Быстрая регулировка крутящего момента от 0,4 до 6 Нм с помощью ползункового переключателя
Отвёртка динамометрическая WERA из видео на Али, на Всех Инструментах
Реклама: АЛИБАБА КОМ (РУ) ИНН 7703380158
0 просмотренных постов скрыто
Бесконечные лошадиные силы
Было мне 14 лет, и по стечению обстоятельств, появилась возможность немножко поуправлять тепловозом на железной дороге. Сразу оговорюсь, это была отдельная маневровая ветка, в пределах километра. Так вот, когда едешь в машине, хочется же чувствовать мощь под капотом, крутящий момент... Дизель круто тащит, да... Так вот нефига. Тяга на машине, даже на самой навороченной - это пустой звук, в сравнении с 6000 лс! Тепловоз он не разгоняется, когда ты ему даешь разгон, нет. Он не разгоняется в нашем привычном понимании, когда без многотысячетонного состава... Он тупо начинает ехать сразу с заданной скоростью. То есть, тебя сносит с кресла на пол, если резко после 1 скорости крутанешь на 4-ю (минуя первую нельзя, сначала первую, а потом хоть 24-ю, если не изменяет память, или дядька не обманул), он не ускоряется а сразу движется с заданной скоростью ломиться, это непередаваемое чувство. Представьте НЛО с 0 - до 100км в миг. Лыба была до ушей, можете себе представить) Сейчас мне 42 года, до сих пор помню этого крутого машиниста Володю, который разрешил туда-сюда поездить в разумных безопасных пределах, повторюсь, на дополнительной ветке! Спасибо тебе, Володь! А все любители прокачать тачку - завидуйте, я разгонялся быстрее, чем многие успели бы пёрнуть)
Лайков не надо, просто кому-то в дорогу почитать, да и настроение хорошее, водка вкусная, всем мир.
Ответ maddy73 в «Почему нас принуждают ездить на мелких машинах?Где логика?»24
Политические вопросы брошу — я слишком далёк от них, ибо не в России и ни от кого не скрываю. Но поведение чиновников с расстояния действительно видится странным. Отвечу на физические.
Что везёт: лошади или ньютон-метры?
Везут именно что лошади. Потому что ньютон-метров можно сделать больше или меньше передаточными числами. А лошадей нет.
На «Элементах» была задача про разгон постоянной мощности. В исходной формулировке было: «у автомобиля одна передача». Я написал автору: у такой идеальной машины не одна передача, а идеальный вариатор, способный установить любое желаемое передаточное число, чтобы передать максимальную мощность.
Фраза «идеальный вариатор» в окончательную авторскую формулировку не вошла, но впоследствии под влиянием этой задачи я написал свою, на своём ЖЖ.
Занимательная задача: Что первично?
Какая-то диаграмма
Вот зависимость крутящего момента двигателя и мощности от оборотов.
Как эти кривые связаны друг с другом?
Автомобиль разгоняется на одной передаче. Где будет максимальное ускорение? (Временно считаем, что сопротивление не зависит от скорости.)
Автомобиль на идеальном вариаторе (то есть на трансмиссии с КПД 100%, способной мгновенно выставить любое передаточное число) разгоняется с максимальным ускорением. Какие обороты будет держать вариатор?
Почему так жив холивар «мощность или крутящий момент»?
У нас идеальная коробка с дискретными передачами, КПД 100% и переключающаяся мгновенно. Рассчитайте момент переключения с передаточного числа a на b, обеспечивающий наилучшее ускорение. Для определённости возьмём a=1,1, b=1.
Ответ на задачу
ОДИН. Самые умные из вас спрашивали на уроках физики: если джоуль — это ньютон·метр, то почему ньютон-метры, которые крутящий момент,— не джоули? Да потому, что сами по себе они энергии не несут, и чтобы превратить их в джоули, надо преобразовать их в линейную силу, а потом умножить на расстояние. Разделить на плечо, да помножить на плечо, да помножить на угол поворота — другими словами, умножить на безразмерные радианы.
