Hvernig á að mæla tog (tog) bílsins þíns

Tog er í réttu hlutfalli við hestöfl og er mismunandi eftir ökutækinu og eiginleikum þess. Hjólastærð og gírhlutfall hafa áhrif á tog.

Hvort sem þú ert að kaupa nýjan bíl eða smíða heita stangir í bílskúrnum þínum, þá koma tveir þættir inn þegar afköst vélarinnar eru ákvarðað: hestöfl og tog. Ef þú ert eins og flestir gera-það-sjálfur vélvirkja eða bílaáhugamenn, hefurðu líklega góðan skilning á sambandi hestafla og togs, en þú gætir átt erfitt með að skilja hvernig þessar „fót-pund“ tölur eru náð. Trúðu það eða ekki, það er í raun ekki svo erfitt.

Áður en við förum út í tæknilegu smáatriðin skulum við brjóta niður nokkrar einfaldar staðreyndir og skilgreiningar til að hjálpa þér að skilja hvers vegna bæði hestöfl og tog eru mikilvægir þættir sem þarf að hafa í huga. Við verðum að byrja á því að skilgreina þrjá þætti í mælingu á afköstum brunahreyfla: hraða, tog og afl.

Hluti 1 af 4: Að skilja hvernig vélarhraði, tog og afl hafa áhrif á heildarafköst

Í nýlegri grein í tímaritinu Hot Rod var loksins leyst ein mesta ráðgáta vélafkasta með því að fara aftur í grunnatriðin um hvernig kraftur í raun og veru telur. Flestir halda að aflmælar (vélaflmælir) séu hannaðir til að mæla hestöfl vélarinnar.

Raunar mæla aflmælar ekki afl, heldur tog. Þetta togtala er margfaldað með snúningshringnum sem hún er mæld við og síðan deilt með 5,252 til að fá afltöluna.

Í meira en 50 ár réðu aflmælarnir sem notaðir voru til að mæla snúningsvægi og snúningshraða hreyfils einfaldlega ekki við það mikla afl sem þessar vélar mynduðu. Reyndar framleiðir einn strokkur á þessum 500 rúmtommu nítróbrennandi Hemis um það bil 800 pund af þrýstingi í gegnum eina útblástursrör.

Allar vélar, hvort sem þær eru brunavélar eða rafknúnar, ganga á mismunandi hraða. Að mestu leyti, því hraðar sem vél lýkur aflslagi sínu eða hringrás, því meira afl framleiðir hún. Þegar kemur að brunahreyfli eru þrír þættir sem hafa áhrif á heildarafköst hennar: hraði, tog og afl.

Hraði ræðst af því hversu hratt vélin vinnur sína vinnu. Þegar við notum mótorhraða á tölu eða einingu erum við að mæla mótorhraðann í snúningum á mínútu eða RPM. „Vinnan“ sem vélin gerir er krafturinn sem beitt er yfir mælanlega vegalengd. Tog er skilgreint sem sérstök tegund vinnu sem framleiðir snúning. Þetta gerist þegar krafti er beitt á radíusinn (eða, fyrir brunavél, svifhjólið) og er venjulega mældur í fet-pundum.

Hestöfl eru hraðinn sem unnið er á. Í gamla daga, ef færa þurfti hluti, notuðu menn yfirleitt hest til þess. Áætlað hefur verið að einn hestur gæti hreyft sig á um 33,000 fetum á mínútu. Þetta er þaðan sem hugtakið "hestöfl" kemur frá. Ólíkt hraða og togi er hægt að mæla hestöfl í nokkrum einingum, þar á meðal: 1 hö = 746 W, 1 hö = 2,545 BTU og 1 hö = 1,055 joule.

Þessir þrír þættir vinna saman að því að framleiða vélarafl. Þar sem togið helst stöðugt haldast hraði og kraftur í réttu hlutfalli. Hins vegar, þegar snúningshraði vélarinnar eykst, eykst aflið einnig til að halda toginu stöðugu. Hins vegar eru margir ruglaðir á því hvernig tog og afl hafa áhrif á hraða vélar. Einfaldlega sagt, þegar tog og afl aukast, þá eykst hraði vélarinnar. Hið gagnstæða á líka við: þegar tog og afl minnkar minnkar hraðinn á vélinni.

Hluti 2 af 4: Hvernig vélar eru hannaðar fyrir hámarkstog

Hægt er að breyta nútíma brunavél til að auka afl eða tog með því að breyta stærð eða lengd tengistangarinnar og auka holuna eða strokkaholið. Þetta er oft nefnt hlutfall bora og höggs.

Tog er mælt í Newtonmetrum. Einfaldlega sagt þýðir þetta að togið er mælt í 360 gráðu hringhreyfingu. Dæmið okkar notar tvær eins vélar með sama þvermál holu (eða þvermál brennsluhólks). Hins vegar hefur önnur af tveimur hreyflunum lengri „slag“ (eða strokkdýpt sem myndast af lengri tengistönginni). Lengri höggvél hefur línulegri hreyfingu þar sem hún snýst í gegnum brunahólfið og hefur meiri lyftistöng til að framkvæma sama verkefni.

