תורת נהיגת הרכב המומנט
התקדמות הרכב חייבת להיות תלויה במומנט המופעל על ידי המנוע. מה שנקרא מומנט נקרא מומנט בפיזיקה.
מושג המומנט הוסבר מעיקרון המנוף בבית הספר היסודי. הוא מוגדר ככוח בכיוון האנכי כפול המרחק ממרכז הסיבוב. היחידה המטרית היא ניוטון-מטר (Nm). לאחר חלוקה בתאוצת הכבידה של 9.8m/sec2, ניתן להמיר את היחידה לקילוגרמים-מטרים (ק"ג-מ') המוכרים לסינים. היחידה האימפריאלית היא פאונד-פוט (lb-ft), הנפוצה יותר בקטלוגים של מכוניות אמריקאיות. כדי להמיר למדד, פשוט חלק את המספר lb-ft ב-7.22.
שיטת החישוב של הכוח המניע של המכונית:
ניתן לראות את חלוקת המומנט ברדיוס הגלגל מעקומת תפוקת כוח סוס של המנוע. ניתן לגלות שיש ערך מומנט יחסי בכל מהירות. כיצד להמיר את הערכים הללו לכוח בפועל לדחוף את המכונית? התשובה פשוטה, חלקו באורך כדי לקבל נתוני כוח. לדוגמה, מנוע 1.6-ליטר יכול להפעיל מומנט מרבי של כ-15.0ק"ג-מ"ר. בשלב זה, אם צמיג בגודל 185/60R14 מחובר ישירות ברדיוס של כ-41 ס"מ, כוח ההנעה שמפעיל הגלגל הוא 15 ס"מ. /0.41=36.6 קילוגרמים של כוח (למעשה, קילוגרמים אינם יחידת כוח, אלא יחידת משקל, אותה יש להכפיל בתאוצת הכבידה 9.8m/sec2 היא יחידת הכוח הסטנדרטית הוא ניוטון).
איך 36 קילוגרמים של כוח דוחפים טון מטרי של משקל הרכב? יתרה מכך, סביר להניח שמהירות המנוע של אלפי סיבובים לא תהיה בדיוק מהירות הצמיג. על ידי חיבור והתאמת הילוכים בגדלים שונים, ניתן להפחית את מהירות הסיבוב ולהגביר את המומנט בו זמנית. מכיוון שיחס היקפים של ההילוך הוא יחס הרדיוס, כאשר הכוח מועבר מהפיניון לגלגל ההילוך הגדול, היחס בין הפחתת המהירות ומכפלת הגברת המומנט שווים בדיוק ליחס מספר השיניים של שני ההילוכים, שהוא מה שנקרא יחס העברה.
לדוגמה
הגלגלת הגדולה מונעת על ידי הגלגלת, בהנחה שמספר השיניים של הגלגל השיניים הוא 15 ומספר השיניים של הגלגל השיניים הגדול הוא 45.
כאשר הגלגלת מסתובבת ב-3000 סל"ד והמומנט הוא 20 ק"ג-מ', המהירות המשודרת לגלגל השיניים הגדול מצטמצמת ב-1/3 והופכת ל-1000 סל"ד; אבל המומנט משולש והופך ל-60 ק"ג-מ'. זהו העיקרון הבסיסי שמומנט המנוע דרך תיבת ההילוכים מפחית סיבובים ומגביר את המומנט.
במכונית, המומנט מוגבר פעמיים מתפוקת המנוע לצמיגים. הפעם הראשונה נגרמת כתוצאה מפעולת ההילוכים של תיבת ההילוכים, והפעם השנייה נגרמת מיחס ההילוכים הסופי (או יחס ההנעה הסופי). הגדלת המומנט הכוללת היא פשוט יחס ההילוכים כפול יחס ההילוכים הסופי. לדוגמה, יחס ההילוכים של ההילוך הראשון של הדור השישי של Ximei הידני הוא 3.250, יחס ההילוכים הסופי הוא 4.058, והמומנט המרבי של המנוע הוא 14.6 ק"ג/5500 סל"ד, כך שנוכל לחשב זאת המומנט המרבי של ההילוך הראשון הוא 14.6× לאחר הגברה 3.250×4.058=192.55kgm, שהוא גדול פי 13 מהמנוע המקורי. בשלב זה, חלקו אותו ברדיוס הצמיג של כ-0.41 מ' כדי לקבל דחף של כ-470 ק"ג. עם זאת, הערך לעיל אינו הדחף בפועל. אחרי הכל, חייב להיות אובדן בלאי בתהליך של שידור מכאני, ולכן יש לקחת בחשבון את גורם היעילות המכנית.
