نظرية قيادة السيارة عزم الدوران
يجب أن يعتمد تقدم السيارة على عزم الدوران الذي يمارسه المحرك. ما يسمى عزم الدوران يسمى عزم الدوران في الفيزياء.
تم شرح مفهوم عزم الدوران من مبدأ الرافعة في المدرسة الابتدائية. يتم تعريفه على أنه القوة في الاتجاه الرأسي مضروبة في المسافة من مركز الدوران. الوحدة المترية هي نيوتن متر (N-m). بعد القسمة على تسارع الجاذبية 9.8m / sec2 ، يمكن تحويل الوحدة إلى كيلوغرام متر (kg-m) مألوفة للشعب الصيني. الوحدة الإمبراطورية هي رطل قدم (رطل قدم) ، وهو أكثر شيوعا في كتالوجات السيارات الأمريكية. للتحويل إلى متري ، ما عليك سوى تقسيم رقم lb-ft على 7.22.
طريقة حساب القوة الدافعة للسيارة:
يمكن رؤية تقسيم عزم الدوران على نصف قطر العجلة من منحنى خرج عزم دوران القدرة الحصانية للمحرك. يمكن العثور على أن هناك قيمة عزم دوران نسبية في كل سرعة. كيفية تحويل هذه القيم إلى القوة الفعلية لدفع السيارة؟ الجواب بسيط ، يقسم على طول للحصول على بيانات القوة. على سبيل المثال ، يمكن للمحرك سعة 1.6 لتر أن يمارس عزم دوران أقصى يبلغ حوالي 15.0 كجم - م. في هذا الوقت ، إذا كان إطار بحجم 185/60R14 متصلا مباشرة بدائرة نصف قطرها حوالي 41 سم ، فإن قوة الدفع التي تمارسها العجلة هي 15 سم / 0.41 = 36.6 كجم من القوة (في الواقع ، الكيلوغرامات ليست وحدة قوة ، ولكنها وحدة وزن ، والتي يجب ضربها في تسارع الجاذبية 9.8m / sec2 هي الوحدة القياسية للقوة هي نيوتن).
كيف يدفع 36 كيلوغراما من القوة طنا متريا من وزن السيارة؟ علاوة على ذلك ، من غير المرجح أن تكون سرعة المحرك لآلاف الثورات هي بالضبط سرعة الإطارات. من خلال توصيل ومطابقة التروس ذات الأحجام المختلفة ، يمكن تقليل سرعة الدوران ويمكن تضخيم عزم الدوران في نفس الوقت. نظرا لأن نسبة محيط الترس هي نسبة نصف القطر ، عندما تنتقل الطاقة من الترس إلى الترس الكبير ، فإن نسبة تقليل السرعة ومضاعف تضخيم عزم الدوران تساوي تماما نسبة عدد أسنان التروس ، وهي ما يسمى نسبة التروس.
على سبيل المثال
يتم تشغيل الترس الكبير بواسطة الترس ، على افتراض أن عدد أسنان الترس هو 15 وعدد أسنان الترس الكبير هو 45.
عندما يدور الترس عند 3000 دورة في الدقيقة وعزم الدوران 20kg-m ، يتم تقليل السرعة المنقولة إلى الترس الكبير بمقدار 1/3 ويصبح 1000 دورة في الدقيقة ؛ لكن عزم الدوران يتضاعف ثلاث مرات ويصبح 60 كجم - م. هذا هو المبدأ الأساسي القائل بأن عزم دوران المحرك عبر علبة التروس يقلل من الدورات ويضخم عزم الدوران.
في السيارة ، يتم تضخيم عزم الدوران مرتين من خرج المحرك إلى الإطارات. المرة الأولى ناتجة عن عمل التروس في علبة التروس ، والمرة الثانية ناتجة عن نسبة التروس النهائية (أو نسبة القيادة النهائية). تكبير عزم الدوران الكلي هو ببساطة نسبة تروس ناقل الحركة مضروبة في نسبة التروس النهائية. على سبيل المثال ، تبلغ نسبة التروس للترس الأول من دليل Ximei من الجيل السادس 3.250 ، ونسبة التروس النهائية هي 4.058 ، والحد الأقصى لعزم دوران المحرك هو 14.6kgm / 5500rpm ، لذلك يمكننا حساب أن الحد الأقصى لعزم الدوران للترس الأول هو 14.6× بعد التضخيم 3.250×4.058 = 192.55kgm ، وهو أكبر 13 مرة من المحرك الأصلي. في هذا الوقت ، قسمه على نصف قطر الإطار البالغ حوالي 0.41 متر للحصول على قوة دفع تبلغ حوالي 470 كجم. ومع ذلك ، فإن القيمة المذكورة أعلاه ليست هي الاتجاه الفعلي. بعد كل شيء ، يجب أن يكون هناك فقدان للتآكل في عملية النقل الميكانيكي ، لذلك يجب أن يؤخذ عامل الكفاءة الميكانيكية في الاعتبار.
عندما يتعلق الأمر بالكفاءة الميكانيكية ، في كل مرة يتم فيها نقل ترس ، سيكون هناك فقدان للطاقة. تبلغ الكفاءة الميكانيكية لناقل الحركة اليدوي حوالي 95٪ ، وناقل الحركة الأوتوماتيكي أسوأ ، حوالي 88٪ ، والمفصل العالمي لعمود القيادة. تبلغ الكفاءة حوالي 98٪ ، ويمكنك أن ترى مقدار الدفع الفعلي المتبقي. بشكل عام ، يمكن حساب القوة الدافعة للسيارة من خلال الصيغة التالية: عزم الدوران × نسبة التروس × نسبة التروس النهائية × الكفاءة الميكانيكية القوة الدافعة = نصف قطر الإطارات ———————————————————— (بالأمتار) القدرة الحصانية ليست في الواقع قوة ، ولكنها وحدة طاقة ، والتي تعرف بأنها مقدار العمل الذي يمكن القيام به لكل وحدة زمنية. يتم حساب القدرة من عزم الدوران ، وصيغة الحساب بسيطة للغاية: القدرة (W) = 2π×عزم الدوران (N-m)×speed (rpm) / 60 ، بعد تبسيط الحساب ، تصبح: الطاقة (kW) = عزم الدوران (N-m) × السرعة (دورة في الدقيقة) / 9549 ، يرجى الرجوع إلى مقالة الكتلة للحصول على اشتقاق مفصل. ومع ذلك ، كيفية تحويل كيلوواط الطاقة إلى قوة حصانية مشتركة. إمبراطوري أم متري؟ 1 نقطة = 735 واط ؛ 1 حصان = 746W
تعريف القدرة الحصانية
تعرف القوة الحصانية الإمبراطورية (hp) بأنها: حصان يسحب جسما يبلغ وزنه 200 رطل (رطلا) يبلغ طوله 165 قدما (قدما) في دقيقة واحدة ، مضروبا في ما يساوي 33000 قدم رطل / دقيقة ؛ في حين يتم تعريف القدرة الحصانية المترية (PS) على أنها حصان يسحب جسما يبلغ وزنه 75 كجم على بعد 60 مترا في دقيقة واحدة ، والذي يتم ضربه في 4500 كجم - م / دقيقة. بعد تحويل الوحدة ، (1 رطل = 0.454 كجم ؛ 1 قدم = 30.48 سم) ، وجد أن 1hp = 4566kg-m / min ، وهو يختلف قليلا عن 1 Mt = 4500kg-m ، وإذا كانت الطاقة W (1W = 1Nm / sec = 9.8 kgm / sec) للتحويل ، يمكنك الحصول على 1hp = 746W ؛ 1PS=735W نتيجتان مختلفتان. الفرق بين 1PS و 1hp هو 1.5 ٪ فقط ، وهو 1.5 حصان لكل 100 حصان ، وهو ليس فرقا كبيرا. القوة الحصانية ل RV العام هي في الغالب أقل من 200 حصان ، والفرق بين الاثنين هو فقط حوالي 3 حصان بسبب الاختلاف في التعريف. دعونا نزيد بيانات SAE القياسية بنسبة 1.5٪! ومع ذلك ، هناك أيضا بعض الاختلافات بين معايير الاختبار المختلفة ل SAE و JIS و DIN و EEC ، ولا يمكن حقا مساواة الوحدات. ومع ذلك ، في حالة عدم وجود فرق كبير ، يمكن اعتبار PS أو hp متساويين تقريبا.
تحويل الصيغة
استبدل طريقة التحويل المذكورة أعلاه للقدرة الحصانية والقوة بصيغة تحويل القوة وعزم الدوران ، وقم بتحويل وحدة عزم الدوران إلى kg-m المألوفة ، ويمكن الحصول على النتائج التالية: حصان بريطاني hp = عزم الدوران (kg-m) × سرعة المحرك (rpm) / 727 Metric horsepower PS = عزم الدوران (kg-m) × سرعة المحرك (rpm) / 716 من منظور القدرة الحصانية hp = عزم الدوران × السرعة / 727 ، إذا كان من الممكن زيادة سرعة المحرك ، وظل عزم الدوران دون تغيير ، فيمكن زيادة القوة الحصانية. على سبيل المثال ، إذا كان من الممكن زيادة السرعة من 6000 دورة في الدقيقة إلى 8000 دورة في الدقيقة ، وهو ما يعادل زيادة بنسبة 33 ٪ ، ولكن يتم تقليل عزم الدوران عند 8000 دورة في الدقيقة بنسبة 10 ٪ بسبب الحد من عمود الكامات ، لا يزال من الممكن زيادة القدرة الحصانية بنسبة 19.7 ٪ ، وهو ما يفسر سبب تعديل أجهزة الكمبيوتر في الوقت الحاضر يمكن أن يزيد بشكل كبير من القدرة الحصانية بعد إزالة قطع الزيت.
إذا زادت بنفس السرعة 20 حصانا ، فما مقدار الدفع الذي يمكن زيادته؟ عندما يتم ممارسة أقصى نقطة عزم دوران عند 5000 دورة في الدقيقة ، يتم تغيير الصيغة قليلا ، ويمكن العثور على أن عزم الدوران المتزايد = 20hp×727/5000rpm = 2.9kgm. ثم استبدل هذه النتيجة في صيغة القوة الدافعة للسيارة ، والتي يتم حسابها أيضا بواسطة الترس الأول من Ximei ، 2.9×3.250×4.058 / 0.41 = 93 كجم. بالنسبة لجسم يبلغ وزنه طنا واحدا ، لا يبدو أن التأثير كبير جدا. بالإضافة إلى ذلك ، إذا كان هناك فرق قدره 5 حصان ، فإن الدفع سيزداد بمقدار 23 كيلوغراما فقط. يمكن ملاحظة أن الفرق بين 5 حصان ليس فرقا كبيرا على الإطلاق.
القدرة الحصانية العالية تحدد الأداء الحقيقي
في النهاية ، تعمل سيارة ذات قوة حصانية عالية بشكل أسرع ، أو تعمل سيارة ذات عزم دوران عال بشكل أسرع؟
يمكن أن يعرف من الصيغة أن سبب القوة الحصانية العالية هو أن قيمة عزم الدوران العالية لا تزال محفوظة عند السرعة العالية ، أي أن يكون لديك قوة حصانية عالية ، ليس فقط عزم الدوران عند السرعة المنخفضة أفضل ، ولكن أيضا يجب الحفاظ على عزم الدوران عند السرعة العالية ، مما يعني أن عزم الدوران والقوة الحصانية النقاش لا لزوم له على الإطلاق. طالما يمكن تحقيق قوة حصانية عالية ، بالإضافة إلى الإشارة إلى أن عزم الدوران في كل منطقة سرعة كبير ، فإنه يمثل أيضا تفوق التكنولوجيا المادية ، وسيتم تعزيز وتخفيف مادة ووزن صمامات المكبس والسحب والعادم. القياس الكمي ، من أجل زيادة سرعة المحرك.
