Cuplul de antrenare

De la Wikipedia, enciclopedia liberă.
Salt la navigare Salt la căutare
Curba de cuplu a unei motociclete
Diagrama cuplului motorului monocilindric 4T și 2T:
A) aspirație (4T); revenirea pistonului la TDC (2T)
B) compresie (4T); coborârea pistonului la PMI (2T)
C) expansiune
D) deversare
α) moment motor mediu

Cuplul de antrenare este momentul mecanic al sistemului de forțe exercitate de un motor asupra unei transmisii . Acesta variază pe măsură ce turația motorului se schimbă cu o tendință care depinde de tipul de motor; are o valoare maximă în corespondența unui regim dat. În cazul motorului cu ardere internă, cuplul de antrenare este proporțional cu energia utilă dezvoltată de motor în ciclul unic la o viteză dată.

Utilizare și măsurare

Cuplul este utilizat pentru a obține puterea motorului printr-o formulă fizică care utilizează valoarea cuplului împreună cu valoarea de rotație la care a fost detectată.

Unitatea de măsură pentru cuplu este N · m ( newtonmetru ) sau kg · m ( kilogrammetru ); kg m este de 9,81 N m.

Având în vedere cuplul în N m, viteza unghiulară în rotații pe minut și puterea în wați, avem formula:

Dacă doriți puterea în kW, împărțiți doar rezultatul la 1 000, iar dacă doriți rezultatul în HP, trebuie să înmulțiți kW cu 1,36. Rețineți că Hp nu este egal cu CV : 1 CP = 1.0139 CV sau 1 CV = 0.9863 CP (deci 1 CP > 1 CV ).

Dacă, pe de altă parte, se dorește obținerea cuplului în N m de la puterea exprimată în wați, trebuie urmată următoarea formulă:

Pentru a obține cuplul în kg · m va fi necesar să împărțim rezultatul formulei la 9,81.

Comparație între cuplu și putere

În orice mijloc de transport, viteza maximă depinde de puterea maximă. Accelerația maximă, la un raport de transmisie fix, este atinsă la viteza maximă a cuplului. Viteza maximă a cuplului este mai mică sau egală cu viteza maximă a puterii .

Puterea este dată de cuplul pe viteză unghiulară, sau chiar de forța pe viteză. În industria auto, forța de rezistență pe care trebuie să o depășească motorul include inerția (în caz de accelerație), fricțiunea (motor, transmisie, anvelope etc.), rezistența aerodinamică a aerului și, în cazul unui drum ascendent, componenta forța de greutate paralelă cu direcția traiectoriei (în coborâre trebuie scăzută). În general, rezistența generală crește odată cu creșterea vitezei, în anumite condiții de conducere și caracteristici ale vehiculului, va exista o anumită forță de rezistență care înmulțită cu viteza la care a fost detectată va da puterea livrată de motor . Această putere este, mai mică decât eficiența transmisiei, egală cu cea transmisă roților.

Să luăm în considerare două mașini în aceleași condiții de conducere și cu caracteristici identice, dar cu o putere maximă diferită.

Viteza maximă realizabilă depinde de capacitatea fiecărei mașini de a se opune forței de rezistență, care crește odată cu creșterea vitezei. Starea vitezei maxime apare atunci când forța exercitată de roți pe drum în direcția mișcării nu mai este mai mare decât forța de rezistență, ci este egală cu aceasta. Deoarece tracțiunea roților este întotdeauna proporțională cu cuplul transmis roților, iar aceasta din urmă este proporțională cu puterea transmisă roților (egală cu cea livrată de motor), este evident că mașina mai puternică poate atinge un viteza deoarece la aceeași viteză de rotație a roților, deci a vitezei de rulare, cuplul transmis roților (puterea împărțită la viteza de rotație a roților) este mai mare, prin urmare, și tracțiunea roților va fi mai mare.

Cuplul dezvoltat de motor reprezintă forța exprimată de motor la orice turație dată, în timp ce cuplul transmis roților depinde atât de cuplul motor, cât și de raportul de transmisie și determină accelerația . Prin urmare, cu același raport , cu cât este mai mare cuplul de acționare, cu atât accelerația va fi mai mare . Prin urmare, cu același raport, accelerația maximă se obține la regimul de cuplu maxim. Pentru a avea accelerația maximă la o anumită viteză , totuși, va fi necesar să se utilizeze raportul de transmisie care la acea anumită viteză permite transmiterea puterii maxime posibile roților, astfel încât cuplul transmis roților să fie maxim.

Din acest motiv, mașinile cu cuplu mare la turații mici , cu aceeași putere maximă, au o preluare mai bună. Acest lucru se întâmplă pentru că în mod normal , mașinile cu valori ridicate maxime ale cuplului la aceeași putere maximă ( în general , diesel sau supraalimentate motoare ) încep să se dezvolte un cuplu puternic înaintea celorlalte motoare și, în consecință , de asemenea , o putere puternică la un nivel scăzut număr de rotații , având astfel performanță mai bună. Din acest motiv, în competițiile cu limite de putere, scopul este de a avea valori de cuplu foarte mari la turații mici.

Valoarea cuplului la volan

Valoarea cuplului variază în funcție de variația raportului de transmisie introdus, dar înainte de a descrie de ce trebuie să aveți o masă la îndemână.