Соответственно, чтобы преобразовать их в ватты, надо помножить на угловую скорость ω, радианы/с. Она, в свою очередь, 2πΩ/60, или N=Mω=πMΩ/30, N — мощность, M — момент, Ω — обороты. Проверяем: на 4000 об/мин M=130 Н·м, N=130·4000·π/30=55 кВт, так и есть.
Понижающей передачей (передаточное число k>1) можно увеличить момент до kM, но тогда обороты упадут до Ω/k, и мощность — сюрприз — не изменится. (На самом деле слегка уменьшится из-за КПД передачи).
ДВА. Если эффективное плечо L=r/k (r — радиус колеса) не изменится, то автомобиль будет разгоняться с силой F=M/L−D (D — «постоянное» сопротивление). Отсюда максимальный разгон — на пике крутящего момента (3900 об/мин).
ТРИ. Наш вариатор может ставить любое передаточное число k, а значит, любое эффективное плечо L и любую (но связанную с L) угловую скорость двигателя ω. Возникает задача: какое плечо поставить на скорости v при сопротивлении D, чтобы максимизировать силу F=M(ω)/L−D(v)? Записав L=v/ω, получаем F=M(ω)ω/v−D(v)=N(ω)/v−D(v). Максимум достигается на пике мощности.
ПЯТЬ. Переключением передач мы можем менять плечо L, а значит, угловую скорость двигателя ω. Коробка — это магазин из нескольких фиксированных L, и на каждой скорости v надо взять то L, которое а) даёт допустимые обороты двигателя; б) даёт самое большое N(ω).
Рассматриваем коробку из двух передач с разницей q=1,1 между ними. Если до переключения передач угловая скорость двигателя была ω, то после — ω/q. Очевидно, переключаться надо тогда, когда на новой передаче мощность сравняется со старой, то есть N(ω)=N(ω/q). Если же такое невозможно — переключаться на оборотах отсечки.
Как переключаться на идеальной дискретной коробке
И пусть послесловием будет четвёрка
Таким образом, первична мощность, и именно она главный показатель на гоночной трассе. Чтобы полностью задействовать доступную мощность, автомобиль снабжают подходящей коробкой. Но мы же не гонщики, и попробуем выяснить, чем отличается наша жизнь от гоночной.
Мы не умеем чётко переключать передачи, да и не хотим докручивать двигатель до отсечки. В такой ситуации тяговитый дизель улучшит жизнь водителю.
У меня под окном стоит седанчик на 120 лошадей [турбо-бензин вообще-то]. На что нужен такой табун? Нет, мы законопослушные водители, насколько вообще позволяют украинские правила, и даже на киевских скоростных дорогах, если ехать ровно, мощность от силы 30. Но иногда нужно обогнать на трассе или вскочить в окно трафика — то есть совершить резкий разгон из экономичного режима. Это противный режим работы двигателя, вот и думай: скинуть пару передач вниз, или разогнаться так, или… Опять-таки тяговитый дизель тут работает лучше, и только за 100 км/ч рулит бензин. Ну и на гоночной трассе тоже рулит.
Третий вопрос связан с преодолением препятствий. Даже если это препятствие — грязь на пустырище или бордюр во дворе. Там только первая передача, и чем лучше тянет двигатель на низах, тем лучше он затянет машину на бордюр. Вот я свой седанчик затягиваю на бордюр на 1500…2000 об/мин, а дизель войдёт туда уже на 1000. Расход сцепления соответствующий — знакомый на дизельной «шкоде» поменял его на 230 тыс. км, а на поломку двухмассового маховика просто забил, пока сцепление не пожёг до конца и не поменял оба скопом.
С преодолением препятствий связаны технические ограничения коробки. Например, тяжело иметь на ручной коробке больше шести передач, а двухдисковый робот ограничен семью. В автоматах стараются делать поменьше передач: надо же как-то балансировать стоимость покупки/ремонта и экономию горючки. А чем меньше передач, тем дольше двигатель будет на неоптимальных оборотах — и «тяговитый» двигатель даже так выдаст большой крутящий момент.
