Почему мощность двигателя измеряется в лошадиных силах: Почему мощность авто измеряется в лошадиных силах

Указан полный крутящий момент при 2600 об/мин в соответствии с SAE J1940 согласно рейтингу Briggs & Stratton

Указана полная мощность при 3600 об/мин в соответствии с SAE J1940 согласно оценке Briggs & Stratton.

Значения полезной мощности берутся с установленными выхлопом и воздушным фильтром, тогда как значения полной мощности собираются без этих приспособлений. Фактическая полная мощность двигателя будет выше, чем полезная мощность двигателя, и на нее будут влиять, среди прочего, условия окружающей среды и вариативность от двигателя к двигателю. Учитывая широкий спектр продуктов, на которые устанавливаются двигатели, бензиновый двигатель может не развивать номинальную полную мощность при использовании в данном энергетическом оборудовании. Эта разница обусловлена ​​множеством факторов, включая, помимо прочего, разнообразие компонентов двигателя (воздухоочиститель, выхлоп, наддув, охлаждение, карбюратор, топливный насос и т. д.), ограничения применения, условия эксплуатации (температура, влажность, высота над уровнем моря) и непостоянство двигателей. Из-за ограничений производства и мощности компания Briggs & Stratton может заменить этот двигатель двигателем большей номинальной мощности.

Узнайте, как правильно и безопасно использовать, устранять неисправности и обслуживать оборудование Briggs & Stratton.

Просмотреть статьи с инструкциями >

Узнайте о новейших продуктах, пошаговые инструкции о том, как найти номер модели вашего двигателя и многое другое.

Просмотр видео >

лошадиных сил двигателя — Physics LibreTexts

1. Последнее обновление

2. Сохранить как PDF

Введение

В этом небольшом документе обсуждается измерение мощности двигателя, в частности лошадиных сил двигателя автомобиля или мотоцикла. Уровень обсуждения предназначен для начального курса физики университетского уровня.

Поскольку количество лошадиных сил основано на британской системе единиц и до сих пор часто указывается производителями транспортных средств, мы будем игнорировать единицы СИ.

Номера формул, указанные с SJ , являются номерами из R. A. Серуэй и Дж.В. Jewett, Принципы физики: текст, основанный на исчислении , 3-е изд.; номера уравнений в скобках не из этого текста.

Для эффективного просмотра этого документа на вашем компьютере должен быть установлен проигрыватель Flash Player версии не ниже 5. Проигрыватель Flash можно бесплатно загрузить с веб-сайта http://www.macromedia.com/.

Работа и мощность

Когда сила F действует в направлении движения на объект, после перемещения объекта на расстояние \(\Delta\) r работа W , выполненная над объектом, равна:

\[W=F\Del ta r \tag{SJ:6.2}\]

Если работа совершается над объектом за время \(\Delta\) t , то мощность P равна скорости выполнения работы:

\[P=\frac{W}{\Delta t} \tag{SJ:6 .25}\]

Единицей мощности в системе СИ является ватт (Вт), названный в честь Джеймса Уатта, который изобрел современный паровой двигатель. Размеры указаны в Н-м/с. Британские единицы мощности — ft-lb/sec.

Примерно в 1775 году Уатт ввел другую единицу измерения мощности: лошадиных сил (л.с.) . В то время для подъема угля из шахты использовались лошади, как показано справа.

Ватт узнал, что «сильная лошадь может поднять 150 фунтов на высоту 220 футов за 1 минуту». Он определил это как одну лошадиную силу.

1 л.с. составляет 150 фунтов x 220 футов / 60 секунд = 550 фут-фунтов/сек.

Измерение мощности двигателя в лошадиных силах

Прямое измерение

В принципе, мы можем измерить мощность двигателя в лошадиных силах так же, как это определил Уатт: посмотреть, какой вес двигатель может поднять на заданное расстояние за заданное время.

Анимация справа показывает двигатель мотоцикла. Шкив установлен на коленчатом валу и вращается вместе с двигателем. Груз подвешен к шкиву на веревке, и двигатель поднимает груз с постоянной скоростью. Вес имеет величину F и радиус шкива r .

На практике этот метод очень сложен, так как реальный двигатель вращается со скоростью тысячи оборотов в минуту.

Косвенное измерение

Способ, которым обычно выполняется измерение мощности двигателя, аналогичен показанному на рисунке справа. Шкив, прикрепленный к коленчатому валу двигателя, контактирует с другим шкивом через материал с высоким коэффициентом трения между ними. На втором шкиве подвешен груз, и его масса регулируется так, чтобы он оставался неподвижным.

