Расчет крутящего момента электродвигателя онлайн калькулятор: Расчет крутящего момента онлайн калькулятор

Содержание

Калькулятор параметров электромобиля | Сайт об электромобилях

Итак, выполняя намеченные планы, мы можем продолжить тестирование предварительной версии калькулятора электромобилей. Часть возможностей можно применять для расчета параметров автомобиля. На данный момент вы сможете потестировать предварительную версию калькулятора. Для получения возможности проводить вычисления в вашем браузере должна быть включена поддержка JavaScript. При введении дробных величин используйте дробную точку как разделитель.

  • 12.12.12 — уточнен расчет пиковой мощности электродвигателя
  • 21.04.17 — добавлены электромоторы Golden Motor

Теперь для самодельщиков появился интернет-магазин комплектующих для малого электротранпорта — ecovel.ru — аккумуляторные батареи, электродвигатели, колеса, велокомпьютеры, амортизаторы, контроллеры, аксессуары — все что нужно для творчества прямо от производителя по достойной цене.

Калькулятор параметров электромобиля v0. 81
Параметры шасси для расчетов
Полная масса автомобиля с нагрузкой, m (кг)
Коэффициент сопротивления воздуха для кузова шасси, Cx (Н*с24)
Лобовая площадь кузова шасси, S (м2)
Радиус ведущего колеса, r (м)
Передаточное число коробки передач, uкп
Передаточное число главной передачи, uгп
Коэффициент трения качения, ƒ
Угол уклона дороги, α (°)
Требуемая скорость, ν (км/ч)
Время разгона до скорости ν, t (сек)

Параметры двигателя

Частота вращения вала двигателя, n (об/мин)
Номинальный крутящий момент, Н*м
Пиковый крутящий момент, Н*м
Номинальная мощность, Вт
Пиковая мощность, Вт

Выберите автомобиль — донор1969 Volkswagen BeetleЗАЗ 968М1983 Volkswagen Rabbit GTI1986 Mazda RX-7 GXL1986 Porshe 911 Carrera1992 Ford Festiva GL’1995 Mazda Protege ES1997 Hyundai Tiburon1998 Mazda Miata2003 Honda Insight 5spd2004 Toyota Prius

Описание донора . ..

Передаточные числа коробки передач

1 2345

Предупреждение:

  • параметр радиуса ведущих колес вам нужно вводить в соответствующее поле самостоятельно.
  • вес электромобиля с нагрузкой необходимо скорректировать
Перевод л.с. в КВт
Л.с.
КВт
Расчет крутящего момента электродвигателя
Мощность (Вт)
Частота вращения (об/мин)
Крутящий момент (Н*м)

Подбор реального электромотора(ов)

Выберите электромоторPerm-Motor PMG-132LEMCO LEM-200Brushless EtekPerm-Motor PMS-156ADC #203-06-4001AADC FB1-4001Golden Motor HPM3000BGolden Motor HPM5000BGolden Motor HPM-10KWGolden Motor HPM-20KW

Количество (шт. )
Описание электромотора…

Подсказка о подходящих конфигурациях движка

———————————

Параметры контроллера электродвигателя

КПД (%)
Подбор аккумулятора для батареи

Выберите аккумулятор для батареиTS-IC24v90

Номинальное напряжение, U (В)
Емкость при 20 часовом разряде, C (А*ч)
Внутреннее сопротивление, r (Ом)
Экспонента Пекерта
Емкость Пекерта
Глубина разряда DoD, φ (%)
Количество рабочих циклов
Масса (кг)
Стоимость (USD)
Расчет аккумулятора по времени разряда в зависимости от нагрузки
Время разряда, T1 (минут)
Ток разряда, I1 (ампер)
Время разряда, T2 (минут)
Ток разряда, I2 (ампер)
Экспонента Пекерта
Емкость Пекерта
Конечные результаты расчета электромобиля. ..

Copyright © Дмитрий Спицын, 2007-2017.

‹ Электромобиль (автомобиль) – расчет параметров двигателя Вверх Опыт энтузиастов России ›

5 способов произвести расчет мощности двигателя автомобиля. Калькулятор для определения мощности ДВС онлайн

Рассмотрим 5 популярных способа как вычислить мощность двигателя автомобиля используя такие данные как:

  • обороты двигателя,
  • объем мотора,
  • крутящий момент,
  • эффективное давление в камере сгорания,
  • расход топлива,
  • производительность форсунок,
  • вес машины
  • время разгона до 100 км.

Каждая из формул, по которой будет производиться расчет мощности двигателя автомобиля довольно относительная и не может со 100% точностью определить реальную лошадиную силу движущую машину. Но произведя подсчеты каждым из приведенных гаражных вариантов, опираясь на те или иные показатели, можно рассчитать, по крайней мене, среднее значение будь-то стоковый или тюнингованный движок, буквально с 10-ти процентной погрешностью.

Мощность — энергия, вырабатываемая двигателем, она преобразуется в крутящий момент на выходном валу ДВС. Это не постоянная величина. Рядом со значениями максимальной мощности всегда указываются обороты, при которых можно её достигнуть. Точкой максимума достигается при наибольшем среднее эффективном давлении в цилиндре (зависит от качества наполнения свежей топливной смесью, полноты сгорания и тепловых потерь). Наибольшую мощность современные моторы выдают в среднем при 5500–6500 об/мин. В автомобильной сфере измерять мощность двигателя принято в лошадиных силах. Поэтому поскольку большинство результатов выводятся в киловаттах вам понадобится калькулятор перевода кВт в л.с.

Как рассчитать мощность через крутящий момент

Самый простой расчет мощности двигателя авто можно определить по зависимости крутящего момента и оборотов.

Крутящий момент

Сила, умноженная на плечо ее приложения, которую может выдать двигатель для преодоления тех или иных сопротивлений движению. Определяет быстроту достижения мотором максимальной мощности. Расчетная формула крутящего момента от объема двигателя:

Мкр = VHхPE/0,12566, где

  • VH – рабочий объем двигателя (л),
  • PE – среднее эффективное давление в камере сгорания (бар).
Обороты двигателя

Скорость вращения коленчатого вала.

Формула для расчета мощности двигателя внутреннего сгорания автомобиля имеет следующий вид:

P = Mкр * n/9549 [кВт], где:

  • Mкр – крутящий момент двигателя (Нм),
  • n – обороты коленчатого вала (об./мин.),
  • 9549 – коэффициент, дабы обороты подставлять именно в об/мин, а не косинусами альфа.

Поскольку по формуле, результат получим у кВт, то при надобности также можно конвертировать в лошадиные силы или попросту умножать на коэффициент 1,36.

Использование данных формул — это самый простой способ перевести крутящий момент в мощность.

А дабы не вдаваться во все эти подробности быстрый расчет мощности ДВС онлайн, можно произвести, используя наш калькулятор.

Но, к сожалению, данная формула отражает лишь эффективную мощность мотора которая не вся доходит именно до колес автомобиля. Ведь идут потери в трансмиссии, раздаточной коробке, на паразитные потребители (кондиционер, генератор, ГУР и т.п.) и это без учета таких сил как сопротивление качению, сопротивление подъему, аэродинамическое сопротивление.

Как рассчитать мощность по объему двигателя

Если же вы не знаете крутящий момент двигателя своего автомобиля, то для определения его мощности в киловаттах также можно воспользоваться формулой такого вида:

Ne = Vh * pe * n/120 (кВт), где:

  • Vh — объём двигателя, см³
  • n — частота вращения, об/мин
  • pe — среднее эффективное давление, МПа (на обычных бензиновых моторах составляет порядка 0,82 — 0,85 МПа, форсированных — 0,9 МПа, а для дизеля от 0,9 и до 2,5 МПа соответственно).

Для получения мощности движка в «лошадках», а не киловаттах, результат следует разделить на 0,735.

Расчет мощности двигателя по расходу воздуха

Такой же приблизительный расчет мощности двигателя можно определять и по расходу воздуха. Функция такого расчета доступна тем, у кого установлен бортовой компьютер, поскольку нужно зафиксировать значение расхода, когда двигатель автомобиля, на третьей передаче, раскручен до 5,5 тыс. оборотов. Полученное значение с ДМРВ делим на 3 и получаем результат.

Формула как рассчитать мощность ДВС по расходу воздуха в итоге выглядит так:

Gв [кг]/3=P[л.с.]

Такой расчет, как и предыдущий, показывает мощность брутто (стендовое испытание двигателя без учета потерь), которая выше на 10—20% от фактической. А еще стоит учесть, что показания датчика ДМРВ сильно зависят от его загрязненности и калибровок.

Расчет мощности по массе и времени разгона до сотни

Еще один интересный способ как рассчитать мощность двигателя на любом виде топлива, будь-то бензин, дизель или газ – по динамике разгона. Для этого используя вес автомобиля (включая пилота) и время разгона до 100 км. А чтобы Формула подсчета мощности была максимально приближена к истине нужно учесть также потери на пробуксовку в зависимости от типа привода и быстроту реакции разных коробок передач. Приблизительные потери при старте для переднеприводных составит 0,5 сек. и 0,3-0,4 у заднеприводных авто.

Используя этот калькулятор мощности ДВС, который поможет определить мощность двигателя исходя из динамики разгона и массы, вы сможете быстро и достаточно точно узнать мощь своего железного коня не вникая в технические характеристики.

Расчет мощности ДВС по производительности форсунок

Не менее эффективным показателем мощности автомобильного двигателя является производительность форсунок. Ранее мы рассматривали её расчет и взаимосвязь, поэтому, труда, высчитать количество лошадиных сил по формуле, не составит. Подсчет предполагаемой мощности происходит по такой схеме:

Где, коэффициент загруженности не более 75-80% (0,75…0,8) состав смеси на максимальной производительности где-то 12,5 (обогащенная), а коэффициент BSFC будет зависеть от того какой это у вас двигатель, атмосферный или турбированный (атмо — 0.4-0.52, для турбо — 0.6-0.75).

Узнав все необходимые данные, вводите в соответствующие ячейки калькулятора показатели и по нажатию кнопки «Рассчитать» Вы сразу же получаете результат, который покажет реальную мощность двигателя вашего авто с незначительной погрешностью. Заметьте, что вам совсем не обязательно знать все представленные параметры, можно расчищать мощность ДВС отдельно взятым методом.

Ценность функционала данного калькулятора заключается не в расчете мощности стокового автомобиля, а если ваш автомобиль подвергся тюнингу и его масса и мощность притерпели некоторые изменения.

Часто задаваемые вопросы

  • Как рассчитать мощность двигателя внутреннего сгорания?

    Мощность двигателя в кВт можно рассчитать по объему двигателя и оборотах коленвала. Формула расчета мощности двигателя имеет вид:

    Ne = Vh * Pe * n / 120 (кВт), где:
    Vh — объём двигателя, см³
    n — количество оборотов коленчатого вала за минуту
    Pe — среднее эффективное давление, Мпа

  • Какой коэффициент учитывать при расчете мощности двигателя?

    Коэффициент мощности (cosϕ) для расчета мощности электродвигателя принимают равным 0,8 для маломощных двигателей (менее 5,5 кВт) или 0,9 для двигателей мощностью свыше 15 кВт.

  • Как рассчитать мощность двигателя по крутящему моменту?

    Для определения мощности двигателя в киловаттах, когда известен крутящий момент, можно по формуле такого вида: P = Mкр * n/9549, где:

    Mкр – крутящий момент (Нм),
    n – обороты коленвала (об./мин.),
    9549 – коэффициент для перевода оборотов в об/мин.

  • Как рассчитать мощность двигателя по расходу воздуха?

    Рассчитать мощность двигателя в кВт зная его потребления воздуха (при наличии бортового компьютера) можно используя простую схему. Необходимо раскрутить двигатель на третьей передаче до 5500 об/мин (пик крутящего момента) и по показаниям, на тот момент, зафиксировать расход воздуха, а затем разделить то значение на три. В результате такого математического вычисления можно узнать приблизительную мощность двигателя с небольшой погрешностью.

Расчет крутящего момента двигателя

Мощность двигателя – это величина, показывающая, какую работу способен совершить мотор в единицу времени. То есть то количество энергии, которую двигатель передает на трансмиссию за определенный временной промежуток. Измеряется в киловаттах (кВт) или лошадиных силах (л. с.).

Как рассчитывается мощность двигателя?

Расчет мощности мотора проводится несколькими способами. Самый доступный способ – через крутящий момент. Умножаем крутящий момент на угловую скорость – получаем мощность двигателя.

N_дв=M∙ω=2∙π∙M∙n_дв

N_дв – мощность двигателя, кВт;

M – крутящий момент, Нм;

ω – угловая скорость вращения коленчатого вала, рад/сек;

π – математическая постоянная, равная 3,14;

n_дв – частота вращения двигателя, мин-1.

Мощность рассчитывается и через среднее эффективное давление. Камера сгорания имеет определенный объем. Разогретые газы воздействуют на поршень в цилиндре с определенным давлением. Двигатель вращается с некоторой частотой. Произведение объема двигателя, среднего эффективного давления и частоты вращения, поделенное на 120, и даст теоретическую мощность двигателя в кВт.

N_дв=(V_дв∙P_эфф∙n_дв)/120

V_дв – объем двигателя, см3;

P_эфф – эффективное давление в цилиндрах, МПа;

120 – коэффициент, применяемый для расчета мощности четырехтактного двигателя (у двухтактных ДВС этот коэффициент равен 60).

Для расчета лошадиных сил киловатты умножаем на 0,74.

N_(дв л.с.)=N_дв∙0,74

N_дв л.с. – мощность двигателя в лошадиных силах, л. с.

Другие формулы мощности двигателя используются в реальных расчетах реже. Эти формулы включают в себя специфичные переменные. И чтобы измерить мощность двигателя по другим методикам, нужно знать производительность форсунок или массу потребленного двигателем воздуха.

На практике расчет мощности автопроизводители выполняют эмпирическим способом, то есть замеряют на стенде и строят график зависимости по факту, на основании полученных во время испытаний показателей.

Мощность двигателя – величина непостоянная. Для каждого мотора есть кривая, которая отображает на графике зависимость мощности от частоты вращения коленчатого вала. До определенного пика, примерно до 4-5 тысяч оборотов, мощность растет пропорционально оборотам. Далее идет плавное отставание роста мощности, кривая наклоняется. Примерно к 7-8 тысячам оборотов мощность идет на спад. Сказывается перекрытие клапанов на большой частоте вращения коленвала и падение КПД мотора из-за недостаточно интенсивного газообмена.

Чтобы узнать мощность двигателя, обратитесь к инструкции по эксплуатации авто. В разделе с техническими характеристиками мотора будет указана мощность и обороты, при которых она достигает пикового значения. Если мощность указана киловаттах, чтобы рассчитать лошадиные силы двигателя, воспользуйтесь приведенной выше формулой. В некоторых случаях автопроизводитель предоставляет график, на котором есть зависимость мощности двигателя и крутящего момента от частоты оборотов.

Видео: Простыми словами без сложных формул и расчетов, что такое мощность, крутящий момент и обороты двигателя.

Мощность ДВС определяет, насколько быстро автомобиль способен передвигаться или ускоряться (совершать работу). Полезная мощность двигателя рассчитывается с учетом потерь в трансмиссии, то есть указывает, сколько от изначальной мощности мотора по факту доходит до колес авто.

Что такое крутящий момент

Крутящий момент в двигателе автомобиля – это вращающая сила, которая численно равна произведению приложенной силы (давление раскаленных газов на поршень) на плечо (расстояние между осями коренных и шатунных шеек коленчатого вала в проекции, перпендикулярной оси вращения коленвала). Измеряется крутящий момент в ньютонах на метр (Нм).

Крутящий момент ДВС зависит от силы давления на поршень и расстояния между коренными и шатунными шейками. Зависимость здесь прямая. Чем больше плечо и чем больше давление на поршень – тем больше крутящий момент двигателя.

У дизельных двигателей степень сжатия больше. Больше и ход поршня в цилиндре (при равном с бензиновым мотором диаметре цилиндров). А это значит, что и расстояние между коренными и шатунными шейками будет больше. То есть длиннее плечо. За счет большей степени сжатия при рабочем такте у дизелей выше сила, давящая на поршень. Крутящий момент в дизельных моторах при прочих равных больше, чем в бензиновых.

Крутящий момент влияет на то, сколько энергии отдает мотор в текущий момент времени. Крутящий момент есть та величина, которая определяет фактически передаваемую в данный момент времени энергию на трансмиссию. Чем больше момент, тем сильнее тяга двигателя при текущих оборотах.

Что лучше: мощность или крутящий момент

Мощность и крутящий момент двигателя – величины взаимосвязанные. Это хорошо видно в формуле из первого пункта.

Пик крутящего момента на графике зависимости от частоты вращения мотора появляется раньше, чем пик мощности. Это справедливо как для дизельных, так и для бензиновых моторов. Однако у дизелей крутящий момент достигается раньше, и плато (интервал частоты вращения при пиковом значении) длиннее. У бензиновых ДВС мощность выше, хотя для ее достижения нужно раскрутить мотор почти до максимальных оборотов.

Сказать определенно, что лучше: мощность или крутящий момент, нельзя. Все зависит от случая. Трансмиссия современного авто способна трансформировать эти величины под требуемые условия. Поясним на примерах.

Для тяжелой техники, которой важна тяга в широком диапазоне оборотов, важнее крутящий момент. Мотор должен хорошо тянуть. Раскручивать его до предельных оборотов не нужно. Отчасти поэтому почти вся коммерческая техника оснащается дизельными моторами.

В гоночных автомобилях важнее мощность. Моторы этих авто по оборотам пилоты во время заездов держат в красной зоне. Двигатель отдает максимальную мощность. А трансмиссия преобразовывает мощность в тягу.

Для гражданских авто важен стиль вождения. Для езды на автомате подойдут оба мотора. Автоматическая трансмиссия будет держать мотор в диапазоне оборотов, при которых двигатель отдает максимум своего потенциала.

Для агрессивной езды на механике с раскручиванием двигателя в красную зону тахометра лучше подойдет бензиновый мотор. Но в этом случае нужно понимать, что для получения максимальной производительности от мотора потребуется держать его на пике оборотов и часто переключать передачи. Пик мощности у бензинового ДВС имеет малый диапазон и находится около максимальных оборотов. Для уверенных обгонов и ускорений нужно будет понижать передачу и раскручивать двигатель.

