كيفية قياس عزم سيارتك

يتناسب عزم الدوران مع القدرة الحصانية ويختلف حسب السيارة وخصائصها. يؤثر حجم العجلة ونسبة التروس على عزم الدوران.

سواء كنت تشتري سيارة جديدة أو تبني قضيبًا ساخنًا في المرآب الخاص بك ، هناك عاملان يلعبان دورًا عند تحديد أداء المحرك: القدرة الحصانية وعزم الدوران. إذا كنت مثل معظم ميكانيكيي "افعل ذلك بنفسك" أو عشاق السيارات ، فمن المحتمل أن يكون لديك فهم جيد للعلاقة بين القدرة الحصانية وعزم الدوران ، ولكن قد تجد صعوبة في فهم كيفية تحقيق أرقام "القدم بالقدم". صدق أو لا تصدق ، إنه في الواقع ليس بهذه الصعوبة.

قبل أن ندخل في التفاصيل الفنية ، دعنا نكسر بعض الحقائق والتعريفات البسيطة لمساعدتك على فهم سبب أهمية كل من القدرة الحصانية وعزم الدوران في الاعتبار. يجب أن نبدأ بتحديد العناصر الثلاثة لقياس أداء محرك الاحتراق الداخلي: السرعة والعزم والقوة.

جزء 1 من 4: فهم كيف تؤثر سرعة المحرك وعزم الدوران والطاقة على الأداء العام

في مقال نشر مؤخرًا في مجلة Hot Rod ، تم أخيرًا حل أحد أعظم الألغاز المتعلقة بأداء المحرك من خلال العودة إلى أساسيات كيفية احتساب القوة بالفعل. يعتقد معظم الناس أن مقاييس الدينامومتر (مقاييس ديناميكيات المحرك) مصممة لقياس قوة المحرك.

في الواقع ، لا تقيس المقاييس الديناميكية القوة ، بل تقيس عزم الدوران. يتم ضرب رقم العزم هذا في عدد الدورات في الدقيقة الذي يتم قياسه عنده ثم يتم تقسيمه على 5,252 للحصول على رقم القوة.

لأكثر من 50 عامًا ، لم تستطع مقاييس الدينامومتر المستخدمة لقياس عزم دوران المحرك وعدد الدورات في الدقيقة التعامل مع الطاقة العالية التي تولدها هذه المحركات. في الواقع ، تنتج أسطوانة واحدة على 500 بوصة مكعبة من Hemis الذي يحترق النيترو ما يقرب من 800 رطل من الدفع عبر أنبوب عادم واحد.

جميع المحركات سواء كانت محركات احتراق داخلي أو كهربائية تعمل بسرعات مختلفة. بالنسبة للجزء الأكبر ، كلما أكمل المحرك شوطه أو دورته بشكل أسرع ، زادت الطاقة التي ينتجها. عندما يتعلق الأمر بمحرك الاحتراق الداخلي ، هناك ثلاثة عناصر تؤثر على أدائه العام: السرعة ، والعزم ، والقوة.

يتم تحديد السرعة من خلال مدى سرعة أداء المحرك لعمله. عندما نطبق سرعة المحرك على رقم أو وحدة ، فإننا نقيس سرعة المحرك في عدد دورات في الدقيقة أو دورة في الدقيقة. "الشغل" الذي يقوم به المحرك هو القوة المطبقة على مسافة قابلة للقياس. يُعرَّف عزم الدوران على أنه نوع خاص من العمل ينتج عنه دوران. يحدث هذا عندما يتم تطبيق قوة على نصف القطر (أو ، بالنسبة لمحرك الاحتراق الداخلي ، دولاب الموازنة) وعادة ما يتم قياسها بالقدم.

القدرة الحصانية هي السرعة التي يتم بها العمل. في الأيام الخوالي ، إذا كانت هناك حاجة إلى نقل الأشياء ، فعادة ما يستخدم الناس حصانًا للقيام بذلك. تشير التقديرات إلى أن حصانًا واحدًا يمكن أن يتحرك بحوالي 33,000 قدم في الدقيقة. من هنا يأتي مصطلح "القدرة الحصانية". على عكس السرعة وعزم الدوران ، يمكن قياس القدرة الحصانية بعدة وحدات منها: 1 حصان = 746 واط ، 1 حصان = 2,545 وحدة حرارية بريطانية و 1 حصان = 1,055 جول.

