امتیاز موضوع:
  • 46 رأی - میانگین امتیازات: 2.98
  • 1
  • 2
  • 3
  • 4
  • 5
گشتاور موتور
#1
چطور گشتاور موتور را به اسب بخار تبديل كنيم؟




[تصویر:  1268718791.jpg]

حتما در مجلات خودرو و يا جاهاى ديگر به جمله اى مشابه اين برخورد كرده ايد:"اين موتور گشتاور 300 پوند – فوت را در 4000 rpm توليد مى كند"و از خود پرسيده ايد كه اين چه مقدار نيرو است؟چند اسب بخار است؟
شما مى توانيد محاسبه كنيد كه چند اسب بخار برابر اين مقدار پوند – فوت است با معادله زير:


[HIGHLIGHT=#ffffff] اسب بخار=(5.252)÷(دور موتور* گشتاور)[/HIGHLIGHT]

وموتورى كه گشتاور 300 پوند- فوت را در 4000 rpm توليد مى كند : 228 =(5.252)/(300*4000)
228 اسب بخار را در 4000 rpm توليد مى كند اما اين عدد 5.252 از كجا آمده است؟

براى بدست آوردن اسب بخار از "پوند – فوت" شما نياز به چند تبديل داريد.عدد 5.252 نتيجه ضرب ضريب چند تبديل در يك عدد است.

ابتدا اسب بخار به صورت 550 پوند – فوت بر ثانيه تعريف مى شود. واحد گشتاور نيز پوند – فوت است.بنابراين براى به دست اوردن اسب بخار از "پوند- فوت" نياز به ترم(جمله) "بر ثانيه" داريم.

شما مى توانيد "اسب بخار" را از ضرب گشتاور در سرعت موتور بدست آوريد.اما سرعت موتور بر حسب دور بر دقيقه بيان مى شود در حالي كه ما ترم "بر ثانيه" را نياز داريم.پس نياز داريم كه (rpm) را بر حسب ثانيه بيان كنيم.بدست اوردن ثانيه آسان است.فقط با تقسيم كردن (rpm) بر 60 مى توانيم ثانيه را از دقيقه بدست اوريم.حال به يك واحد بى بعد براى دور نيازمنديم.

راديان, راديان در حقيقت نسبت طول كمان دايره به طول شعاع دايره است كه يك واحد بى بعد مى شود.چون واحد طول از طرفين صورت و مخرج حذف مى گردد.دور را مى توان بر حسب زاويه نيز بيان كرد.يك دور 360 درجه از دايره است.محيط دايره نيز 2П راديان است.پس يك دور معادل 2П راديان است.براي تبديل "دور بر دقيقه" به " راديان بر ثانيه" كافيست (rpm) را در 2П/60 ضرب كنيم.كه بدست مى دهد: 0.10472 راديان بر ثانيه كه ترم"بر ثانيه" را براى محاسبه اسب بخار به ما مى دهد.ما نياز داريم كه اسب بخار را بدست اوريم كه 550 پوند – فوت بر ثانيه است.از گشتاور (پوند – فوت) و سرعت موتور(rpm) استفاده مى كنيم.

اگر ما 550 فوت- پوند را بر 0.10472 راديان بر ثانيه (سرعت موتور) تقسيم كنيم بدست مى اوريم 5.252

بنابراين اگر گشتاور(پوند – فوت) را در سرعت موتور (rpm ) ضرب كنيم و بعد بر عدد 5.252 تقسيم كنيم.rpm به راديان بر ثانيه تبديل مى شود.و شما مى توانيد اسب بخار را از گشتاور بدست بياوريد-از (پوند – فوت)به (پوند – فوت بر ثانيه).

