Скорее всего, вы слышали о лошадиных силах. Почти в каждой рекламе автомобилей по телевидению это упоминается, люди, говорящие о своих автомобилях, перебрасываются слухами, и даже на большинстве газонокосилок есть большая наклейка с указанием мощности в лошадиных силах.
Но что такое мощность в лошадиных силах и что означает мощность в лошадиных силах с точки зрения производительности? В этой статье вы точно узнаете, что такое лошадиные силы и как вы можете применять их в повседневной жизни.
Терминлошадиная сила был придуман инженером Джеймсом Уаттом. Уатт жил с 1736 по 1819 год и наиболее известен своими работами по улучшению характеристик паровых машин. Мы также вспоминаем о нем каждый день, когда говорим о 60-ваттных лампочках.
История гласит, что Уатт работал с пони, поднимая уголь в угольной шахте, и он хотел рассказать о силе одного из этих животных. Он обнаружил, что в среднем пони-шахтер может выполнить работу на 22 000 футо-фунтов за минуту. Затем он увеличил это число на 50 процентов и определил мощность в 33 000 футо-фунтов за одну минуту. Это произвольная единица измерения, которая прошла через века и теперь появляется на вашем автомобиле, газонокосилке, цепной пиле и даже в некоторых случаях на вашем пылесосе..
Лошадиная сила означает следующее: по мнению Ватта, одна лошадь может выполнять 33 000 футо-фунтов работы каждую минуту. Итак, представьте себе лошадь, поднимающую уголь из угольной шахты, как показано выше. Лошадь, развивающая 1 лошадиную силу, может поднять 330 фунтов угля на 100 футов за минуту, или 33 фунта угля на 1000 футов за одну минуту, или 1000 фунтов на 33 фута за одну минуту. Вы можете составить любую комбинацию футов и фунтов, которая вам нравится. Пока продукт составляет 33 000 футо-фунтов в минуту, у вас есть лошадиная сила.
Вы, вероятно, можете себе представить, что вы не захотите загружать 33 000 фунтов угля в ведро и просить лошадь передвигать его на 1 фут в минуту, потому что лошадь не может сдвинуть с места такой большой груз. Вероятно, вы также можете себе представить, что вы не хотели бы положить 1 фунт угля в ведро и попросить лошадь пробежать 33 000 футов за одну минуту, поскольку это соответствует 375 милям в час, а лошади не могут бежать так быстро. Однако, если вы читали «Как работает блок и снасть», вы знаете, что с блоком и снастью вы можете легко обменять воспринимаемый вес на расстояние, используя расположение блоков. Таким образом, вы могли бы создать систему блоков и снастей, которая переносит комфортное количество веса на лошадь с комфортной скоростью, независимо от того, сколько веса на самом деле находится в ведре.
Лошадиная сила также может быть преобразована в другие единицы измерения. Например:
- 1 лошадиная сила эквивалентна 746 Вт. Итак, если вы возьмете лошадь мощностью 1 лошадиная сила и поместите ее на беговую дорожку, она сможет привести в действие генератор, производящий непрерывную мощность 746 Вт.
- 1 лошадиная сила (в течение часа) эквивалентна 2 545 BTU (британские тепловые единицы). Если взять эти 746 ватт и пропустить их через электрический нагреватель в течение часа, получится 2 545 БТЕ (где БТЕ - это количество энергии, необходимое для повышения температуры 1 фунта воды на 1 градус по Фаренгейту).
- Одна БТЕ равна 1055 джоулей, или 252 грамм-калориям, или 0,252 пищевым калориям. Предположительно, лошадь мощностью 1 лошадиная сила сожжет 641 калорию за один час, если бы она была на 100% эффективнее.
В этой статье вы узнаете все о лошадиных силах и о том, что это означает применительно к машинам.
Измерение лошадиных сил
Если вы хотите узнать мощность двигателя, подключите двигатель кдинамометру. Динамометр нагружает двигатель и измеряет мощность, которую двигатель может вырабатывать при нагрузке.
Аналогичным образом, если вы присоедините вал к двигателю, двигатель может передавать крутящий момент на вал. Динамометр измеряет этот крутящий момент. Вы можете легко преобразовать крутящий момент в лошадиные силы, умножив крутящий момент на об/мин/5 252.
Вы можете получить представление о том, как работает динамометр, следующим образом: представьте, что вы включаете двигатель автомобиля, переводите его в нейтральное положение и опускаете на пол. Двигатель будет работать так быстро, что взорвется. Это нехорошо, поэтому на динамометре вы прикладываете нагрузку к двигателю с полом и измеряете нагрузку, которую двигатель может выдержать при разных оборотах двигателя. Вы можете подключить двигатель к динамометру, поставить его на пол и использовать динамометр, чтобы приложить к двигателю достаточную нагрузку, чтобы поддерживать его, скажем, 7000 об/мин. Вы записываете, какую нагрузку может выдержать двигатель. Затем вы прикладываете дополнительную нагрузку, чтобы снизить частоту вращения двигателя до 6 500 об/мин, и записываете нагрузку там. Затем вы применяете дополнительную нагрузку, чтобы снизить его до 6000 об/мин и так далее. Вы можете делать то же самое, начиная с 500 или 1000 об/мин и постепенно повышая. На самом деле динамометры измеряют крутящий момент (в фунт-футах), и чтобы преобразовать крутящий момент в лошадиные силы, вы просто умножаете крутящий момент на об/мин/5 252.