Angrenaj Rotația roților motrice Cuplul la roată Puterea la roată Turația motorului Cuplul motorului Puterea motorului
1 375 1 120 N m 44 kW 6 000 70 N m 44 kW
2 1 600 262,5 N m 44 kW 6 000 70 N m 44 kW
3 2 400 175 N m 44 kW 6 000 70 N m 44 kW

După cum se vede din tabel, valoarea puterii este întotdeauna aceeași pentru orice treaptă de viteză, indiferent dacă vorbim despre roată sau motor ; acest lucru este dat de faptul că puterea este dată de cuplul pentru numărul de rotații și din acest motiv nu suferă variații odată cu adoptarea diferitelor rapoarte de transmisie și nici nu ar putea fi altfel, deoarece ar fi ca și cum ai crede că energia poate fi creat din nimic.

Valoarea cuplului la roată, pe de altă parte, variază pe măsură ce angrenajul și, prin urmare, rotația roților variază; aceasta deoarece, pentru a contracara puterea motorului este necesar să aveți o putere egală și opusă (rețineți că există mult mai puține rotații și puterea este dată de numărul de rotații înmulțit cu cuplul), este necesar să au un cuplu mai mare decât cel al motorului (acest cuplu rezistent va fi egal și opus celui transmis de roată ). Mai precis, cuplul la volan este la cuplul motorului, deoarece rotațiile pe minut (rpm) ale motorului sunt la rotațiile pe minut (rpm) ale roții.

Conectarea cuplului de acționare cu accelerație

Pentru a impune o accelerație unui corp, trebuie să conferim o forță mai mare decât fricțiunea corpului rezultată din masa corpului respectiv. Dacă diferența dintre forța furnizată și forța de frecare (forța rezistentă la schimbarea stării) rămâne aceeași tot timpul și forța furnizată este mai mare decât cea rezistentă, corpul examinat va avea întotdeauna aceeași accelerație și va crește liniar și progresiv viteza acestuia. Când diferența dintre cele două forțe devine zero (forța furnizată = forța de rezistență) nu are loc nicio accelerație și corpul va călători cu o viteză constantă.

Deoarece cuplul descrie forța exprimată de motor pentru fiecare turație a motorului , aceasta trebuie să depășească forțele de rezistență, cum ar fi inerția , fricțiunea și pante care afectează turația fiecărui motor. În cazul unei curbe de cuplu plat, diferența dintre forța motorului și forțele rezistente va fi constantă (excluzând fricțiunea aerului ) și vom avea o forță rezultată constantă în timp și pentru fiecare turație a motorului și, în consecință, o curbă de accelerare plană exact ca cuplul. Având în vedere fricțiunea aerului, vom vedea curba de accelerație mai mică în partea finală, mai mult sau mai puțin evidentă în funcție de lungimea angrenajului .

Acum știm că curba de accelerație este aceeași sau cel puțin foarte asemănătoare cu cea a cuplului la volan. De ce roata și nu motorul ? Deoarece odată cu schimbarea treptei de viteză, valoarea cuplului la roată se schimbă. Prin creșterea lungimii angrenajului , roata se simte având o rotație din ce în ce mai mare pe minut . Deoarece puterea este întotdeauna aceeași, există deci un cuplu mai mic. Pe de altă parte, cu doze diferite de gaz, puterea dezvoltată de motor și, prin urmare, și cea disponibilă pentru roată, cuplul și, prin urmare, accelerația sunt direct reduse.

Comparând un motor cu un cuplu ridicat și cu puține rotații ale motorului sau un motor cu multe rotații ale motorului și un cuplu redus, vom vedea că în cazul în care curbele cuplului au aceeași formă, au aceeași curbă de accelerație și în cazul aceeași putere și aceleași valori de accelerație.

Legătură de putere și cuplu cu viteză maximă

Pictogramă lupă mgx2.svg Același subiect în detaliu: Puterea (fizica) § Relația cu viteza la autovehicule .

Pentru a defini viteza unui vehicul nu este atât de util să folosiți valorile cuplului, dar valorile cuplului înmulțite cu viteza de rotație a motorului, așa-numita putere maximă, de fapt pentru același vehicul și, prin urmare, rezistența la pătrunderea în aer, dar cu puteri diferite chiar dacă cu aceeași curbă de cuplu, va exista o viteză mai mare cu motorul cu putere mai mare, deoarece cu un număr mai mare de rotații se poate adopta un raport de reducere mai mare și, prin urmare, mai puțin rezistent la forță la fiecare ciclu.

Prin urmare, motivul pentru care se utilizează valoarea maximă a puterii se datorează faptului că reflectă mai bine și mai simplu calitățile de turație ale motoarelor , ajutând mult la comparația între diferite tipuri de motoare, deoarece puterea este dată de produsul forței cu turația. că la o viteză dată există o rezistență precisă pentru fiecare formă dată a vehiculului, este mult mai convenabil și mai rapid să folosiți valoarea maximă a puterii , deoarece altfel pentru a compara mai multe motoare ar fi necesar să evaluați valorile cuplului în proporțional cu diferitele unelte.

Comparând un motor cu o curbă de cuplu mare cu puține rotații ale motorului sau un motor cu multe rotații ale motorului și cuplu redus, vom vedea că, dacă acestea oferă aceeași putere maximă, turația maximă va fi aceeași.

Teste de performanță

Pentru compararea celui mai bun cuplu al unui motor și, prin urmare, al elasticității de funcționare , se folosește testul de recuperare, care se efectuează cu cea mai lungă treaptă, în prima parte a testului vehiculul cu cuplu mai mare și, prin urmare, o putere mai mare la numărul redus de rotații este mai bun în partea inițială, în a doua parte (terminal) vehiculul cu putere mai mare (aceeași valoare a cuplului la turații mai mari sau turații mai mari, dar cu un cuplu mai mare) este mai bun, astfel încât vehiculul optim va fi cel care va avea o putere bine distribuită la toate turațiile motorului și, prin urmare, cu o curbă de cuplu de tip plat (valoare constantă a cuplului).

Elemente conexe