Графики мощности и момента мотоцикла.
«КУДА КРИВАЯ ВЫВЕЗЕТ?»
Напомним вкратце предысторию. Увидев графики мощности и момента одного мотоциклетного двигателя, инженер, отогнув уголок странички, сразу определил, что в рисунке ошибка. Как он это сделал? И где ошибка?
Давайте сначала вспомним, что такое мощность и момент двигателя и как они связаны. В этом и кроется разгадка задачи.
Крутящий момент - это произведение силы на длину рычага, к которому она приложена. В двигателе внутреннего сгорания роль рычага исполняет кривошип коленвала. Расширяющиеся газы давят на поршень, как нога - на педаль велосипеда. Чем длиннее педаль, тем больше момент (вот почему длинноходные двигатели так хороши на низах), но быстро крутить сподручнее короткую (короткоходный двигатель также выдерживает большие обороты).
Тяговый момент на колесе Тяга на колесе Запас тяги Момент сил сопротивления Сила аэродинамического сопротивления
Ускорение мотоциклу обеспечивает приложенная к ведущему колесу сила тяги, которая должна быть больше силы сопротивления.
Последняя включает в себя аэродинамическую составляющую и силу сопротивления качению шин (рис. 1). Чем больше запас тяги, тем больше ускорение - или тем круче горка, в которую сможет въехать мотоцикл.
Кроме того, не забудем, что нам важен именно момент на колесе, а не на валу двигателя, который преобразуется и частично теряется в трансмиссии. Мощность связана с моментом через скорость вращения вала, проще говоря, через обороты двигателя. Именно так ее вычисляют при замерах на динамометрическом стенде, где напрямую измеряют именно момент, а уже исходя из него, компьютер строит график мощности.
Напомним, что графики мощности и момента - это, как правило, внешняя скоростная характеристика двигателя, которую получают при полностью открытой дроссельной заслонке. В реальности ее снимают на одной из высших передач и, естественно, не с нуля оборотов - мотор же работает! Загнутый вверх «хвостик» в начале графика как раз и получается при переключении на «передачу для измерений», - это не ошибка, а одно из свидетельств реальности замеров.
Чем выше мощность на колесе, тем выше - при прочих равных - максимальная скорость мотоцикла. Но она автоматически не означает лучшего разгона - его определяет запас момента. Кстати, многие считают, что чем ровнее «полка» крутящего момента, тем лучше. На самом деле главное - площадь между кривыми момента тяги и момента сил сопротивления (рис. 1): чем она больше, чем больше «запас дури».
Но вернемся к задаче. Из того, что мощность и момент жестко связаны через обороты двигателя, следует, что если мощности двух двигателей на каких-то оборотах совпадают, то должны совпадать и моменты. Далее, если из центра координат (0 об/мин и 0 л.с.) провести касательную к графику мощности, то точка касания укажет на обороты максимального момента (рис. 2). А если эта линия пересекает график мощности в нескольких местах, то это точки равных моментов. Причем все это справедливо не только для двигателя внутреннего сгорания, но для любого - от моторчика электробритвы до турбореактивного двигателя самолета.
Сила сопротивления качению Скорость Частота вращения коленвала Частота вращения коленвала, об/мин
Некоторые наши читатели решили, что на графике перепутаны линии мощности и момента. Вовсе нет! Более того, даже без подписей ясно, где какой - максимум мощности всегда дальше максимума момента.
Кого-то смутили шкалы на осях ординат: дескать, при нулевой мощности момент равен 35 Нм. На самом деле это просто две системы координат в одной сетке - обычный прием для того, чтобы графики не расползались как тараканы. Читатель Евгений сравнил показатели графиков из задачи с характеристиками своей Honda XR600R и не поленился посчитать мощность, исходя из момента. Однако вывод сделал неверный, поскольку взял лишь одну контрольную точку. И к тому же в условии задачи сказано о беглом взгляде - никаких расчетов.
Решение же показано на фото: достаточно наметить на верхней кривой две любые точки равных моментов и, «опустив» их на нижнюю кривую, приложить к ним край листка. Затем отогнуть край до оси абсцисс (обороты) и посмотреть на ноль (пересечение краев). В задаче он явно не совпадал с 0 об/мин. Как это нередко случается, перепутали оцифровку шкалы мощности, надо было начинать с 10 л.с. Правильный график показан на рис. 2 - теперь можете убедиться сами!
|
Источник материала : журнал "МОТО"