تعمل هذه العناصر الثلاثة معًا لإنتاج قوة المحرك. نظرًا لأن عزم الدوران يظل ثابتًا ، تظل السرعة والقوة متناسبتين. ومع ذلك ، مع زيادة سرعة المحرك ، تزداد القوة أيضًا للحفاظ على ثبات عزم الدوران. ومع ذلك ، فإن الكثير من الناس مرتبكون حول كيفية تأثير عزم الدوران والقوة على سرعة المحرك. ببساطة ، مع زيادة عزم الدوران والقوة ، تزداد سرعة المحرك أيضًا. والعكس صحيح أيضًا: مع انخفاض عزم الدوران والقوة ، تنخفض سرعة المحرك أيضًا.

جزء 2 من 4: كيف يتم تصميم المحركات لأقصى عزم دوران

يمكن تعديل محرك الاحتراق الداخلي الحديث لزيادة الطاقة أو عزم الدوران عن طريق تغيير حجم أو طول قضيب التوصيل وزيادة التجويف أو تجويف الأسطوانة. غالبًا ما يشار إلى هذا على أنه نسبة التجويف إلى السكتة الدماغية.

يقاس عزم الدوران بمتر نيوتن. ببساطة ، هذا يعني أن العزم يقاس في حركة دائرية بزاوية 360 درجة. يستخدم مثالنا محركين متطابقين لهما نفس قطر التجويف (أو قطر أسطوانة الاحتراق). ومع ذلك ، فإن أحد المحركين له "شوط" أطول (أو عمق الأسطوانة الناتج عن قضيب التوصيل الأطول). يتمتع محرك الشوط الأطول بحركة خطية أكثر حيث يدور عبر غرفة الاحتراق ولديه تأثير أكبر لإنجاز نفس المهمة.

يقاس العزم بالرطل-قدم ، أو مقدار "العزم" المطبق لإكمال المهمة. على سبيل المثال ، تخيل أنك تحاول فك مسمار صدئ. لنفترض أن لديك مفتاحي ربط مختلفين للأنابيب ، أحدهما بطول 2 قدم والآخر بطول 1 قدم. بافتراض أنك تستخدم نفس المقدار من القوة (ضغط 50 رطلاً في هذه الحالة) ، فأنت في الواقع تستخدم 100 قدم رطل من عزم الدوران لمفتاح ربط بقدمين (50 × 2) و 50 رطلاً فقط. عزم الدوران (1 × 50) بمفتاح ربط ساق واحد. ما هو مفتاح الربط الذي سيساعدك على فك البراغي بسهولة أكبر؟ الجواب بسيط - الجواب الذي يحتوي على عزم دوران أكبر.

يقوم المهندسون بتطوير محرك يوفر نسبة عزم دوران أعلى إلى القدرة الحصانية للمركبات التي تحتاج إلى "قوة" إضافية للتسريع أو الصعود. عادةً ما ترى أرقام عزم أعلى للمركبات الثقيلة المستخدمة في القطر أو المحركات عالية الأداء حيث يكون التسارع أمرًا بالغ الأهمية (كما هو الحال في مثال NHRA Top Fuel Engine أعلاه).

هذا هو السبب في أن مصنعي السيارات يسلطون الضوء غالبًا على إمكانات المحركات عالية العزم في إعلانات الشاحنات. يمكن أيضًا زيادة عزم دوران المحرك عن طريق تغيير توقيت الإشعال ، وضبط خليط الوقود / الهواء ، وحتى زيادة عزم الدوران الناتج في سيناريوهات معينة.

جزء 3 من 4: فهم المتغيرات الأخرى التي تؤثر على عزم دوران المحرك الكلي

عندما يتعلق الأمر بقياس عزم الدوران ، هناك ثلاثة متغيرات فريدة يجب مراعاتها في محرك الاحتراق الداخلي:

القوة المولدة عند عدد دورات محدد في الدقيقة: هذا هو الحد الأقصى لقوة المحرك التي يتم توليدها عند دورة في الدقيقة معينة. مع تسارع المحرك ، يوجد منحنى RPM أو حصانا. مع زيادة سرعة المحرك ، تزداد القوة أيضًا حتى تصل إلى الحد الأقصى.

