนต์ที่พัฒนาแรงบิดอย่างมากที่รอบต่อนาทีสูงแสดงให้เห็นว่ามีกำลังและทรัพยากรมากกว่าเดิม!

อธิบายตามตัวอย่าง

ฉันมีความคิดเล็กๆ น้อยๆ ที่จะลองคิดดู หวังว่ามันจะไม่แย่ขนาดนั้น คุณเคยพยายามหยุดมอเตอร์ไฟฟ้ากำลังต่ำด้วยนิ้วของคุณหรือไม่ (พัดลมขนาดเล็ก มอเตอร์ไฟฟ้าในชุด Mecano เมื่อคุณยังเด็ก ฯลฯ)

มันสามารถหมุนได้อย่างรวดเร็ว (เช่น 240 รอบต่อนาทีหรือ 4 รอบต่อวินาที) เราสามารถหยุดมันได้อย่างง่ายดายโดยไม่ทำลายมันมากนัก (มันแส้เล็กน้อยหากมีใบพัด) เนื่องจากแรงบิดไม่สำคัญมากนัก ดังนั้นกำลังวัตต์ของมันด้วย (ใช้ได้กับมอเตอร์ไฟฟ้าขนาดเล็กสำหรับของเล่นและอุปกรณ์ขนาดเล็กอื่นๆ)

ในทางกลับกัน ถ้าความเร็วเท่ากัน (240 รอบต่อนาที) ฉันไม่สามารถหยุดมันได้ นั่นหมายความว่าแรงบิดของมันจะเพิ่มขึ้น ซึ่งจะนำไปสู่กำลังสุดท้ายที่มากขึ้นด้วย (ทั้งสองมีความเกี่ยวข้องทางคณิตศาสตร์ แต่ความเร็วยังคงเท่าเดิม ดังนั้น โดยการเพิ่มแรงบิดของเครื่องยนต์ ผมจึงเพิ่มกำลังของมัน เพราะประมาณ

คู่

X

ความเร็วในการหมุน

= พลัง... (สูตรที่เข้าใจง่ายขึ้นโดยพลการเพื่อช่วยให้เข้าใจ: Pi และตัวแปรบางตัวที่ปรากฏในสูตรด้านบนถูกลบออก)

ดังนั้นสำหรับพลังงานที่ให้เท่ากัน (พูด 5W แต่ใครจะสน) ฉันจะได้รับอย่างใดอย่างหนึ่ง:

• มอเตอร์ที่หมุนช้า (เช่น 1 รอบต่อวินาที) ที่มีแรงบิดสูงซึ่งจะทำให้นิ้วของคุณหยุดยากขึ้นเล็กน้อย (ไม่ทำงานเร็ว แต่แรงบิดสูงทำให้มีความแข็งแรงมาก)
• หรือมอเตอร์ทำงานที่ 4 รอบต่อนาที แต่มีแรงบิดน้อยกว่า ที่นี่ แรงบิดที่ต่ำกว่าได้รับการชดเชยด้วยความเร็วสูงขึ้น ซึ่งทำให้มีแรงเฉื่อยมากขึ้น แต่การหยุดด้วยมือของคุณจะง่ายกว่าแม้จะใช้ความเร็วสูงกว่าก็ตาม

ท้ายที่สุดแล้ว เครื่องยนต์สองเครื่องมีกำลังเท่ากัน แต่ใช้งานไม่ได้เหมือนกัน (กำลังมาในรูปแบบต่างๆ แต่ตัวอย่างไม่ได้เป็นตัวแทนของเรื่องนี้มากนัก เนื่องจากถูกจำกัดด้วยความเร็วที่กำหนด ในรถยนต์ ความเร็ว เปลี่ยนแปลงตลอดเวลา ซึ่งทำให้เกิดกำลังและแรงบิดที่ขึ้นชื่อโมเมนต์) ข้างหนึ่งหมุนช้าและอีกข้างหนึ่งหมุนเร็ว ... นี่เป็นข้อแตกต่างเล็กน้อยระหว่างดีเซลกับน้ำมันเบนซิน