После-послесловие специально для Пикабу: о турбо-двигателях
У автора поста было: атмосферные двигатели не везут. Турбо- везут.
Да, но это относится к современным двигателям. Пользователи двигателей прошлых поколений как раз на стороне атмосферных. Сравним диаграммы двух похожих двигателей (первых попавшихся).
Тут описаны две похожие скоростные машины, но похожую картину видел и в городских
Как правило, в современных машинах все способы улучшить мощность (и связанный с ней крутящий момент) на максимальных оборотах исчерпаны, ибо подразумевают специальные сорта топлива и снижение надёжности ниже плинтуса — нужно только гонщикам. Турбина добавляет мощности на средних оборотах и почти не работает на максимальных — намеренно, именно потому, что предельную мощность повышать некуда.
Средний водитель большую часть времени едет на экономичных оборотах, и если даже без переключения передач, одним прижатием газа можно добавить мощности,— это классно.
Всем спасибо, все свободны.
Показать полностью
3
Легкая магия расчета мощности и крутящего момента
Умение быстро что-нибудь посчитать — это не только приятный навык, но и приносящий практическую пользу инструмент. В этом смысле было бы не плохо иметь способность быстро оценить мощность и крутящий момент ДВС в реальных дорожных ситуациях.
Надо сказать, что мощность двигателя невозможно измерить напрямую по причине непонимания природы столь загадочного и не изученного явления как энергия. Обычно измеряют более «реальный» параметр, а мощность рассчитывают как функцию от измеренного аргумента через известные соотношения. Крутящий момент — это более «реальный» параметр, и вот его уже вполне можно измерять разными способами, например на динамометрическом стенде. Вывести формулу соотношения мощности и крутящего момента не сложно. Для этого нужно вспомнить несколько формул из курса школьной физики. Если нет желания вникать в элементарную физику, можете пролистать дальнейшее изложение до конечного результата — формулы (8). Итак.
Мощность — это скорость преобразования энергии, или проще говоря, количество потраченной энергии за единицу времени:
P = E : t (1)
где: P — мощность в ваттах
E — энергия в джоулях
t — время в секундах
Энергия — это универсальный источник движения, определяемый произведением силы на длину поступательного пути:
E = F · L (2)
где: E — энергия в джоулях
F — сила в ньютонах
L — путь в метрах
Крутящий момент — это усилие, вызывающее вращение вокруг оси, или другими словами, произведение силы на радиус приложения этой силы:
M = F · R (3)
где: M — крутящий момент в ньютон·метрах
F — сила в ньютонах
R — радиус в метрах
А еще нам понадобится длина окружности:
2π·R (4)
Начнем с момента, указанного в формуле (3). ДВС на выходном валу создает некоторое усилие (F), приложенное к радиусу (R), в результате чего точка приложения силы движется по окружности длиной 2πR. Значит, используя формулу (2), можем посчитать количество энергии, затраченной на один оборот вала:
E = (2π · R · F) (5)
Двигатель вращает выходной вал с частотой (n) оборотов в минуту. Значит за все (n) оборотов потратится в (n) раз больше энергии:
E = (2π · R · F · n) (6)
Из формулы (1) видно, что мощность рассчитывается в киловаттах и секундных интервалах, а не в ваттах и минутных. Учтем это в формуле:
P` = (2π · R · F · n) : (60 · 1000) (7)
Помня, что R * F — это крутящий момент, мы готовы написать соотношение мощности и крутящего момента:
Pkv = (M · n) : 9549 (8)
где: Pkv — мощность в киловаттах
M — крутящий момент в ньютон·метрах
n — обороты в минуту
Мощность ДВС часто характеризуют в лошадиных силах, а коэффициент пересчета киловатт в лошадиные силы в России принимают равным 1,36. Скорректируем константу с учетом этого коэффициента:
Php = Pkv · 1,36 = (M · n) : 7023 (9)
где: Php — мощность в лошадиных силах
M — крутящий момент в ньютон·метрах
n — обороты в минуту
Здесь необходимо упомянуть об автомобильной отрасли США и Великобритании. Местные автопроизводители считают одну лошадиную силу как 746 Ватт, а крутящий момент измеряют в фунто-футах. В этой системе координат константа будет равна 5252. Особенностью константы в таком расчете является то, что она фактически указывает на точку пересечения мощности и крутящего момента. При частоте вращения вала 5252 оборота в минуту числовые значения крутящего момента (в фунто-футах) и мощности (в американских лошадиных силах) совпадают, а их кривые на графике пересекаются. Левее этой точки доминирует крутящий момент, а правее — мощность.