Для размеренной езды, особенно в городе, больше подходит дизель. Для обгона на дизельном авто зачастую не потребуется переходить на пониженную передачу, а высокий крутящий момент в широком диапазоне оборотов позволит реже переключаться.

Парадокс, но лишь немногие автолюбители ясно представляют принципиальную разницу между «лошадиными силами» и «ньютон-метрами», в которых измеряется крутящий момент. В обиходе определение крутящего момента двигателя напрямую связывают с динамикой разгона, а лошадиные силы с максимальной скорость. Если говорить уж совсем грубо, то формулировка вполне удовлетворительна, хоть и не объясняет всей сути физических процессов. Восполнить теоретические пробелы, а также получить наглядное представление о том, что такое крутящий момент двигателя, — вам поможет предоставленный ниже материал.

Момент вращения

Если выражаться языком физики, то понятие о вращающем моменте легко уяснить, зная принцип получения преимущества от использования рычага. Вычисляемые путем сложения приложенных на рычаг усилий (вес груза) к длине плеча (рычага) «ньютон-метры», показывают потенциальное количество выполняемой работы. В случае с ДВС вес груза – это усилие с которым поршень после сгорания топливно-воздушной смеси совершает возвратно-поступательное движение. Длина плеча будет не чем иным, как ходом поршня (расстояние от ВМТ до НМТ). Вращающее усилие создается только во время рабочего такта.

От чего зависит полка крутящего момента

Согласно расчетной формуле Мкр = F х L, где F – это сила, а L – длина плеча, момент вращения будет зависеть от КПД сгорания топливно-воздушной смеси (F) и величины хода поршней (L).

Поскольку автомобиль – это комплексный механизм, на крутящий момент двигателя влияет ряд характеристик других узлов и агрегатов. Ведущие колеса автомобиля будут получать максимальное тяговое усилие лишь в тот момент, когда взаимодействие механизмов является оптимальным. Пик крутящего момента достигается на таких оборотах двигателя, когда наполнение камеры сгорания рабочей смесью, сжигание продуктов горение и вывод отработавших газов осуществляется с минимальными механическими потерями. Для каждого двигателя этот параметр колеблется в зависимости от конструктивных особенностей и типа используемого топлива.

Мощность

Количество полезной работы, преобразованное возвратно-поступательными движениями КШМ, обозначается ньютон-метрами (крутящий момент). Тогда что такое мощность двигателя? Мощностью именуется количество произведенной работы за единицу времени. Иными словами, количество единиц крутящего момента, которое мотор способен выдать за определенный промежуток времени. Мощность двигателя измеряется в киловаттах (кВт).

Формула для расчета мощности в киловаттах:

P=Mkp*n/9549, где n – количество оборотов коленвала в минуту; Mkp – вращающий момент на коленчатом валу.

Нехитрое логическое умозаключение приводит нас к тому, что мощность мотора зависит от количества оборотов.

Соотношение крутящего момента к мощности

Для получения наглядного представления о взаимодействии двух величин рассмотрим основные характеристики мотора на графике. Он демонстрирует выдаваемую двигателем мощность и крутящий момент двигателя в зависимости от оборотов коленчатого вала.

График отчетливо демонстрирует тот факт, что тяговое усилие на колесах не прямо пропорционален количеству оборотов либо мощности. Двигатель достигает пика крутящего момента уже на 3 тыс. об/мин. Максимум мощности доступно на 5500 об/мин. В обоих случаях обороты продолжают расти, но отдача падает. Для обозначенного двигателя обороты от 2500 до 5 тыс. наиболее оптимальные.

В этом режиме работы близкая к максимальному значению «полка» момента позволит полноценно реализовать потенциал мотора на протяжении всего отрезка.

Приведенный график является примером гражданской настройки современных бензиновых моторов. Преимущества очевидны:

  • стабильный прирост мощности;
  • достаточно широкая «полка» с плавным приростом и затуханием.

Настройка подобного типа позволяет добиться «эластичности» двигателя. Такая работа обеспечивается не только программно (настройка ЭБУ), но и применением различных вспомогательных технологий (изменяемые фазы газораспределения).

Разница мощностных характеристик во многом зависит от конструкции системы впуска и выпуска. К примеру, двигатели оснащенные турбонаддувом в точке выхода на «буст» получают значительную прибавку в динамике. Крутящий момент и количество лошадиных сил таких моделей значительно превышают своих атмосферных собратьев.

Что такое лошадиные силы

Наблюдательный читатель, скорей всего, отметит подозрительным тот факт, что до сих пор не прозвучало, всеми так любимое «лошадиные силы». Суть в том, что «скакуны» — это лишь дань моде тех времен, когда механизмам приходилось доказывать свое преимущество над живой рабочей силой. Поэтому превосходство (способность выполнить определенное количество работы) удобно было выражать в пересчете на потенциал одной лошади. Фактически 1 л.с – это усилие, которого достаточно для поднятия груза массою 75 кг на 1 м за 1 с.

Для того чтобы получить «лошадиные силы» достаточно умножить значение мощности в киловаттах на коэффициент 1,36.

Покупатели не потеряют ровным счетом ничего, если производители откажутся использовать «л.с» в качестве показателя мощностных характеристики автомобилей. Обозначить крутящий момент и мощность в кВт вполне достаточно. Но традиция настолько глубоко запечатлелась в сознании, что тратить усилия на ее разрушения попросту нецелесообразно.

Итоги

  • Мощность мотора зависит от крутящего момента;
  • «л.с» рассчитаны на достижение максимальной скорости. Автомобиль с большим количеством «скакунов» под капотом сможет развить внушительную скорость, но это займет очень много времени;
  • от тягового усилия зависит насколько быстро двигатель сможет развить свою максимальную мощность;
  • большое количество «ньютон-метров» позволяет более выгодно использовать потенциал двигателя. Такие моторы легче переносят нагрузки;
  • чем шире «полка» момента, тем эластичней двигатель и приятней в управлении автомобиль;
  • ввиду особенностей дизельных ДВС (большая степень сжатия, медленное горение смеси), а также применения современных систем дополнительного нагнетания воздуха, дизельные двигатели имеют больший крутящий момент с самих низких оборотов.

Выражаясь простым языком, «ньютон-метры» – это сила вашего автомобиля, а киловатты – выносливость.

Удивляюсь, как можно делать такие выводы.
1.»Мощность мотора зависит от крутящего момента (является его производной)». Мощность мотора на замеренных оборотах — это произведения момента на обороты, при которых он измерен, и на постоянный коэффициент приведения размерности. Т.е. мощность не производная от момента, произведение момента на обороты! Где обороты не менее значимы.
2. «от тягового усилия зависит насколько быстро двигатель сможет развить свою максимальную мощность» Не от усилия зависит скорость набора оборотов до значения максимальной мощности, а от конструкции мотора. Например моторы с коротким ходом быстрее раскручиваются.
3.»большое количество «ньютон-метров» позволяет более выгодно использовать потенциал двигателя» С чего это вдруг? И какой потенциал?
4. «Выражаясь простым языком, «ньютон-метры» – это сила вашего автомобиля, а киловатты – выносливость. » Простым языком-киловатты-это и услие, что может создать мотор на колесах и максимальная скорость. А ньютон -метры это требуемые передаточные числа в трансмиссии и диапазон оборотов двигателя на которых он отдает свою мощность для нужного стиля езды.
Резюмируя: Моторы создаются под конкретные автомобили. И выбор баланса между значением момента и оборотами на которых он достигается зависит от автомобиля.

Спасибо за комментарии и желание сделать информацию на нашем ресурсе более достоверной!

Удивляюсь, как можно делать такие выводы.
1.»Мощность мотора зависит от крутящего момента (является его производной)». Мощность мотора на замеренных оборотах — это произведения момента на обороты, при которых он измерен, и на постоянный коэффициент приведения размерности. Т.е. мощность не производная от момента, произведение момента на обороты! Где обороты не менее значимы.

Ваше замечание было бы крайне актуально, если бы в статье отсутствовала формула расчета мощности двигателя. «P=Mkp*n/9549, где n – количество оборотов коленвала в минуту; Mkp – вращающий момент на коленчатом валу»; там же: «Нехитрое логическое умозаключение приводит нас к тому, что мощность мотора зависит от количества оборотов». Как мы понимаем, претензия только к понятию «производная»? Признаем, что формулировка неверна, но при внимательном прочтении статьи никак не влияет на суть понимания поставленного вопроса. Мощность не является производной от крутящего момента, если придерживаться общепринятых трактовок этого понятия. В любом случае суть утверждения зависимости мощности мотора от крутящего момента своей достоверности не меняет (а именно это написано перед скобками).

2. «от тягового усилия зависит насколько быстро двигатель сможет развить свою максимальную мощность» Не от усилия зависит скорость набора оборотов до значения максимальной мощности, а от конструкции мотора. Например моторы с коротким ходом быстрее раскручиваются.

Чем быстрее нарастает крутящий момент, и чем раньше достигается ровная полка максимального крутящего момента, тем быстрее двигатель выйдет на пиковую мощность. Цитаты из статьи: «график отчетливо демонстрирует тот факт, что тяговое усилие на колесах не прямо пропорционален количеству оборотов либо мощности.», «Поскольку автомобиль – это комплексный механизм, на крутящий момент двигателя влияет ряд характеристик других узлов и агрегатов. Ведущие колеса автомобиля будут получать максимальное тяговое усилие лишь в тот момент, когда взаимодействие механизмов является оптимальным. Пик крутящего момента достигается на таких оборотах двигателя, когда наполнение камеры сгорания рабочей смесью, сжигание продуктов горение и вывод отработавших газов осуществляется с минимальными механическими потерями. Для каждого двигателя этот параметр колеблется в зависимости от конструктивных особенностей и типа используемого топлива.», «Разница мощностных характеристик во многом зависит от конструкции системы впуска и выпуска. К примеру, двигатели оснащенные турбонаддувом в точке выхода на «буст» получают значительную прибавку в динамике.»

3.»большое количество «ньютон-метров» позволяет более выгодно использовать потенциал двигателя» С чего это вдруг? И какой потенциал?

Чем ровнее полка момента, и чем раньше достигается пиковый крутящий момент, тем двигатель более тяговитый и эластичный.
4. «Выражаясь простым языком, «ньютон-метры» – это сила вашего автомобиля, а киловатты – выносливость.» Простым языком-киловатты-это и услие, что может создать мотор на колесах и максимальная скорость. А ньютон -метры это требуемые передаточные числа в трансмиссии и диапазон оборотов двигателя на которых он отдает свою мощность для нужного стиля езды.

На то он и «простой язык», что допускает размытость формулировки. Опять таки, приведенная в статье формула расчета мощности в киловаттах «P=Mkp*n/9549, где n – количество оборотов коленвала в минуту; Mkp – вращающий момент на коленчатом валу» позволяет понять, что представить себе киловатты без ньютон-метров невозможно. О каких передаточных числах идет речь, если мощность двигателя может быть замерена, что называется, на маховике.

Резюмируя: Моторы создаются под конкретные автомобили. И выбор баланса между значением момента и оборотами на которых он достигается зависит от автомобиля.
Разве в статье есть утверждения, противоречащие вашему выводу?

Рассмотрим 5 популярных способа как вычислить мощность двигателя автомобиля используя такие данные как:

  • обороты двигателя,
  • объем мотора,
  • крутящий момент,
  • эффективное давление в камере сгорания,
  • расход топлива,
  • производительность форсунок,
  • вес машины
  • время разгона до 100 км.

Каждая из формул, по которой будет производиться расчет мощности двигателя автомобиля довольно относительная и не может со 100% точностью определить реальную лошадиную силу движущую машину. Но произведя подсчеты каждым из приведенных гаражных вариантов, опираясь не те или иные показатели, можно рассчитать, по крайней мене, среднее значение будь-то стоковый или тюнингованный движок, буквально с 10-ти процентной погрешностью.

Мощность — энергия, вырабатываемая двигателем, она преобразуется в крутящий момент на выходном валу ДВС. Это не постоянная величина. Рядом со значениями максимальной мощности всегда указываются обороты, при которых можно её достигнуть. Точкой максимума достигается при наибольшем среднее эффективном давлении в цилиндре (зависит от качества наполнения свежей топливной смесью, полноты сгорания и тепловых потерь). Наибольшую мощность современные моторы выдают в среднем при 5500–6500 об/мин. В автомобильной сфере измерять мощность двигателя принято в лошадиных силах. Поэтому поскольку большинство результатов выводятся в киловаттах вам понадобится калькулятор перевода кВт в л.с.

Как рассчитать мощность через крутящий момент

Самый простой расчет мощности двигателя авто можно определить по зависимости крутящего момента и оборотов.

Крутящий момент

Сила, умноженная на плечо ее приложения, которую может выдать двигатель для преодоления тех или иных сопротивлений движению. Определяет быстроту достижения мотором максимальной мощности. Расчетная формула крутящего момента от объема двигателя:

Мкр = VHхPE/0,12566, где

  • VH – рабочий объем двигателя (л),
  • PE – среднее эффективное давление в камере сгорания (бар).
Обороты двигателя

Скорость вращения коленчатого вала.

Формула для расчета мощности двигателя внутреннего сгорания автомобиля имеет следующий вид:

P = Mкр * n/9549 [кВт], где:

  • Mкр – крутящий момент двигателя (Нм),
  • n – обороты коленчатого вала (об. /мин.),
  • 9549 – коэффициент, дабы обороты подставлять именно в об/мин, а не косинусами альфа.

Поскольку по формуле, результат получим у кВт, то при надобности также можно конвертировать в лошадиные силы или попросту умножать на коэффициент 1,36.

Использование данных формул — это самый простой способ перевести крутящий момент в мощность.

А дабы не вдаваться во все эти подробности быстрый расчет мощности ДВС онлайн, можно произвести, используя наш калькулятор.

Но, к сожалению, данная формула отражает лишь эффективную мощность мотора которая не вся доходит именно до колес автомобиля. Ведь идут потери в трансмиссии, раздаточной коробке, на паразитные потребители (кондиционер, генератор, ГУР и т.п.) и это без учета таких сил как сопротивление качению, сопротивление подъему, аэродинамическое сопротивление.

Как рассчитать мощность по объему двигателя

Если же вы не знаете крутящий момент двигателя своего автомобиля, то для определения его мощности в киловаттах также можно воспользоваться формулой такого вида:

Ne = Vh * pe * n/120 (кВт), где:

  • Vh — объём двигателя, см³
  • n — частота вращения, об/мин
  • pe — среднее эффективное давление, МПа (на обычных бензиновых моторах оставляет порядка 0,82 — 0,85 МПа, форсированных — 0,9 МПа, а для дизеля от 0,9 и до 2,5 МПа соответственно).

Для получения мощности движка в «лошадках», а не киловаттах, результат следует разделить на 0,735.

Расчет мощности двигателя по расходу воздуха

Такой же приблизительный расчет мощности двигателя можно определять и по расходу воздуха. Функция такого расчета доступна тем, у кого установлен бортовой компьютер, поскольку нужно зафиксировать значение расхода, когда двигатель автомобиля, на третьей передаче, раскручен до 5,5 тыс. оборотов. Полученное значение с ДМРВ делим на 3 и получаем результат.

Формула как рассчитать мощность ДВС по расходу воздуха в итоге выглядит так:

Такой расчет, как и предыдущий, показывает мощность брутто (стендовое испытание двигателя без учета потерь), которая выше на 10—20% от фактической. А еще стоит учесть, что показания датчика ДМРВ сильно зависят от его загрязненности и калибровок.

Расчет мощности по массе и времени разгона до сотни

Еще один интересный способ как рассчитать мощность двигателя на любом виде топлива, будь-то бензин, дизель или газ – по динамике разгона. Для этого используя вес автомобиля (включая пилота) и время разгона до 100 км. А чтобы Формула подсчета мощности была максимально приближена к истине нужно учесть также потери на пробуксовку в зависимости от типа привода и быстроту реакции разных коробок передач. Приблизительные потери при старте для переднеприводных составит 0,5 сек. и 0,3-0,4 у заднеприводных авто.

Используя этот калькулятор мощности ДВС, который поможет определить мощность двигателя исходя из динамики разгона и массы, вы сможете быстро и достаточно точно узнать мощь своего железного коня не вникая в технические характеристики.

Расчет мощности ДВС по производительности форсунок

Не менее эффективным показателем мощности автомобильного двигателя является производительность форсунок. Ранее мы рассматривали её расчет и взаимосвязь, поэтому, труда, высчитать количество лошадиных сил по формуле, не составит. Подсчет предполагаемой мощности происходит по такой схеме:

Где, коэффициент загруженности не более 75-80% (0,75…0,8) состав смеси на максимальной производительности где-то 12,5 (обогащенная), а коэффициент BSFC будет зависеть от того какой это у вас двигатель, атмосферный или турбированный (атмо — 0. 4-0.52, для турбо — 0.6-0.75).

Узнав все необходимые данные, водите в соответствующие ячейки калькулятора показатели и по нажатию кнопки «Рассчитать» Вы сразу же получаете результат, который покажет реальную мощность двигателя вашего авто с незначительной погрешностью. Заметьте, что вам совсем не обязательно знать все представленные параметры, можно расчищать мощность ДВС отдельно взятым методом.

Ценность функционала данного калькулятора заключается не в расчете мощности стокового автомобиля, а если ваш автомобиль подвергся тюнингу и его масса и мощность притерпели некоторые изменения.

Подпишись на наш канал в Я ндекс.Дзене

Еще больше полезных советов в удобном формате

Расчет необходимого крутящего момента – Прокачай АВТО

Содержание

  1. Крутящий момент асинхронного электродвигателя
  2. Крутящий момент электродвигателя таблица
  3. Номинальный
  4. Пусковой
  5. Максимальный
  6. Расчет крутящего момента – формула
  7. Расчет онлайн
  8. Может ли бульдозер обогнать «формулу 1»? Может, но только на очень короткой дистанции

Крутящий момент М (Нм), который требуется передать гидравлическому насосу от двигателя может быть вычислен с использованием следующих параметров:

1. Скорость вращения вала насоса n, для электродвигателей переменного тока это обычно – 960, 1370, 1450 или 2850 оборотов в минуту

2. Мощность N (кВт), это может находиться в пределах от 0.25 до 55 кВт

Крутящий момент асинхронного электродвигателя

Крутящий момент электродвигателя – это сила вращения его вала. Именно момент вращения определяет мощность Вашего двигателя. Измеряется в ньютонах на метр или в килограмм-силах на метр.

