Nola neurtu zure autoaren momentua (momentua).
Edukia
Momentua zaldi-potentziarekin proportzionala da eta ibilgailuaren eta bere ezaugarrien arabera aldatzen da. Gurpilen tamainak eta engranaje-erlazioak eragiten dute momentua.
Auto berri bat erosi edo zure garajean hot rod bat eraikitzen ari zaren ala ez, bi faktore sartzen dira jokoan motorraren errendimendua zehazteko: zaldi-potentzia eta momentua. Zuk zeuk egindako mekanikari edo autoen zale gehienak bezalakoa bazara, ziurrenik zaldi-potentziaren eta momentuaren arteko erlazioa ondo ulertzen duzu, baina baliteke "oin-libra" zenbaki horiek nola lortzen diren ulertzea zaila izango zaizu. Sinetsi ala ez, ez da hain zaila.
Xehetasun teknikoetan sartu aurretik, apur ditzagun datu eta definizio sinple batzuk, zaldi-potentzia eta momentua kontuan hartu beharreko faktore garrantzitsuak zergatik diren ulertzen laguntzeko. Barne errekuntzako motorraren errendimendua neurtzeko hiru elementuak definitzen hasi behar dugu: abiadura, momentua eta potentzia.
1-tik 4. zatia: Motorrearen abiadura, momentua eta potentzia nola eragiten duten errendimendu orokorra ulertzea
Hot Rod aldizkarian argitaratu berri den artikulu batean, motorraren errendimenduaren misterio handienetako bat azkenean argitu zen potentzia benetan zenbatzen denaren oinarrietara itzuliz. Jende gehienak uste du dinamometroak (motorearen dinamometroak) motorraren potentzia neurtzeko diseinatuta daudela.
Izan ere, dinamometroek ez dute potentzia neurtzen, momentua baizik. Momentu-zifra hau neurtzen den RPM-rekin biderkatu eta gero 5,252z zatitzen da potentzia-zifra lortzeko.
50 urte baino gehiagotan, motorraren momentua eta RPM neurtzeko erabilitako dinamometroek ezin izan zuten motor hauek sortzen zuten potentzia handia kudeatu. Izan ere, 500 hazbete kubikoko nitro-erreketa Hemis horren zilindro batek 800 kiloko bultzada sortzen du ihes-hodi bakar baten bidez.
Motor guztiek, barne-errekuntzako motorrak edo elektrikoak izan, abiadura ezberdinetan funtzionatzen dute. Gehienetan, zenbat eta azkarrago osatu motor batek bere potentzia-ibilbidea edo zikloa, orduan eta potentzia gehiago sortzen du. Barne errekuntzako motor bati dagokionez, hiru elementu daude bere errendimendu orokorra eragiten dutenak: abiadura, momentua eta potentzia.
Abiadura motorrak bere lana zenbateraino egiten duen arabera zehazten da. Zenbaki edo unitate bati motorraren abiadura aplikatzen dugunean, motorren abiadura minutuko biratan edo RPMtan neurtzen ari gara. Motor batek egiten duen "lana" distantzia neurgarri batean aplikatzen den indarra da. Torque biraketa sortzen duen lan mota berezi gisa definitzen da. Hau erradioari (edo, barne-errekuntzako motor batean, bolanteari) indar bat aplikatzen zaionean gertatzen da eta normalean oin-libratan neurtzen da.
Zaldi-potentzia lana egiten den abiadura da. Antzina, objektuak mugitu behar baziren, jendeak normalean zaldia erabiltzen zuen horretarako. Kalkulatu da zaldi bat minutuko 33,000 oin inguru mugitu zitekeela. Hortik dator "zaldi-potentzia" terminoa. Abiadura eta momentua ez bezala, zaldi-potentzia hainbat unitatetan neur daiteke, besteak beste: 1 hp = 746 W, 1 hp = 2,545 BTU eta 1 hp = 1,055 joule.
Hiru elementu hauek elkarrekin lan egiten dute motorraren potentzia ekoizteko. Momentua konstante mantentzen denez, abiadura eta potentzia proportzionalak dira. Hala ere, motorraren abiadura handitzen den heinean, potentzia ere handitzen da momentua konstante mantentzeko. Hala ere, jende asko nahastuta dago momentuak eta potentziak motor baten abiadurari nola eragiten dioten. Besterik gabe, momentua eta potentzia handitu ahala, motorraren abiadura ere handitzen da. Alderantzizkoa ere gertatzen da: momentua eta potentzia gutxitzen diren heinean, motorraren abiadura ere bai.
2ko 4. zatia: nola diseinatzen diren motorrak Pare maximorako
Barne-errekuntzako motor moderno bat potentzia edo momentua handitzeko bielaren tamaina edo luzera aldatuz eta zuloa edo zilindroa handituz alda daiteke. Hau sarritan alamenaren eta trazuaren arteko erlazioa deritzo.
Momentua Newton metrotan neurtzen da. Besterik gabe, horrek esan nahi du momentua 360 graduko mugimendu zirkular batean neurtzen dela. Gure adibideak zunda-diametro (edo errekuntza-zilindro-diametro) berdineko bi motor erabiltzen ditu. Hala ere, bi motorretako batek "ibilbide" luzeagoa du (edo biela luzeagoek sortutako zilindro-sakonera). Ibilbide luzeagoko motor batek mugimendu linealagoa du errekuntza-ganberan zehar biratzen duen heinean eta palanka handiagoa du zeregin bera betetzeko.
