Tork ve beygir gücü arasındaki fark nedir?

Çok temel bir soru - tork ve beygir gücü arasındaki fark nedir? Her şey Google'da, ama gerçekten kafam karıştı ve tatmin edici cevaplar alamıyorum. Sana karışıklığımı söyleyeceğim:

Tork bir ivme göstergesidir, değil mi? Bu nedenle, 0-60 mil / saat tork eğrisinden bir otomobilin alınmasını bulmak için kullanılmalıdır. Öyleyse neden bunun için bir beygir gücü eğrisi kullanılıyor. Beygir gücü ne anlama geliyor?

En iyi kilometre için vites değiştirmeyi (1-2'den diyelim) söylersem, maksimum güç çıkarmak için 10 km / s hıza, 22 km / s hıza geçin. Bir kullanıcı hangisini kullanmalı ve neden?

Bir tork eğrisinin nerede ve bir güç eğrisinin nerede olduğu konusunda gerçekten kafam karıştı? Önemi nedir? Kullanıcı için arabaya yaptıkları katkı nedir?

Güç <-> tork ilişkisi

Genel olarak, bir tork gücü arasındaki ilişki basit bir formüldür:

Power[kW] = Torque[Nm] * RPM * π / 30,000

yani tork / güç diyagramlarında her zaman bir eğriyi diğerinden hesaplayabilirsiniz (Dinamometrenin yaptığı da budur)

Öyleyse, neden aşağı yukarı aynılarsa, neden her iki eğri de çizilir?

Bu şema beş teorik motorun birkaç eğrisini göstermektedir:

Her motorun 8000RPM'de 350Nm torku vardır (ve bu RPM'de aynı tepe gücü) ve her motorun 450Nm tepe torku vardır.

Normal bir sürücü sokakta 3000RPM'ye kadar menzili kullanır, bu yüzden en iyi seçimi motor # 2 ve ardından # 1'dir. Bunlar ılımlı RPM'de en iyi ivmeyi verecekti.

Motorun çok yüksek devirde çalıştığı bir yarışta, # 5'i seçseniz iyi olur.

Bu değerlendirme her iki eğriyle de yapılabilir - güç ve tork, az çok aynı miktarı gösterirler. AMA tork eğrileri farkları güç eğrilerinden çok daha net gösteriyor!

Bununla birlikte, güç eğrileri (can) bazı ilginç detaylar gösterebilir. # 4'ün gücü azalıyor 4000 arasında 5000rpm. Başka bir nokta, genellikle, maksimum gücün maksimum RPM'de olmamasıdır ve hangi RPM olduğunu ve bu RPM etrafında nasıl davrandığını bilmek istersiniz.

Tork devir ile bir noktada zaten azalmasına rağmen, güç neden hala artıyor?

Tavanda bir kasnak üzerinden geçen bir ip çekerek kaldırdığınız 50 kg ağırlığınız olduğunu düşünün. Efor sarfetmek zorunda olduğunuz kuvvet, sabit hızda çektiğiniz zaman sadece ağırlık çekim kuvvetidir. 50kg oldukça ağır olduğundan, çok yavaş kaldıracaksınız. Ağırlık daha hafifse, daha az güce ihtiyacınız vardır ve daha hızlı kaldırabilirsiniz. Diyelim ki zamanın 1 / 3'ünde 25kg kaldırıyorsunuz. Bu, 50 kg ağırlığındaki ağırlığı kaldırırken aynı zamanda toplam 3x25kg = 75kg kaldırabileceğiniz anlamına gelir. Güç her seferinde yapılan iş olduğundan ve aynı anda 50 kg yerine 75 kg kaldırabildiğiniz için, gücün sadece yarısını koymanıza rağmen, güç% 50 daha yüksektir.

Bir motor için yaklaşık olarak aynıdır: Yüksek devirde, bir devir sırasında daha az torka (kuvvete) sahip olabilir, ancak aynı zamanda daha fazla devir yaptığı için daha fazla güç sağlayabilir.

Dişli kutularında ne olur?

