Какой крутящий момент на колесе автомобиля
Крутящий момент двигателя — это тяговая характеристика двигателя, которая в отличие от мощности дает весьма отдаленное представление об истинных возможностях автомобиля. Для более полного раскрытия этого понятия необходимо прежде всего уяснить, что момент двигателя и момент на колесах автомобиля — это две большие разницы. Крутящий момент двигателя, будучи величиной равной силе на плечо (Н*м) — сила давления сгоревших в двигателе газов через поршень и шатун на плечо кривошипа коленвала — показывает лишь потенциал мотора, а сам автомобиль, в конечном итоге, движет крутящий момент на колесах.
Для оценки реальных тягово-динамических возможностей автомобиля необходимо провести довольно утомительный расчет. Для данного расчета также понадобятся, указанные в технических характеристиках, величины оборотов двигателя, передаточных чисел КПП и главной передачи, диаметра колес и т.д. Тогда как указанная величина мощности двигателя, не требуя дополнительных данных и расчетов, наглядно демонстрирует тягово-динамические возможности автомобиля, то есть крутящий момент на колесах.
График крутящего момента
Пример №1. Суперкар мощностью 500 сил с крутящим моментом двигателя 500 Н*м и магистральная фура-тягач с отдачей 500 сил и 2500 Н*м на колесах тем не менее имеют абсолютно равный крутящий момент при движении с одинаковой скоростью на оборотах максимальной мощности: М (момент на колесах, приводящий машины в движение) = N (мощность двигателя) / n (обороты колеса, при условии, что у суперкара и фуры они одинакового диаметра).
Вывод: цифра мощности отражает тягу и динамику автомобиля, а цифра крутящего момента двигателя, не учавствующая в вычислениях, может быть любой и не имеет значения.
Вывод: мы получили то же равенство тягово-динамического потенциала машин равной мощности, что и в примере №1.
В представленной таблице крутящего момента двигателей цифры Нм приведены к величине 7000 об/мин.
С мая 2013 года наш портал расширил тематические разделы форума по обмену опытом: добавлены подфорумы Американцы, Корейцы, Немцы, Французы, Японцы, в связи с увеличением автопарков наших посетителей.
Помимо изменения стиля, наш Чат, Почта, Развлекательные и фото/видео разделы, Литература стали встроенными и не трубеют отдельной регистрации. Кроме этого, есть и другие полезные и приятные новшевства с которыми Вы все можете ознакомиться при посещении портала.
С вопросами и предложениями можете обращаться к администрации в специальном разделе форума или через форму обратной связи.
Автор темы oyuserxp, 9.1.2015, 14:28
собственно вопрос. по какой формуле можно вычислить крутящий момент на колесе или по каким справочным материалам, можно выяснить нужный колесу момент для движения.
условия задачи. для первого варианта.
колеса штампованные железные 175/70 R13 резина летняя кама 205, накачано 1,9 во все 4 колеса
машина ваз 2106, двигатель ваз 2106 карбюраторный, коробка ваз 2105 5 ступка, мост 4,1
в салоне 5 человек вес каждого примерно 80 кг, в багажнике 50 кг груза. в багажнике на крыше 20 кг груза.
состояний подвески и резины прекрасное. привод задний.
условия дороги прямая ровная, без подъёмов и спусков, сухая асфальтовая дорога.
погодные условия: температура воздуха +20 небо чистое без туч, солнце ясное начало лета. время дня 12:00
условия задачи. для второго варианта.
колеса штампованные железные 175/70 R13 резина зимняя кама 505, накачано 1,9 во все 4 колеса
машина ваз 2106, двигатель ваз 2106 карбюраторный, коробка ваз 2105 5 ступка, мост 4,1
в салоне 5 человек вес каждого примерно 80 кг, в багажнике 50 кг груза. в багажнике на крыше 20 кг груза.
состояний подвески и резины прекрасное. привод задний.
условия дороги: прямая ровная, без подъёмов и спусков, местами заснеженная асфальтовая дорога.
погодные условия: температура воздуха -20 градусов, небо всё затянуто тучами, время дня 12:00.
условия задачи. для третьего варианта.
колеса штампованные железные 175/70 R13 резина летняя кама 205, накачано 1,9 во все 4 колеса
машина ваз 2106, двигатель ваз 2106 карбюраторный, коробка ваз 2105 5 ступка, мост 4,1
в салоне 1 человек вес примерно 80 кг.
состояний подвески и резины прекрасное. привод задний.