בכל הנוגע ליעילות מכנית, בכל פעם שהעברת הילוך, יהיה אובדן כוח. היעילות המכנית של תיבת ההילוכים הידנית היא כ-95 אחוז, ותיבת ההילוכים האוטומטית גרועה יותר, כ-88 אחוז, והמפרק האוניברסלי של גל ההינע. היעילות היא בערך 98 אחוז, ואתה יכול לראות כמה נותר הדחף בפועל. בסך הכל, ניתן לחשב את הכוח המניע של המכונית לפי הנוסחה הבאה: מומנט × יחס הילוך × יחס הילוך סופי × כוח הנעה יעילות מכנית=———————————————— ———— רדיוס הצמיגים (במטרים) כוח סוס אינו למעשה כוח, אלא יחידת כוח, המוגדרת ככמות העבודה שניתן לבצע ביחידת זמן. הספק מחושב מתוך מומנט, ונוסחת החישוב די פשוטה: הספק (W)=2π×מומנט (Nm)×מהירות (rpm)/60, לאחר פישוט החישוב, הוא הופך ל: power (kW){ {7}}מומנט (Nm)×מהירות (rpm)/9549, עיין במאמר הבלוק לגזירה מפורטת. עם זאת, כיצד להמיר את ההספק קילוואט להספק סוס משותף. אימפריאלי או מטרי? 1PS=735W; 1hp=746W
הגדרת כוח סוס
כוח סוס אימפריאלי (hp) מוגדר כ: סוס מושך 200-פאונד (lb) חפץ 165 רגל (ft) בדקה אחת, כפול שווה ל-33,000 ft-lb/min; בעוד כוח סוס מטרי (PS ) מוגדר כסוס שמושך חפץ במשקל 75 ק"ג 60 מטר בדקה אחת, המוכפל ל-4500 ק"ג-מ"ר/דקה. לאחר המרת יחידה, (1lb=0.454kg; 1ft=30.48cm), נמצא כי 1hp=4566kg-m/min, שהוא שונה מעט מהמדד 1PS{{ 19}}ק"ג-מ"ר, ואם ההספק W (1W=1Nm/sec=9.8 kgm/sec) להמרה, אתה יכול לקבל 1hp=746W; 1PS=735W שתי תוצאות שונות. ההבדל בין 1 כ"ס ל-1 כ"ס הוא רק 1.5 אחוז, שהם 1.5 כ"ס ל-100 כ"ס, וזה לא הבדל גדול. כוח הסוס של רכב פנאי כללי הוא לרוב מתחת ל-200 כוח סוס, וההבדל בין השניים הוא רק כ-3 כוח סוס בשל ההבדל בהגדרה. בואו להגדיל את נתוני התקן SAE ב-1.5 אחוזים! עם זאת, ישנם גם כמה הבדלים בין תקני הבדיקה השונים של SAE, JIS, DIN ו-EEC, ולא ניתן באמת להשוות בין היחידות. עם זאת, במקרה של הבדל לא גדול, PS או hp יכולים להיחשב כשווים כמעט.
המרת נוסחה
החליפו את שיטת ההמרה הנ"ל של כוחות סוס והספק בנוסחת ההמרה של הספק ומומנט, והמירו את יחידת המומנט לק"ג-מ"ר המוכר, ניתן לקבל את התוצאות הבאות: כוח סוס בריטי כ"ס=מומנט ( ק"ג-מ') × מהירות מנוע (סל"ד)/727 כוח סוס מטרי PS=מומנט (ק"ג-מ"ר) × מהירות מנוע (סל"ד) / 716 מנקודת המבט של כוח סוס כ"ס=מומנט × מהירות / 727 , אם ניתן להגביר את מהירות המנוע, והמומנט נשאר ללא שינוי, ניתן להגדיל את כוח סוס. לדוגמה, אם ניתן להגביר את המהירות מ-6000 סל"ד ל-8000 סל"ד, שזה שווה ערך לעלייה של 33 אחוזים, אך המומנט ב-8000 סל"ד מופחת ב-10 אחוזים בגלל הגבלת גל הזיזים, עדיין ניתן להגדיל את כוח הסוס ב-19.7 אחוז , מה שמסביר מדוע השינוי של מחשבים בימינו זה יכול להגדיל מאוד את כוח הסוס לאחר הסרת חתך השמן.
אם באותה מהירות, הגדל 20 כוחות סוס, כמה דחף ניתן להגדיל? כאשר נקודת המומנט המקסימלית מופעלת ב-5000 סל"ד, הנוסחה משתנה מעט, וניתן למצוא שהמומנט המוגבר המוגבר=20hp×727/5000rpm=2.9kgm. לאחר מכן החליפו את התוצאה הזו בנוסחה של הכוח המניע של המכונית, אשר מחושבת גם לפי ההילוך הראשון של Ximei, 2.9×3.250×4.058/0.41=93 ק"ג. עבור גוף בטון אחד, נראה שההשפעה אינה גדולה במיוחד; בנוסף, אם יש הבדל של 5 כוחות סוס, הדחף יגדל רק ב-23 קילוגרם. ניתן לראות שההפרש של 5 כוחות סוס הוא לא הבדל גדול בכלל.
כוח סוס גבוה קובע את הביצועים האמיתיים
בסופו של דבר, מכונית בעלת כוחות סוס נוסעת מהר יותר, או שמכונית בעלת מומנט גבוה נוסעת מהר יותר?
ניתן לדעת מהנוסחה שהסיבה להספקים הגבוהים היא שערך המומנט הגבוה עדיין נשמר במהירות גבוהה, זאת אומרת, כדי להיות בעל כוח סוס גבוה, לא רק המומנט במהירות נמוכה טוב יותר, אלא גם יש להמשיך לשמור על מומנט במהירות גבוהה, מה שאומר שמומנט וכוחות סוס הוויכוח מיותר בכלל. כל עוד ניתן להשיג כוח סוס גבוה, בנוסף לכך שהמומנט בכל אזור מהירות גדול, הוא גם מייצג את העליונות של טכנולוגיית החומר, והחומר והמשקל של הבוכנה, שסתומי היניקה והפליטה יתחזקו ויקלו. . כימות, על מנת להגביר את מהירות המנוע.