بيست سال بعد، بابت كارهايي كه نكرده اي بيشتر افسوس مي خوري تا بابت كارهايي كه كرده اي. بنابراين، روحيه تسليم پذيري را كنار بگذار، از حاشيه امنيت بيرون بيا، جستجو كن، بگرد، آرزو كن و كشف كن
.
مارک تواین




پاسخ
 سپاس شده توسط ashkan ، افسانه پناهی
#2
[تصویر:  33f29b2fe3af64e33a952799e0822f23.jpg]
عبارت اسب بخار توسط جیمز وات(١۸١٩ ١۷٣۶) ابداع شد. بیشتر شهرت او به خاطر کارهایش برای بهبود ماشین بخار است. همچنین ما هر وقت از لامپ های ١۰۰ واتی حرف می زنیم به یاد او می افتیم.

داستان از آن جا شروع شد که وات در یک معدن زغال سنگ با اسب هایی که زغال سنگ بلند می کردند کار می کرد و راهی می خواست تا بتواند در باره ی توان هر یک از این اسب ها صحبت کند.او دریافت که به طور میانگین، یک اسب معدن می تواند ۲۲۰۰۰ پوند فوت (حدود ٣۰ کیلوژول) کار را در یک دقیقه انجام دهد.سپس او این عدد را ۵۰ درصد افزایش داد و اسب بخار را ٣٣۰۰۰ پوند فوت (حدود ٤۵ کیلوژول) انرژی در یک دقیقه قرار داد.این یک واحد دلخواه بود که پس از گذشت قرن ها،امروزه در خودرو ها،ماشین ها ی چمن زنی ، اره برقی ها و در بعضی جارو برقی ها به کار می رود.


[تصویر:  horsepower-intro.jpg]
مفهوم اسب بخار این است: به نظر وات،یک اسب می تواند در هر دقیقه ٣٣۰۰۰ پوند فوت کار انجام دهد.پس اسبی را در نظر بگیرید که مانند شکل بالا در حال بالا کشیدن زغال از معدن است.اسبی که یک اسب بخار توان دارد می تواند ٣٣۰ پوند(١۵۰ کیلوگرم) زغال را در مدت یک دقیقه ١۰۰ فوت(٣۰ متر) بالا بکشد.و یا ٣٣ پوند(١۵ کیلوگرم) را در یک دقیقه ١۰۰۰ فوت(٣۰۰ متر) و...
شما می توانید ترکیب های متفاوتی از وزن و جابه جایی در یک دقیقه را در نظر بگیرید و تا زمانی که حاصل ضرب آنها ٣٣۰۰۰ شود،یک اسب بخار خواهید داشت.

[تصویر:  horsepower1.gif]
ممکن است فکر کنید نمی توان ٣٣۰۰۰ پوند(١۵ تن) زغال را در یک سطل ریخت و از اسب خواست آن را در مدت یک دقیقه،١ فوت (٣۰ سانتی متر) جا به جا کند چون اسب نمی تواند چنین بار سنگینی را تکان دهد.همچنین ممکن است فکر کنید نمی توان ١ پوند(٤۵۰ گرم) زغال را در یک سطل گذاشت و از اسب خواست در مدت یک دقیقه آن را ٣٣۰۰۰ فوت(١۰ کیلومتر) جا به جا کند،زیرا در این حالت سرعت اسب باید ٣۷۵ مایل در ساعت(۶۰٣ کیلومتر در ساعت) باشد که ممکن نیست.
اگر مطلب قرقره و طناب چگونه کار می کند را خوانده باشید،می دانید که با یک مجموعه از قرقره ها می توان نسبت جا به جایی و وزن را عوض کرد.پس می توان آرایشی از قرقره ها را درست کرد به نحوی که با سرعت و بار مناسب اسب هماهنگ باشد و مهم نیست چه باری در سطل است.