Söylendiği gibi, güç her seferinde yapılan iştir. Güç tasarrufu sağlandığından, motor şaftındaki güç tekerleklerdeki güce eşittir. Yukarıdaki formülden, bir motor oranı bir tekerlek oranı farklı olduğunda ne olacağını hesaplayabilir (herhangi bir kayıp ihmal edilir):

Wheel_torque = Motor_torque * Motor_RPM / Wheel_RPM

Bir sonraki diyagramımda, BMW M3'ün altı dişlisi (365Nm @ 4900RPM; 252Kw @ 7900RPM) için tekerlek torkunu ve motor RPM'yi çizdim:

Ancak hıza karşı güç ve tork çizmek de mümkündür:

Evet, motorun 365Nm'si ilk viteste neredeyse 6000Nm'ye (4400lb ft) dönüştürülür. Bu, dişli oranlarının ve tekerlek boyutlarının büyük etkisini gösterir. Öte yandan, belirli bir RPM'de güç her zaman aynıdır.

4900 RPM (maks tork) veya civarında ikinci vitese geçtiğinizde, tekerlek torkunu yaklaşık% 50 oranında azalttığınızı unutmayın. (Ve daha sonra 3'e geçtiğinizde, yaklaşık% 50 oranında tekrar kaybedersiniz).

Bu, bir yarışta güç zaten düşse bile mümkün olduğunca geç kalacağınız anlamına gelir, çünkü vites değiştirmek güç / torkta ağır bir kayıp anlamına gelir. (Grafiğimdeki kırmızı alan, bunu netleştirmek için sadece ilk viteste RPM aralığını maksimum 4900'den maks.) Bununla birlikte, sıfırdan başladığınız bir hızlanma yarışmasında, düşük RPM'de yüksek tork yardımcı olacaktır, çünkü mümkün olduğunca hızlı bir şekilde yüksek hıza ulaşmak önemlidir ve son olarak biraz hızlanmanızın önemi yoktur. metre.

Tabii ki, gerçekte sürüklenme var ve bu da hızla artıyor ve üstesinden gelmenin tek yolu daha fazla güç. Bu nedenle, güç elbette en yüksek hızı tanımlar, ancak bu örnek, gücün zaten 50km / s / 30mph aralığında bir rol oynadığını gösterir, ki bu gerçekten hızlı değildir.

Peki farklı arabaları güç veya torkla karşılaştırın?

Şanzıman nedeniyle devir / dakika oranlarının devasa etkisini gördünüz ve tekerlek çevresi de rol oynuyor. Bu nedenle, sadece iki motor tork eğrisine bakarak iki aracı karşılaştırmak imkansız. Bu sadece birkaç motor seçeneği olan bir araba için çalışır, ancak aynı şanzıman. Güç biraz (!) Daha iyi. BMW M3'ün, geç vites değiştirdiğinizde 3. viteste 125km / s'nin üzerinde az çok sabit maksimum güç sağladığını unutmayın.

Yakıt ekonomisi

Tork aynı zamanda motorun tek bir devir sırasında yaptığı işin bir ölçüsüdür. Daha kesin:

Work_per_rev[J]= torque[Nm] * 2π

Motorun devir başına her zaman aynı miktarda yakıt yaktığını (tamamen gerçekçi değil, ancak Tamam), yani aynı kimyasal enerjinin (iş) serbest bırakıldığını düşünürsek, tork maksimumda olduğunda kimyasal / mekanik iş oranı en iyisidir . Böylece, tork yüksek olduğunda makine en verimli şekilde çalışır.

Ancak unutmayın, en iyi yakıt verimliliği en iyi kilometreye eşit değildir! BMW M3 durumunda: 4000RPM yerine 2000RPM'de sürüş, torku 340Nm'den 290Nm'ye düşürmek anlamına gelir, bu sadece% 15'lik bir kayıptır, ancak yakıt tüketimi% 50 azalır.
Bu nedenle, yakıt verimliliği en iyisi olmasa da, en iyi kilometre performansı için çok düşük devirde sürüş önerilir. Bununla birlikte: Kesinlikle daha düşük RPM'de yüksek tork daha iyi kilometre demektir.