Мы вывели формулу соотношения Мощности, Крутящего момента и Оборотов ДВС. Теперь можно применить эти знания для расчета реальной ситуации на дороге. Вот пример такого расчета. Представим себе, что мы сидим в автомобиле общей массой 1,8 тонны. Автомобиль с равномерной скоростью взбирается вверх по горной дороге с наклоном 20°. ДВС надрывно гудит, а тахометр показывает устойчивые 2200 оборотов в минуту. Попробуем посчитать крутящий момент и мощность ДВС.
Из условий понятно, что мотору нужно преодолевать действие земной гравитации, стремящейся скатить автомобиль вниз по склону. Каково это гравитационное усилие? Оно пропорционально весу авто (1800кг), ускорению земной гравитации (9,8м/с2) и синусу угла наклона (20°):
1800 · 9,8 · SIN(20°) = 6033 Ньютона (10)
Опустим пока потери на трение и посчитаем, какой крутящий момент должны развивать колеса радиусом 36 см, чтобы противостоять гравитационному усилию (6033Н):
0,36 · 6033 = 2172 Ньютон·метра (11)
Между выходным валом ДВС и колёсами расположены несколько агрегатов. Нас интересует коробка передач с включенной второй передачей и главная передача в раздатке. Пусть их передаточные числа будут равняться соответственно 2,8 и 4. Тогда крутящий момент на валу ДВС составит:
2172 ∶ (2,8 · 4) = 194 Ньютон·метра (12)
Зная крутящий момент на валу ДВС (194Нм), обороты двигателя (2200мин-1), и пользуясь формулой (9), посчитаем текущую мощность нашего ДВС:
(194 · 2200) ∶ 7023 = 61 лошадиная сила (13)
Мы не учли потери на трение в узлах двигателя, трансмиссии и колес. Давайте оценим их в 10%:
194 · 110% = 213 Ньютон·метров (14)
61 · 110% = 67 лошадиных сил (15)
Если верить расчетным значениям, то у нас под капотом дизель, но это не точно. В качестве бонуса посчитаем скорость движения нашего авто на подъеме в горку. Нам понадобятся обороты двигателя (2200м-1), радиус колес (36см) и передаточные числа агрегатов трансмиссии (2,8) и (4):
(2200 · 2π · 0,36) ∶ (2,8 · 4) = 444 м/мин (27 км/ч) (16)
Благодарю вас, если дочитали до этого места. И последнее. Вопреки расхожему мнению, паспортная мощность двигателя не является технической характеристикой ДВС в том смысле, что не может рассматриваться как непосредственная характеристика силового агрегата. Но это тема для другой статьи.
Показать полностью
2
Tap Wrench против Max's Cone: Сравнительный анализ
Введение
В данной статье рассматриваются два инструмента для нарезания резьбы: традиционный Т-образный вороток и Конус Макса. Основное внимание уделяется энергоэффективности, трению и устойчивости в процессе работы.
Конус Макса: Уникальный дизайн
Конус Макса представляет собой механический инструмент, работающий по принципу рычага первого рода с уникальной конструкцией. Его верхняя часть, напоминающая диск, является неотъемлемой частью цилиндрического конуса. Конус сужается под углом 25 градусов к нижней точке, где расположен сокет. Такая конструкция обеспечивает оптимальное распределение силы и стабильность работы.