● اسب بخار می تواند به واحد های دیگر هم تبدیل شود:
▪ یک اسب بخار برابر با ۷٤۶ وات است.پس اگر یک اسب را به چرخی وصل کنیم تا آن را بچرخاند با آن چرخ می توان مولد برقی را به کار انداخت که ۷٤۶ وات توان تولید می کند.
▪ انرژی حاصل از یک اسب بخار در مدت یک ساعت برابر ۲۵٤۵BTU است که هر BTU انرژی مورد نیاز برای بالا بردن دمای یک پوند آب به اندازه ی یک درجه ی فارنهایت است.
▪ یک BTU برابر ١۰۵۵ ژول،یا ۲۵۲ گرم کالری ویا ۲۵۲/۰ کالری غذایی است.یک اسب احتمالا ۶٤١ کالری غذایی را در یک ساعت می سوزاند.

● اندازه گیری اسب بخار:

اگر بخواهید توان یک موتور را بدانید،باید موتور را به یک توان سنج (Dynamometer) وصل کنید. توان سنج باری را روی موتور قرار می دهد و توانی را که موتور در برابر بار تولید می کند را اندازه می گیرد.
ایده ی طرز کار توان سنج را می توان به این صورت درک کرد:تصور کنید موتوری را روشن کردید.و بدون آنکه باری روی آن باشد پدال گاز را فشار می دهید.در این جالت موتور آن قدر سریع می چرخد که از هم می پاشد. که این مناسب نیست بنابراین با یک توان سنج باری را بر موتور قرار می دهید و باری را که موتور در دور های مختلف می تواند تحمل کند را اندازه می گیرید.باید توان سنجی را به موتور وصل کنید،گاز دهید و با توان سنج بار روی موتور را تغییر دهید تا دور موتور مثلا روی ۷۰۰۰ دور بر دقیقه ثابت بماند.و در این دور،باری را که موتور می تواند تحمل کند را ثبت می کنید. سپس بار را زیاد تر کنید تا دور موتور مثلا به ۶۵۰۰ کاهش یابد و دوباره بار متناظر با این دور را ثبت کنید.و به همین ترتیب ادامه دهید.همچنین می توانید همین کارها را از ۵۰۰ و ١۰۰۰ دور به بالا انجام دهید.چیزی که توان سنج اندازه می گیرد در واقع گشتاور پیچشی است و برای تبدیل آن به اسب بخار باید گشتاور را در دور موتور ضرب کنید.

● رسم نمودار توان:

اگر نمودار توان یک موتور( بر حسب اسب بخار) در برابر دور موتور را رسم کنید ،چیزی که در نهایت به دست می آید منحنی توان موتور است.یک نمونه منحنی توان یک موتور با عملکرد بالا شبیه نمودار زیر است.(این منحنی مربوط به موتور ٣۰۰ اسب بخاری میتسوبیشی دو توربوشارژره است)
چنین نموداری نشان می دهد که هر موتوری یک توان بیشینه دارد.(دور موتوری که در آن توان خروجی موتور بیشینه است).همچنین یک موتوردر یک دور خاص،گشتاور بیشینه ای دارد.
شما معمولا چنین چیزی را در مجلات و نشریات می بینید: rpm ۶۵۰۰ hp@٣۲۰ ، rpm۵۰۰۰lb ft@ ۲٩۰ (مربوط به ۱۹۹۹ Shelby Series ۱)


[تصویر:  horsepower2.gif]

وقتی می گویند موتوری گشتاورآخر پایینی دارد یعنی بیشینه ی گشتاور در دور موتورهای نسبتا پایین(مثلا ۲۰۰۰ یا ٣۰۰۰ دور) رخ می دهد.
چیز دیگری که در منحنی توان یک خودرو دیده می شود جایی است که توان بیشینه رخ می دهد.وقتی سعی می کنید به سرعت شتاب بگیرید می خواهید موتور را نزدیک توان بیشینه نگه دارید و به همین خاطر دنده را کم می کنید تا دور موتور زیاد شود و به توان بیشینه نزدیک شوید.وقتی می خواهید از پشت چراغ قرمز شروع به حرکت کنید گاز می دهید تا دور موتور بالا رود و به توان بیشینه نزدیک شوید آنگاه کلاچ را رها می کنید تا توان زیادی به چرخ ها منتقل شود.