และนั่นเป็นสาเหตุที่รถบรรทุกใช้น้ำมันดีเซล เพราะดีเซลมีแรงบิดสูง ซึ่งทำให้ความเร็วรอบในการหมุนลดลง (ความเร็วรอบเครื่องยนต์สูงสุดต่ำกว่ามาก) อันที่จริง จำเป็นต้องสามารถก้าวไปข้างหน้าได้ แม้จะมีรถพ่วงที่หนักมาก โดยไม่ต้องดุเครื่องยนต์ เช่นเดียวกับกรณีที่ใช้น้ำมันเบนซิน ดีเซลส่งแรงบิดสูงสุดที่รอบต่ำ ซึ่งทำให้ลากจูงได้ง่ายขึ้นและช่วยให้คุณถอดออกจากรถที่จอดนิ่งได้

ความสัมพันธ์ระหว่างกำลัง แรงบิด และความเร็วของเครื่องยนต์

นี่คือข้อมูลทางเทคนิคที่ผู้ใช้แบ่งปันในส่วนความคิดเห็น ดูเหมือนสมเหตุสมผลสำหรับฉันที่จะแทรกลงในบทความโดยตรง

เพื่อไม่ให้เกิดปัญหากับปริมาณทางกายภาพ:

กำลังเป็นผลคูณของแรงบิดบนเพลาข้อเหวี่ยงและความเร็วเพลาข้อเหวี่ยงเป็นเรเดียน/วินาที

(โปรดจำไว้ว่าสำหรับการหมุนเพลาข้อเหวี่ยง 2 รอบที่ 6.28 °จะมี 1 * pi เรเดียน = 360 เรเดียน

ดังนั้น P = M * W

P -> กำลังใน [W]

M -> แรงบิดใน [Nm] (นิวตันเมตร)

W (โอเมก้า) - ความเร็วเชิงมุมเป็นเรเดียน / วินาที W = 2 * Pi * F

ด้วย Pi = 3.14159 และ F = ความเร็วเพลาข้อเหวี่ยงใน t / s

ตัวอย่างการปฏิบัติ

แรงบิดเครื่องยนต์ M: 210 Nm

ความเร็วมอเตอร์: 3000 รอบต่อนาที -> ความถี่ = 3000/60 = 50 รอบต่อนาที

W = 2 * pi * F = 2 * 3.14159 * 50 t / s = 314 เรเดียน / s

สุดท้าย Au: P = M * W = 210 Nm * 314 rad / s = 65940 W = 65,94 kW

แปลงเป็น CV (แรงม้า) 1 แรงม้า = 736 วัตต์

ใน CV เราได้รับ 65940 W / 736 W = 89.6 CV

(โปรดจำไว้ว่า 1 แรงม้าคือกำลังเฉลี่ยของม้าที่วิ่งอย่างต่อเนื่องโดยไม่หยุด (ในทางกลศาสตร์ นี่เรียกว่ากำลังพิกัด)

ดังนั้นเมื่อเราพูดถึงรถขนาด 150 แรงม้า จำเป็นต้องเพิ่มความเร็วของเครื่องยนต์เป็น 6000 รอบต่อนาทีด้วยแรงบิดที่ยังคงจำกัดหรือลดลงเล็กน้อยถึง 175 นิวตันเมตร

ต้องขอบคุณกระปุกเกียร์ซึ่งเป็นทอร์กคอนเวอร์เตอร์และดิฟเฟอเรนเชียล เราจึงมีแรงบิดเพิ่มขึ้นประมาณ 5 เท่า

ตัวอย่างเช่น ในเกียร์ 1 แรงบิดของเครื่องยนต์ที่เพลาข้อเหวี่ยง 210 นิวตันเมตร จะให้ 210 นิวตันเมตร * 5 = 1050 นิวตันเมตร ที่ขอบล้อซี่ล้อ 30 ซม. ซึ่งจะให้แรงดึง 1050 นิวตันเมตร / 0.3 ม. = 3500 นิวตันเมตร .

ในวิชาฟิสิกส์ F = m * a = 1 kg * 9.81 m / s2 = 9.81 N (a = ความเร่งของโลก 9.81 m / s2 1G)

ดังนั้น 1 N เท่ากับ 1 กก. / 9.81 ม. / s2 = 0.102 กก. ของแรง

3500 N * 0.102 = แรง 357 กก. ที่ผลักรถขึ้นทางลาดชัน

ฉันหวังว่าคำอธิบายสองสามข้อนี้จะช่วยเสริมความรู้ของคุณเกี่ยวกับแนวคิดเรื่องกำลังและแรงบิดเชิงกล