Sonuç

Genel olarak, güç ve tork aynı şeyin iki ölçüsüdür: Motorun gücü. Bir eğriniz varsa, diğerini hesaplayabilirsiniz.

Güç, otomobilin yarış kabiliyetini ve maksimum hızını, aynı zamanda motor daha yüksek bir RPM'ye ulaştığında hızlanma kapasitesini belirler

Tork, motorun düşük RPM'de hangi hızlanma kapasitesine sahip olduğunu çok daha net gösterir, ancak tekerlekteki tork dişli oranlarına ve tekerlek boyutuna bağlıdır, bu yüzden karşılaştırmak o kadar kolay değildir. Normal bir sürücü düşük RPM'de yüksek torka sahip olmak ister.

Burada birkaç varsayım ve basitleştirme yaptığımı lütfen unutmayın.

Verilerim hakkında

Motor eğrilerini BMW basın sitesinden aldım . Ve bu (ne yazık ki Alman) sitesi, lastik boyutu, bir dizi RPM ve dişli oranları (veya özel oranlar) için bir BMW modeli alır ve viteslerdeki RPM'lerde hızı hesaplar. Benim durumumda, çarkın çevresi ~ 2m ve hız 7.5; 12.9; 19.3; 25.6; 1-6 viteslerinde 30,1 ve 35,1km / s. Bu, belirli bir viteste verilen motor devri için tekerlek dev / dak değerini hesaplamayı sağlar.

Beygir gücü, motorun ne kadar güç üretebileceğidir (belirli bir zamanda ne kadar iş yapılır), tork torku yapabileceği dönme kuvveti miktarıdır (ne kadar iş yapılır). İkisi oldukça karmaşık bir şekilde bağlantılıdır, bu yüzden diğeri olmadan birine sahip olamazsınız.

Birkaç fizik denklemi düşünmeniz gerekir:

Kuvvet = Kütle x Hızlanma

Güç = Yapılan İş (Tork) / Zaman

Birini diğerinden hesaplamak için bazı dönme hareket denklemleriyle bazı ikameler kullanabilirsiniz:

HP = (2 x pi x Tork x RPM) / 33000 = (Tork * RPM) / 5252

Genel olarak, bir motor en yüksek torkta çalışırken (bu nedenle endüstriyel dizel motorların neden çok yavaş çalıştığı) en verimli olacaktır ve Torque, özellikle düşük hızlarda otomobilin ne kadar hızlı hızlandığı üzerinde daha fazla etkiye sahiptir. HP, otomobilin daha yüksek bir hıza ulaşması ve bunu sürdürmesi için ne kadar yetenek olduğunu gösteren bir gösterge sunan daha yüksek hızlarda daha fazla kullanılır.

Örnek olarak, çok düşük RPM'de (sadece birkaç yüz) büyük miktarlarda tork (çok ağır bir şeyi yavaşça hareket ettirmek için) üretecek olan bir gemideki motoru, çok fazla üretecek olan yarış motosikletinde karşılaştırın. (hafif bir şeyi çok hızlı hareket ettirmek için) yüksek RPM'de (10-12 bin)

Tork iş, beygir gücü iş oranı

Motorlar bağlamında:

• Tork, bir motorun belirli bir süre boyunca belirli bir süre boyunca ne kadar yük taşıyabileceğini gösterir .

• Güç , motorun bu yükü bu mesafe boyunca ne kadar hızlı hareket ettirebileceğini gösterir.

İkisi arasındaki farkı açıklamaya yardımcı olabilecek diğer bazı şeyler:

• Bir aracı durmadan hızlandıran torktur

  ▲ Torque = ▲ Acceleration
  

  Burada durma sözcüğü çok önemlidir, çünkü aerodinamik sürükleme kuvvetlerinin bir aracın düz çizgi ivmesini sınırlamadığı tek zamandır. Bu nedenle torkun düşük hızlarda baskın bir etkisi vardır - sürükleme kuvvetleri nispeten küçüktür.

