Лошадиная сила (л. с.) — это внесистемная единица измерения мощности. В настоящее время в России она официально выведена из употребления (стандартной единицей СИ для выражения мощности является ватт), но все равно продолжает широко использоваться в автоиндустрии как показатель мощности двигателей.
В 1789 году шотландский инженер и изобретатель Джеймс Уатт ввел термин «лошадиная сила», чтобы показать, работу скольких лошадей способны заменить его паровые машины.
Следует знать, что лошадиная сила — это не максимальный, а усредненный показатель мощности лошади, которую она может поддерживать длительное время. Кратковременно среднестатистическая лошадь может развивать мощность около 1000 кг*м/с, то есть мощность одной лошади равна 13,3 лошадиных сил.
Основные единицы измерения мощности двигателей и их обозначение
1. Лошадиная сила (735,49875 Вт). Обозначается как: hp (это netto мощность двигателя, измеряется с использованием вспомогательных агрегатов двигателя, таких как: глушитель, генератор), bhp (это брутто мощность двигателя, измеряется без использования дополнительных агрегатов).
Также можно встретить и другие обозначения: PS (нем.), CV (фр.), pk (нид.).
В англоязычных странах чаще до сих пор приравнивают лошадиные силы к 745,6999 Вт, что примерно равно 1,014 европейской лошадиной силы.
2. Ватт
Поскольку описание ватта выходит за рамки данной статьи, то здесь мы его касаться не будем.
Физические величины
| Мы в соцсетях Присоединяйтесь! Нашли ошибку? Есть предложения? Сообщите нам |
| Этот калькулятор можно вставить на сайт, в блог Создадим калькулятор для вас |
| Код для вставки: Скопируйте и вставьте этот код на свою страничку в то место, где хотите, чтобы отобразился калькулятор. | |
Это интересно: Как отключить дисплей на магнитоле пионер
Как рассчитывается лошадиная сила
Лошадиная сила является условной и неоднозначной единицей измерения мощности.
В России и почти во всех европейских странах, лошадиная сила определяется как 75 кг*м/с (метрическая лошадиная сила), то есть, как мощность, достаточная для поднятия груза массой в 75 кг на высоту 1 метр за 1 секунду. В таком случае 1 л. с. составляет ровно 735,49875 Вт.
Максимальную мощность, которую способна развивать лошадь, принято называть котловой лошадиной силой. Вы можете с легкостью рассчитать и свою максимальную мощность. Для этого нужно замерить время t, за которое вы вбежите на лестницу высотой h и подставить в формулу: m*h/t, где m — масса вашего тела.
Для определения мощности двигателя используются специальные стенды, подробнее об этом написано ниже.
Что это такое
Не все знают, почему мощность двигателей измеряют в лошадиных силах. На самом деле здесь достаточно интересная история.
Многим будет интересно узнать, откуда пошла такая единица измерения и почему всё дело в лошадях. Во многом это связано с маркетингом своего времени. Благодаря нему, в настоящее время мы измеряем мощность силовых агрегатов в лошадиных силах. Теперь стоит рассказать, почему так произошло.
Такая единица измерения как ЛС была введена ещё в 18 веке Джеймсом Уаттом. Именно в честь него названа другая единица, то есть Ватт.
Ещё в 70-х годах 18 века он создал первый паровой двигатель, который значительно превосходил по своим техническим параметрам паровую установку, изобретённую Ньюкоменом. При этом Уатт не знал, как лучше и выгоднее продать свою разработку. Одним из его аргументов выступал тот факт, что для работы его двигателя нужно на 75% меньше топлива.
Изначально продажа осуществлялась по несколько необычной схеме. Клиенты, покупавшие двигатель, отдавали треть денег, которые им удалось сэкономить на покупке топлива. Но те времена были периодом, когда в мире транспорта доминировали лошади. В итоге паровые машины мало кого интересовали.
В результате Уатт решил, что нужно сравнивать его двигатель не с другим паровым агрегатом, а именно с животными. В итоге его схема продаж была отменена, и Джеймс попробовал несколько иную тактику продаж. Он хотел убедить людей в том, что нужно покупать его двигатель.
Так была придумана единица измерения, которую мы все сегодня знаем как лошадиную силу. Подобное решение принималось в связи с тем, что клиент интуитивно понимал, о чём идёт речь, сравнивая возможности паровой установки и рабочей лошади. Фактически это был хитрый маркетинговый ход. Но свои слова Уатт подкреплял соответствующими вычислениями.
Он взял в качестве основы среднюю рабочую лошадь и посчитал, сколько энергии она способна выработать. Никто точно не знает, на каких конкретно экспериментах основывались его расчёты. Но было выявлено, что за 60 секунд работы лошадь вырабатывает примерно 45 тысячи джоулей. И это соответствовало одной лошадиной силе.
В действительности результаты оказались несколько завышенными. Редкие лошади могли работать в подобном режиме в течение целого дня. Но поняв, что возможности животных была переоценены, Уатт убедился в более высокой производительности своей разработки. Именно об этом он начал активно рассказывать потенциальным покупателям.
История необычная и достаточно интересная. Но факт в том, что такой хитрый маркетинговый ход в итоге обернулся своего рода революцией. Двигатель Уатта сыграл огромную роль в дальнейшем развитии промышленности, а его рекламные лошадиные силы стали стандартной единицей измерения.
Как замеряют мощность двигателя
Мощность двигателя замеряют в основном для оценки эффективности тюнинга.
Для определения мощности двигателя существует только один точный способ: снять его с автомобиля и установить на специальный стенд. Снятие и установка двигателя — довольно трудозатратный и дорогой процесс, который по силам только автопроизводителям и серьезным гоночным командам.
Для менее точного замера мощности используют динамометрические мощностные стенды (такие как на фото), позволяющие снять показания «с колес». Влияние на результат могут оказать: давление в шинах, их сцепные свойства, температура шин (во время замера протектор сильно нагревается) и даже степень притяжки автомобиля страховочными стропами.
Методика замера
Прогретый автомобиль трогается на первой передаче, разгоняется до 40–50 км/ч, после чего включается последняя передача, педаль газа нажимается до упора и начинается имитация разгона. По достижении максимальных оборотов (с момента начала падения мощности, видимого на мониторе), включается нейтральная передача.
Результат измерения выводится в виде графика, на котором отображена зависимость мощности от оборотов двигателя (синяя кривая — в лошадиных силах).
Влияние лошадиных сил и крутящий момент двигателя
В процессе сгорания топливной смеси мотор вырабатывает определенное количество энергии, которая и является мощностью. Данная сила преобразуется в крутящий момент, который толкает колеса авто через сложную механическую систему. Сначала энергия поступает на коленвал, дальше переходит на коробку передач и уже через ведущий мост поступает на колеса. В результате сложной передачи энергии автомобиль движется.
Крутящий момент – напрямую влияет на движение авто, преобразуя энергию в движущую силу, заставляя ТС ехать вперед.
Кроме того, крутящий момент выражается в силе двигателя, умноженной на плече приложения. Например, когда топливная смесь детонирует внутри цилиндра, создается определенное давление. Это давление передается через кривошипно-шатунный механизм коленчатого вала и заставляет его вращаться быстрей.
На заметку! Крутящий момент – это совокупность всей мощности двигателя, которая передается на раскрутку валов и коробки передач через систему шестерней. Чем больше показатель, тем быстрей автомобиль будет разгоняться.
Измеряется крутящий момент в ньютон-метрах (Нм). Эта характеристика прямо влияет на реализацию общей мощности мотора в реальных условиях. Поэтому оптимальная сила мотора всегда измеряется при максимальных оборотах. При этом лошадиные силы не будут иметь значения без крутящего момента, так как именно он заставляет автомобиль разгоняться.
Следует понимать, что разгонная динамика авто зависит не от количества лошадиных сил, а величины крутящего момента. Лошадиные силы лишь отвечают за “производство” технического показателя!
Шкала, дающая примерное представление о диапазоне мощности двигателей
Для того, чтобы иметь представление о диапазоне мощности двигателей, ознакомьтесь со следующим рисунком:
- 0-100 л. с. — малолитражные автомобили;
- 100-200 л. с. — автомобили с двигателем средней мощности;
- 200-500 л. с. — спортивные автомобили;
- 500 л. с. и более — гоночные болиды и суперкары.
Момент вращения
Если выражаться языком физики, то понятие о вращающем моменте легко уяснить, зная принцип получения преимущества от использования рычага. Вычисляемые путем сложения приложенных на рычаг усилий (вес груза) к длине плеча (рычага) «ньютон-метры», показывают потенциальное количество выполняемой работы. В случае с ДВС вес груза – это усилие с которым поршень после сгорания топливно-воздушной смеси совершает возвратно-поступательное движение. Длина плеча будет не чем иным, как ходом поршня (расстояние от ВМТ до НМТ). Вращающее усилие создается только во время рабочего такта.
Как определить мощность авто
Вам понадобится
- ваттметр, амперметр, вольтметр, отвертка, нож, провода.
Инструкция
Проще всего определить мощность по технической документации, прилагаемой к электроприбору. Мощность устройства указывается, как правило, на первых страницах таких документов.Откройте руководство (инструкцию) и найдите там такие слова и выражения, как мощность, потребляемая мощность, средняя мощность, максимальная мощность и т.п. Стоящее после них число (диапазон, обозначенный двумя числами через черточку) и будет мощностью электроприбора. После числа должно стоять обозначение единицы измерения мощности: Ватт (Вт), Киловатт (кВт), Милливатт (мВт) или ее международное обозначение – Watt, W, kW, mW, если инструкция не на русском языке.
Если инструкция и иная документация к электроприбору отсутствует, определить мощность можно по надписям на приборе. Также как и в вышеописанном случае, ориентируйтесь на слова, обозначающие мощность, и на обозначения единиц измерения мощности.
Если устройство сравнительно современное, то информация о нем наверняка имеется в интернете. Наберите в поисковике наименование и марку Вашего электроприбора. Большинство производителей бытовой и электронной техники предоставляют на официальных сайтах всю необходимую информацию. Если нужной информации найти не удается (так нередко случается со старыми или самодельными электроприборами), измерьте мощность с помощью приборов. Для этого обесточьте электрическую цепь, выключив входной автомат или выключатель. Подготовьте разрыв в цепи, отсоединив один из проводов питания от входного устройства. На это место присоедините отрезок провода, зачистив концы на нужную длину. Подготовьте два куска провода достаточной длины. Длина проводов подбирается исходя из размещения электрооборудования и измерительных электроприборов.
Подключите к электрической цепи ваттметр. Цепь тока подключите в подготовленный разрыв. Цепь напряжения подключите с помощью проводов к входному устройству. Подайте напряжение, включив автомат или выключатель. По индикатору или шкале ваттметра определите величину потребляемой мощности.
Если ваттметра поблизости не оказалось, то можно обойтись мультиметром или парой приборов – амперметром и вольтметром. Для этого подключите амперметр или мультиметр в подготовленный заранее разрыв электрической цепи. Если это мультиметр, то переведите его в режим измерения тока. Включите автомат или выключатель, чтобы подать напряжение. Запишите или запомните показания тока на индикаторе (шкале). Отключите напряжение. Отсоедините амперметр (мультиметр) и восстановите цепь в прежнем виде.
Снова подайте напряжение. Возьмите вольтметр или переведите мультиметр в режим для измерения напряжения. Измерьте питающее напряжение, прикоснувшись щупами прибора к выходным контактам коммутационного устройства. Измеренное значение напряжения запомните или запишите. Затем вычислите потребляемую мощность, умножив значение тока на величину напряжения. Если напряжение измерялось в вольтах, а ток в амперах, то мощность получится в Ваттах (Вт).
Если питание электроприбора производится от бытовой розетки электропитания, то напряжение можно не измерять и принять равным 220 Вольт (В). Если для электропитания используются элементы питания с известным напряжением, то измерение напряжения также можно не производить.
Видео по теме
Обратите внимание
Все операции с электрооборудованием (кроме измерений) следует проводить при обесточенной электроцепи.
От чего зависит полка крутящего момента
Согласно расчетной формуле Мкр = F х L, где F – это сила, а L – длина плеча, момент вращения будет зависеть от КПД сгорания топливно-воздушной смеси (F) и величины хода поршней (L).
Поскольку автомобиль – это комплексный механизм, на крутящий момент двигателя влияет ряд характеристик других узлов и агрегатов. Ведущие колеса автомобиля будут получать максимальное тяговое усилие лишь в тот момент, когда взаимодействие механизмов является оптимальным. Пик крутящего момента достигается на таких оборотах двигателя, когда наполнение камеры сгорания рабочей смесью, сжигание продуктов горение и вывод отработавших газов осуществляется с минимальными механическими потерями. Для каждого двигателя этот параметр колеблется в зависимости от конструктивных особенностей и типа используемого топлива.
Статья в тему: Тест смазок для ШРУС: какая лучше
Максимальная скорость:
Дизельный двигатель не является постоянной величиной, так как данное значение зависит от моторных оборотов. Для достижения максимальной скорости необходима максимальная сила этих параметров:
В качестве примера, возьмём агрегат мощностью в размере 150 лошадиных сил. Такое значение ДВС возможно достигнуть только при 6000 оборотов в минуту.
При достижении 1500-3000 оборотов, количество «лошадок» намного уменьшается. Поэтому для достижения максимальной мощности, обязательно безостановочно давить на педаль акселератора. Необходимость понижения передачи для обеспечения эффективной динамики объясняется благодаря этому.
Для определения мощности автомобиля, необходимо сделать некие вычисления:
«Мощность — энергия, вырабатываемая двигателем, она преобразуется в крутящий момент на выходном валу ДВС»
Как правило, прогрессивные моторы вырабатывают мощность в размере 5500-6500 оборотов в минуту. Как говорилось ранее, мощность двигателя измеряется в лошадиных силах. А значит большинство результатов требуется перевести в киловатты, для этого существуют специальные калькуляторы перевода.(кВт в л.с)
Для простейшего расчета мощности двигателя машины, нужно определить или знать зависимость крутящего момента и оборотов. Крутящий момент двигателя – это произведение силы на плечо рычага, к которому она приложена. Сила измеряется в Ньютонах, а вот плечо рычага измеряется в метрах – Нм.
Для расчета крутящего момента от объема двигателя существует специальная формула:
P = Mкр * n/9549 [кВт]
Суть которой:
- Mкр – крутящий момент двигателя (Нм),
- N – обороты коленчатого вала (об./мин.),
- 9549 – коэффициент, дабы обороты подставлять именно в об/мин, а не косинусами альфа