условия дороги прямая ровная, без подъёмов и спусков, сухая асфальтовая дорога.
погодные условия: температура воздуха +20 небо чистое без туч, солнце ясное начало лета. время дня 12:00
мне интересно именно какой момент должен быть на колесе для движения в указанных выше примерах со скоростью 1. 10 км/ч 2. 30 км/ч 3. 60 км/ч 4. 75 км/ч 5. 90 км/ч 6. 120 км/ч
мне прекрасно известно что на ответ на мой вопрос очень сильно влияют состояние асфальта и еше много разных других факторов. но мне точно известно что все дополнительные факторы начинают играть свою важную роль на скоростях за 40 км/ч.
так же мне известно что при выше указанных условиях машину можно разогнать до 120 км/ч
меня интересует именно КАКОЙ МОМЕНТ НА ЗАДНЕМ КОЛЕСЕ нужен колесу для движения с указанными выше параметрами?
всем заранее спасибо за внимание и ответы.
момент в ответах желательно указывать в ньютон на метрах N.M.
отдельное спасибо за указание точных данных о том как влияет подъём или спуск полотна дороги в градусах на требуемый для движения момент.
для простоты обсуждения я уже примерно вычислил какой момент передаётся на колеса при условий что момент возрастает прямо пропорционально передаточным числам коробки и моста при условий что потерь момента в этом процессе нет. эти расчеты я привожу в приложенном документе.
задаю данный вопрос с тем что мне нужны как можно более точные данные о моменте на колесе а не примерные.
Прикрепленные файлы
расчеты_1.xls ( 36 Кб ) Кол-во скачиваний: 3
Мы не собираемся представлять здесь все уравнения и формулы, позволяющие рассчитать мощность и крутящий момент: объяснить многие вещи в одной статье достаточно трудно. Да это вам и не понадобится, если, конечно, вы не планируете стать крупным специалистам в данной области. Но мы постараемся доступным языком объяснить, как мощность и крутящий момент соотносятся друг с другом и как они влияют на производительность автомобиля.
Лошадиная сила
Мощность рассчитывается путем умножения крутящего момента двигателя на число оборотов и последующего деления на 5252. Откуда взялась последняя цифра? Если вы не хотите скучных и путаных объяснений, просто поверьте на слово и запомните эту константу.
крутящий момент * угловая скорость ( RPM )
Здесь не мешало бы упомянуть о динамометрических роликовых стендах, но из-за большого разнообразия стендовых динамометров, мы опишем основные из них в другой статье. Следует отметить, что существует немало причин, по которым цифры, наблюдаемые при езде по дороге, оказываются ниже полученных на стенде. Автомобиль на стенде неподвижен, а на открытой дороге свой вклад вносят давление воздуха, перепады температуры и многие другие факторы, которые сложно учесть при испытаниях, хотя многие пытаются компенсировать их отсутствие с помощью вентиляторов и т.д.
Крутящий момент
Крутящий момент – вращательное усилие, которое будет применено к ведущим колесам автомобиля. Крутящий момент можно рассматривать в качестве меры способности двигателя выполнить работу. Единицы измерения крутящего момента – фунт*фут и Ньютон*метр (Нм). Один фунт*фут крутящего момента представляет собой усилие, необходимое для поворота 1-футовой оси, на конце которой прикреплен груз весом 1 фунт. Если на конце 1-футовой оси находится груз весом 200 фунтов, крутящий момент будет составлять 200 фунтов*фут. Очевидно, что чем больше это число, тем больше вращательное усилие на колесах.
1 фунт*фут = 1.36 Н*м
Сравнение мощности и крутящего момента
(Как мощность и крутящий момент влияют на производительность)
Есть много факторов, влияющих на производительность автомобиля, и крутящий момент, безусловно, один из них. Кроме того, и мощность, и крутящий момент будут зависеть от передаточных чисел. И, конечно же, большую роль играет то, как и для чего используется автомобиль.
Если вы когда-либо управляли машиной с высоким крутящим моментом (например, автомобилем с большим объемом двигателя или турбодизелем), вы, вероятно, заметили, что способны с легкостью ускоряться на большинстве передач. Это является результатом того, что имеется достаточно мощности в виде крутящего момента, чтобы автомобиль двигался при более широком диапазоне оборотов. Ускорение прямо пропорционально крутящему моменту, т.е. машина, будет ускоряться в соответствии с кривой крутящего момента.