Крутящий момент электродвигателя таблица

В данной таблице собраны крутящие моменты наиболее распространенных в Украине электродвигателей АИР, а также требуемый при пуске – пусковой, максимально допустимый для данного типа электродвигателя – максимальный крутящий момент и момент инерции двигателей АИР (усилие важное при подборе электромагнитного тормоза, например)

Номинальный

Номинальный – значение момента при стандартном режиме работы и стандартной номинальной нагрузке на двигатель.

Пусковой

Пусковой – это табличное значение. Сила вращения, которую в состоянии развивать электродвигатель при пуске.

При подборе эл двигателя убедитесь, что данный параметр выше, чем статический момент Вашего оборудования – насоса, либо вентилятора и т.д. В противном случае электродвигатель не сможет запуститься, что чревато перегревом и перегоранием обмотки.

Максимальный

Максимальный – предельное значение, по достижении которого нагрузка уравновесит двигатель и остановит его.

Расчет крутящего момента – формула

Примечание: при расчете стоит учесть коэффициент проскальзывания асинхронного двигателя. Номинальное количество оборотов двигателя не совпадает с реальным. Точное количество оборотов вы сможете найти, зная маркировку, в таблице выше.

Расчет онлайн

Для расчета крутящего момента электродвигателя онлайн введите значение мощности ЭД и реальную угловую скорость (количество оборотов в минуту)

тут будет калькулятор

После расчета крутящего момента, посмотрите схемы подключения асинхронных электродвигателей звездой и треугольником на сайте «Слобожанского завода»

Харьков, Полтавский шлях, 56, тел. : +38 (050) 775-43-34

© 2017 Слобожанский электромеханический завод. Все права защищены

Может ли бульдозер обогнать «формулу 1»? Может, но только на очень короткой дистанции

Часто эксперты автомобильных изданий, рассказывая о выдающейся динамике машины, в первую очередь превозносит огромный крутящий момент двигателя, оставляя мощности роль второго плана. Мол, благодаря именно моменту машина ровно и напористо разгоняется в широком диапазоне оборотов и скоростей. Особенно востребовано это качество на высших передачах, – ведь тяговые силы и ускорения на них в любом случае не столь велики, как на первой или второй передаче. А для безаварийного движения в потоке транспорта возможность быстро прибавить скорость зачастую играет судьбоносную роль. Ездить на таком автомобиле даже психологически легче. И все же, когда нужно быстрей разогнаться, что важней – мощность или крутящий момент?
Сразу отметим: чаще всего эти два параметра «конфликтуют»… в головах журналистов, охотно повторяющих признанные публикой «истины» без какого-либо их анализа. На самом же деле смешно рассматривать мощность в отрыве от крутящего момента и наоборот. Первая показывает энергию, ежесекундно вырабатываемую двигателем, тогда как крутящий момент – всего лишь силовой фактор, показывающий, как нагружен при работе коленчатый вал. Крутящий момент может существовать и сам по себе, без мощности. Например, при неожиданной остановке перегруженного двигателя на крутом подъеме, в песке, при буксировке тяжелого прицепа в какой-то миг момент еще есть, а движения уже нет. А в некоторых механизмах можно обнаружить и длительно действующий на какой-нибудь вал момент, удерживающий его от поворота. Например, в рулевом механизме, когда мы лишь удерживаем управляемые колеса в нужных положениях, тогда как дорога пытается их нарушить. А самый типичный пример: пытаясь открутить «прикипевший» болт, ключ удлинили метровой трубой, – а болт ни с места. Момент огромный, а работа не идет. А коли нет работы – то нет и мощности.

Тут впору вспомнить школьную физику. Нарисуйте круг радиуса R – это будет сечение вала – и приложите к нему «касательную» силу F. Крутящий момент этой силы М = F • R. За один оборот вала сила F пройдет путь 2πR – и выполнит работу: А = F • R • 2π = М • 2π. А работа за n оборотов: А = М • 2π • n. Если n – число оборотов в минуту, то работа за одну секунду – то есть, мощность – составит N = М • 2πn /60.
Выражение 2π n /60 = 0,1047 n = ω – угловая скорость вала. Итак, N = М • 0,1047 n (Формула [1]).
Но мы имеем дело не только с вращающимися деталями, но и движущимися линейно. В этом случае в формуле (1) момент М заменим силой F, а угловую скорость ω – линейной v. Получим: N = F • v (Формула [2]).
Эти формулы равноправны. Замерив, например, тяговую силу колес, умножим на достигнутую машиной скорость – и найдем затрачиваемую мощность. Но если крутящий момент на ведущей оси умножить на угловую скорость колес, получим то же самое.
Итак, мощность – это работа (или энергия) израсходованная или произведенная за 1 секунду. Конечно, о «законе сохранения энергии» знает каждый. Говоря по пионерски, она «не возникает из ничего», но и не исчезает, не оставив следа. Так, лишь около четверти тепловой энергии, получаемой двигателем от сгорания топлива, превращается в механическую, соответствующая мощность (эффективная) тратится на движение машины. Большая же часть полученной в цилиндрах двигателя теплоты идет на «обогрев» окружающего нас мира.
Эффективная мощность тоже доходит до ведущих колес не вся – до 15 % ее может рассеять в виде тепла трение в узлах и агрегатах трансмиссии. Но для нас важней другое: если при открытом дросселе (или при полной подаче топлива в дизель) двигатель выдает на колеса сколько-то киловатт, то это – его «потолок». Никакими простыми механизмами вроде коробок передач, редукторов и т. п. превысить эту величину невозможно – этого «закон сохранения» не допустит.
Итак, крутящий момент – это удобный для нас «инструмент», связывающий процессы в двигателе с трансмиссией машины и ведущими колесами. Но не более того! Ракетчики, например, запрягают пламя напрямую, получают гигантские тяги и мощности, но о крутящих моментах вспоминают лишь в расчетах турбонасосных агрегатов, – да и то, если двигатели не твердотопливные!
Из формулы (1) видно, что для получения достаточной мощности вовсе не обязателен огромный крутящий момент, ведь в произведении два сомножителя. Почему бы, например, не увеличивать мощность при постоянном моменте, наращивая угловую скорость в каком-то диапазоне оборотов? При этом мощность растет по оборотам линейно. А постоянство момента в заданном диапазоне – не чудо, которым некоторые почему-то восторгаются, а всего лишь признак постоянства тяговых сил. Если пренебречь сопротивлением воздуха (к примеру, на первой передаче оно невелико), то и ускорение машины в этом диапазоне постоянное. Это довольно удобно для водителя. Но спросим себя: если бы в начале диапазона момент был таким же, а ближе к пресловутым «верхам» стал больше, стал бы с таким «подхватом» автомобиль хуже? – Вряд ли. Разве только что-нибудь нарушилось бы в смысле экологии.
Мощность можно менять и при постоянных оборотах. Пример: мы ехали со скоростью 90 км/ч по горизонтальному шоссе, а с началом подъема, дабы сохранить скорость, пришлось больше открыть дроссель. Это увеличение момента в чистом виде.
Итак, имеем дело с формулой (1). К примеру, перед нами скромный двигатель грузовика с моментом 35 кгм при оборотах 3000 в минуту. Какова мощность? Тут отметим, что в расчетах всегда важен правильный выбор единиц измерений параметров. Угловую скорость измеряют в 1/сек. А момент? – В старых единицах это кгм. Получаем: N = 35 кгм . 0,1047 . 3000 1/сек = 10993 кгм/сек ≈ 146,6 л.с. А в современной системе СИ: 35 кгм = 343,35 Нм. Тогда N = 343,45 Нм • 0,1047 • 3000 1/сек ≈ 107846 Вт.
На всякий случай напомним, что 1 лс = 75 кгм/сек = 75 • 9,81 Нм/сек = 735,75 Вт. Поэтому 107846 Вт ≈ 146,6 л.с.
А теперь прикинем мощность «формульного» двигателя с таким же скромным моментом, но при оборотах 18 тысяч! Результат – 880 л. с. (647 кВт), которые обеспечивают машине роскошную динамику. Никакого чуда нет: чем больше циклов совершит наш «моментик» за одну секунду, тем больше и совершенная им работа. Еще пример. В авиатехнике ныне практически господствуют газотрубинные двигатели. Повторив наш расчет для небольшого двигателя, с оборотами свободной турбины 40 тысяч в минуту, получим мощность около 1950 л.с. или 1438 кВт. Момент турбины невелик, но ведь воздушный винт приводится от нее не напрямую, а через редуктор, – а уж «мощи» ему хватает!
Но вернемся к автомобилю. Как уже сказано, любому комфортней ездить на машине, у которой под капотом достаточно и мощности, и момента. Но многим приходится ездить на скромных авто, возможности коих, как нынче говорят, «очень бюджетные»! Всякий, кто не умеет вовремя переключать передачи, с ними испытывает неприятности. Значит, надо учиться, друзья. Ну а что делать владельцу авто с АКП? На смену недовольству двигателем зачастую приходят претензии к автомату. Нередко – справедливые, ведь у АКПП тоже случаются специфические болячки, требующие ремонта. Но часто они оказываются не обоснованными: современный автомобиль, насыщенный электроникой и настроенный изготовителем на строгое выполнение жестких экологических норм, вовсе не обязан подстраиваться под любую российскую лихость!
Гусеничному трактору дернуться и оборвать сцепку – плевое дело. Это похоже на выстрел из ружья – можно на миг и «формулу I» опередить. А дольше – никак. Ружье от ракеты отличается принципиально: последняя сохраняет нужное ускорение достаточно долго. В свое время, при стартах к Луне гигант «Сатурн 5» массой свыше 3100 т отделялся от пускового устройства мягко, как пассажирский поезд, – с ускорением чуть больше 1 м/сек 2 . А минут через пять, по мере выгорания топлива, настолько «терял в весе», что его скорость перед выключением первой ступени составляла 3 км/сек.
Низшая передача бульдозера крайне «коротка»: чуть «перекрутил» – тяга упала. А другие не лучше, – вон и «формула» уже растворилась за горизонтом, так что для серьезных игрищ «мощи» на гусеницах маловато.
Если пренебречь разницей в КПД передач (она невелика), то на любой передаче машину движут одни и те же киловатты. Но движут по-разному. Момент и тяговая сила на ведущих колесах подчиняются «золотому правилу»: сколько процентов выиграешь в скорости, столько потеряешь в силе. Это показывают рис. 1 и 2. Если двигатель заведомо слаб, с ним сильно не разгонишься.

Рис. 1. Величины мощности N1 . N5 на ведущей оси не зависят от включенной передачи. Точки пересечения кривой Nсопр с кривыми N3, N4 и N5 дают информацию о максимальных скоростях автомобиля на этих передачах. Здесь самая скоростная на горизонтальной дороге в безветрие – четвертая.

Вся история современной транспортной техники – это непрерывная борьба за большие мощности. У наиболее знаменитых ракетоносителей они давно превысили 100 миллионов кВт. Это не ошибка – именно 100 000 000 000 Вт, или 100 ГигаВатт. И хотя притязания автомобилиста не столь велики, «прохватить» на динамичной машине всякий не прочь.
Главные враги любителя скорости – не гаишники, а силы, тормозящие движение, – от этих не откупишься! Мощность сопротивления воздуха вкупе с мощностью шинных потерь показаны на рис. 1 линией Nсопр.
(Желающие посчитать, могут воспользоваться следующими формулами. Nсопр. = Nw + Nf. Мощность аэродинамических потерь Nw для автомобиля весом 15000 Н при плотности воздуха 1,25 кг/м 3 , Сх = 0,3 и лобовой площади S = 2 • м 2 составляет: Nw = (0,3 • 2 • 1,25)/2 • v 3 = 0,375 v 3 Вт. А мощность шинных потерь Nf = 0,015 • 15000 • v = 225 v Вт. При 100 км/ч Nсопр составляет лишь 14,5 кВт. А при 200 км/ч – 77 кВт. Разница впечатляет?)
Колеса автомобиля, борясь с мощностями сил сопротивления, при максимальной скорости полностью расходуют мощность, получаемую от двигателя. Но ее характеристика (например, показанная кривой N4 на рис. 1) при полностью открытом дросселе похожа на гору с округлой макушкой, тогда как характеристика мощности сопротивлений Nсопр. поднимается как крутая парабола. Чтобы полностью использовать арсенал мощности двигателя – и получить максимум скорости V4 (на горизонтальной трассе, без ветра), передаточное число трансмиссии и размер шин подбирают так, чтобы кривая Nсопр пересекла кривую N4 возле вершины. Максимальные скорости на третьей и пятой передачах (V3 и V5) существенно ниже. Но на спуске или с ветром вдогон выгодней может стать пятая передача, а на подъеме или с ветром в лоб – третья.
Другие враги скорости – подъем дороги и встречный ветер. Подъем с углом всего 1,5% добавит к потерям в шинах еще столько же. Но еще коварней ветер. Его скорость сложится со скоростью машины относительно дороги, – и уже эту сумму в расчете затрат мощности надо возвести в куб! При скорости по спидометру 36 км/ч (10 м/сек) и ровном встречном ветре 5 м/сек мощность Nсопр вырастет лишь на 0,9 кВт, а вот при 180 км/ч (50 м/сек) – аж на 15,5 кВт. Но придуманный нами автомобиль так ехать не может… Маловато мощи! Максимальная скорость снизится почти на 20 км/ч.

Рис. 2 – Так зависит крутящий момент (М1….М5) или тяговая сила (Fтяг 1 …Fтяг 5) на ведущей оси от включенной передачи. При коэффициенте сцепления шин с дорогой 0,7 ведущая ось, нагруженная половиной веса машины (Gавтом = 15000 н), может создать реальную тяговую силу не больше Fмакс. доп. = 5250 Н.

На рис.2 величины крутящего момента М1…М5, а заодно и теоретические тяговые силы F1…F5 на ведущей оси, показаны одними и теми же кривыми, – ведь тяговые силы пропорциональны моментам. Величины сил – на вертикальной оси справа. Но тут важно учесть следующее.
Разгоняет машину не вся тяговая сила, а лишь избыточная – то есть разница между полной тяговой силой колес и сопротивлением воздуха. Отношение этой силы к весу машины академик Чудаков назвал динамическим фактором D. На первой передаче сопротивление воздуха мало, его можно не учитывать – считать, что машину разгоняет полная сила Fтяг.1. Но отталкиваться от дороги сильней, чем позволяет сцепление шин, невозможно! Если, например, ведущая ось несет половину веса машины – 7500 Н, то при коэффициенте сцепления φ = 0,7 тяговая сила не может превысить 35% ее веса. Это неплохо согласуется с такой официальной характеристикой любого автомобиля как предельно возможный угол подъема. С «моноприводом» трудно получить больше. Правда, у машины с задним приводом на подъемах ведущие колеса несколько догружаются весом машины, а вот передний тут невыгоден. Лучшая схема, но сложная и дорогая, – полный привод (конечно, не с такой скромной мощностью, как у «Нивы» или УАЗа!).
Если избыточная сила (на первой передаче, например) слишком велика, машина «шлифует» дорогу. Дело нелепое, нужно перейти на следующую передачу. А вот при разработке нового авто конструктор учитывает высокую мощность двигателя и ее следствие – тяговые силы в передаточных числах трансмиссии. Передачи проектируются как достаточно «длинные», расширяющие диапазон скоростей при достаточных ускорениях. А это значит, что и при более высоких скоростях действуют нужные тяговые силы (или моменты) на колесах. Иначе говоря, реализуется весь арсенал мощности! Значит, она все же важнее.

Споры на тему влияния мощности-момента ведутся давно, и конца им не видно. Вроде бы сто раз уже объясняли самыми разными способами, что тут к чему, а воз и ныне там. Вызывает неподдельный интерес, откуда все же берется заблуждение и почему оно такое устойчивое?
Причин видится две. Одна из них в том, что мощность есть функция от момента. Зависимость мощности от момента стоит барьером, который преодолеть оказывается непросто. Что странно. Поскольку очевидность того, что мощность есть функция не только от момента, но и от оборотов, не оспаривается, и тот факт, что у разных двигателей бывает весьма большой разброс по соотношению мощности к моменту, также не подвергается сомнению. То есть существует молчаливое согласие с тем, что мощность есть функция от двух аргументов – оборотов и момента, но при этом зависимость от оборотов как бы игнорируется. Почему?
А в этом и есть вторая, главная причина заблуждения. И ключевая фраза здесь: «Человек совершенно может не иметь понятие про мощность.А вот разницу в ускорении на 3 и 4 передаче он вполне способен почувствовать.» Ясно, что на динамику автомобиля оказывают большое влияние и передаточные числа КПП. На графике 1 видны кривые мощности двигателя, смещенные в зависимости от разных передаточных чисел и кривая сопротивлений. Видно, что с ростом передаточного числа динамика резко возрастает. Это очевидно и вопросов не вызывает. Странно, что не менее очевидный факт, что бОльшая часть времени при разгоне приходится вовсе не на 1 и 2 передачи, а на 3-4, при этом упускается из виду.
При разгоне здравомыслящий водитель пользуется всеми четырьмя передачами и весьма широким диапазоном частот вращения двигателя. При этом редко задумывается о том, что динамика разгона на высокой скорости мала и плохо ощущается, но именно на нее и приходится львиная доля времени разгона (по той простой причине, повторю, что на высших передачах динамика хуже и потому занимает больше времени). Хорошо ощущается динамика разгона на низших передачах, в диапазоне низких и средних оборотов (дальше водитель двигатель раскручивает редко). И что выходит? А выходит, что «низовой», моментный двигатель дает ощущение уверенного и бодрого разгона по той простой причине, что легко и весело страгивает и начинает разгонять автомобиль. А по достижении скорости ощущения становятся слабыми, и оценить разницу в разгоне 100- и 120 сильного моторов на 4-5 передачах, способен не каждый. Потому и кажется, что момент определяет динамику. По ощущениям. А ощущениям человек склонен верить очень сильно, даже вопреки логике и здравому смыслу.