График мощности
Если построить зависимость мощности двигателя от числа оборотов в минуту, в итоге получитсякривая мощности двигателя. Типичная кривая мощности для высокопроизводительного двигателя может выглядеть следующим образом (это кривая для 300-сильного двигателя Mitsubishi 3000 с двойным турбонаддувом):
Графика, подобная этой, показывает, что любой двигатель имеетпиковую мощность- значение оборотов в минуту, при котором мощность двигателя достигает максимума. Двигатель также имеетпиковый крутящий момент при определенных оборотах. Вы часто увидите, что это выражается в брошюре или обзоре в журнале как «320 л.с. при 6500 об / мин, крутящий момент 290 фунт-фут при 5000 об / мин» (цифры для Shelby Series 1 1999 года). Когда люди говорят, что двигатель имеет «большой крутящий момент на низких оборотах», они имеют в виду, что пиковый крутящий момент возникает при довольно низком значении оборотов, например, 2000 или 3000 об/мин.
Еще одна вещь, которую вы можете увидеть на кривой мощности автомобиля, это место, где двигатель имеет максимальную мощность. Когда вы пытаетесь быстро разогнаться, вам нужно стараться удерживать двигатель близко к точке максимальной мощности на кривой. Вот почему вы часто переключаетесь на пониженную передачу, чтобы ускориться - переключая на пониженную передачу, вы увеличиваете обороты двигателя, что обычно приближает вас к точке пиковой мощности на кривой. Если вы хотите «завести» свою машину со светофора, вы обычно увеличиваете обороты двигателя, чтобы получить максимальную мощность, а затем отпускаете сцепление, чтобы передать максимальную мощность на шины.
Одной из областей, где люди больше всего говорят о лошадиных силах, являются высокопроизводительные автомобили. В следующем разделе мы поговорим о подключении туда.
Крутящий момент
Представьте, что у вас есть большой торцевой ключ с рукояткой длиной 2 фута, и вы прикладываете к этой рукоятке 50 фунтов силы. Вы прилагаете к болту крутящий момент или силу вращения в 100 фунтов на фут (50 фунтов на рукоятку длиной 2 фута). Вы можете получить такой же крутящий момент в 100 фунто-футов, приложив силу в 1 фунт к концу 100-футовой рукоятки или 100 фунтов силы к 1-футовой рукоятке.
Мощность высокопроизводительных автомобилей
Автомобиль считается «высокопроизводительным», если он имеет большую мощность по сравнению с весом автомобиля. В этом есть смысл - чем больше у вас вес, тем больше энергии требуется для его ускорения. Для данного количества энергии вы хотите минимизировать вес, чтобы максимизировать ускорение.
В следующей таблице показаны мощность и вес нескольких автомобилей с высокими характеристиками (и одного автомобиля с низкими характеристиками для сравнения). На диаграмме вы можете увидеть пиковую мощность, вес автомобиля, отношение мощности к весу (лошадиные силы, деленные на вес), количество секунд, которое требуется автомобилю для разгона с нуля до 60 миль в час, и цену.
Вы можете увидеть вполне определенную корреляцию между отношением мощности к весу и временем разгона до 60 - в большинстве случаев более высокое соотношение указывает на более быструю машину. Интересно, что корреляция между скоростью и ценой меньше. Viper на самом деле выглядит довольно неплохо на этом конкретном столе!
Если вам нужна быстрая машина, вам нужно хорошее соотношение мощности и веса. Вам нужна большая мощность и минимальный вес. Итак, первое, с чего нужно начать, это почистить багажник.
Для получения дополнительной информации о лошадиных силах и смежных темах перейдите по следующим ссылкам.
Часто задаваемые вопросы о лошадиных силах
Почему это называется лошадиными силами?
Термин «лошадиные силы» придумал инженер Джеймс Уатт. История гласит, что Уатт работал с пони, поднимая уголь в угольной шахте, и он хотел рассказать о силе одного из этих животных.
Как рассчитать мощность?
Если вы хотите узнать мощность двигателя в лошадиных силах, вы подключаете двигатель к динамометру. Динамометр нагружает двигатель и измеряет мощность, которую двигатель может вырабатывать при нагрузке.
Чему равна одна лошадиная сила?
По оценке Ватта, одна лошадь может выполнять 33 000 футо-фунтов работы каждую минуту.
Что такое мощность двигателя?
Лошадиные силы оценивают мощность двигателя автомобиля.
Какая польза от лошадиных сил в автомобилях?
Автомобиль считается «высокопроизводительным», если он имеет большую мощность по сравнению с весом автомобиля. АКА лошадиных сил. Для данного количества энергии вы хотите минимизировать вес, чтобы максимизировать ускорение.