Однако, если вы используете численно более высокое передаточное отношение для увеличения крутящего момента, вы на самом деле уменьшаете максимальную скорость вращения привода. Это может привести к тому, что автомобиль с высоким крутящим моментом (допустим, 680 НМ) достигнет своего предела уже при 30 км/ч.
При всем этом разговоры о крутящем моменте не просто игра слов. Следует понять, что лошадиная сила – просто другой способ измерения мощности (вспомните приведенное выше уравнение: лошадиная сила – это крутящий момент, умноженный на угловую скорость и деленный на 5252). Однако двигатель может быть рассчитан на более высокие обороты и более высокую мощность и, таким образом, на создание большего крутящего момента.
Из всего вышесказанного следует, что лошадиные силы и крутящий момент связаны друг с другом, однако это не одно и то же. Автомобиль с большим крутящим моментом будет ускоряться иначе, чем автомобиль с большим числом лошадей под капотом, с разными точками переключения передач и диапазонами оборотов в минуту. Автомобили с меньшим крутящим моментом (большим числом лошадиных сил), как правило, набирают больше оборотов, но максимальная мощность достигается только на больших оборотах. Машины с большим крутящим моментом (меньшим числом лошадиных сил) имеют меньшую мощность, но сравнительно более широкий диапазон оборотов. Все очень запутано: вроде бы крутящий момент и лошадиные силы – это одно и то же, но разгоняют машину по-разному. Хорошим автомобилем можно считать тот, что имеет оптимальное соотношение крутящего момента и лошадиных сил и возможность повышения обоих параметров.
Что еще влияет на ускорение
- Вес автомобиля. Многие ошибочно полагают, что чем больше весит машина, тем больше нужно энергии, чтобы сдвинуть ее с места.
- Аэродинамика. Снова требуется много энергии, чтобы машина могла преодолевать сопротивление встречным потокам воздуха.
- Сопротивление качению. Шины и привод (шестерни, приводные валы, оси и т.д.) требуют энергии, чтобы они могли вращаться с контактирующими поверхностями.
- Шестерни/передачи. Чтобы автомобиль мог разгоняться и ускорятся, он оборудован коробкой передач. Шестеренки в коробке влияют на крутящий момент, передаваемый на ведущие колеса, но они не могут изменить количество лошадиных сил в машине. В коробке передач все начинается с шестерни, которая запускает крутящий момент. Он позволяет ускоряться в относительно умеренном темпе, но избежать быстрых оборотов двигателя. Каждая последующая передача помогает развить скорость. Вот почему автомобиль, например, может разогнаться от 0 до 96 км/час за 5 секунд, но от 0 до 160 км/час разгон уже займет 13 секунд, поскольку ему нужно еще 8 секунд, чтобы набрать добавочную скорость в 64 км/час. При этом важно учитывать кинетическую энергию и аэродинамику (сопротивление ветру).
Динамометр фиксирует хороший крутящий момент не только на низких оборотах, но и во всем диапазоне оборотов. В сочетании с равномерно возрастающей кривой лошадиных сил, такой двигатель дает возможность машине разгоняться и выжимать педаль газа до упора. Хотя, все зависит от привода и комплектации самой машины. Но в целом, он имеет хорошую мощность и динамику.
Хочется надеяться, что после прочтения статьи о лошадиных силах и крутящем моменте вы не будете путать эти два понятия. Главное – запомнить, что машина с очень хорошим разгоном – это та, у которой двигатель может выдавать постоянно высокую мощность, даже на самых больших оборотах. Например, система газораспределительного механизма VVT-i эффективна для небольших двигателей, она помогает оптимизировать мощность на переменных оборотах. На самом деле не столь важно, с большим количеством лошадей ли машина или с высоким крутящим моментом, потому, что есть много других факторов, влияющих на ее характеристики.
Ускорение
И снова не будем вас утомлять скучными техническими терминами, а просто подсчитаем кое-что. Крутящий момент двигателя зависит от шестерней в коробке передач. Он нарастает по мере того, как вы переключаетесь на другую скорость. На автомобиле с низким крутящим моментом, его можно увеличить путем изменения передаточного числа. В результате этого трансмиссия или коэффициент привода изменяют диапазон оборотов двигателя, а также то, как используется крутящий момент (не оценивайте это в процессе). A V8 и Vtec производят крутящий момент разными способами посредством зубчатой передачи. Эти способы зависят от конструкции двигателя.