Проповедующие формулировку «скорость определяется мощностью, а динамика разгона – моментом двигателя» могут убедиться в своем заблуждении, решив простую задачу.
Вводные
1. Равномерный подъем на некоторую высоту равносилен равномерному ускорению, поскольку увеличивает потенциальную энергию тела mgh*. (что можно объяснить – чем с большей высоты упадет, тем сильней ударится).
2. Поднимаем равномерно груз весом 75 кг на высоту 1 м за 1 с.
3. Имеется черный ящик, в котором спрятан мотор неизвестной природы и, возможно, редуктор с КПД=1.
Вопросы.
1. Какая мощность должна быть в моторе, спрятанном внутри черного ящика?
2. Какой момент должен быть в моторе, спрятанном внутри черного ящика?

Подъем указанного груз на нужную высоту за время аналогичен разгону по горизонтали той же массы с ускорением g 0.5 .
Если ускорение определяется моментом – просто назовите цифру
Если ускорение определяется мощностью – тоже просто назовите цифру
Если цифру назвать не удается, значит параметр может быть самым разным и роли не играет.
Вы можете разгонять тело с заданным ускорением (или поднимать его вверх), меняя крутящий момент по своей прихоти (и устанавливая каждый раз соответствующий редуктор). Вы можете отталкиваться от параметров редуктора, и всякий раз требуемый момент будет меняться и зависеть от передаточного отношения этого редуктора. Но всегда мощность будет оставаться одной и той же, неизменной величиной – для подъема груза 75 кг на 1 м за 1с понадобится ровно одна лошадиная сила или 0,73549875 кВт

Можно поступить и следующим образом.
Берите любой момент, который причина разгона, берите любой редуктор и разгоните тело 75 кг до скорости 3.13 м/c за 1 с.
Ограничение только по мощности – она не должна превышать 0.9 л.с.
Есть ли решение у этой задачи? Если нет – то почему?
Ответ.
Задача не имеет решения по той простой причине, потому что невозможно обеспечить заданную динамику – для нее не хватит мощности. Каким бы ни был момент.
Вывод. Момент двигателя для разгонной динамики не имеет значения, все решает мощность.

* Пояснение Вы поднимаете 75 кг получаете от этого энергию mgh. Она преобразуется так:
поскольку a = V 2 / 2h, а ускорение а у нас равно g, то V = (2hg) 0.5 .
Кинетическая энергия тела E = mV 2 /2 = m2hg/2 = mgh.

Расчёт диаметров шкивов ремённой передачи для поликлиновидного ремня.

Онлайн калькулятор. :: АвтоМотоГараж

Расчёт диаметров шкивов ремённой передачи для поликлиновидного ремня. Онлайн калькулятор.

Оборудование / Проект — ТОКАРКА / Шкивы: теория, онлайн калькулятор, практика. / Расчёт диаметров шкивов ремённой передачи для поликлиновидного ремня. Онлайн калькулятор.

Работы по переборке электродвигателя подходят к завершению. Приступаем к расчёту шкивов ремённой передачи станка. Немного терминологии по ремённой передаче.

Главными исходными данными у нас будут три значения. Первое значение это скорость вращения ротора (вала) электродвигателя 2790 оборотов в минуту. Второе и третье это скорости, которые необходимо получить на вторичном валу. Нас интересует два номинала 1800 и 3500 оборотов в минуту. Следовательно, будем делать шкив двухступенчатый.

Заметка! Для пуска трёхфазного электродвигателя мы будем использовать частотный преобразователь поэтому расчётные скорости вращения будут достоверными. В случае если пуск двигателя осуществляется при помощи конденсаторов, то значения скорости вращения ротора будут отличаться от номинального в меньшую сторону. И на этом этапе есть возможность свести погрешность к минимуму, внеся поправки. Но для этого придётся запустить двигатель, воспользоваться тахометром и замерить текущую скорость вращения вала.

Наши цели определены, переходим выбору типа ремня и к основному расчёту. Для каждого из выпускаемых ремней, не зависимо от типа (клиноременный, поликлиновидный или другой) есть ряд ключевых характеристик. Которые определяют рациональность применения в той или иной конструкции. Идеальным вариантом для большинства проектов будет использование поликлиновидного ремня. Название поликлиновидный получил за счет своей конфигурации, она типа длинных замкнутых борозд, расположенных по всей длине. Названия ремня происходит от греческого слова «поли», что означает множество. Эти борозды ещё называют по другому – рёбра или ручьи. Количество их может быть от трёх до двадцати.

Поликлиновидный ремень перед клиноременным имеет массу достоинств, таких как:

  • благодаря хорошей гибкости возможна работа на малоразмерных шкивах. В зависимости от ремня минимальный диаметр может начинаться от десяти – двенадцати миллиметров;
  • высокая тяговая способность ремня, следовательно рабочая скорость может достигать до 60 метров в секунду, против 20, максимум 35 метров в секунду у клиноременного;
  • сила сцепления поликлинового ремня с плоским шкивом при угле обхвата свыше 133° приблизительно равна силе сцепления со шкивом с канавками, а с увеличением угла обхвата сила сцепления становится выше. Поэтому для приводов с передаточным отношением свыше трёх и углом обхвата малого шкива от 120° до 150° можно применять плоский (без канавок) больший шкив;
  • благодаря легкому весу ремня уровни вибрации намного меньше.

Принимая во внимание все достоинства поликлиновидных ремней, мы будем использовать именно этот тип в наших конструкциях. Ниже приведена таблица пяти основных сечений самых распространённых поликлиновидных ремней (PH, PJ, PK, PL, PM).

Обозначение PH PJ PK PL PM
Шаг ребер, S, мм 1.6 2.34 3.56 4.7 9.4
Высота ремня, H, мм 2.7 4.0 5.4 9.0 14.2
Нейтральный слой, h0, мм 0.8 1.2 1.5 3.0 4.0
Расстояние до нейтрального слоя, h, мм 1.0 1.1 1.5 1.5 2.0
Минимальный диаметр шкива, db, мм 13 20 45 75 180
Максимальная скорость, Vmax, м/с 60 60 50 40 35
Диапазон длины, L, мм 1140…2404 356…2489 527…2550 991…2235 2286…16764

 

Рисунок схематичного обозначения элементов поликлиновидного ремня в разрезе.

Как для ремня, так и для ответного шкива имеется соответствующая таблица с характеристиками для изготовления шкивов.

 

Сечение PH PJ PK PL PM
Расстояние между канавками, e, мм 1,60±0,03 2,34±0,03 3,56±0,05 4,70±0,05 9,40±0,08
Суммарная погрешность размера e, мм ±0,3 ±0,3 ±0,3 ±0,3 ±0,3
Расстояние от края шкива fmin, мм 1.3 1.8 2.5 3.3 6.4
Угол клина α, °  40±0,5° 40±0,5° 40±0,5° 40±0,5° 40±0,5°
Радиус ra, мм 0.15 0.2 0.25 0.4 0. 75
Радиус ri, мм 0.3 0.4 0.5 0.4 0.75
Минимальный диаметр шкива, db, мм 13 20 45 75 180

 

Минимальный радиус шкива задаётся не спроста, этот параметр регулирует срок службы ремня. Лучше всего будет если немного отступить от минимального диаметра в большую сторону. Для конкретной задачи мы выбрали самый распространённый ремень типа «РК». Минимальный радиус для данного типа ремней составляет 45 миллиметров. Учтя это, мы будем отталкиваться ещё и от диаметров имеющихся заготовок. В нашем случае имеются заготовки диаметром 100 и 80 миллиметров. Под них и будем подгонять диаметры шкивов.

Начинаем расчёт. Приведём ещё раз наши исходные данные и обозначим цели. Скорость вращения вала электродвигателя 2790 оборотов в минуту. Ремень поликлиновидный типа «РК». Минимальный диаметр шкива, который регламентируется для него, составляет 45 миллиметров, высота нейтрального слоя 1,5 миллиметра. Нам нужно определить оптимальные диаметры шкивов с учётом необходимых скоростей. Первая скорость вторичного вала 1800 оборотов в минуту, вторая скорость 3500 оборотов в минуту. Следовательно, у нас получается две пары шкивов: первая 2790 на 1800 оборотов в минуту, и вторая 2790 на 3500. Первым делом найдём передаточное отношение каждой из пар.

Формула для определения передаточного отношения:

 , где n1 и n2 – скорости вращения валов, D1 и D2 – диаметры шкивов.


Первая пара 2790 / 1800 = 1.55
Вторая пара 2790 / 3500 = 0.797

Далее по следующей формуле определяем диаметр большего шкива:

 , где h0 нейтральный слой ремня, параметр из таблицы выше.

D2 = 45×1.55 + 2×1.5x(1.55 – 1) = 71.4 мм

Для удобства расчётов и подбора оптимальных диаметров шкивов можно использовать онлайн калькулятор.

 

Инструкция как пользоваться калькулятором. Для начала определимся с единицами измерений. Все параметры кроме скорости указываем в милиметрах, скорость указываем в оборотах в минуту. В поле «Нейтральный слой ремня» вводим параметр из таблицы выше столбец «PК». Вводим значение h0 равным 1,5 миллиметра. В следующем поле задаём скорость вращения валя электродвигателя 2790 оборотов в минуту. В поле диаметр шкива электродвигателя вводим значение минимально регламентируемое для конкретного типа ремня, в нашем случае это 45 миллиметров. Далее вводим параметр скорости, с которым мы хотим, чтобы вращался ведомый вал. В нашем случае это значение 1800 оборотов в минуту. Теперь остаётся нажать кнопку «Рассчитать». Диаметр ответного шкива мы получим соответствующем в поле, и оно составляет 71.4 миллиметра.

Примечание: Если необходимо выполнить оценочный расчёт для плоского ремня или клиновидного, то значением нейтрального слоя ремня можно пренебречь, выставив в поле «ho» значение «0». 

 

 

Теперь мы можем (если это нужно или требуется) увеличить диаметры шкивов. К примеру, это может понадобится для увеличения срока службы приводного ремня или увеличить коэффициент сцепления пара ремень-шкив. Также большие шкивы иногда делают намеренно для выполнения функции маховика. Но мы сейчас хотим максимально вписаться в заготовки (у нас имеются заготовки диаметром 100 и 80 миллиметров) и соответственно подберём для себя оптимальные размеры шкивов. После нескольких переборов значений мы остановились на следующих диаметрах D1 – 60 миллиметров и D2 – 94,5 миллиметров для первой пары. 

D2 = 60×1.55 + 2×1.5x(1.55 – 1) = 94.65 мм

Для второй пары D1 – 75 миллиметров и D2 – 60 миллиметров.

D2 = 75×0.797 + 2×1.5x(0.797 – 1) = 59.18 мм

Далее мы приступаем к изготовлению шкивов. Всем удачной работы!

Дополнительная информация по шкивам:

Мы начали первые экспиременты и уже подготовили первую часть материала: Тест ремённого привода. Поликлиновидный ремень. Так же выпустили обучающий короткометражный видеофильм.

Расчёт диаметров шкивов ремённой передачи для поликлиновидного ремня. Онлайн калькулятор.

Расчёт диаметров шкивов ремённой передачи с использованием клиновидного ремня. Онлайн калькулятор.

Расчёт диаметров шкивов ремённой передачи с применение плоского ведомого шкива. Онлайн калькулятор.

Расчёт длинны приводного поликлиновидного ремня. Онлайн калькулятор.

Расчёт длинны приводного клиновидного ремня. Онлайн калькулятор.

Расчёт и подбор натяжного ролика для поликлиновидного ремня

Расчёт и подбор натяжного ролика для клиновидного ремня

Точим шкив для поликлиновидного ремня

Тест ремённого привода. Поликлиновидный ремень. Первая передача.

 

Онлайн калькуляторы на все случаи жизни, рекомендуем ознакомиться:

Расчёт количества масла для бензина,

Расчёт масла для топливной смеси — ёмкость без маркировки объёма,

Расчёт шунтирующего сопротивления амперметра,

Онлайн калькулятор — закон Ома (ток, напряжение, сопротивление) + Мощность,

Расчет трансформатора с тороидальным магнитопроводом,

Расчет трансформатора с броневым магнитопроводом.

Комментарии

ОМАРИ БРАГИН (Гость)

3 апреля 2020 / 17:58

#21 (2211) Ссылка на это сообщение

опечатка. обороты в минутах. Первое значение это скорость вращения ротора (вала) электродвигателя 2790 оборотов в секунду.

vinserg

3 апреля 2020 / 18:08

#22 (2212) Ссылка на это сообщение

Да, точно! ОМАРИ БРАГИН, спасибо! Текст поправили.

Федор (Гость)

5 апреля 2020 / 19:41

#23 (2221) Ссылка на это сообщение

А у вас есть калькулятор для расчёта скорости и количество оборотов у ведомого шкива.

vinserg

5 апреля 2020 / 20:30

#24 (2222) Ссылка на это сообщение

а чем этот не устраивает?

баха (Гость)

12 сентября 2020 / 12:12

#25 (2385) Ссылка на это сообщение

у меня двигател 22 квт 1500 оборотов мне нужно 3000 оборот на сколько больше нужно шкив движка от дробилки?

Алексей Андреевич Дубов (Гость)

10 ноября 2020 / 22:27

#26 (2399) Ссылка на это сообщение

Доброго времени суток. У меня вал фуганка со щкивом диаметро 40мм и 50мм как расчитать шкив на двигателе оборот 2810об/м мощность 1.1 кв

vinserg

10 ноября 2020 / 22:33

#27 (2400) Ссылка на это сообщение

Приветствуем! А ремень какой будет? Выше в статье приведена таблица пяти основных сечений самых распространённых поликлиновидных ремней (PH, PJ, PK, PL, PM). Сперва надо определиться с ремнём.

VIST (Гость)

30 декабря 2020 / 00:14

#28 (2418) Ссылка на это сообщение

Все отлично,но жутко не хватает обратного отсчета,приходится подгонять. Представим ,что D1 и D2 мы уже имеем, n1 тоже нам известно, остается сколько он выдает на выходе? если внести возможность вставить данные в D2 и рассчитать от этого n2-это значительно расширит возможности калькулятора.

Дмитрий 1985 (Гость)

23 марта 2022 / 05:37

#29 (2471) Ссылка на это сообщение

Здравствуйте, можете подсказать как соединить насос с двигателем на шкивах, мощность насоса 30 кВт. Возможно ли это сделать, самостоятельно не смог разобраться.

vinserg

23 марта 2022 / 09:29

#30 (2472) Ссылка на это сообщение

Здравствуйте! Ваш вопрос непонятен. Вы уже написали ,что соединить на шкивах. Шкивы это типовой привод. рассчитывайте передаточные числа, которые требуются для работы насоса, методика выше. Видео как работать с калькулятором: https://www. youtube.com/watch?v=Lb8ii6uodEk
Далее следует также общая методика и законы физики. Ваше передаточное число это во сколько раз не только уменьшится количество оборот, но и во столько раз увеличится крутящий момент. Мощность= момент*обороты(работа в единицу времени)…

Дмитрий 1985 (Гость)

23 марта 2022 / 12:58

#31 (2473) Ссылка на это сообщение

Мне понятна работа с калькулятором, вот не могу разобраться с мощностью которая передаётся ремнем,очень высокая мощность(по моему мнению) 30 кВт, какие ремни, сколько ручьев делать эту информацию нигде не могу найти. Хочу сделать раз нормально, чтобы не переделывать.

Дмитрий 1985 (Гость)

25 марта 2022 / 13:10

#32 (2475) Ссылка на это сообщение

Есть кто-то грамотный и компитентный, чтобы разобраться с мощностью и профилем ремня, количеством ремней, конструкцией шкива.

vinserg

26 марта 2022 / 11:23

#33 (2476) Ссылка на это сообщение

Грамотные и знающие есть, но нет времени. Я мог бы создать статью и калькулятор на эту тему, но так как сайт автомотогараж.ру не имеет финансовой поддержки, то публикую статьи в зависимости от свободного времени и текущих интересов. За 12 лет наш ресурс так и никто не задумался поддержать. Что очень жаль, наверное не столь полезная информация …

Когда пытался делиться информацией на форумах, подобные чипмейкеру, то удаляли посты, банили и так далее. Сходите на эти ресурсы, почитайте ветки по 30-40 страниц и тысячи ненужных сообщений, в итоге уйдёте с ни с чем, и время потеряете и информацию не найдёте …

Грамотные есть, но бездари зачастую не дают им дорогу . ..

Извиняюсь если что не так!
С уважением VINSerg!

Написать комментарий

Ваше имя/ник

Ваш e-mail

Подписаться на уведомления о новых комментариях к этой странице

Ваше сообщение

Прикрепить изображение к сообщению Максимальный размер загружаемого файла: 5 Мб

Подписаться на рассылку о публикациях новых статей



Формула расчета крутящего момента

Мощность двигателя – это величина, показывающая, какую работу способен совершить мотор в единицу времени. То есть то количество энергии, которую двигатель передает на трансмиссию за определенный временной промежуток. Измеряется в киловаттах (кВт) или лошадиных силах (л. с.).

Как рассчитывается мощность двигателя?

Расчет мощности мотора проводится несколькими способами. Самый доступный способ – через крутящий момент. Умножаем крутящий момент на угловую скорость – получаем мощность двигателя.

N_дв=M∙ω=2∙π∙M∙n_дв

N_дв – мощность двигателя, кВт;

M – крутящий момент, Нм;

ω – угловая скорость вращения коленчатого вала, рад/сек;

π – математическая постоянная, равная 3,14;

n_дв – частота вращения двигателя, мин-1.

Мощность рассчитывается и через среднее эффективное давление. Камера сгорания имеет определенный объем. Разогретые газы воздействуют на поршень в цилиндре с определенным давлением. Двигатель вращается с некоторой частотой. Произведение объема двигателя, среднего эффективного давления и частоты вращения, поделенное на 120, и даст теоретическую мощность двигателя в кВт.

N_дв=(V_дв∙P_эфф∙n_дв)/120

V_дв – объем двигателя, см3;

P_эфф – эффективное давление в цилиндрах, МПа;

120 – коэффициент, применяемый для расчета мощности четырехтактного двигателя (у двухтактных ДВС этот коэффициент равен 60).

Для расчета лошадиных сил киловатты умножаем на 0,74.

N_(дв л.с.)=N_дв∙0,74

N_дв л.с. – мощность двигателя в лошадиных силах, л. с.

