Скорее всего, вы слышали о лошадиных силах. Почти в каждой рекламе автомобиля на телевидении это упоминается, люди говорят о своих автомобилях, и даже на большинстве газонокосилок есть большая наклейка с указанием мощности в лошадиных силах.
Но что такое мощность и что означает мощность в лошадиных силах с точки зрения производительности? В этой статье вы точно узнаете, что такое лошадиные силы и как вы можете применять их в повседневной жизни.
Термин лошадиная сила был изобретен инженером Джеймсом Уаттом. Уатт жил с 1736 по 1819 год и наиболее известен своими работами по улучшению характеристик паровых машин. Мы также каждый день вспоминаем о нем, когда говорим о 60-ваттных лампочках.
История гласит, что Уатт работал с пони, поднимая уголь в угольной шахте, и он хотел рассказать о силе одного из этих животных. Он обнаружил, что в среднем пони-шахтер может выполнить работу на 22 000 футо-фунтов за минуту. Затем он увеличил это число на 50 процентов и определил измерение лошадиных сил на уровне 33 000 футо-фунтов за одну минуту. Это произвольная единица измерения, которая прошла через века и теперь присутствует в вашем автомобиле, газонокосилке, цепной пиле и даже в некоторых случаях в вашем пылесосе.
Лошадиная сила означает следующее:по мнению Уатта, одна лошадь может выполнять 33 000 футо-фунтов работы каждую минуту. Итак, представьте себе лошадь, поднимающую уголь из угольной шахты, как показано выше. Лошадь, развивающая 1 лошадиную силу, может поднять 330 фунтов угля на 100 футов за минуту, или 33 фунта угля на 1000 футов за одну минуту, или 1000 фунтов на 33 фута за одну минуту. Вы можете составить любую комбинацию футов и фунтов, которая вам нравится. Пока продукт составляет 33 000 футо-фунтов в минуту, у вас есть лошадиная сила.
Вы, вероятно, можете себе представить, что вам не захочется загружать 33 000 фунтов угля в ведро и просить лошадь передвигать его на 1 фут в минуту, потому что лошадь не может сдвинуть с места такой большой груз. Вероятно, вы также можете себе представить, что вы не хотели бы положить 1 фунт угля в ведро и попросить лошадь пробежать 33 000 футов за одну минуту, поскольку это соответствует 375 милям в час, а лошади не могут бежать так быстро. Однако, если вы читали «Как работает блок и снасть», вы знаете, что с блоком и снастью вы можете легко обменять воспринимаемый вес на расстояние, используя расположение блоков. Таким образом, вы могли бы создать систему блоков и снастей, которая переносит комфортную нагрузку на лошадь с комфортной скоростью, независимо от того, сколько веса на самом деле находится в ведре.
Лошадиные силы также могут быть преобразованы в другие единицы измерения. Например:
В этой статье вы узнаете все о лошадиных силах и о том, что это означает применительно к машинам.
Если вы хотите узнать мощность двигателя, подключите двигатель к динамометру. . Динамометр нагружает двигатель и измеряет мощность, которую двигатель может вырабатывать под нагрузкой.
Точно так же, если вы присоедините вал к двигателю, двигатель может передавать крутящий момент на вал. Динамометр измеряет этот крутящий момент. Вы можете легко преобразовать крутящий момент в лошадиные силы, умножив крутящий момент на об/мин/5252.
Вы можете получить представление о том, как работает динамометр, следующим образом:представьте, что вы включаете двигатель автомобиля, переводите его в нейтральное положение и нажимаете на пол. Двигатель будет работать так быстро, что взорвется. Это нехорошо, поэтому на динамометре вы прикладываете нагрузку к двигателю с полом и измеряете нагрузку, которую двигатель может выдержать при разных оборотах двигателя. Вы можете подключить двигатель к динамометру, поставить его на пол и использовать динамометр, чтобы приложить к двигателю достаточную нагрузку, чтобы поддерживать его, скажем, 7000 об/мин. Вы записываете, какую нагрузку может выдержать двигатель. Затем вы прикладываете дополнительную нагрузку, чтобы снизить частоту вращения двигателя до 6500 об/мин, и записываете нагрузку там. Затем вы применяете дополнительную нагрузку, чтобы снизить ее до 6000 об/мин и так далее. Вы можете делать то же самое, начиная с 500 или 1000 об/мин и постепенно повышая. На самом деле динамометры измеряют крутящий момент (в фунт-футах), и чтобы преобразовать крутящий момент в лошадиные силы, вы просто умножаете крутящий момент на об/мин/5252.