При всем этом интересно, как уже упоминалось ранее, что, хорошо набирающая скорость машина, имеет хорошую динамику крутящего момента, которая распространяется в самом широком диапазоне оборотов (высокий диапазон оборотов помогает поддерживать максимальный крутящий момент). Чтобы добиться максимума от машины, нужно знать, как выглядит динамика мощности и какие обороты у двигателя на каждой из передач. Также необходимо знать, как меняются обороты двигателя, когда переключается скорость: повышается или понижается передача. Это поможет вам узнать, что такое динамика крутящего момента на каждой отдельной передаче. Автомобиль разгоняется сильнее всего на пике крутящего момента, но стоит вам переключиться, как падают обороты, и ослабевает крутящий момент. Вся фишка в том, чтобы найти на каких оборотах будет хороший крутящий момент на следующей передаче, без потери динамики на текущей. Конечно, многое зависит от авто и его водителя, но есть наиболее общие рекомендации. Итак, если ваша машина производит максимальный крутящий момент на 4000 оборотах, и вы не хотите переключаться на следующую скорость с этой отметки, поскольку думаете, что потеряете сейчас эти ценные обороты и не сможете сохранить такой же крутящий момент на следующей передаче, а соответственно и скорость движения. Общая рекомендация в этом случае – для максимального ускорения переключаться тогда, когда стрелка тахометра ляжет на красную отметку (у некоторых легковых и гоночных авто есть специальные индикаторы).
Обозначение мощности авто в лошадиных силах
Американские машины
Лошадиные силы (HP Gross)
До 1972 года в Америке мощность двигателя автомобиля измерялась в лошадиных силах следующим образом: на стенде испытывался двигатель, который не оснащен воздушным фильтром, системой выхлопа или системой контроля над выбросами, но иногда оснащенный коллектором. В результате показатели максимальной мощности и крутящего момента отражали только теоретические значения, но не демонстрировали реальную мощность двигателя. Таким образом, измерялась общая мощность двигателя.
Лошадиные силы (HP net)
После 1972 года в Америке стали измерять полезную мощность двигателя. У полностью укомплектованного и установленного двигателя измерялась мощность на маховике, но при этом не учитывались потери при переключении передачи.
Запомните, что американские автомобили оснащены большими двигателями CU, которые выдают высокий крутящий момент и обеспечивают высокую производительность машины.
Лошадиные силы (bhp)
Мощность измеряется в лошадиных силах при помощи динамометра. Замер происходит на испытательном стенде в месте выхода вала из двигателя (коленчатый вал, который соединяется с маховиком). Окончательная цифра получается из крутящего момента, который используется для вычисления мощности в лошадиных силах (bhp).
Обратите внимание, что показатель мощности в лошадиных силах PS, принятый в Германии, отличается от обозначения bhp. Многие производители используют значение PS для лошадиных сил BHP.
Значения приблизительные:
- 1 Bhp = 1.005 Hp (net) – (разница не существенная)
- 1 Bhp = 1.0187 PS
- 1 PS = 0.986 Hp
- 1 Hp = 1.01387 PS
Иногда происходит путаница потому, что одни говорят о мощности в лошадиных силах, измеренной динамометром, другие об измерении с учетом потерь, а третьи о способе измерения по колесам WHP.
Помогите рассчитать момент силы или момент инерции который необходимо создать на колесе для движения автомобиля определённой массы с определённой скоростью. Исходные данные - масса автомобиля, количество колёс, диаметр/радиус/окружность колеса, скорость необходимая или скорость которая получится при определённом мементе
Идеализированно может так?
Fтр=mавт*aтр
где mавт - масса автомобиля,
атр - требуемое ускорение.
Fдв=Mвд/Rкол
где
Fдв-сила, создаваемая двигателем
Mвд - момент на колесе
Rкол-радиус колеса
Fтр=Fдв - для разгона с заданным ускорением.
Последний раз редактировалось Кореш, 17.12.2015 в 17:16 . Причина: Плечо момента не диаметр а радиус - через ось передается сила
Идеализированно может так?
Fтр=mавт*aтр
где mавт - масса автомобиля,
атр - требуемое ускорение.
Fдв=Mвд/Rкол
где
Fдв-сила, создаваемая двигателем
Mвд - момент на колесе
Rкол-радиус колеса
Fтр=Fдв - для разгона с заданным ускорением.