Другие формулы мощности двигателя используются в реальных расчетах реже. Эти формулы включают в себя специфичные переменные. И чтобы измерить мощность двигателя по другим методикам, нужно знать производительность форсунок или массу потребленного двигателем воздуха.

На практике расчет мощности автопроизводители выполняют эмпирическим способом, то есть замеряют на стенде и строят график зависимости по факту, на основании полученных во время испытаний показателей.

Мощность двигателя – величина непостоянная. Для каждого мотора есть кривая, которая отображает на графике зависимость мощности от частоты вращения коленчатого вала. До определенного пика, примерно до 4-5 тысяч оборотов, мощность растет пропорционально оборотам. Далее идет плавное отставание роста мощности, кривая наклоняется. Примерно к 7-8 тысячам оборотов мощность идет на спад. Сказывается перекрытие клапанов на большой частоте вращения коленвала и падение КПД мотора из-за недостаточно интенсивного газообмена.

Чтобы узнать мощность двигателя, обратитесь к инструкции по эксплуатации авто. В разделе с техническими характеристиками мотора будет указана мощность и обороты, при которых она достигает пикового значения. Если мощность указана киловаттах, чтобы рассчитать лошадиные силы двигателя, воспользуйтесь приведенной выше формулой. В некоторых случаях автопроизводитель предоставляет график, на котором есть зависимость мощности двигателя и крутящего момента от частоты оборотов.

Видео: Простыми словами без сложных формул и расчетов, что такое мощность, крутящий момент и обороты двигателя.

Мощность ДВС определяет, насколько быстро автомобиль способен передвигаться или ускоряться (совершать работу). Полезная мощность двигателя рассчитывается с учетом потерь в трансмиссии, то есть указывает, сколько от изначальной мощности мотора по факту доходит до колес авто.

Что такое крутящий момент

Крутящий момент в двигателе автомобиля – это вращающая сила, которая численно равна произведению приложенной силы (давление раскаленных газов на поршень) на плечо (расстояние между осями коренных и шатунных шеек коленчатого вала в проекции, перпендикулярной оси вращения коленвала). Измеряется крутящий момент в ньютонах на метр (Нм).

Крутящий момент ДВС зависит от силы давления на поршень и расстояния между коренными и шатунными шейками. Зависимость здесь прямая. Чем больше плечо и чем больше давление на поршень – тем больше крутящий момент двигателя.

У дизельных двигателей степень сжатия больше. Больше и ход поршня в цилиндре (при равном с бензиновым мотором диаметре цилиндров). А это значит, что и расстояние между коренными и шатунными шейками будет больше. То есть длиннее плечо. За счет большей степени сжатия при рабочем такте у дизелей выше сила, давящая на поршень. Крутящий момент в дизельных моторах при прочих равных больше, чем в бензиновых.

Крутящий момент влияет на то, сколько энергии отдает мотор в текущий момент времени. Крутящий момент есть та величина, которая определяет фактически передаваемую в данный момент времени энергию на трансмиссию. Чем больше момент, тем сильнее тяга двигателя при текущих оборотах.

Что лучше: мощность или крутящий момент

Мощность и крутящий момент двигателя – величины взаимосвязанные. Это хорошо видно в формуле из первого пункта.

Пик крутящего момента на графике зависимости от частоты вращения мотора появляется раньше, чем пик мощности. Это справедливо как для дизельных, так и для бензиновых моторов. Однако у дизелей крутящий момент достигается раньше, и плато (интервал частоты вращения при пиковом значении) длиннее. У бензиновых ДВС мощность выше, хотя для ее достижения нужно раскрутить мотор почти до максимальных оборотов.

Сказать определенно, что лучше: мощность или крутящий момент, нельзя. Все зависит от случая. Трансмиссия современного авто способна трансформировать эти величины под требуемые условия. Поясним на примерах.

Для тяжелой техники, которой важна тяга в широком диапазоне оборотов, важнее крутящий момент. Мотор должен хорошо тянуть. Раскручивать его до предельных оборотов не нужно. Отчасти поэтому почти вся коммерческая техника оснащается дизельными моторами.

В гоночных автомобилях важнее мощность. Моторы этих авто по оборотам пилоты во время заездов держат в красной зоне. Двигатель отдает максимальную мощность. А трансмиссия преобразовывает мощность в тягу.

Для гражданских авто важен стиль вождения. Для езды на автомате подойдут оба мотора. Автоматическая трансмиссия будет держать мотор в диапазоне оборотов, при которых двигатель отдает максимум своего потенциала.

Для агрессивной езды на механике с раскручиванием двигателя в красную зону тахометра лучше подойдет бензиновый мотор. Но в этом случае нужно понимать, что для получения максимальной производительности от мотора потребуется держать его на пике оборотов и часто переключать передачи. Пик мощности у бензинового ДВС имеет малый диапазон и находится около максимальных оборотов. Для уверенных обгонов и ускорений нужно будет понижать передачу и раскручивать двигатель.

Для размеренной езды, особенно в городе, больше подходит дизель. Для обгона на дизельном авто зачастую не потребуется переходить на пониженную передачу, а высокий крутящий момент в широком диапазоне оборотов позволит реже переключаться.

Как известно — стенды измеряют момент с колёс, (или все-таки мощность напрямую?) а мощность получается путём пересчёта.
Вот нашёл такую формулу, теперь каждый может проверить свой график.

Формула расчета мощности в зависимости от крутящего момента и оборотов двигателя:

P = Mкр х N : 9549, где:

Р — мощность в кВт (кило Ваттах)
Mкр — крутящий момент в Hм (Ньютона метрах)
N — обороты мотора об/мин
9549- это коэффициент, что бы не возится с косинусами альфа и обороты подставлять в об/мин.

Например, если мотор выдает 357 Нм момента при 4400 об/мин, его мощность в киловаттах:
357 x 4400 : 9549 =164,5 (кВт)

164. 5 х 1.36 = 223,72 л.с.

Я свой график проверил))

PS: Так я прав: Первично на барабанах снимают момент в Нм?
А силы получают расчётом?

Комментарии 55

стенд измеряет мощность, а момент высчитывает

Что измеряет омметр?
Правильно, сопротивление.
Но на самом деле, чтобы измерить сопротивление, нужно приложить к измеряемому объекту напряжение, измерить ток, протекающий через этот объект, затем поделить напряжение на ток.
Так что измеряет омметр?
ТОК!
А сопротивление он вычисляет.

Мощность — это работа, совершенная за какой-то промежуток времени.
Мы можем измерить мощность?
Мы можем измерить произведенную работу,
и поделить ее на время.

Однажды заехал электромобиль. У него тахометра с оборотами как такового нету. Разьема ОБД нету. Но есть спидометр. Синхронизацию делали по спидометру (по соответствию скорости). Ну какая там точность?

В принципе момент можно нарисовать ЛЮБОЙ. Т.к. сделав неточность (специально завышенную или заниженную по величине синхронизацию) выставления оборотов-скорости ВЫ получите, что пожелаете!

А значит стендом мерится НЕ МОМЕНТ … а мощность

Есть мощность и момент КОЛЕСНЫЕ. В сумме с механическими потерями получается мощность МОТОРНАЯ.
Но что первично мерится МОМЕНТ или МОЩНОСТЬ? (переписываю ВАш вопрос).

Логика говорит, что момент первичен и уже потом пересчет в мощность. Однако наблюдая за работой колесного стенда картина выглядит наоборот…т.е.
— В большинстве случаев операторы делают синхранизацию скорости вращения роликов стенда с оборотами замеряемого ДВИГАТЕЛЯ. У стендов есть такая опция.
Измерение оборотов можно сделать и традиционными методами, скажем прищепкой индукции прикрепленной на высоковольтный провод или оптическим методом от вращения шкиваколенвала и т.п.

Однако в большинстве используют именно синхронизацию вращения роликов с оборотами ДВС.

Предположим мы вообще не делаем синхранизацию. Т.е. стенду быдут передаваться лживые обороты двигателя. Делая замер мотора фольцваген ПОЛО 1,6 литра (атмосферный), Вы получите примерно следующие цифры…

Что по мощности соответствует с реалиями, а по моменту нет! Точность выставления оборотов ДВС и скорости вращения роликов ВАЖНА. НЕ точность приводит и лживому расчету (преесчету) момента.

Но мощность ВСЕГДА верная! А момент может быть разный. Исходя из этого я утверждаю, что замеряется мощность, а момент ПЕРЕСЧИТЫВАЕТСЯ из данных мощности.

вот и реальная картинка замера без синхронизации оборотов двс и скорости роликов. forum.bratsk.org/attachme…ent >

Все верно, стенду вообще ничего не нужно знать об измеряемом а/м (кроме типа привода), он измерит мощность на своих барабанах (или ступицах) и получим первичный график мощности от линейной скорости точки соприкосновения колеса и барабана.
А вот чтобы получить крутящий момент двигателя с потерями в трансмиссии и т.п., нужно уже знать обороты двигателя, т.е. привязку оборотов двигателя к скорости колеса.

Стенды измеряют МОЩНОСТЬ, причем с колёс. Моторная мощность и момент — расчётные величины.

А alexkolomna утверждает обратное)

Я видел.
Вот тебе много букв и много формул: www.drive2.ru/b/2914486/

Это один из текстов, который я почти на изусть знаю)))

А вот ключевые слова именно про инерционный стенд ( читата из текста по ссылке))))
Получается, что все нужное для определения мощности есть – момент (МОМЕНТ !) инерции известен, угловую скорость измеряет датчик вращения на оси, время может отсекать управляющий компьютер.

Так ты сам всё притягиваешь к «курица-яйцо». Стенд занимается измерением мощности с колёс, зная константы. Далее все остальные расчёты.

Момент первичен)
И только потом мощность.
Если не верно указать момент энерции стенда — все остальные расчеты пойдут прахом

Холивара не будет, мы разговариваем на разных языках, я лучше сольюсь.

Так ты сам всё притягиваешь к «курица-яйцо». Стенд занимается измерением мощности с колёс, зная константы. Далее все остальные расчёты.

Я всегда думал что стенд сделан по уму… а тут

Вот если бы на стенде стоял генератор и нагрузка: резистор не хилый. Расчетные и практические КПД генератора как константа и вот вам чистая мощность… ток умножаем на напряжение. Нагружаем мотор как хотим Этим резистором.

Да стенд немного усложняется зато киловат в киловат покажет а дальше можно считать и момент и все остальное относительно оборотов движка снятых с диагностического шнура.

Значительно проще и не менее точно посчитает инерционный стенд, с достаточной массой подвижной системы. И не нужно ничего выдумывать.
Предложенная тобой схема, на сколько мне известно, не используется, предположу, что проблемы будут с надежностью и температурной стабильностью. К тому же это не решает самой главной проблемы: стенд по прежнему продолжает измерять мощность с колёс.

Температурная стабильность и все дела все это фигня — печка на 200 кВт пару минут поработает. Даже на пару градусов температура в гараже не поднимится.

Сколес мериет мощность — а она так сильно отличается от моторной? потери на трансмиссии минимальные. Да и какая радость от мощности мотора если фактически используется мощность с колес.

Инерционный стенд в совокупности с колесами взаимодействует а инерционность колес как раз и вносит погрешность измерений. А при измерении тепловой мощности — никакие инерции не внесут погрешность.

Нравится мне, как за 20 минут, тыкая в кнопки клавиатуры, один человек ломает привычную всем картину.
Но не буду я и с тобой спорить. Собери правильный стенд и докажи всем производителям подобного оборудования, а за одно и нам, что твоя теория верна, а все вокруг заблуждались.

Ага мне тоже нравится за 20 минут разломать привычную картину )))

Я не говорю что все вокруг заблуждаются — просто надо понимать что он может измерить имея такой принцип работы.

Давно подумывал собрать сненд такого типа как описал выше, тока генератор дороговат получится.

С законами физики не поспоришь что тут сделать.

Ища инфу натыкаюсь на интересные факты. когда потери на трансмисии достигают 10%-20% — это мотор крутанул до 100 кВт и 10 кВт выделяется на коробке, подшибниках и тягах — 10кВт печка разогреет до красна карданы и тяги к гранатам.
Отсюда вывод что такого быть не может. т.к. никакого тепла не выделяется, по факту. 0,5% не более т.к. подшибники и смазка есть — да нагрев идет незначительный и то больше от колодок чем от потерь на трении всех частей.

Отсюда вывод что стенд измеряет мощность в совокупности с инерционностью колес и шестеренок. Если знать все массы и размеры и построить формулу то все встанет на свои места, а когда масса колеса и всего остального неизвестна то остается догадываться что он там мериет. и почему разница мощности мотора и мощности с колес такая разная получается. — а по факту ее тупо подгоняют имея массу, размер колеса и массу размер вала.

Отсюда и типа литье поставил (легкие диски и машина сразу на 5 лошадок стала мощнее) откуда двигатель становится мощнее если прикрутили диски другие. как вес диска влияет на мощность мотора — никак.

По факту разгон быстрее машине веселее — ДА т.к. инерционность колеса становится меньше и раскрутить мотору проще 3 кг колесо чем колесо в 15 кг. и примерный расчет что 1 кг массы колеса равносилен 40 кг груза в авто. — так и получается. т.к. затраты на кинетическую энергию меньше.

Никто не заморачивается из производителей стендов т.к. всех устраивает то что есть и пару валов на палку насадить и поставить датчик с компом куда проще чем делать настоящую измерительную систему. которую не надо калибровать под каждый авто и которая будет мерить ту мощность которая есть.

Крутящий момент асинхронного электродвигателя

Крутящий момент электродвигателя – это сила вращения его вала. Именно момент вращения определяет мощность Вашего двигателя. Измеряется в ньютонах на метр или в килограмм-силах на метр.

Крутящий момент электродвигателя таблица

В данной таблице собраны крутящие моменты наиболее распространенных в Украине электродвигателей АИР, а также требуемый при пуске – пусковой, максимально допустимый для данного типа электродвигателя – максимальный крутящий момент и момент инерции двигателей АИР (усилие важное при подборе электромагнитного тормоза, например)

Номинальный

Номинальный — значение момента при стандартном режиме работы и стандартной номинальной нагрузке на двигатель.

Пусковой

Пусковой – это табличное значение. Сила вращения, которую в состоянии развивать электродвигатель при пуске.

При подборе эл двигателя убедитесь, что данный параметр выше, чем статический момент Вашего оборудования — насоса, либо вентилятора и т.д. В противном случае электродвигатель не сможет запуститься, что чревато перегревом и перегоранием обмотки.

Максимальный

Максимальный – предельное значение, по достижении которого нагрузка уравновесит двигатель и остановит его.

Расчет крутящего момента – формула

Примечание: при расчете стоит учесть коэффициент проскальзывания асинхронного двигателя. Номинальное количество оборотов двигателя не совпадает с реальным. Точное количество оборотов вы сможете найти, зная маркировку, в таблице выше.

Расчет онлайн

Для расчета крутящего момента электродвигателя онлайн введите значение мощности ЭД и реальную угловую скорость (количество оборотов в минуту)

тут будет калькулятор

После расчета крутящего момента, посмотрите схемы подключения асинхронных электродвигателей звездой и треугольником на сайте «Слобожанского завода»

Харьков, Полтавский шлях, 56, тел.: +38 (050) 775-43-34

© 2017 Слобожанский электромеханический завод. Все права защищены

Калькулятор крутящего момента двигателя | Момент полной нагрузки двигателя

Момент двигателя при полной нагрузке — это максимальный крутящий момент, который двигатель может развивать при полной нагрузке. Вот простой калькулятор крутящего момента двигателя, который может помочь вам рассчитать крутящий момент двигателя при полной нагрузке.

Калькулятор крутящего момента двигателя

Введите номинальную мощность двигателя
HPkW
Введите скорость двигателя0010 RPM

Result

Torque in N.m N.m
Torque in lb.in lb.in
Torque in lb.ft lb. футов

Как пользоваться калькулятором крутящего момента двигателя:

Вышеупомянутому инструменту требуются следующие данные для расчета:

  1. Номинальная мощность двигателя в л.с. или кВт. (Обязательно)
  2. Номинальная скорость двигателя. (Обязательно)

Номинальная мощность и номинальная скорость двигателя указаны на паспортной табличке двигателя. После ввода необходимых данных нажмите на кнопку «Рассчитать», чтобы узнать момент полной нагрузки двигателя.

Расчет крутящего момента моторного момента

Расчет моторного крутящего момента при его оценке в киловаттах:

Расчет крутящего момента моторного момента, когда он оценивается в мощности:

Где

  • .0085 Крутящий момент Нм : Крутящий момент в ньютон-метрах.

  • P кВт : Мощность в киловаттах.
  • Крутящий момент дюйм-фунт : Крутящий момент в дюймах – фунтах.
  • P л.с. : Мощность в лошадиных силах.
  • Крутящий момент ft.lb : Крутящий момент в футах – фунтах.

Момент двигателей при полной нагрузке при 1500 об/мин

120 120 99999.20009
кВт л. с. Torque(Nm) Torque(lb.ft) Torque(lb.ft)
0.75 1 4.8 42.1 3.6
1.1 1.5 10.6 94.6 7.9
1.5 2 14.4 126.1 10.6
2.2 2.9 21.1 182.8 15.3
3 4 28. 7 252.1 21.1
3.7 4.9 35.4 308.9 25.8
4 5.3 38.2 334.1 27.9
5 6.6 47.8 416 34.7
7.5 10 71.7 630.3 52.6
9.3 13 88.9 819. 4 68.3
10 14 95.5 882.4 73.6
11 15 105.1 945.4 78,8
15 20 143,3 1260,5 105,1
18 24 1711. 20120 24 1711. 9012.0011 126.1
22 29 210. 1 1827.8 152.4
30 40 286.5 2521 210.1
37 49 353.4 3088.3 257.4
45 59 429.8 3718.5 309.9
55 72 525.2 4537.8 378.2
75 99 716.2 6239. 5 520
90 118 859.5 7437 619.8
110 144 1050.4 9075.6 756.3
130 170 1241.4 10714.3 892.9
150 197 1432.4 12416 1034.7
175 229 1671.1 14432. 8 1202.8
200 262 1909.8 16512.6 1376.1
225 295 2148.6 18592.4 1549.4
250 327 2387,3 20609.2 1717.5
275 360 2626 22689 1890.8
300 393 2864.7 24768. 9 2064.1
350 458 3342.2 28865.5 2405.5
400 523 3819.6 32962.1 2746.8
450 589 4297.1 37121.8 3093.5
550 719 5252 45315 3776.2
600 785 5729.4 49474. 7 4122.9

Other calculators:

  • Synchronous speed вычислитель
  • вычислитель крутящего момента
  • вычислитель мощности крутящего момента
  • вычислитель крутящего момента
  • вычислитель скорости крутящего момента
  • скольжение асинхронного двигателя
  • Калькулятор крутящего момента двигателя
  • Калькулятор FLC двигателя
  • Калькулятор тока двигателя с заторможенным ротором
  • Калькулятор числа полюсов
  • Инструмент для проектирования пускателя прямого хода
  • Инструмент для проектирования пускателя со звезды на треугольник
  • Преобразователь 906 ампер/кВт в 3 кВт 9006
  • Преобразователь ампер в кВт

Расчет параметров двигателя

Правильный выбор двигателя для вашего оборудования является ключом к обеспечению производительности, надежности и стоимости оборудования. В дополнение к приведенной ниже информации по правильному подбору двигателя, Oriental Motor предлагает онлайн-инструменты для подбора двигателя, а также помощь сотрудников службы технической поддержки.