Основные элементы конструкции
Верхний диск
Диаметр: 170 мм
Материал: углеродное волокно или титан, которые обеспечивают баланс между прочностью и лёгкостью
Эргономичный дизайн: имеет непрерывное углубление для ручного вращения
Ширина углубления: 35 мм
Глубина углубления: 25 мм
Конус
Общая высота: 120 мм
Диаметр основания: 25 мм
Угол сужения: 25 градусов
Конструкция: гарантирует равномерное распределение силы без отклонений
Сокет для нарезки резьбы
Универсальный размер: подходит для стандартных метчиков различных типов
Материал: рассчитан на большие нагрузки и трение
Материалы и характеристики Конус Макса создан для выдерживания значительных нагрузок и сил трения, что гарантирует долговечность и надёжность инструмента.
Энергопотери
Т-образный вороток: Происходят потери энергии в пределах 10–15% из-за трения и колебаний.
Конус Макса: Энергопотери сведены к минимуму (1–2%) благодаря равномерному распределению нагрузки и устойчивой конструкции.
Заключение
Анализ показывает, что Конус Макса значительно превосходит традиционный Т-образный вороток по энергоэффективности, устойчивости и удобству использования. Его уникальный дизайн открывает новые возможности для оптимизации работы.https://www.academia.edu/128718950/Tap_Wrench_vs_Maxs_Cone_A_Comparative_Analysis
Показать полностью
1
Крутящий момент, где ты? Может, ты спрятался в египетской пирамиде?
Как часто бывает в мире технологий, иногда лучшее решение приходит из неожиданного места. На этот раз речь пойдет о сравнении крутящего момента T-образного ключа и новаторского устройства, Конуса Макса. Давайте заглянем в процесс моделирования и выясним, кто же на самом деле может оказаться сильнее!
Моделирование с T-образным ключом
Работа началась с того, что мы решились провести сравнительный анализ двух инструментов: классического T-образного ключа и Конуса Макса. В первую очередь, необходимо было учесть все параметры, которые могут влиять на эффективность каждого из них.
Выбор оборудования: Мы выбрали стандартный T-образный ключ с длиной рукоятки в 150 мм. Это обеспечивало базовое значение для сравнения. Для Конуса Макса также был выбран диск диаметром 150 мм, чтобы обеспечить равные условия для актуального сравнения.
Параметры нагрузки: Затем мы определили нагрузку, которую каждый инструмент должен был выдержать. Это имело ключевое значение, поскольку момент силы базировался на приложенной силе к инструменту.
Симуляция процесса: Далее стартовал процесс моделирования. Мы создали виртуальные модели обоих инструментов и настроили параметры, включая длину рукоятки T-образного ключа и диаметр диска Конуса Макса.
Запуск тестов: Виртуальная программа обрабатывала данные и вычисляла крутящий момент для каждого инструмента в определенных условиях. Программа варьировала параметры, чтобы увидеть, как каждый из инструментов реагирует на изменения нагрузок.
Сравнительный анализ: После множества запусков и изменений в модели, стали видны разительные отличия в показателях крутящего момента. T-образный ключ показал свою устойчивость, однако Конус Макса продемонстрировал заметные преимущества.
Итог: Потенциал Конуса Макса
Что же показали результаты? Выяснилось, что Конус Макса способен развивать крутящий момент на 14% выше, чем T-образный ключ в аналогичных условиях. Это достаточно значительное преимущество.
Таким образом, несмотря на то, что Конус Макса является относительно новым игроком на этом рынке, его потенциал далеко не раскрыт. Мы уверены, что с дальнейшими исследованиями и тестированиями этот инструмент сможет выйти на передовые позиции в области обработки материалов.
Заключение
Надеемся, что это небольшое погружение в моделирование крутящего момента и сравнение инструментов поможет лучше понять, насколько разнообразным и увлекательным может быть мир технологий. У Конуса Макса есть все шансы стать настоящим революционером в своей области.
Так что, крутящий момент, держись крепче! Ты не спрятался — ты здесь, и с каждым поразительным открытием мир обработки будет становиться все более захватывающим!
п
Показать полностью
1