Эксперимент Механический эквивалент тепла в лаборатории использует очень похожую технику. Руководство по эксперименту (pdf, 297k) находится здесь.

Двигатель, показанный на этих анимациях, взят от мотоцикла Suzuki SV650. Изображение используется с разрешения. Исходный сайт: www.koups.com/sales/suzuki/sp…sv650_info.htm

В приведенном выше прямом измерении после одного оборота двигателя работа, выполненная им, равна длине окружности шкива, умноженной на силу:

\[W_{1~rev}=2 \pi rF\tag{1}\]

Когда приложенная сила F действует под углом \( \varphi \) относительно вектора положения r , определяющего точку приложения силы, крутящий момент равен:

\[\tau =rF \sin(\phi) \tag{SJ:10. 18}\]

Для прямого измерения угол \( \varphi \) равен 90 градусам, поэтому крутящий момент, создаваемый двигателем, равен r x F . Таким образом, мы перепишем уравнение (1) в терминах крутящего момента, создаваемого двигателем:

\[W_{1~rev}=2 \pi \tau \tag{2}\]

Для косвенного измерения общий крутящий момент на втором шкиве равен нулю, поскольку он неподвижен. Таким образом, крутящий момент, действующий на него со стороны двигателя через первый шкив, равен и противоположен крутящему моменту, действующему на груз. Таким образом, крутящий момент, создаваемый двигателем, такой же, как и для прямого измерения : r x F . Точно так же уравнения (1) и (2) выше дают работу, совершаемую двигателем после одного оборота; энергия в этом случае переходит в теплоту, выделяемую трением.

После того, как двигатель совершил \( \Delta \) n оборотов, проделанная работа составит:

\[W_{\Delta n~об}=2 \pi \tau \Delta n \tag{3}\]

Таким образом, скорость работы, мощность:

\[P=2\pi \tau \left(\frac{\Delta n}{\Delta t}\right) \tag{4}\]

Обычно скорость двигателя измеряется в оборотах в минуту ( об/мин ), что связано с оборотами в секунду соотношением:

\[\frac{\Delta n}{\Del ta t} =\frac{rpm}{60} \tag{5}\]

Таким образом, мощность:

\ [p = \ frac {2 ~ \ pi ~ \ tau ~ rpm} {60} \ Tag {6} \]

В британской системе единиц, единицы силы в EQN (6)- FT-LB / Sec . Так как 1 лошадиная сила равна 550 ft-lb/sec, то мощность двигателя равна:

\[hp=\frac{2~\pi~\tau ~rpm}{60(550)} \tag{7a}\]

\[hp=\frac{\tau ~rpm}{5252} \tag{7b}\]

Мы видели, что лошадиных сил двигателя получается из измерения его крутящий момент . Недолгое размышление может убедить вас в том, что крутящий момент действительно является основной величиной, представляющей интерес при измерении мощности двигателя, поскольку именно крутящий момент, воздействующий на колеса, заставляет автомобиль ускоряться.

Вы также можете увидеть из уравнения. (7b), что при 5252 об/мин мощность всегда численно равна крутящему моменту. Когда частота вращения меньше 5252 об/мин, мощность меньше крутящего момента, а когда частота вращения больше 5252 об/мин, мощность больше крутящего момента.

Прибор, измеряющий мощность двигателя, называется динамометром . Ниже приведен результат динамометрического измерения изготовленного на заказ V-образного двигателя мотоцикла объемом 1200 куб. см. Более светлая синяя кривая — это крутящий момент, а темно-синяя — мощность.

Приведенный выше график был сделан для двигателя, настроенного Моше К. Леви, и используется с разрешения. Оригинальный сайт: http://www.mklsportster.com/xlnallinstage2.htm.

Наконец, для повседневного использования в автомобиле хороший двигатель обеспечивает высокий крутящий момент и обеспечивает этот крутящий момент в широком диапазоне оборотов. Полученное значение лошадиных сил далеко не так хорошо измеряет двигатель.

Вопрос

В системе единиц СИ мощность двигателя обычно выражается в киловаттах, а крутящий момент в Н-м. Что эквивалентно уравнению (7b) для динамометра, который измеряет крутящий момент в единицах СИ и для которого мы хотим выразить мощность в кВт?

Лошадиная сила двигателя распространяется по незадекларированной лицензии и была создана, изменена и/или курирована LibreTexts.