Наш персонал службы технической поддержки всегда готов помочь вам правильно определить размер и выбрать двигатель в соответствии с вашими индивидуальными потребностями. Просто позвоните по номеру 1-800-GO-VEXTA (468-3982) (с понедельника по пятницу с 7:30 до 17:00 по тихоокеанскому времени).

Процедура выбора

Первым шагом является определение приводного механизма для вашего оборудования. Некоторыми примерами являются прямое вращение, шариковый винт, ремень и шкив или рейка и шестерня. Наряду с типом приводного механизма необходимо также определить размеры, массу, коэффициент трения и т. д., необходимые для расчета нагрузки:

  • Размеры и масса (или плотность) груза
  • Размеры и масса (или плотность) каждой части
  • Коэффициент трения поверхности скольжения каждой движущейся части

Далее необходимо определить требуемые характеристики оборудования:

  • Скорость работы и время работы
  • Расстояние позиционирования и время позиционирования
  • Разрешение
  • Точность остановки
  • Удержание позиции
  • Источник питания и напряжение
  • Операционная среда
  • Особые характеристики и требования, такие как; Разомкнутый цикл, замкнутый цикл, программируемый, обратная связь, рейтинг IP, утверждения агента и т. д.

Чтобы определить требуемую производительность двигателя, необходимо рассчитать три фактора; Момент инерции, крутящий момент и скорость. (См. приведенные ниже разделы по расчетам для каждого из них.)

После того, как вы рассчитаете инерцию, крутящий момент и скорость двигателя, вы выберете тип двигателя на основе требуемых характеристик. Oriental Motor предлагает широкий ассортимент шаговых двигателей, серводвигателей, двигателей переменного тока и бесщеточных двигателей для удовлетворения конкретных потребностей вашего оборудования.

Наконец, после выбора типа двигателя вы сделаете окончательное определение двигателя, подтвердив, что характеристики выбранного двигателя (и редуктора, если применимо) удовлетворяют всем требованиям, таким как механическая прочность, время разгона и момент разгона.

Расчет параметров двигателя

При расчете параметров двигателя необходимо рассчитать три фактора; Момент инерции, крутящий момент и скорость.

Момент инерции

Момент инерции является мерой сопротивления объекта изменениям скорости его вращения.

Когда объект просто сидит без движения, момент инерции равен 0.

Когда вы пытаетесь заставить его двигаться, это означает, что вы хотите изменить скорость объекта от 0 до любой, будет момент инерции эффект.

Фундаментальная инерция (J) Уравнение :

Момент расчета инерции для вращающегося объекта

Момент инерции Расчет для цилиндра

9003 9 .0002 Moment of Inertia Calculation for a Hollow Cylinder

Moment of Inertia Calculation for an Off-Center Axis

Moment of Inertia Calculation for a Rectangular Pillar

Moment of Inertia Calculation для объекта в линейном движении

Единицы измерения момента инерции

Единицы инерции обычно используются двумя способами:  унция-дюйм²  и  унций-в-сек² . Первое включает гравитацию, второе — только массу.

Теоретически инерция является фактором массы, поэтому она не должна включать гравитацию, однако практически мы не можем легко измерить массу на Земле.

Oriental Motor обычно обеспечивает инерцию в унциях на дюйм². Затем, когда мы рассчитываем крутящий момент ускорения в разделе «Расчет крутящего момента», мы делим общую инерцию на силу тяжести.

Гравитация = 386 дюймов/с²

  • унция-дюйм²  = инерция в зависимости от веса
  • унций-в-сек²  = инерция на основе массы

Расчет преобразования унций на дюйм² в унции на секунду²

Крутящий момент

Крутящий момент — это тенденция силы вращать объект вокруг оси. Крутящий момент состоит из двух компонентов; составляющая нагрузки (постоянная) и составляющая ускорения.

Составляющая момента нагрузки обычно возникает из-за трения и/или силы тяжести и всегда действует на двигатель. Этот компонент обычно можно определить путем расчета или путем установки динамометрического ключа на систему и считывания значения крутящего момента. Когда это невозможно измерить, мы используем некоторые уравнения для расчета приблизительного значения.

Однако ускоряющий момент воздействует на двигатель только при его ускорении или торможении. Когда двигатель работает с постоянной скоростью, этот компонент исчезает. Измерение составляющей ускорения сложно, не говоря уже об опасности. Если вы хотите, чтобы нагрузка достигла нужной скорости в течение 50 миллисекунд, вполне вероятно, что динамометрический ключ слетит. Поэтому вычисляем составляющую ускорения. Эта составляющая является функцией инерции системы и скорости ускорения. Итак, как только мы определим эти значения, мы сможем вычислить момент ускорения.

Момент нагрузки (  T  )

Момент нагрузки очень прост.

Как вы видите, крутящий момент в этом уравнении является произведением силы и расстояния между силой и центром вращения. Например, если вы хотите удержать силу, действующую на конец шкива, T  = F  x  r . Таким образом, расчет крутящего момента нагрузки определяет силу в системе и логическое расстояние между валом двигателя и местом, где действует сила.

Когда механика становится сложной, нам нужно преобразовать F и r, чтобы она соответствовала механике.

Крутящий момент при нагрузке — фактическое измерение

Если вы можете измерить силу, это самый точный способ найти силу, поскольку он учитывает всю эффективность и коэффициент трения каждой детали.

FB  = Сила, при которой главный вал начинает вращаться

Силы

Существует три типа сил; вертикальные, горизонтальные и наклонные. Сила меняется в зависимости от того, как она действует.

Расчет вертикальной силы

Расчет горизонтальной силы

Расчет наклона

Расчет поворота нагрузки

.

Расчет крутящего момента под нагрузкой — канатная или ременная передача, реечный привод

Момент ускорения

Как упоминалось ранее, момент ускорения состоит из инерции и коэффициента ускорения. Зная эти два значения, мы можем рассчитать момент ускорения.

Расчет момента ускорения (  Ta  )

Если скорость двигателя изменяется, всегда необходимо устанавливать момент ускорения или момент торможения.

Основная формула одинакова для всех двигателей. Однако используйте приведенные ниже формулы при расчете ускоряющего момента для шаговых двигателей или серводвигателей на основе импульсной скорости.

Общая формула для всех двигателей

При расчете крутящего момента для шаговых или серводвигателей на основе импульсной скорости

Существует два основных профиля движения. Операция ускорения/торможения является наиболее распространенной. Когда рабочая скорость низкая и инерция нагрузки мала, можно использовать операцию пуска/останова.

Расчет требуемого крутящего момента (  TM  )

Требуемый крутящий момент рассчитывается путем умножения суммы момента нагрузки и момента ускорения на коэффициент безопасности.

Расчет эффективного крутящего момента нагрузки ( Trms  ) для серводвигателей и бесколлекторных двигателей серии BX

Если требуемый крутящий момент для двигателя меняется с течением времени, определите, можно ли использовать двигатель, путем расчета эффективной нагрузки крутящий момент. Эффективный момент нагрузки становится особенно важным для режимов работы, таких как операции с быстрым циклом, где часто происходит ускорение/замедление. Рассчитайте эффективный крутящий момент нагрузки при выборе серводвигателей или бесщеточных двигателей серии BX.

Скорость

Скорость определяется путем вычисления расстояния, деленного на время. Для шаговых или серводвигателей также необходимо учитывать время разгона.

Стандартный расчет скорости

Скорость = расстояние / время

для шаговых или сервоприводов

Скорость = расстояние / (время — время ускорения ( T1 )

Хотелось получить больше?

)

. Команда технической поддержки Oriental Motor и инженеры по применению будут работать с вами, чтобы определить наилучшее решение для вашего приложения.Опытные члены команды ORIENTAL MOTOR знают технологию вдоль и поперек.Мы найдем правильное решение, основанное на ваших потребностях, и объясним альтернативы.Позвоните 1-800-ГО-ВЕКСТА (468-3982), чтобы поговорить с сотрудником группы технической поддержки Oriental Motor.

 

 

Учебное пособие по двигателю постоянного тока. Расчеты двигателей постоянного тока без сердечника

Ниже приведен метод определения параметров двигателя на примере двигателя постоянного тока без сердечника 2668W024CR. Сначала мы объясним более эмпирический подход, затем проведем теоретический расчет.

Одним из широко используемых методов графического отображения характеристик двигателя является использование кривых крутящий момент-скорость. Хотя использование кривых крутящий момент-скорость гораздо более распространено в технической литературе для более крупных машин постоянного тока, чем для небольших устройств без сердечника, этот метод применим в любом случае.

Обычно кривые крутящий момент-скорость строятся путем построения графика скорости двигателя, тока двигателя, механической выходной мощности и КПД в зависимости от крутящего момента двигателя. В следующем обсуждении будет описано построение набора кривых крутящий момент-скорость для типичного двигателя постоянного тока на основе серии измерений необработанных данных.

Номинальное напряжение 2668W024CR составляет 24 В. Если у вас есть несколько основных элементов лабораторного оборудования, вы можете измерить кривые крутящий момент-скорость для двигателя постоянного тока без сердечника серии 2668 CR в заданной рабочей точке.

Шаг 1: Измерьте основные параметры

Многие параметры можно получить непосредственно с помощью контроллера движения, например, одного из контроллеров движения FAULHABER MC3. Большинство производителей контроллеров предлагают программное обеспечение, такое как FAULHABER Motion Manager, которое включает в себя функцию записи кривой, отображающую напряжение, ток, положение, скорость и т. д. Они также могут предоставить точный моментальный снимок работы двигателя в мельчайших деталях. Например, контроллеры движения семейства MC3 (MC 5004, MC 5005 и MC 5010) могут измерять множество параметров движения. Это, вероятно, самый быстрый метод получения данных для построения кривой крутящий момент-скорость, но это не единственный метод.

Если контроллер с возможностью записи трассировки недоступен, мы также можем использовать базовое лабораторное оборудование для определения характеристик двигателя в условиях останова, номинальной нагрузки и холостого хода. Используя источник питания, настроенный на 24 В, запустите 2668W024CR без нагрузки и измерьте скорость вращения с помощью бесконтактного тахометра (например, стробоскопа). Кроме того, измерьте ток двигателя в этом состоянии без нагрузки. Токовый пробник идеально подходит для этого измерения, так как он не добавляет сопротивления последовательно с работающим двигателем. Используя нагрузку с регулируемым крутящим моментом, такую ​​как тормоз мелких частиц или динамометр с регулируемым гистерезисом, к валу двигателя может быть присоединена нагрузка.

Теперь увеличьте крутящий момент двигателя до точки, при которой происходит остановка. В остановленном состоянии измерьте крутящий момент от тормоза и ток двигателя. Для этого обсуждения предположим, что муфта не добавляет нагрузки к двигателю и что нагрузка от тормоза не включает неизвестные фрикционные компоненты. В этот момент также полезно измерить терминальное сопротивление двигателя. Измерьте сопротивление, прикоснувшись к клеммам двигателя омметром. Затем прокрутите вал двигателя и выполните еще одно измерение. Измерения должны быть очень близки по значению. Продолжайте вращать вал и сделайте не менее трех измерений. Это гарантирует, что измерения не проводились в точке минимального контакта с коммутатором.

Теперь мы измерили:

N 0 = Скорость без нагрузки
I 0 = ток без нагрузки
M H = прорез

Шаг 2. Постройте график зависимости тока от крутящего момента и скорости от крутящего момента

Вы можете построить график с крутящим моментом двигателя по оси абсцисс (горизонтальная ось), скоростью по левой оси ординаты (вертикальная ось) и током по правой стороне ординаты. Масштабируйте оси на основе измерений, сделанных на первом шаге. Проведите прямую линию от левого начала графика (нулевой крутящий момент и нулевой ток) к току останова на правой стороне ординаты (момент останова и ток останова). Эта линия представляет собой график зависимости тока двигателя от крутящего момента двигателя. Наклон этой линии представляет собой текущую константу k I  , которая представляет собой константу пропорциональности для отношения между током двигателя и крутящим моментом двигателя (в единицах тока на единицу крутящего момента или А/мН·м). Обратная величина этого наклона представляет собой постоянную крутящего момента k M (в единицах крутящего момента на единицу тока или мНм/А).

Где:
k = постоянная тока
k M = постоянная крутящего момента

Для целей данного обсуждения предполагается, что двигатель не имеет внутреннего трения. На практике момент трения двигателя M R определяется путем умножения постоянной крутящего момента k M двигателя на измеренный ток холостого хода I 0 . Линии крутящего момента в зависимости от скорости и линии крутящего момента в зависимости от тока затем начинаются не от левой вертикальной оси, а со смещением по горизонтальной оси, равным расчетному моменту трения.

Где:
M R  = Момент трения

Шаг 3: График зависимости мощности от крутящего момента и эффективности от крутящего момента

В большинстве случаев можно добавить две дополнительные вертикальные оси для построения зависимости мощности и эффективности от крутящего момента. Вторая вертикальная ось обычно используется для эффективности, а третья вертикальная ось может использоваться для мощности. Для упрощения этого обсуждения КПД в зависимости от крутящего момента и мощность в зависимости от крутящего момента будут нанесены на тот же график, что и графики зависимости скорости от крутящего момента и тока от крутящего момента (пример показан ниже).

Составьте таблицу механической мощности двигателя в различных точках от холостого хода до момента остановки. Поскольку выходная механическая мощность — это просто произведение крутящего момента и скорости с поправочным коэффициентом для единиц измерения (см. раздел о расчете начальной требуемой мощности), мощность можно рассчитать, используя ранее построенную линию зависимости скорости от крутящего момента.

Пример таблицы расчетов для двигателя 2668W024CR показан в Таблице 1. Затем каждая расчетная точка для мощности наносится на график. Результирующая функция представляет собой параболическую кривую, как показано ниже на графике 1. Максимальная механическая мощность возникает примерно при половине момента опрокидывания. Скорость в этот момент составляет примерно половину скорости холостого хода.

Составьте таблицу КПД двигателя в различных точках от скорости холостого хода до крутящего момента. Задано напряжение, прикладываемое к двигателю, и нанесен ток при различных уровнях крутящего момента. Произведение тока двигателя и приложенного напряжения представляет собой мощность, подводимую к двигателю. В каждой точке, выбранной для расчета, КПД η двигателя представляет собой выходную механическую мощность, деленную на потребляемую электрическую мощность. Опять же, примерная таблица для двигателя 2668W024CR показана в таблице 1, а примерная кривая — на графике 1. Максимальный КПД достигается примерно при 10% крутящего момента двигателя.

Определения участка

  • Синий = скорость против крутящего момента ( N против M )
  • Красный = ток против крутящего момента ( I против M )
  • Green = Effquepative Vs. (Torque (Torque η по сравнению с M )
  • Коричневый = мощность по отношению к крутящему моменту ( P по сравнению с M )

Характеристики двигателя

Примечание. Обратите внимание на изменение всех четырех сплошных графиков в результате увеличения сопротивления в медных обмотках и ослабления выходного крутящего момента из-за повышения температуры. Таким образом, ваши результаты могут немного отличаться в зависимости от того, холодный или теплый двигатель, когда вы строите графики.

9 0
Ток нагрузки 2,79 A
Напряжение нагрузки 24,11 V
ТЕМПЕРАТИВНАЯ ДЕМЯ 140,23 ° C
140,23 ° C
140,23 ° C
. , 03 ° C
Скорость двигателя 7370 мин -1
Требуемый крутящий момент нагрузки 68 MNM
Выходная мощность 52,48 W
52,48 W
52,48 W
0009 Эффективность (общая) 77,97 %

Примечание. Из-за нехватки места показан пример расчета для одной точки.

Теоретический расчет параметров двигателя

Другим полезным параметром при выборе двигателя является постоянная двигателя. Правильное использование этого показателя качества существенно сократит итерационный процесс выбора двигателя постоянного тока. Он просто измеряет внутреннюю способность преобразователя преобразовывать электрическую энергию в механическую.

Максимальный КПД достигается примерно при 10% крутящего момента двигателя. Знаменатель известен как резистивная потеря мощности. С помощью некоторых алгебраических преобразований уравнение можно упростить до:

Пожалуйста, имейте в виду, что k m (постоянная двигателя) не следует путать с k M (постоянная крутящего момента). Обратите внимание, что нижний индекс константы двигателя имеет строчную букву « м », а нижний индекс константы крутящего момента использует верхний регистр « M 9».0088».

Для щеточного или бесщеточного двигателя постоянного тока относительно небольшого размера зависимости, управляющие поведением двигателя в различных обстоятельствах, могут быть получены из законов физики и характеристик самих двигателей. Правило напряжения Кирхгофа гласит: «Сумма повышений потенциала в контуре цепи должна равняться сумме падений потенциалов». Применительно к двигателю постоянного тока, соединенному последовательно с источником питания постоянного тока, правило напряжения Кирхгофа может быть выражено как «Номинальное напряжение питания от источника питания должно быть равно по величине сумме падения напряжения на сопротивлении обмоток и противо-ЭДС, создаваемой двигателем».

Где:

U = источник питания в V
I = ток в
R = сопротивление терминала в ω
U E = Back-Emf-Emf в V

The Back-Emf генерируемая двигателем, прямо пропорциональна угловой скорости двигателя. Константа пропорциональности – это константа противо-ЭДС двигателя.