المسافة: هذا هو طول شوط قضيب التوصيل: فكلما طالت السكتة الدماغية ، زاد عزم الدوران ، كما أوضحنا أعلاه.

ثابت عزم الدوران: هذا رقم حسابي يتم تخصيصه لجميع المحركات ، 5252 أو عدد دورات ثابت في الدقيقة حيث يتم موازنة القوة وعزم الدوران. الرقم 5252 مشتق من ملاحظة أن حصانًا واحدًا يعادل 150 رطلاً وهو يسافر 220 قدمًا في دقيقة واحدة. للتعبير عن هذا في رطل من عزم الدوران ، قدم جيمس وات الصيغة الرياضية التي اخترعت أول محرك بخاري.

تبدو الصيغة كما يلي:

بافتراض أن قوة مقدارها 150 رطلاً تم تطبيقها على قدم واحدة من نصف القطر (أو دائرة داخل أسطوانة محرك احتراق داخلي ، على سبيل المثال) ، فسيتعين عليك تحويل هذا إلى رطل قدم من عزم الدوران.

يجب استقراء 220 fpm إلى RPM. للقيام بذلك ، اضرب عددي pi (أو 3.141593) ، وهو ما يساوي 6.283186 قدم. خذ 220 قدمًا واقسمها على 6.28 ونحصل على 35.014 دورة في الدقيقة لكل دورة.

خذ 150 قدمًا واضرب في 35.014 وستحصل على 5252.1 ، وهو ثابتنا الذي يتم حسابه بوحدة رطل من عزم الدوران.

جزء 4 من 4: كيفية حساب عزم دوران السيارة

صيغة عزم الدوران هي: عزم الدوران = قوة المحرك × 5252 ، ثم يتم تقسيمها على عدد الدورات في الدقيقة.

ومع ذلك ، فإن مشكلة عزم الدوران هي أنه يقاس في مكانين مختلفين: مباشرة من المحرك وإلى عجلات القيادة. تشمل المكونات الميكانيكية الأخرى التي يمكن أن تزيد أو تقلل من معدل عزم الدوران في العجلات ما يلي: حجم دولاب الموازنة ، ونسب ناقل الحركة ، ونسب محور القيادة ، ومحيط الإطارات / العجلة.

لحساب عزم دوران العجلة ، يجب أخذ كل هذه العناصر في الاعتبار في معادلة من الأفضل تركها لبرنامج الكمبيوتر المتضمن في مقعد الاختبار الديناميكي. في هذا النوع من المعدات ، يتم وضع السيارة على رف وتوضع عجلات القيادة بجوار صف من البكرات. المحرك متصل بجهاز كمبيوتر يقرأ سرعة المحرك ومنحنى استهلاك الوقود ونسب التروس. يتم أخذ هذه الأرقام في الاعتبار مع سرعة العجلة والتسارع وعدد الدورات في الدقيقة حيث يتم قيادة السيارة على الداينو للمقدار المطلوب من الوقت.

حساب عزم دوران المحرك أسهل بكثير في التحديد. باتباع الصيغة أعلاه ، يتضح كيف يتناسب عزم دوران المحرك مع قوة المحرك وعدد الدورات في الدقيقة ، كما هو موضح في القسم الأول. باستخدام هذه الصيغة ، يمكنك تحديد معدلات عزم الدوران والقدرة الحصانية في كل نقطة على منحنى RPM. من أجل حساب عزم الدوران ، تحتاج إلى الحصول على بيانات قوة المحرك المقدمة من الشركة المصنعة للمحرك.

حاسبة عزم الدوران

يستخدم بعض الأشخاص الآلة الحاسبة عبر الإنترنت التي يقدمها موقع MeasureSpeed.com ، والتي تتطلب منك إدخال الحد الأقصى لتصنيف قوة المحرك (الذي توفره الشركة المصنعة أو تم تعبئته أثناء الدينو الاحترافي) وعدد الدورات في الدقيقة المطلوب.

إذا لاحظت أنه من الصعب تسريع أداء محركك وليس لديه القوة التي تعتقد أنه يجب أن يتمتع بها ، اطلب من أحد ميكانيكي AvtoTachki المعتمدين إجراء فحص لتحديد مصدر المشكلة.