คำอธิบายโดยละเอียดของแรงบิดสาม

ฟิสิกส์แรงบิด

ในทางฟิสิกส์ แรงบิดคือขนาดของโมเมนต์ ซึ่งเท่ากับผลคูณของแรงและแรงของแขน หน่วยสากลคือนิวตันเมตร Nm นอกจากนี้เรายังสามารถเห็นหน่วยแรงบิดเช่น kgm และ lb-ft ตั้งแต่ G=มก. เมื่อ ก.=9.8 ณ เวลานี้ 1กก.=9.8N ดังนั้น 1กก.=9.8Nm และปอนด์-ฟุต lb-ft คือ หน่วยแรงบิดของจักรวรรดิ 1lb=0.4536kg; 1ft=0.3048m คุณสามารถคำนวณ 1lb-ft{{20}}.13826kgm ในสำนวนประจำวันของผู้คน แรงบิดมักถูกเรียกว่าแรงบิด (ในทางฟิสิกส์ แนวคิดเหล่านี้เป็นสองแนวคิดที่แตกต่างกัน) มาดูตัวอย่างกัน แรงบิดของ Civic1.8 เจนเนอเรชั่นที่ 8 คือ 173.5Nm@4300rpm ซึ่งหมายความว่าแรงบิดเอาท์พุตของเครื่องยนต์ที่ 4300 รอบต่อนาทีคือ 173.5Nm พลังของ 173.5N จะทำให้รถวิ่งมากกว่า 1 ตันได้อย่างไร ? ? อันที่จริงแล้ว แรงบิดที่ออกโดยเครื่องยนต์จะต้องได้รับการขยาย (ด้วยค่าใช้จ่ายในการลดความเร็วไปพร้อม ๆ กัน) ซึ่งขึ้นอยู่กับกระปุกเกียร์ เกียร์สุดท้าย และยาง แรงบิดที่ปล่อยออกมาจากเครื่องยนต์ในขั้นแรกจะต้องผ่านกระปุกเกียร์สำหรับการขยายแรงบิด "ที่ปรับได้" (หรือหดตัวเมื่ออัตราส่วนหมดลง) จากนั้นจะถูกส่งไปยังเกียร์สุดท้าย (ฟันหาง) เพื่อการขยายเพิ่มเติม (ในขณะที่ความเร็วจะลดลงอีก) และสุดท้ายผ่านยาง ปลดปล่อยพลังขับเคลื่อน ตัวอย่างเช่น หากอัตราทดเกียร์ของเกียร์ 1 ของรถยนต์ (อัตราทดเกียร์ซึ่งโดยพื้นฐานแล้วคืออัตราส่วนรัศมีของเกียร์) เป็น 3 ฟันเฟืองท้ายคือ 4 รัศมียางเท่ากับ 0.3 เมตร และ แรงบิดเดิมคือ 200Nm แรงบิดสุดท้ายบนเพลาจะกลายเป็น 200 ×3×4=2400Nm (ตั้งค่าประสิทธิภาพการส่งเป็น 100 เปอร์เซ็นต์) หลังจากหารด้วยรัศมียาง 0.3 เมตร ส่วนแรงเสียดทานระหว่างยางกับพื้น มีแรงขับอยู่ที่ 2400Nm/0.3m=8000N ซึ่งเพียงพอต่อการขับขี่รถยนต์ เมื่อพูดถึงประสิทธิภาพเชิงกล ทุกครั้งที่ส่งเกียร์ จะมีการสูญเสียกำลัง ประสิทธิภาพเชิงกลของกระปุกเกียร์ธรรมดาอยู่ที่ประมาณ 95 เปอร์เซ็นต์ และกระปุกเกียร์อัตโนมัติแย่ลงประมาณ 88 เปอร์เซ็นต์ และข้อต่อแบบสากลของเพลาขับประมาณ 88 เปอร์เซ็นต์ ประสิทธิภาพอยู่ที่ประมาณ 98 เปอร์เซ็นต์ โดยรวมแล้วแรงขับเคลื่อนของรถสามารถคำนวณได้จากสูตรต่อไปนี้: Formula Torque × Gear Ratio × Final Gear Ratio × Mechanical Efficiency Driving Force=————————————— ——— รัศมียาง (หน่วย: เมตร)

สรุป: 1kgm=9.8Nm1lb-ft=0.13826kgm1lb-ft=1.355Nm ภายใต้เงื่อนไขของการกระจัดบางอย่าง กระบอกสูบที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางกระบอกเล็กและระยะชักยาวจะให้ความสำคัญกับ การออกแรงของแรงบิดและความเร็วในการหมุนจะไม่สูงเกินไปซึ่งเหมาะสำหรับกระบอกสูบที่ต้องการน้ำหนักมาก ยานพาหนะ. กระบอกสูบที่มีรูเจาะขนาดใหญ่และระยะชักสั้นให้ความสำคัญกับกำลังส่งมากกว่า และความเร็วมักจะสูงกว่า ซึ่งเหมาะสำหรับรถยนต์ที่วิ่งเร็ว พูดง่ายๆ คือ กำลังเป็นสัดส่วนกับแรงบิด x ความเร็ว

การคำนวณ เหตุใดจึงคำนวณกำลังของเครื่องยนต์จากแรงบิดได้? กำลัง P=งาน W ÷ เวลา t งาน W=แรง F × ระยะทาง s ดังนั้น P=F × s/t=F × ความเร็ว v โดยที่ v คือ ความเร็วเชิงเส้น และในเครื่องยนต์ ความเร็วเชิงเส้นของเพลาข้อเหวี่ยง=ความเร็วเชิงมุมของเพลาข้อเหวี่ยง ω × รัศมีเพลาข้อเหวี่ยง r แทนสูตรข้างต้นเพื่อรับ: กำลัง P=แรง F × รัศมี r × ความเร็วเชิงมุม ω; และแรง F × รัศมี r=แรงบิด เราจะได้: กำลัง P=แรงบิด x ความเร็วเชิงมุม ω ดังนั้นจึงสามารถกำหนดกำลังของเครื่องยนต์ได้จากแรงบิดและความเร็ว หน่วยของความเร็วเชิงมุมคำนวณใน เรเดียน/วินาที ในระบบเรเดียน π แทน 180 องศา