Где:

ω  = угловая скорость двигателя
k E  = постоянная противо-ЭДС двигателя

Таким образом, путем замены:

Константа противо-ЭДС двигателя обычно указывается производителем двигателя в В/об/мин или мВ/об/мин. Чтобы получить осмысленное значение противо-ЭДС, необходимо указать скорость двигателя в единицах, совместимых с заданной константой противо-ЭДС.

«Сумма повышений потенциала в контуре цепи должна равняться сумме падений потенциалов».
(правило напряжения Кирхгофа)

Постоянная двигателя зависит от конструкции катушки, силы и направления силовых линий в воздушном зазоре. Хотя можно показать, что обычно указанные три константы двигателя (константа противо-ЭДС, константа крутящего момента и константа скорости) равны, если используются соответствующие единицы измерения, расчет облегчается заданием трех констант в общепринятых единицах измерения.

Крутящий момент, создаваемый ротором, прямо пропорционален току в обмотках якоря. Константа пропорциональности – это константа крутящего момента двигателя.

Где:

M m = крутящий момент, развиваемый двигателем
k M  = постоянный крутящий момент двигателя крутящий момент двигателя плюс крутящий момент нагрузки (из-за внешней механической нагрузки):

Где:

M R = момент трения двигателя
M L  = момент нагрузки сумма момента трения и момента нагрузки. Константа пропорциональности представляет собой наклон кривой крутящий момент-скорость. Производительность двигателя лучше, когда этот наклон имеет меньшее значение. Чем круче падение наклона, тем хуже производительность, которую можно ожидать от данного двигателя без сердечника. Это соотношение можно рассчитать по формуле:

Where:

Δn  = Change in speed
ΔM  = Change in torque
M H = Stall torque
n 0  = No-Load speed

An alternative approach to deriving это значение для скорости, n :

С помощью исчисления мы дифференцируем обе части относительно M , что дает:

или

Хотя мы не показываем здесь отрицательный знак, подразумевается, что результат даст уменьшающийся (отрицательный) наклон.

Пример теоретического расчета двигателя

Давайте немного углубимся в теоретические расчеты. Двигатель постоянного тока без сердечника 2668W024CR должен работать с напряжением 24 В, подаваемым на клеммы двигателя, и с крутящим моментом 68 мН·м. Найдите результирующую постоянную двигателя, скорость двигателя, ток двигателя, КПД двигателя и выходную мощность. Из паспорта двигателя видно, что скорость холостого хода двигателя при 24 В составляет 7 800 мин -1 . Если крутящий момент не соединен с валом двигателя, двигатель будет работать на этой скорости.

Во-первых, давайте получим общее представление о работе двигателя, рассчитав постоянную двигателя  k m . В этом случае мы получаем константу 28,48 мНм/А. «Согласно техпаспорту двигателя, электрическое сопротивление составляет 1,03 Ом в холодном состоянии для варианта 24 В».

Скорость двигателя под нагрузкой — это просто скорость холостого хода за вычетом снижения скорости из-за нагрузки. Константа пропорциональности для соотношения между скоростью двигателя и крутящим моментом двигателя представляет собой наклон кривой зависимости крутящего момента от скорости, определяемый отношением скорости холостого хода двигателя к крутящему моменту двигателя. В этом примере мы рассчитаем снижение скорости (без учета влияния температуры), вызванное крутящим моментом 68 мНм, путем исключения единиц мНм:

Теперь путем замены:

Скорость двигателя под нагрузкой должна быть приблизительно равна:

Ток двигателя под нагрузкой представляет собой сумму тока холостого хода и тока, возникающего под нагрузкой.

Константа пропорциональности, связывающая ток с нагрузкой крутящего момента, представляет собой константу крутящего момента ( k M ) . Это значение составляет 28,9 мНм/А. Принимая обратное значение, мы получаем постоянную тока k I , которая может помочь нам рассчитать ток при нагрузке. В этом случае нагрузка составляет 68 мН·м, а ток, вытекающий из этой нагрузки (без учета тепловыделения), примерно равен:

Общий ток двигателя можно приблизительно определить путем суммирования этого значения с током двигателя без нагрузки. В техническом описании ток холостого хода двигателя указан как 78 мА. После округления общий ток примерно равен:

Выходная механическая мощность двигателя представляет собой просто произведение скорости двигателя и крутящего момента с поправочным коэффициентом для единиц (при необходимости). Таким образом, выходная мощность двигателя будет приблизительно равна:

Механическая мощность, потребляемая двигателем, является произведением приложенного напряжения и полного тока двигателя в амперах. В этом приложении:

Так как эффективность η  это просто выходная мощность, деленная на входную мощность, давайте рассчитаем ее в нашей рабочей точке:

Оценка температуры обмотки двигателя во время работы:

Ток I , протекающий через сопротивление R , приводит к потере мощности в виде тепла I 2 · R . В случае двигателя постоянного тока произведение квадрата полного тока двигателя на сопротивление якоря представляет собой потери мощности в виде тепла в обмотках якоря. Например, если общий ток двигателя 0,203 А, а сопротивление якоря 14,5 Ом, потери мощности на тепло в обмотках составляют:

Тепло, возникающее в результате потерь I 2  · R  в катушке, рассеивается за счет теплопроводности через компоненты двигателя и поток воздуха в воздушном зазоре. Легкость, с которой это тепло может быть рассеяно в двигателе (или любой системе), определяется тепловым сопротивлением.

Термическое сопротивление (которое является обратной величиной теплопроводности) показывает, насколько хорошо материал сопротивляется передаче тепла по определенному пути. Производители двигателей обычно указывают способность двигателя рассеивать тепло, обеспечивая тепловое сопротивление R й значений. Например, алюминиевая пластина большого сечения будет иметь очень низкое тепловое сопротивление, в то время как значения для воздуха или вакуума будут значительно выше. В случае двигателей постоянного тока существует тепловой путь от обмоток двигателя к корпусу двигателя и второй тепловой путь между корпусом двигателя и окружающей средой двигателя (окружающий воздух и т. д.). Некоторые производители двигателей указывают тепловое сопротивление для каждого из двух тепловых путей, в то время как другие указывают только их сумму как общее тепловое сопротивление двигателя. Значения термического сопротивления указаны в приросте температуры на единицу потерь мощности. Всего I 2 · R  потери в змеевике (источнике тепла) умножаются на тепловые сопротивления для определения установившейся температуры якоря. Повышение температуры двигателя в установившемся режиме ( T ) определяется как:

Где:

ΔT = Изменение температуры в К
I  = Ток через обмотки двигателя в А обмотки двигателя в Ом
R th2  = Тепловое сопротивление от обмоток к корпусу в К/Вт
R th3  = Термическое сопротивление корпуса к окружающей среде в К/Вт

Продолжим наш пример, используя двигатель 2668W024CR, работающий с током 2,458 А в обмотках двигателя, с сопротивлением якоря 1,03 Ом, а тепловое сопротивление между обмоткой и корпусом 3 К/Вт и тепловое сопротивление между корпусом и окружающей средой 8 К/Вт. Повышение температуры обмоток определяется по приведенной ниже формуле; мы можем заменить Ploss на I 2  · R :

Поскольку шкала Кельвина использует тот же приращение единицы, что и шкала Цельсия, мы можем просто заменить значение Кельвина, как если бы оно было значением Цельсия. Если предположить, что температура окружающего воздуха составляет 22°C, то конечную температуру обмоток двигателя можно приблизительно представить как:

Где:

T теплый = Температура обмотки

Важно убедиться, что конечная температура обмоток не превышает номинальное значение двигателя, указанное в паспорте. В приведенном выше примере максимально допустимая температура обмотки составляет 125°C. Поскольку расчетная температура обмотки составляет всего 90,4°C, тепловое повреждение обмоток двигателя не должно быть проблемой в этом приложении.

Подобные расчеты можно было бы использовать для ответа на вопрос другого типа. Например, приложение может потребовать, чтобы двигатель работал с максимальным крутящим моментом, в надежде, что он не будет поврежден в результате перегрева. Предположим, требуется запустить двигатель с максимально возможным крутящим моментом при температуре окружающего воздуха 22°C. Разработчик хочет знать, какой крутящий момент двигатель может обеспечить без перегрева. Опять же, в техническом описании двигателя постоянного тока без сердечника 2668W024CR указана максимальная температура обмотки 125°C. Таким образом, поскольку температура окружающей среды составляет 22°C, максимально допустимое повышение температуры ротора составляет: 125°C – 22°C = 103°C

Теперь мы можем рассчитать увеличение сопротивления катушки из-за рассеяния тепловой мощности:

Где:

α Cu  = Температурный коэффициент меди в единицах К нагрева катушки и магнита за счет рассеивания мощности от потерь I 2 · R сопротивление катушки увеличилось с 1,03 Ом до 1,44 Ом. Теперь мы можем пересчитать новую константу крутящего момента k M  для наблюдения за влиянием повышения температуры на производительность двигателя:

Где:

α M = Температурный коэффициент магнита в единицах К Постоянная ЭДС k E и наблюдайте за результатами. Из формулы, которую мы вывели выше:

Как мы видим, константа крутящего момента ослабевает в результате повышения температуры, как и константа противо-ЭДС! Таким образом, сопротивление обмотки двигателя, постоянная крутящего момента и постоянная противо-ЭДС оказывают негативное влияние по той простой причине, что они являются функциями температуры.

Мы могли бы продолжить расчет дополнительных параметров из-за более горячих катушки и магнита, но наилучшие результаты дает выполнение нескольких итераций, что лучше всего делать с помощью количественного программного обеспечения. Поскольку температура двигателя продолжает расти, каждый из трех параметров будет изменяться таким образом, что ухудшаются характеристики двигателя и увеличиваются потери мощности. При непрерывной работе двигатель может даже достичь точки «теплового разгона», что потенциально может привести к повреждению двигателя, не подлежащему ремонту. Это может произойти, даже если первоначальные расчеты показали приемлемое повышение температуры (используя значения  R и k M при температуре окружающей среды).

Обратите внимание, что максимально допустимый ток через обмотки двигателя можно увеличить, уменьшив тепловое сопротивление двигателя. Термическое сопротивление между ротором и корпусом R th2 в основном определяется конструкцией двигателя. Тепловое сопротивление корпуса к окружающей среде R th3  можно значительно снизить за счет добавления радиаторов. Термическое сопротивление двигателя для небольших двигателей постоянного тока обычно указывается для двигателя, подвешенного на открытом воздухе. Поэтому обычно имеет место некоторый отвод тепла в результате простой установки двигателя в теплопроводящую раму или шасси. Некоторые производители более крупных двигателей постоянного тока указывают тепловое сопротивление двигателя, установленного на металлической пластине известных размеров и материала.

Для получения дополнительной информации о расчетах бессердечных щеточных двигателей постоянного тока и о том, как рассеивание тепловой мощности может повлиять на характеристики электродвигателя, обратитесь к квалифицированному инженеру FAULHABER. Мы всегда готовы помочь.

Калькулятор крутящего момента двигателя постоянного тока

✖Постоянная машины постоянного тока — это постоянная величина, которую мы определяем для упрощения уравнения ЭДС машины постоянного тока.ⓘ Постоянная машины постоянного тока [K]

+10%

-10%

✖Ток якоря двигателя определяется как ток якоря, развиваемый в электродвигателе из-за вращения ротора.ⓘ Ток якоря двигателя [I a ]

3 3

AbampereAmpereAttoampereBiotCentiampereCGS e. m.CGS e.s. единица ДециамперДекаамперEMU токаESU токаExaampereФемтоамперГигаамперGilbertГектоамперKiloamperMegaampereMicroampereMilliampereNanoamperePetaamperePicoampereStatampereTeraampereYoctoampereYottaampereZeptoampereZettaampere

+10%

-10%

✖Магнитный поток (Φ) — это количество линий магнитного поля, проходящих через поверхность (например, петлю провода).ⓘ Магнитный поток [Φ M ]

Gauss Square -Satimetmeterkilinelinemagnetic Flux Quantummaxwellmegalinemicrowebermilliwebertesla квадрат.0055

✖Крутящий момент определяется как мера силы, которая заставляет ротор электрической машины вращаться вокруг оси.ⓘ Крутящий момент двигателя постоянного тока [Τ]

Дин-метр Дин-миллиметрГрам-сила-сантиметрГрам-сила-метрГрам-сила-миллиметрКилограмм-метрКилограмм-сила-сантиметрКилограмм-сила-метрКилограмм-сила-миллиметрКилоньютон-метрНьютон-сантиметрНьютон-метрНьютон-миллиметрУнция-сила-футУнция-сила-футфунт-сила-дюйм

⎘ Копировать

👎

Формула

Перезагрузить

👍

Крутящий момент двигателя постоянного тока

ШАГ 0: Сводка предварительного расчета

ШАГ 1: Преобразование входных данных в базовую единицу

Постоянная постоянного тока машины: 0,51 —> Преобразование не требуется
Ток якоря двигателя: 3,7 А —> 3,7 А Преобразование не требуется Требуется
Магнитный поток: 230 Вебер —> 230 Вебер Преобразование не требуется

ШАГ 2: Вычисление формулы

ШАГ 3: Преобразование результата в единицу измерения выхода

434,01 Ньютон-метр —> Преобразование не требуется

4

< 10+ основ расчета двигателей постоянного тока

Крутящий момент формулы двигателя постоянного тока

Крутящий момент = постоянная машины постоянного тока * ток якоря двигателя * магнитный поток
Τ = K*I a м

Каков принцип работы двигателя постоянного тока?

Работа двигателя постоянного тока основана на том принципе, что когда проводник с током помещается в магнитное поле, на проводник действует механическая сила. По сути, нет никакой конструктивной разницы между двигателем постоянного тока и генератором постоянного тока.

Как рассчитать крутящий момент двигателя постоянного тока?

В калькуляторе крутящего момента двигателя постоянного тока используется Крутящий момент = постоянная двигателя постоянного тока * ток якоря двигателя * магнитный поток для расчета крутящего момента. Формула крутящего момента двигателя постоянного тока определяется как произведение тока якоря, константы K и магнитного потока. Крутящий момент обозначается символом Τ .

Как рассчитать крутящий момент двигателя постоянного тока с помощью этого онлайн-калькулятора? Чтобы использовать этот онлайн-калькулятор для крутящего момента двигателя постоянного тока, введите константу двигателя постоянного тока 9.1507 (K) , Двигатель тока якоря (I a ) и Магнитный поток м ) и нажмите кнопку расчета. Вот как можно объяснить расчет крутящего момента двигателя постоянного тока с заданными входными значениями -> 434,01 = 0,51 * 3,7 * 230 .

Часто задаваемые вопросы

Что такое крутящий момент двигателя постоянного тока?

Формула крутящего момента двигателя постоянного тока определяется как произведение тока якоря, постоянной К и магнитного потока и представляется как Τ = K*I a м или Крутящий момент = постоянная машины постоянного тока * ток якоря двигателя * магнитный поток . Постоянная машины постоянного тока — это постоянная величина, которую мы определяем для упрощения уравнения ЭДС машины постоянного тока. Двигатель с током якоря определяется как ток якоря, развиваемый в электрическом двигателе из-за вращения ротора, а магнитный поток (Φ) равен количество силовых линий магнитного поля, проходящих через поверхность (например, через проволочную петлю).

Как рассчитать крутящий момент двигателя постоянного тока?

Формула крутящего момента двигателя постоянного тока определяется как произведение тока якоря, константы K и магнитного потока, рассчитанного с помощью Крутящий момент = постоянная двигателя постоянного тока * ток якоря двигателя * магнитный поток . Для расчета крутящего момента двигателя постоянного тока вам потребуется константа двигателя постоянного тока (K) , ток якоря двигателя (I a ) и магнитный поток м ) . С помощью нашего инструмента вам нужно ввести соответствующее значение для постоянной машины постоянного тока, тока якоря двигателя и магнитного потока и нажать кнопку расчета. Вы также можете выбрать единицы измерения (если есть) для ввода (ов) и вывода.

Сколько существует способов расчета крутящего момента?

В этой формуле крутящий момент использует константу двигателя постоянного тока, ток якоря двигателя и магнитный поток. Мы можем использовать 1 другой способ (способы) для расчета того же самого, который выглядит следующим образом:

  • Крутящий момент = Крутящий момент якоря/Механический КПД

Доля

Скопировано!

Как рассчитать число оборотов двигателя


При эксплуатации, контроле, ремонте или замене двигателя важно понимать его технические характеристики. Одним из важных измерений является число оборотов в минуту или RPM, которое описывает скорость двигателя. В этом руководстве мы обсудим, как рассчитать число оборотов двигателя и почему это так важно.

Что такое число оборотов двигателя?

Об/мин — это единица измерения, используемая для описания скорости двигателя. Он обозначает количество оборотов в минуту и ​​описывает скорость, с которой вращается ротор, то есть количество раз, которое вал ротора совершает полный оборот в минуту. Его можно использовать для измерения скорости двигателей, турбин, центрифуг, конвейеров и другого оборудования.

Почему важно рассчитывать число оборотов в минуту

Расчет числа оборотов двигателя, а также другие измерения, такие как крутящий момент, напряжение и мощность, необходимы при выборе двигателя для конкретного применения. Расчет скорости двигателя может помочь вам выбрать правильный тип двигателя при замене компонентов и принять более взвешенные решения по ремонту. Вам также необходимо понимать число оборотов в минуту, чтобы эффективно контролировать и контролировать работу двигателя.

Запросить предложение

Скорости асинхронных двигателей переменного тока

Двигатели переменного тока предназначены для работы на определенных скоростях. Эти скорости одинаковы даже для разных моделей и производителей. Скорость данного двигателя зависит от частоты сети источника питания, а не от напряжения, а также от количества полюсов, которые он имеет. Двигатели переменного тока часто имеют два или четыре полюса, но могут иметь и больше. Связь между полюсами и числом оборотов двигателя связана с магнитным полем, создаваемым полюсами статора. Это поле приводит к созданию магнитных полей в роторе, которые связаны с частотой поля в статоре.

Также необходимо учитывать скольжение, которое представляет собой разницу между синхронной скоростью статора и фактической рабочей скоростью. Ротор всегда вращается немного медленнее, чем магнитное поле статора, и всегда пытается «догнать» его, что создает крутящий момент, необходимый для запуска двигателя.