Э. Может курс термеха таки прослушать, а не мимо ушей пропустить? Где трение качения, а это не вагон, у машины это серьёзно. Уклон пути, сопротивление среды, да много чего
С точки зрения теормеха. Mт - инерционный момент, который нужно преодолеть. J - момент инерции ( в описании назвал их одинаково )
С точки зрения термеха. Mт - инерционный момент, который нужно преодолеть. J - момент инерции ( в описании назвал их одинаково )
Так, если я правильно понял то из всего написанного вы вывели последнюю формулу для расчёта момента, тогда для её решения мне нужно знать все величины, а я знаю получается только радиус и ускорение свободного падения. И если сила на колесе равно силе реакции, то мне нужно знать массу на колесе, но что это значит? Общая масса автомобиля или поделённая на 4 (кол-во колёс)? Помогите найти остальные величины!
----- добавлено через ~2 мин. -----
Э. Может курс термеха таки прослушать, а не мимо ушей пропустить? Где трение качения, а это не вагон, у машины это серьёзно. Уклон пути, сопротивление среды, да много чего
уклоном пули можно либо пренебречь или приравнять к нулю, так как предполагается езда по ровной поверхности. на счёт всего остального - спорить не буду! но пост Edo-Ing выглядит убедительным, если он поможет мне с расчётами!
самое главное для вашего случая это момент трения качения. Это величина размерная и для резиновых колес весьма существеная. Будет сильно зависеть от типа колеса, давления в нем, нагрузки на него. Книжки с кучей страниц описывают его поведение. Вторым огромным фактором будет скорость - если тележка будет километров 30 развивать, то в принципе можно и пренебречь, а вот если больше. то это практическому расчету поддатеся с трудом, да и нет там зависимости, конус отбиваемого воздуха в разные участки может приходиться на разных скоростях, это все в аэродинамической трубе только проверяется. Ускорение. Ну, я бы постарался забыть об ускорении если это не совсем уж критично или начинал бы о нем думать исходя из трения покрышек о землю - все едино больше чем трение позволит, энергии в ускорение не вложишь.
Посему, давайте больше данных, начинайте считать статический момент сопротивления, а уж динамику приложим (берете за аналог классические жигули и ориентируетесь что больше 120км/ч с 50л.с. вам развить не удастся)
P.S. неплохо бы ещё и с конструктивом определиться, допустим для карта всего _одно_ колесо приводное оказывается (не верите? А у него конструктив такой что одно заднее колесо отрывается от земли в повороте)
нестандартное оборудование, Пневмо-Гидро Системы
Вторым огромным фактором будет скорость - если тележка будет километров 30 развивать, то в принципе можно и пренебречь
берете за аналог классические жигули и ориентируетесь что больше 120км/ч с 50л.с. вам развить не удастся
про л.с. вообще думаю говорить не стоит! у меня электродвигатель. но опять же посмотрел в документах на свою карину там мощность двигателя дана и в кВт тоже, а именно при 112 л.с. там 84 кВт при максимально допустимой нагрузке в 1470 кг. но опять же это только при использовании движка на полную катушку если вертеть двигатель в красно зоне, а так как я не особо экстремал разгонял до 120-130 км/ч и максимум доходил до 5500 об/мин. запас ещё был.
P.S. неплохо бы ещё и с конструктивом определиться, допустим для карта всего _одно_ колесо приводное оказывается (не верите? А у него конструктив такой что одно заднее колесо отрывается от земли в повороте)
Так, если я правильно понял то из всего написанного вы вывели последнюю формулу для расчёта момента, тогда для её решения мне нужно знать все величины, а я знаю получается только радиус и ускорение свободного падения. И если сила на колесе равно силе реакции, то мне нужно знать массу на колесе, но что это значит? Общая масса автомобиля или поделённая на 4 (кол-во колёс)? Помогите найти остальные величины!
Это стандартное решение задачки на курсе теоретической механики. Здесь не учтен тот факт что это колеса автомобиля. Реальный авто имеет неравномерную нагрузку на передний и задний мост. Это нужно смотреть в характеристиках авто. Ещё нужно учитывать, что как правило авто имет ведущий мост. Это значит что только два колеса получат крутящий момент от мотора. Это пример расчета для одного колеса. Точно такой соответственно и для второго. Только если рассматривать реальное колесо автомобиля, то нужно учитывать силу трение качения. Упращенно Fr = мю * FN / r где мю - коэффициент трения качения, FN - вертикальная сила реакции колеса, r - радиус колеса. мю есть в таблицах, конечно усредненное. У меня стоит для автомобильных колес и асфальта = 8. Хочу сразу сказать что все расчеты упрощены. Только для примерного понимания и получения примерных величин, с которыми можно уже апеллировать.
я не претендую на особую ювелирную точность! даже средние величины помогут понять как зависит скорость от массы авто и радиуса колеса!
Читайте также: