Практично кожна людина чув про «кінських силах». Ними, як правило, вимірюють потужність двигунів. наприклад, у автомобілів.
Термін кінська сила винайшов інженер Джеймс Ватт. Ватт жив з 1736 по 1819 рік і придбав всесвітню популярність своєї невтомної роботою по підвищенню продуктивності парового двигуна. Ми також згадуємо про нього майже кожен день, замінюючи 60 ватні електролампочки або включаючи електричний фен на 1000 ват.
Історія свідчить, що Ватт експериментував з поні (породою низькорослих конячок), які піднімали вугілля з вугільної шахти. Він хотів, щоб можна було говорити про потужність цих тварин. Ватт виявив, що, в середньому, шахтний поні міг підняти 550 фунтів вугілля на висоту 1 фут за 1 секунду при робочому дні, тривалістю о 8 годині. Таким чином, кінська сила стала дорівнює 33000 футофунтов (фут * фунт) роботи в одну хвилину. Ось так і вийшло, що вельми довільна одиниця виміру, придумана Ватто і застосовувалася впродовж століть, і зараз діє для вимірювання потужності вашого автомобіля або газонокосарки.
Що означає кінська сила? Це означає, що один кінь може зробити 33000 футофунтов роботи кожну хвилину. Отже, уявіть собі коней, витягувати вугілля з вугільної шахти. Кінь, розвиваючи 1 кінську силу, може підняти 330 фунтів вугілля на висоту 100 футів в хвилину, або 33 фунта вугілля на 1000 футів в хвилину, або 1000 фунтів вугілля на 33 фути в хвилину. Ви можете приводити будь-які комбінації футів і фунтів, як вам заманеться. До тих пір, поки виходить 33000 футофунтов в одну хвилину, у вас буде виходити одна кінська сила.
Важко уявити, що трапиться, якщо завантажити в величезну бочку 33000 фунтів (14,969 тонни) вугілля та змусити бідолашного коня перемістити такий вантаж на 1 фут вгору за хвилину, тому що кінь навряд чи зможе зрушити з місця цей важкий тягар. Також важко собі уявити, як кінь зможе перемістити 1 фунт вугілля зі швидкістю 33000 футів за хвилину (603,48 км / год), що можна порівняти з рекордами швидкості на автомобілі. Тому не варто шукати глибокий зміст у величині кінської сили.
Те, що кінь може розвивати значно більшу потужність, ніж рівно 1 кінська сила - відмінно ілюструє цей малюнок. Сумнівно, щоб газонокосарка змогла б зрушити з місця хоча б одну колоду з цього штабеля.
Кінська сила - позасистемна одиниця потужності. В системі СІ потужність вимірюється в ватах (Вт).
Кінські сили можуть бути перетворені в інші системи вимірювань. Наприклад, 1 метрична кінська сила еквівалентна 735,5 Вт. Так що якщо ви візьмете 1-сильну кінь і поставите її на бігову доріжку, вона зможе приводити в дію електричний генератор. створюючи 735,5 Вт.
Потужність середньостатистичної людини оцінюється в 0,1 кінську силу. Не густо…
Можна переводити кінські сили в калорії, ампер, вольти, люмени.
Вимірювання кінських сил
Якщо ви хочете дізнатися кількість кінських сил в двигуні. ви можете підключити його до приладу, званого динамометр. Динамометром можна виміряти силу або момент сили у вигляді крутного моменту.
Уявіть, що у вас великий торцевий ключ з невагомою ручкою довжиною 2 фути, і ви докладаєте 50 фунтів сили на кінець цієї ручки. Цим ви створюєте крутний момент або поворотне зусилля в 100 футофунтов. Ви могли б отримати ті ж 100 футофунтов крутного моменту, прикладаючи 100 фунтів сили на відстані 1 фута або 1 фунт сили до 100 футовий ручці. Тут є нюанс, що маса такої ручки буде дуже значна сама по собі і може створювати крутний момент від власної ваги, тому ми і вважаємо її невагомою.
Аналогічно, якщо ви докладете динамометр до валу двигуна, то зможете визначити крутний момент на валу. Ви можете легко перетворити крутний момент в кінські сили, помноживши його на кількість оборотів в хвилину і розділивши на 5252
Момент * об / хв
Л.С. = ---------
5252
Що ж створює цей самий крутний момент на валу двигуна? Його створює рух поршнів, які за допомогою шатунів, що з'єднують їх з колінчастим валом, перетворять свій поступальний рух вгору-вниз всередині циліндра, в обертальний рух вала.
Побудова графіків потужності і крутного моменту
Якщо ви відкладіть значення кінських сил, відповідні значенням кількості оборотів в хвилину для двигуна, в результаті ви отримаєте графік кривої потужності для двигуна (Hp). Таким же чином будується графік значень крутного моменту (Torque).
Типовий графік потужності й крутного моменту для двигуна Mitsubishi 3000 twin-turbo:
На цьому графіку видно, що будь-який двигун має пік потужності при певній кількості оборотів в хвилину. У даного двигуна це значення становить 300 к.с. при 6000 об / хв. Будь-двигун також має піком крутного моменту при певних оборотах. У цьому випадку максимальний крутний момент становить 310 футофунтов при 2500 оборотах на хвилину.
У країнах з метричної системою для вимірювання крутного моменту замість футофунтов застосовують ньютонметрів (Н * м), так само іменовані «Ном». Перекладної коефіцієнт з футофунтов в ньютонметрів дорівнює 1,3558
Коли люди говорять, що двигун має «високий крутний момент на низьких оборотах», то вони мають на увазі, що максимальний крутний момент досягається на досить низьких оборотах, наприклад, на 1700 об / хв.
Особливо високими значеннями крутного моменту мають дизельні і бензинові двигуни з наддувом.