Чтобы отрегулировать скорость трехфазного двигателя переменного тока, вы можете отрегулировать частоту источника питания двигателя переменного тока с помощью элемента управления. Многие устройства управления переменным током также имеют однофазный вход, что позволяет запускать трехфазные двигатели, даже если у вас нет трехфазного питания. С другой стороны, большинство однофазных двигателей переменного тока не регулируются, поскольку они подключаются непосредственно к стандартной розетке и используют доступную частоту.

Скорости двигателя постоянного тока


Как и асинхронные двигатели переменного тока, двигатели постоянного тока с постоянными магнитами также имеют полюса, но полюса не влияют на скорость, как у двигателей переменного тока. На скорость двигателей постоянного тока влияет несколько других факторов, в том числе рабочее напряжение двигателя, сила магнитов и количество витков провода в якоре. Двигатели постоянного тока могут работать только на скоростях, номинальных для доступного для них напряжения.

Если батарея, от которой работает двигатель, начинает разряжаться и подавать меньшее напряжение, скорость двигателя снижается. Если вы подключите двигатель к источнику питания, скорость увеличится, хотя это может вызвать дополнительный износ двигателя. Вы также можете использовать элементы управления для регулировки скорости двигателя постоянного тока, который работает путем изменения напряжения, доступного для двигателя.

Услуги по ремонту двигателей переменного/постоянного тока

Как рассчитать число оборотов двигателя

Чтобы рассчитать число оборотов асинхронного двигателя переменного тока, умножьте частоту в герцах (Гц) на 60 — — количество секунд в минуте — на два для отрицательные и положительные импульсы в цикле. Затем вы делите на количество полюсов двигателя:

  • (Гц x 60 x 2) / количество полюсов = об/мин без нагрузки

Вы также можете рассчитать коэффициент скольжения, вычитая номинальную скорость при полной нагрузке из синхронной скорости, разделив результат на синхронную скорость и умножив его на 100:

  • ((синхронная скорость – номинальная скорость при полной нагрузке) / (синхронная скорость)) x 100 = рейтинг скольжения

Затем, чтобы найти число оборотов при полной нагрузке, вы конвертируете показатель скольжения в число оборотов в минуту, а затем вычитаете его из числа оборотов без нагрузки:

  • Для расчета оборотов при полной нагрузке: об/мин – проскальзывание оборотов = об/мин при полной нагрузке

Скорость вращения двигателя постоянного тока зависит от напряжения, подаваемого на двигатель. Как правило, производитель двигателя сообщает вам число оборотов в минуту, которое вы можете ожидать при различных напряжениях. Чтобы достичь желаемых оборотов, вы можете отрегулировать напряжение в соответствии с рекомендациями.

Примеры расчета оборотов двигателя по формуле

Рассмотрим несколько примеров расчета оборотов двигателя. Для двигателя переменного тока число полюсов и частота определяют число оборотов холостого хода. Для системы с частотой 60 Гц с четырьмя полюсами уравнение оборотов будет следующим:

  • (Гц x 60 x 2) / количество полюсов = число оборотов без нагрузки
  • (60 х 60 х 2) / 4
  • 7 200 / 4 = 1 800 об/мин

Величина скольжения незначительно зависит от конструкции двигателя. Разумная скорость при полной нагрузке для четырехполюсного двигателя с частотой 60 Гц составляет 1725 об/мин. Скольжение – это разница между скоростью без нагрузки и скоростью с полной нагрузкой. В данном случае это будет:

  • Обороты при полной нагрузке – Обороты без нагрузки = проскальзывание оборотов
  • 1800 – 1725 = 75 об/мин

При 60 Гц двухполюсный двигатель работает со скоростью 3600 об/мин без нагрузки и около 3450 об/мин с нагрузкой:

  • (Гц x 60 x 2) / число полюсов = об/мин без нагрузки
  • (60 х 60 х 2) / 4
  • 7 200 / 2 = 3 600 об/мин

При частоте 60 Гц двигатель с шестью полюсами будет работать со скоростью 1200 об/мин без нагрузки и приблизительно со скоростью 1175 об/мин с нагрузкой. Двигатель с восемью полюсами будет работать при 900 об/мин без нагрузки и около 800 об/мин под нагрузкой. 12-полюсные двигатели, которые встречаются даже реже, чем шестиполюсные и восьмиполюсные модели, работают со скоростью 600 об/мин без нагрузки, а 16-полюсные двигатели работают со скоростью 450 об/мин.

Ремонт двигателя от Global Electronic Services

Важно понимать технические характеристики вашего оборудования, чтобы вы могли лучше его эксплуатировать и обслуживать. Скорость вашего двигателя является неотъемлемой частью его производительности, а возможность расчета и контроля числа оборотов в минуту поможет вам получить максимальную отдачу от ваших машин.

Профессиональные услуги по ремонту и техническому обслуживанию также могут сыграть важную роль, помогая вам в полной мере использовать возможности вашего оборудования. В Global Electronic Services у нас есть большой опыт ремонта и обслуживания широкого спектра промышленного оборудования, включая двигатели переменного и постоянного тока, серводвигатели, промышленную электронику, гидравлику и пневматику и многое другое. Чтобы узнать больше о ремонте двигателей переменного или постоянного тока или о наших услугах, свяжитесь с нами сегодня.

Запросить цену

Как рассчитать число оборотов двигателя

bydosupply

Calculate

No Load RPM RPM Slip Full load RPM Stator Frequency

Frequency (Hz)

Number of Poles

Slip (RPM)

Actual Rated RPM

Desired Synchronous RPM

Results

No -нагрузка об/мин

об/мин

Скольжение оборотов

об/мин

Полная нагрузка, об/мин

об/мин

Об/мин при полной нагрузке

Гц

Электродвигатель — это устройство, преобразующее электрическую энергию в механическую. Электродвигатели используются в различных промышленных целях для обеспечения механической энергией электроинструментов, вентиляторов, электромобилей и т. д. Эти двигатели работают на основе принципа электромагнетизма, который гласит: если проводник с током помещен в магнитном поле на него действует механическая сила, вызванная силами притяжения и отталкивания, создаваемыми магнитным полем. Величина механической силы может быть получена как произведение магнитного поля, тока в проводнике и длины катушки в двигателе. В то время как направление движения проводника можно определить по правилу левой руки Флеминга.

Обычно электродвигатели состоят из трех основных частей, а именно: статора, ротора и коллектора; хотя конструкция двигателя может различаться в зависимости от производителя и области применения двигателя. Статор является неподвижной частью двигателя и в большинстве случаев представляет собой постоянный магнит или ряд магнитов, расположенных вдоль края корпуса двигателя. Ротор/якорь — это вращающаяся часть, расположенная внутри статора. Ротор состоит из медных проводов, намотанных в катушку вокруг оси или вала двигателя. Когда ток течет по медным проводам, он создает магнитное поле, которое взаимодействует с полем, создаваемым статором, заставляя ось (вал двигателя) вращаться.

Коллектор представляет собой металлическое кольцо, разделенное на две половины. Он прикреплен к одному концу катушки. Его основная функция заключается в изменении направления тока в якоре всякий раз, когда катушка поворачивается на пол-оборота. Это помогает гарантировать, что концы катушки не двигаются в противоположных направлениях, позволяя валу двигателя вращаться только в одном направлении.

Три части двигателя (статор, ротор и коммутатор) основаны на силах отталкивания и притяжения электромагнетизма, которые заставляют вал двигателя непрерывно вращаться всякий раз, когда на него подается постоянный ток. Магнитные полюса якоря пытаются выровняться с противоположными магнитными полюсами статора, противоположные полюса притягиваются, а один и тот же полюс отталкивается.

Существует две широкие классификации электродвигателей: двигатели постоянного тока и двигатели переменного тока. Основное различие между ними заключается в том, что двигатели постоянного тока работают на постоянном токе (DC), а двигатели переменного тока работают на переменном токе (AC). Каждый из этих типов двигателей имеет различные характеристики с точки зрения производительности, надежности, эффективности и стоимости.
Однако одним из наиболее важных параметров, учитываемых при выборе или определении производительности любого из двух типов двигателей, является частота вращения двигателя. Понимание основ вращения двигателя имеет важное значение, поскольку эти знания помогут вам выбрать правильный тип двигателя для вашего конкретного применения; путем определения выходного крутящего момента двигателя и скорости двигателя. Кроме того, знание того, как рассчитать число оборотов двигателя, может помочь вам эффективно отслеживать и контролировать работу двигателя. В целом, регулирование оборотов двигателя играет ключевую роль в производственных процессах, в которых двигатели используются для управления постоянной и переменной скоростью, а также для управления крутящим моментом.

об/мин — это сокращенная форма оборотов в минуту (об/мин). Это единица угловой/вращательной скорости, которая указывает скорость вращения компонента ротора, т. е. количество полных оборотов, совершаемых ротором в минуту. Проще говоря, RPM — это мера, используемая для описания скорости вращения шпинделя/вала двигателя.
Число оборотов двигателя переменного тока зависит от двух основных факторов: частоты питающей сети и проводки двигателя, в частности от количества полюсов. С другой стороны, на скорость вращения двигателя постоянного тока влияют рабочее напряжение, сила магнитной потокосцепления и число витков якоря. Следовательно, для достижения желаемой выходной скорости вы должны использовать двигатель переменного тока в указанном диапазоне частоты сети, а если у вас есть двигатель постоянного тока, вы должны использовать его в пределах рекомендуемых значений напряжения.

Линия электропитания переменного тока может иметь частоту 50 Гц или 60 Гц в зависимости от частоты национальной сети данной страны. В источнике питания 60 Гц полярность якоря двигателя меняется быстрее, чем в источнике питания 50 Гц. Следовательно, двигатель с частотой 50 Гц будет иметь более высокую скорость вращения по сравнению с двигателем с частотой 60 Гц. Более высокие обороты приводят к более высокой мощности на валу, большему реактивному току и, следовательно, к более низкому коэффициенту мощности. Несмотря на то, что более высокие обороты заставляют двигатель выделять больше тепла, вентилятор охлаждения также будет работать с такой же высокой скоростью; тем самым рассеивая дополнительное тепло с большей скоростью. Подключение двигателя с частотой 60 Гц к источнику питания с частотой 50 Гц не имеет серьезных последствий, только двигатель будет работать примерно на 83% от номинальной скорости.

Однако, если вы изменяете скорость вращения двигателя при значении напряжения, отличном от номинального рабочего напряжения этого конкретного двигателя, вероятно, произойдет насыщение его магнитного сердечника. Насыщение магнитопровода вызывает резкое увеличение потребляемого тока, что, в свою очередь, приводит к перегреву блока двигателя. Вы можете предотвратить насыщение магнитного сердечника, уменьшив входное напряжение и поддерживая постоянное отношение напряжения к частоте.

Математически скорость двигателя может быть выражена как функция частоты напряжения питания и количества полюсов двигателя следующим образом: 

Для двигателей переменного тока можно рассчитать число оборотов двигателя трех типов: число оборотов без нагрузки, проскальзывание оборотов и число оборотов при полной нагрузке. Чтобы получить число оборотов без нагрузки, вы умножаете частоту сети на 60, затем на два и, наконец, делите результаты на количество полюсов в двигателе. 60 в умножении представляет количество секунд в минуте, и суть умножения на 2 заключается в том, что в цикле питания есть отрицательные и положительные импульсы.

Фактическое число оборотов двигателя всегда ниже синхронной скорости. Это связано с тем, что если якорь вращается с заданной синхронной скоростью, магнитное поле обмоток статора больше не будет взаимодействовать с магнитным полем обмоток ротора, т. е. не будет относительного движения между двумя магнитными полями. В таких обстоятельствах это означает, что в обмотках ротора будет индуцироваться нулевой ток, и, следовательно, в якоре не будет создаваться магнитное поле, заставляющее его вращаться. Разница между синхронной скоростью двигателя и фактической скоростью называется скольжением оборотов и математически выражается как:

Его также можно получить путем преобразования рейтинга скольжения двигателя в число оборотов в минуту следующим образом;

Чтобы оценить рейтинг проскальзывания двигателя, сначала найдите разницу между синхронной скоростью и номинальной скоростью при полной нагрузке, а затем разделите результат на синхронную скорость и умножьте результат на 100 %, что математически выражается как:

Число оборотов в минуту при полной нагрузке получается путем вычитания проскальзывания числа оборотов в минуту из числа оборотов в минуту без нагрузки.

Для двигателей постоянного тока число оборотов в минуту в основном зависит от входного напряжения двигателя. В основном производители двигателей постоянного тока предоставляют диаграмму, показывающую ожидаемую скорость двигателя при различных настройках напряжения. Чтобы получить желаемые обороты, можно регулировать входное напряжение в соответствии с таблицей.

Рассмотрим несколько примеров расчета оборотов двигателя. Как было показано ранее, для двигателей переменного тока скорость вращения без нагрузки зависит от частоты сети и количества полюсов.

Пример 1: При частоте сети 60 Гц и четырехполюсном двигателе переменного тока число оборотов двигателя на холостом ходу можно определить как:

Величина скольжения варьируется от одного двигателя к другому в зависимости от конструкции двигателя. Например, если фактическое число оборотов двигателя, указанное на паспортной табличке этого двигателя, составляет 1725 об/мин, проскальзывание оборотов будет равно.

Если для 60 Гц и 4-полюсного двигателя задано скольжение оборотов на 75 об/мин, номинальная частота вращения при полной нагрузке для двигателя будет: 

Пример 2:  Для двигателя 60 Гц с двумя полюсами и проскальзыванием 150 об/мин определите рабочую скорость без нагрузки и с полной нагрузкой.

Теоретически 6-полюсный электродвигатель, подключенный к источнику питания с частотой 60 Гц, работает со скоростью 1 200 об/мин без нагрузки и со скоростью 1 175 об/мин под нагрузкой. В то время как 8-полюсный двигатель будет иметь скорость без нагрузки около 900 об/мин и 800 об/мин при нагрузке. Наиболее распространенными двигателями переменного тока являются 2-полюсные, 4-полюсные, 6-полюсные и 8-полюсные двигатели. 12- и 16-полюсные двигатели обеспечивают рабочую скорость без нагрузки 600 и 450 об/мин соответственно, но они менее распространены.

Синхронная скорость асинхронного двигателя переменного тока может регулироваться с помощью преобразователя частоты. Преобразователь частоты может помочь изменить частоту статора, потому что он будет вращаться с той же частотой, что и вращающееся магнитное поле источника питания переменного тока. Синхронная скорость может быть выражена как функция частоты статора и числа полюсов,

Где;

Таким образом, если для асинхронного двигателя переменного тока с 4 полюсами требуется синхронная скорость 1500 об/мин, тогда необходимая частота статора будет:  

Кроме того, конструкция проводки определяет количество полюсов в двигателе, а увеличение числа полюсов в двигателе снижает обороты двигателя при работе на холостом ходу и при полной нагрузке. В частности, количество полюсов влияет на скорость двигателя, поскольку увеличение числа полюсов приводит к тому, что двигатель работает намного медленнее. Например, якорь двухполюсного двигателя достигает полного поворота на 360 градусов всего за одну смену полярности, в то время как якорь четырехполюсного двигателя достигает поворота на 180 градусов только за одну смену полярности.

Таким образом, если бы все остальные параметры оставались постоянными, скорость вращения 2-полюсного двигателя была бы в два раза выше, чем у 4-полюсного двигателя. А так как полярность источника питания 60Гц меняется 60 раз каждую секунду. 2-полюсный двигатель, подключенный к такому источнику питания (60 Гц), будет вращаться со скоростью 3600 об/мин, а 4-полюсный двигатель будет иметь скорость вращения 1800 об/мин.

При эксплуатации, ремонте или даже замене двигателя крайне важно полностью понимать технические характеристики двигателя. Как упоминалось ранее, расчет числа оборотов двигателя является одним из ключевых факторов, учитываемых при выборе двигателя. Поскольку точный расчет числа оборотов двигателя может легко помочь вам оценить механическую мощность вращения вала двигателя, которая имеет основополагающее значение для определения способности данного двигателя выполнять конкретную задачу.

Знание оборотов двигателя также имеет решающее значение, когда инженеры-электрики и инженеры-конструкторы разрабатывают графические иллюстрации характеристик двигателя с использованием кривых крутящий момент-скорость. Причина в том, что для построения кривых крутящий момент-скорость необходимо построить график оборотов двигателя, тока якоря, выходной механической мощности и эффективности в зависимости от выходного крутящего момента двигателя. Кривые крутящий момент-скорость очень часто встречаются в технических руководствах по двигателям постоянного тока, поскольку они дают представление о том, как вы можете регулировать скорость вращения вашего двигателя постоянного тока.

Когда производители двигателей указывают противоЭДС (противоэлектродвижущую силу) двигателя, им требуется угловая скорость этого двигателя. Обратная ЭДС, также известная как встречная ЭДС (CEMF), представляет собой напряжение, возникающее при вращении якоря, и оно прямо пропорционально угловой скорости двигателя. Константа пропорциональности в этом отношении называется «константой противо-ЭДС» двигателя, часто выражаемой в единицах вольт/об/мин. Следовательно, зная значение постоянной противо-ЭДС, можно оценить скорость двигателя в совместимых единицах, т. е. число оборотов в минуту можно использовать для расчета ожидаемого значения противо-ЭДС двигателя.

Число оборотов двигателя также помогает определить выходную мощность двигателя. При нулевых оборотах выходная мощность равна нулю, а при максимальной рабочей скорости (об/мин) значение выходной мощности двигателя является максимальным. Крутящий момент или движущая сила, которая заставляет двигатель работать, также активны от 0% до 100% рабочей скорости. Крутящий момент двигателя относительно постоянен во время работы двигателя, но двигатель обеспечивает более высокую выходную мощность при более высокой скорости. Это означает, что двигатель будет иметь более высокую выходную мощность при более высоких настройках оборотов и низкую выходную мощность при более низких настройках оборотов. Математически

Где;

Например, для электродвигателя, который обеспечивает выходной крутящий момент 3,6 Нм при скорости 2000 об/мин, мощность на валу двигателя будет равна: 

Если изменить настройки скорости того же двигателя на 3450 об/мин, то двигатель будет производить выходную мощность 1,3 кВт.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.