● توان در خودرو هایی با عملکرد بالا:

خودرویی با عملکرد بالا نامیده می شود که نسبت به وزنش توان زیادی داشته باشد.هرچه وزن بیشتر باشد توان بیشتری برای شتاب دادن به خودرو لازم است.برای توان مشخصی باید وزن را کاهش داد تا شتاب زیاد تر شود.
اگر خودروی سریع تری می خواهید در واقع نسبت توان به وزن بیشتری می خواهید پس اولین کار خالی کردن صندوق عقب است.



بيست سال بعد، بابت كارهايي كه نكرده اي بيشتر افسوس مي خوري تا بابت كارهايي كه كرده اي. بنابراين، روحيه تسليم پذيري را كنار بگذار، از حاشيه امنيت بيرون بيا، جستجو كن، بگرد، آرزو كن و كشف كن
.
مارک تواین




پاسخ
 سپاس شده توسط ashkan ، افسانه پناهی
#3
گشتاور چیست ؟

[CENTER][تصویر:  Torque_animation.gif][/CENTER]


رابطه میان نیرو (F), گشتاور(τ), و بردارهای ممان (p و L) در یک سیستم در حال چرخش.

عامل مؤثر در گشتن هر جسم به دور محوری را گَشتاوَر یا مُماننیرو می‌نامند.
گشتاور یک کمیت فیزیکی است در حرکت چرخشی که به بزرگی نیرو و مسیر و مکان اثر نیرو بستگی دارد. گشتاور یک کمیت برداری هست.
حاصلضرب خارجی بردار مکان نقطه اثر نیرو در بردار نیروی وارد بر یک نقطه را گشتاور آن نیرو (حول مبدأ) گویند.
همان طور که از تعریف بر می‌آید، گشتاور کمیت نسبی بوده و نسبت به یک نقطه (مبدا) سنجیده می‌شود.


دید کلی

آیا تابحال به این فکر کرده‌اید که چرا آچار بلند مهره محکم را آسانتر باز می‌کند؟
• چرا احتمال واژگون شدن یک ماشین مسابقه از یک ماشین معمولی کمتر است؟

برای پاسخگویی به این سؤالها باید ببینیم نیروها چگونه می‌توانند باعث چرخش شوند. به عنوان مثال در نظر بگیرید می‌خواهید وارد اتاقی شوید، برای اینکار نیرویی عمودی بر در وارد می‌کنید، در حول لولا (محور) شروع به چرخش می‌کند و باز می‌شود هر چه بزرگتر باشد در راحت تر باز می‌شود. اگر بار دیگر همین نیرو را به نقاط دورتر در که به لولا نزدیکترند وارد کنید در براحتی باز نخواهند شد، به این ترتیب نتیجه می‌گیریم که هر چه فاصله نقطه اثر نیرو از محور چرخش دورتر باشد و نیز هر چه اندازه نیروی وارد بر در بیشتر باشد در راحت تر باز می‌شود.

خصوصیات گشتاور نیرو

• گشتاور نیرو کمیتی برداری است و مقدار بردار گشتاور نیرو برابر است با حاصلضرب نیرو در فاصله عمودی آن از محوری که جسم به دور آن می‌گردد.

• گشتاور نیرو با حرف Mنمایش داده می‌شود.
• فاصله عمودی نیرو از نقطه‌ای که جسم حول آن می‌گردد را بازوی گشتاور می‌نامند (d).
•نقطه چرخش را می‌توان روی تکیه گاه جسم یا روی محور چرخش جسم در نظر گرفت.
•رابطه گشتاورنیرو (مقدار نیرو × بازوی گشتاور).
•یکای گشتاور نیرو ، نیوتن متر (Nm) است.