• Tork çalışıyor; yükleri çekiyor

  Aynı maksimum beygir gücünü, ancak farklı motor hızlarında geliştiren iki farklı motorla bir römorkör yarışında iki özdeş aracınız olduğunu varsayalım. Daha düşük motor hızına sahip araç, tekerleklerde diğerinden daha fazla torka sahip olacaktır. Bu aynı zamanda halat çekme yarışmasını kazanan motor olacaktır .

• En yüksek beygir gücü en yüksek hızı yönetir

  Power = Resistive Forces x Vehicle Speed
  

  Beygir gücü sadece güç veya çalışma hızı için bir ölçü birimidir, bu nedenle:

  ▲ Horsepower = ▲ Top Speed
  

Tork, motorunuzun belirli bir RPM'de uyguladığı kuvvet miktarıdır. Eşit vitesli iki araçta ve aynı viteste, iki kat daha fazla tork yapan bir araba tam olarak iki kat daha hızlı hızlanır.

Beygir gücü tork ve RPM'den hesaplanır. Düşük bir devirde belirli bir tork miktarı, daha yüksek devirde aynı tork miktarından daha az beygir gücüne eşittir.

Beygir gücü önemlidir, çünkü aracı hızlandırmak için arka tekerleklere ulaşan kuvvet miktarı bir tork ve dişli kombinasyonudur . Genel olarak konuşursak, bir araba ne kadar yüksek devir yaparsa o kadar sıkı bir şekilde ayarlanabilir. Bir aracı ne kadar sıkı bir şekilde vitese alırsanız, belirli bir tork için o kadar hızlı hızlanır. Beygir gücü bir tork ve RPM kombinasyonunu temsil ettiğinden, aslında iyi seçilmiş şanzıman oranlarına sahip çoğu otomobilin nasıl hızlanacağının oldukça iyi bir göstergesidir.

Aşırı bir örnek vermek gerekirse, diyelim ki son derece yüksek devirli bir motorumuz var (formül 1 motoru gibi). 250 ft lbs tork yapar, ancak bu torku 20k RPM pik beygir gücüne kadar koruyarak yaklaşık 800 beygir gücü sağlar. Öte yandan, çok fazla yer değiştirmeye sahip ancak nispeten düşük bir kırmızı çizgiye sahip bir motorumuz var. Diyelim ki bu varsayımsal torquey otomobil 600 ft lbs pik tork yapıyor ve 6k rpm'ye dönüyor ve bu da 600 hp'nin biraz üzerinde. Daha fazla hp'ye sahip otomobilin önemli ölçüde daha az tork yaptığını unutmayın. Birinci viteste, yüksek devirli otomobilin torquey otomobilinden üç kat daha sıkı vitesli olduğunu söyleyelim - yüksek devirli otomobil 60mph ve 18000 rpm'de, torquey otomobil 60mph'de 6000 rpms'de olacak. Bu, yüksek devirli otomobilin bu viteste daha fazla tekerlek torku bırakmasını sağlar, böylece daha hızlı hızlanır. Ve torquey otomobili rpm bittiğinde hala 2000 rpm motor hızı kaldığı için, diğer araba vites değiştirirken ilk viteste 60mph'yi geçmeye devam edecektir. Ve aynı drama daha yüksek viteslerde de tekrarlanacak - daha yüksek HP otomobil genellikle daha hızlı hızlanacak çünkü daha sıkı vites alabilecek daha düşük viteslerde kalmayı göze alabiliyor.

Dişli takımı- bu yüzden beygir gücü önemlidir. Sıkı vites değiştirme, belirli bir yol hızına ulaşmak için bir otomobilin daha yüksek devir yapması gerektiği anlamına gelir. Uzun vites, aracın belirli bir hızda gitmek için yüksek hıza sahip olması gerekmediği anlamına gelir. Denge hızlanmadır. Bu nedenle, çoğu otomobildeki ilk vites çok sıkı, birçok küçük otomobilde 30 milden önce bitiyor. Öte yandan, overdrive dişlisinin çok düşük bir hızlanma sağlaması amaçlanıyor, ancak otomobilin otoyol hızlarında neredeyse boş RPM tutmasını sağlayarak gaz tasarrufu sağlıyor. Ayrıca, aksi takdirde özdeş otomobiller, genel hızlanmalarını ve en yüksek hızlarını etkileyecek farklı son sürüş oranlarına sahip olabilir. Yani 3.00 arka oranı olan bir araba, 4.10 arka oranı olan aynı arabadan daha yavaş bir şekilde daha yüksek bir maksimum hıza ulaşacak.