Tog er mælt í pund-fótum, eða hversu mikið "tog" er notað til að klára verkefni. Ímyndaðu þér til dæmis að þú sért að reyna að losa ryðgaðan bolta. Segjum sem svo að þú sért með tvo mismunandi rörlykil, einn 2 feta langan og hinn 1 feta langan. Að því gefnu að þú sért að beita sama magni af krafti (50 lb þrýstingur í þessu tilfelli), þá ertu í raun að beita 100 ft-lbs af tog fyrir tveggja feta skiptilykil (50 x 2) og aðeins 50 lbs. tog (1 x 50) með stakan skiptilykil. Hvaða skiptilykill mun hjálpa þér að losa boltann auðveldara? Svarið er einfalt - sá með meira tog.

Verkfræðingar eru að þróa vél sem veitir hærra tog-til-hestaflahlutfall fyrir farartæki sem þurfa aukið "afl" til að flýta sér eða klifra. Þú sérð venjulega hærri togtölur fyrir þung farartæki sem notuð eru til að draga eða afkastamikil vél þar sem hröðun er mikilvæg (eins og í NHRA Top Fuel Engine dæminu hér að ofan).

Þess vegna leggja bílaframleiðendur oft áherslu á möguleikana á háu togi véla í vörubílaauglýsingum. Einnig er hægt að auka snúningsvægi vélarinnar með því að breyta kveikjutímanum, stilla eldsneytis/loftblönduna og jafnvel auka úttaksvægið í ákveðnum tilfellum.

Hluti 3 af 4: Að skilja aðrar breytur sem hafa áhrif á heildarhlutfall mótors

Þegar kemur að því að mæla tog eru þrjár einstakar breytur sem þarf að hafa í huga í brunahreyfli:

Kraftur sem myndast við ákveðinn snúning á mínútu: Þetta er hámarks vélarafl sem myndast við tiltekið snúning á mínútu. Þegar vélin hraðar sér er snúningur á mínútu eða hestöfl. Þegar snúningshraði vélarinnar eykst eykst aflið einnig þar til það nær hámarksstigi.

Fjarlægð: Þetta er lengd höggs á tengistangir: því lengur sem höggið er, því meira tog myndast, eins og við útskýrðum hér að ofan.

Torque Constant: Þetta er stærðfræðileg tala sem er úthlutað öllum mótorum, 5252 eða stöðugur snúningur á mínútu þar sem afl og tog eru í jafnvægi. Talan 5252 var fengin af þeirri athugun að eitt hestöfl jafngildir 150 pundum sem ferðast 220 fet á einni mínútu. Til að tjá þetta í kílómetra togi, kynnti James Watt stærðfræðiformúluna sem fann upp fyrstu gufuvélina.

Formúlan lítur svona út:

Að því gefnu að krafti sem nemur 150 pundum sé beitt á einn feta radíus (eða hring sem er td inni í strokknum í brunahreyfli), þá þyrftirðu að breyta þessu í togi.

220 fpm þarf að framreikna í RPM. Til að gera þetta, margfaldaðu tvær pí tölur (eða 3.141593), sem jafngildir 6.283186 fetum. Taktu 220 fet og deila með 6.28 og við fáum 35.014 snúninga á mínútu fyrir hvern snúning.

Taktu 150 fet og margfaldaðu með 35.014 og þú færð 5252.1, fastann okkar sem telur í fet-pund af tog.

Hluti 4 af 4: Hvernig á að reikna út tog bíls

Formúlan fyrir tog er: Tog = vélarafl x 5252, sem er síðan deilt með snúningi á mínútu.

Hins vegar er vandamálið við togið að það er mælt á tveimur mismunandi stöðum: beint frá vélinni og að drifhjólunum. Aðrir vélrænir íhlutir sem geta aukið eða minnkað togstyrk á hjólunum eru: stærð svifhjóls, skiptingarhlutföll, hlutföll drifáss og ummál dekkja/hjóls.

Til að reikna snúningsvægi hjóla verður að reikna alla þessa þætti inn í jöfnu sem best er eftir tölvuforritinu sem er í kraftmikla prófunarbekknum. Á þessari tegund búnaðar er ökutækið sett á grind og drifhjólin eru sett við hlið rúlluröðarinnar. Vélin er tengd við tölvu sem les snúningshraða, eldsneytisnotkunarferil og gírhlutföll. Þessar tölur eru teknar með í reikninginn með hjólhraða, hröðun og snúningi á mínútu þar sem bílnum er ekið á dyno í þann tíma sem óskað er eftir.

Það er miklu auðveldara að reikna út tog vélarinnar. Með því að fylgja formúlunni hér að ofan kemur í ljós hvernig tog vélar er í réttu hlutfalli við vélarafl og snúning á mínútu, eins og útskýrt er í fyrsta kafla. Með því að nota þessa formúlu geturðu ákvarðað togi og hestöfl á hverjum stað á snúningsferlinu. Til þess að reikna út tog þarftu að hafa gögn um vélarafl sem framleiðandi vélarinnar gefur upp.

togi reiknivél

Sumir nota reiknivélina á netinu sem MeasureSpeed.com býður upp á, sem krefst þess að þú slærð inn hámarks vélarafl (gefin upp af framleiðanda eða fyllt út meðan á faglegri dyno stendur) og æskilegan snúning á mínútu.

Ef þú tekur eftir því að erfitt er að hraða afköstum vélarinnar og hún hefur ekki það afl sem þú heldur að hún ætti að hafa, láttu þá einn af löggiltum vélvirkjum AvtoTachki framkvæma skoðun til að ákvarða upptök vandamálsins.