روش دیگر محاسبه گشتاور نیرو

برای محاسبه گشتاور نیرو می‌توانیم نیروی را به دو مؤلفه عمود بر هم تجزیه کنیم، بطوری که یکی از مؤلفه‌ها از محور دوران یا گذشته و دیگری عمود بر این محور باشد. حال نیروی را به دو مؤلفه و روی این دو محور تجزیه می‌کنیم، گشتاور نیروی برابر برآِیند گشتاورهای دو نیروی - است. پس گشتاور هر یک از نیروهای را محاسبه می‌کنیم، برآیند این دو گشتاور، گشتاور کل را تشکیل می‌دهد. اما بازوی گشتاور نیروی برابر صفر است.

علامت گشتاور نیرو
اگر گشتاور نیرو ، جسم را در جهت مثلثاتی دوران دهد علامت آن مثبت و اگر در خلاف جهت مثلثاتی دوران دهد علامت آن را منفی در نظر می‌گیرند. البته در تعیین جهت گشتاور می توان به دلخواه عمل کرد ولی صحیح این است که در جهت پاد ساعت گرد مثبت و درجهت ساعت گرد منفی و به این نکته توجه کنید که در طول مسئله جهت گشتاور را یکسان در نظر بگیرید.

گشتاور صفر
نیروهایی که امتداد آنها از نقطه عبور می‌کند گشتاور نیرویی نسبت به این نقطه ندارند. بنابراین نیرویی که تکیه گاه بر میله وارد می‌کند دارای گشتاور صفر می‌باشد.

قانون گشتاورها
در یک جسم متعادل ، جمع گشتاورهای پاد ساعتگرد با جمع گشتاورهای ساعتگرد ، حول هر نقطه دلخواه برابر است.

تعادل
جسمی را در حال تعادل گویند که هر دو شرط زیر درباره آن درست باشد:

• برآیند نیروهای وارد بر آن صفر باشد.

• جمع گشتاور نیروهای ساعتگرد حول هر نقطه ، برابر جمع گشتاور نیروهای پاد ساعتگردحول همان نقطه باشد.

به کمک معادله‌های مربوط به روش فوق می‌توان اندازه نیرویی مجهول ، یا فاصله نقطه اثر آنها از نقطه چرخش را حساب کرد.
برای انجام این کار:


• جهتهایی را انتخاب کنید که معادله‌های نیروها را آسان می‌کنند. برای مثال برآیند نیروهای رو به بالا و برآیند نیروهای رو به پایین همیشه باهم برابرند.

• نقطه چرخش را انتخاب کنید که محاسبه گشتاورها را آن می‌سازد، اگر بیش از دو نیرو وجود دارد نقطه چرخش را جایی انتخاب کنید که یکی از نیروها در آنجا به جسم وارد می‌شود، در این صورت گشتاور نیرو حول آن نقطه چرخش صفر می‌شود، بنابراین محاسبه ساده‌تر خواهد شد.

جفت نیرو
دو نیرو که اثر چرخش یکدیگر را خنثی می‌کنند جفت نیرو نام دارند و شرط زیر را دارند:

• اندازه آنها برابر و جهت آنها مخالف است.
• بر روی یک خط راست عمل نمی‌کنند.
• گشتاوری بر جسم وارد می‌کنند و بنابراین تمایل دارند که آنرا بچرخاند.
• ‌برآیند آنها صفر است.
• ‌اندازه گشتاور نیرو (جفت نیرو) برابر است با حاصلضرب اندازه یکی از نیروها ضربدر فاصله دو نیرو از هم


بيست سال بعد، بابت كارهايي كه نكرده اي بيشتر افسوس مي خوري تا بابت كارهايي كه كرده اي. بنابراين، روحيه تسليم پذيري را كنار بگذار، از حاشيه امنيت بيرون بيا، جستجو كن، بگرد، آرزو كن و كشف كن
.
مارک تواین




پاسخ
 سپاس شده توسط ashkan ، افسانه پناهی


پرش به انجمن:


کاربرانِ درحال بازدید از این موضوع: 1 مهمان