Mümkün olan en basit terimlerle:

Tork = Lbs / Ft. Motor tarafından üretilen büküm kuvvetinin somut, gerçek bir ölçümü .

Beygir gücü = Keyfi, oluşturulmuş bir iş birimi . Bir beygir gücü birimi, bir atın 180 lbs'nin biraz üzerinde bir kuvvetle çekebileceği varsayımına dayanır .

Çoğu insanın bu tartışmaya girerken yaptığı hata, beygir gücü ve torku bağımsız olarak düşünmektir. Hemen hemen herkes sanki ayrı, ilişkisiz değerlermiş gibi tartışır. Onlar değil.

Beygir gücü = (Tork x RPM) / 5252

Bu denklem, bu sayfadaki ikinci en önemli şeydir ve size beygir gücü ve torkun eşit ve ayrı olarak ele alınması gerektiğini söyleyen herkesin önemli ölçüde temelsiz olduğunu belirtmektedir. İşin gerçeği, beygir gücünün tork ve başka bir değer - RPM'ler (5252'ye bölünür) ürünü olmasıdır. İlgisiz, ayrı veya farklı değil.

Aslında, bir arabanın beygir gücünü ölçen tek bir makine yoktur. İnsan yapımı bir sayı. Bir otomobilin performansı test edildiğinde, torku bir dinamometre kullanılarak ölçülür. Bir motorun performans ölçüsü torktur. Beygir gücü, torku RPM'lerle çarparak elde edilen ek bir sayıdır.

Beygir Gücü, Tork ve Hızlanma Arasındaki İlişki

Tipik benzetme: Potansiyel Enerji: Tork :: Kinetik Enerji: Beygir gücü

Tork hareketsiz olarak var olabilir, iş yapma kapasitesidir.
Beygir gücü yalnızca hareket halinde olabilir. İş yapma oranıdır.

Motor gücü = Tork * Hız;

Sabit yükte çalışan bir motoru ifade etmek için, maksimum güç elde etmek için Güç referansı kullanılır.
. Değişken yüklerde çalışan bir motoru belirtmek için (örneğin vites değiştirme), Tork daha uygundur.

Eğriler:
Tork eğrisi: Motorun çeşitli yüklerinde motor ile motor devri arasındaki tork.
Güç eğrisi: Motorun çeşitli yüklerinde motor vs motor devri tarafından üretilen güç. Bu, tork eğrisinin hız ile çarpılmasıyla elde edilecektir. Bu, tork eğrisinde kaydırılmış + uzatılmış bir versiyon olacaktır. Bakınız Güç torku eğrisi örneği
Yakıt ekonomisi eğrisi, daha iyi anlaşılması için yukarıdaki eğrilerle çakışacaktır.

Güç eğrisi / tork eğrisi ile yakıt ekonomisi eğrisi arasında kafanız karışıyor.

Bir güç eğrisi verildiğinde, tork eğrisi elde edebiliriz, bunun tersi de geçerlidir.
Yakıt ekonomisi eğrisi açıkça örtüşen bir grafik olarak sağlanmalıdır.

Şimdi ne kullanacağınız açık olmalıdır.
En iyi kilometre performansı için kilometre eğrisini takip edin.
Maksimum güç elde etmek için güç eğrisine bakın.

Tork eğrisi, hangisinin kaydırılacağı en iyi vitesin hangisi olduğunu bilmek için şanzıman kontrol sistemleri için bir referans olarak kullanılacaktır.

Hala net değil misiniz? Giriş gerçek dünyadaki bir örnek

Not: Eğriler sadece belirli yük koşullarında belirtilmiştir, bu nedenle motorun gerçek davranışı, motordaki mevcut yükün yanı sıra yasama / emisyon normları / hasar koruması nedeniyle uygulanan çeşitli sınırlamalara bağlıdır.