Momentua libra-oinetan neurtzen da, edo zenbat "momentu" aplikatzen den zeregin bat burutzeko. Esate baterako, imajina ezazu torloju herdoildu bat askatzen saiatzen ari zarela. Demagun bi hodi-giltza ezberdin dituzula, bata 2 oin luzekoa eta bestea oin batekoa. Indar kopuru bera aplikatzen ari zarela suposatuz (kasu honetan 1 lb-ko presioa), benetan 50 oin-lb-ko momentua aplikatzen ari zara bi oineko giltzarako (100 x 50) eta 2 lb baino ez. momentua (50 x 1) hanka bakarreko giltza batekin. Zein giltza lagunduko dizu torlojua errazago askatzen? Erantzuna erraza da - momentu gehiago duena.
Ingeniariak bizkortzeko edo igotzeko "potentzia" gehigarria behar duten ibilgailuentzat momentu eta zaldi erlazio handiagoa eskaintzen duen motor bat garatzen ari dira. Normalean, azelerazioa funtsezkoa den errendimendu handiko motorretan atoirako erabiltzen diren ibilgailu astunen pare-zifra handiagoak ikusten dituzu (adibidez, goiko NHRA Top Fuel Engine adibidean).
Horregatik, auto ekoizleek sarritan nabarmentzen dute pare handiko motorrek duten potentziala kamioi iragarkietan. Motorraren momentua ere handitu daiteke pizte-denbora aldatuz, erregai/aire nahasketa egokituz eta irteerako momentua areagotuz zenbait eszenatokitan.
3-tik 4. zatia: Motor-momentu orokorra eragiten duten beste aldagai batzuk ulertzea
Momentua neurtzeko orduan, barne-errekuntzako motor batean kontuan hartu beharreko hiru aldagai berezi daude:
RPM zehatzetan sortutako indarra: RPM jakin batean sortutako motorraren potentzia maximoa da. Motorrak bizkortu ahala, RPM edo zaldi-potentziaren kurba dago. Motorraren abiadura handitzen den heinean, potentzia ere handitzen da maila maximora iritsi arte.
Distantzia: Bielaren ibilbidearen luzera da: zenbat eta luzeagoa izan, orduan eta momentu gehiago sortzen da, goian azaldu dugun moduan.
Momentu-konstantea: motor guztiei esleitzen zaien zenbaki matematiko bat da, 5252 edo RPM konstante bat non potentzia eta momentua orekatuta dauden. 5252 zenbakia zaldi bat minutu batean 150 oin bidaiatzen duten 220 kiloren baliokidea dela ikusi zen. Hori oin-libra momentutan adierazteko, James Watt-ek lurrun-makina asmatu zuen formula matematikoa aurkeztu zuen.
Formula honek itxura hau du:
Erradioko oin bati 150 librako indarra (edo barne-errekuntzako motor baten zilindroaren barruan dagoen zirkulu bati, adibidez) aplikatzen zaiola suposatuz, hori oin-libra momentu bihurtu beharko zenuke.
220 fpm RPMra estrapolatu behar da. Horretarako, biderkatu bi pi zenbaki (edo 3.141593), hau da, 6.283186 oin. Hartu 220 oin eta zatitu 6.28 eta 35.014 rpm lortuko ditugu bira bakoitzeko.
Hartu 150 oin eta biderkatu 35.014z eta 5252.1 lortuko duzu, oin-libra momentuan zenbatzen duen gure konstantea.
4. zatia: nola kalkulatu autoaren momentua
Momentuaren formula hau da: momentua = motorraren potentzia x 5252, eta gero RPM-rekin zatitzen da.
Hala ere, momentuaren arazoa bi leku ezberdinetan neurtzen dela da: zuzenean motorretik eta gurpil eragileetara. Gurpilen pare-balioa handitu edo txikiagotu dezaketen beste osagai mekaniko batzuk hauek dira: bolantearen tamaina, transmisio-erlazioak, motor-ardatzen erlazioak eta pneumatikoen/gurpilen zirkunferentzia.
Gurpil-momentua kalkulatzeko, elementu horiek guztiak proba dinamikoko bankuan sartutako programa informatikoaren esku utziko den ekuazio batean factorizatu behar dira. Ekipo mota honetan, ibilgailua bastidore baten gainean jartzen da eta gurpil eragileak arrabol-ilara baten ondoan jartzen dira. Motorra ordenagailu batera konektatuta dago, motorraren abiadura, erregai-kontsumoaren kurba eta engranaje-ratioak irakurtzen dituena. Zenbaki hauek gurpilen abiadura, azelerazioa eta RPM-rekin hartzen dira kontuan, autoa dinamontzian gidatzen den denboran.
Motorraren momentua kalkulatzea askoz errazagoa da zehaztea. Goiko formulari jarraituz, argi geratzen da nola motor-momentua motorren potentziarekin eta bira/min-rako proportzionala den, lehen atalean azaldu bezala. Formula hau erabiliz, momentua eta zaldi-potentzia balorazioak zehaztu ditzakezu RPM kurbaren puntu bakoitzean. Momentua kalkulatzeko, motorraren fabrikatzaileak emandako motorraren potentziaren datuak izan behar dituzu.
Batzuek MeasureSpeed.com-ek eskaintzen duen lineako kalkulagailua erabiltzen dute, eta horrek motorraren potentzia maximoa (fabrikatzaileak emandakoa edo dyno profesional batean betetakoa) eta nahi duzun RPM sartu behar ditu.
Zure motorraren errendimendua bizkortzen zaila dela eta zuk uste duzun potentziarik ez duela nabaritzen baduzu, eskatu AvtoTachki-ren ziurtatutako mekanikari batek ikuskapen bat egiteko arazoaren iturria zehazteko.