Если вы построите график мощности в лошадиных силах в зависимости от значений оборотов двигателя, вы получите кривую мощности в лошадиных силах. для двигателя. Типичная кривая мощности для высокопроизводительного двигателя может выглядеть следующим образом (это кривая для 300-сильного двигателя Mitsubishi 3000 с двойным турбонаддувом):
Подобный график показывает, что любой двигатель имеет пиковую мощность. - значение оборотов, при котором мощность, доступная от двигателя, максимальна. Двигатель также имеет максимальный крутящий момент. на определенных оборотах. Вы часто увидите, что это выражается в брошюре или обзоре в журнале как «320 л.с. при 6500 об / мин, крутящий момент 290 фунт-фут при 5000 об / мин» (цифры для Shelby Series 1 1999 года). Когда люди говорят, что двигатель имеет «большой крутящий момент на низких оборотах», они имеют в виду, что максимальный крутящий момент возникает при довольно низких оборотах, например 2000 или 3000 об/мин.
Еще одна вещь, которую вы можете увидеть на кривой мощности автомобиля, — это место, где двигатель имеет максимальную мощность. Когда вы пытаетесь быстро разогнаться, вам нужно стараться удерживать двигатель близко к точке максимальной мощности на кривой. Вот почему вы часто переключаетесь на пониженную передачу, чтобы ускориться — переключая на пониженную передачу, вы увеличиваете обороты двигателя, что обычно приближает вас к точке пиковой мощности на кривой. Если вы хотите «завести» свой автомобиль со светофора, вы обычно увеличиваете обороты двигателя, чтобы получить максимальную мощность, а затем отпускаете сцепление, чтобы передать максимальную мощность на шины.
Одна из областей, где люди больше всего говорят о лошадиных силах, — это высокопроизводительные автомобили. В следующем разделе мы поговорим о соединении там.
Крутящий моментПредставьте, что у вас есть большой торцевой ключ с рукояткой длиной 2 фута, и вы прикладываете к этой рукоятке 2 фута силу 50 фунтов. Вы прилагаете к болту крутящий момент или силу вращения в 100 фунтов на фут (50 фунтов на рукоятку длиной 2 фута). Вы можете получить такой же крутящий момент в 100 фунто-футов, приложив силу в 1 фунт к концу 100-футовой рукоятки или 100 фунтов силы к 1-футовой рукоятке.
Автомобиль считается «высокопроизводительным», если он имеет большую мощность по сравнению с весом автомобиля. Это имеет смысл — чем больше у вас вес, тем больше энергии требуется для его ускорения. Для данного количества энергии вы хотите минимизировать вес, чтобы максимизировать ускорение.
В следующей таблице показаны мощность и вес нескольких автомобилей с высокими характеристиками (и одного автомобиля с низкими характеристиками для сравнения). На диаграмме вы можете увидеть пиковую мощность, вес автомобиля, отношение мощности к весу (лошадиные силы, деленные на вес), количество секунд, которое требуется автомобилю для разгона с нуля до 60 миль в час, и цену.
Вы можете увидеть очень определенную корреляцию между отношением мощности к весу и временем от 0 до 60 — в большинстве случаев более высокое соотношение указывает на более быструю машину. Интересно, что корреляция между скоростью и ценой меньше. Viper на самом деле выглядит довольно неплохо на этом конкретном столе!
Если вам нужна быстрая машина, вам нужно хорошее соотношение мощности и веса. Вам нужна большая мощность и минимальный вес. Итак, первое, с чего нужно начать, — почистить багажник.
Для получения дополнительной информации о лошадиных силах и смежных темах перейдите по следующим ссылкам.
Первоначально опубликовано:1 апреля 2000 г.
Как увеличить мощность автомобиля?
Как работает турбокомпрессор?
Как работает автомобильный транспорт
Как работает турбина Теслы
Как работает ОнСтар