همه چیز درباره تفاوت ها و فرق بین گشتاور و اسب بخار

همه چیز درباره تفاوت ها و فرق بین گشتاور و اسب بخار

نمی توان گفت در خودرو گشتاور بهتر است یا اسب بخار ، چون این دو باید در کنار یکدیگر باشند تا خودرو بتواند بهترین عملکرد خود را نشان دهد .

گشتاور و اسب بخار

تعریف ساده گشتاور عبارت است از ، نیرویی که جهت دوران جسم حول محوری مشخص به آن وارد می آید . این نیرو به یک اهرم وارد شده و واحد آن نیوتن متر می باشد. نیوتن واحد نیرو می باشد و در سطح تحت تاثیر جاذبه به زمین وارد می شود جسمی به جرم یک کیلوگرم نیروئی برابر با 8 نیوتن می نماید . گشتاور حاصل ضرب نیرو ( برحسب نیوتن ) در طول اهرم اعمال کننده نیرو ( برحسب متر ) می باشد . بدین ترتیب برای افزایش گشتاور دو راه وجود دارند که عبارتند از افزایش نیرو یا افزایش طول اهرم اعمال نیرو .

به عنوان مثال درب اطاقی را در نظر بگیرید که می خواهید آن را باز نمائید ، می توانید نیروی کمتر را به لبه بیرونی آن ( جایی در نزدیکی دستگیره ) وارد کنید و یا نیروی فوق العاده بیشتری را به نقطه ای در نزدیکی لولا اعمال نمائید . بدین ترتیب شما برای باز کردن درب نیروی گشتاور یکسانی اعمال نموده اید هر چه که این عمل را به دو صورت متفاوت انجام داده اید ، یعنی در مورد اول نیرو کمتر و طول بیشتر بوده و در مورد دوم نیرو بیشتر و طول کمتر بوده است  .

درب اطاق چه ربطی به موتور خودرو دارد ؟

در بالا اثبات شد که افزایش طول اهرم در افزایش گشتاور موثر است ، به همین دلیل است که کورس برخی موتورها زیاد است ( شاتون بلند ) مثل موتورهای آمریکائی 4100 سی سی و 5700 سی سی شورلت نوا و بیوک که گشتاور فوق العاده زیادی را تولید می نمایند . حجم موتور در واقع مقدار نیرو را مشخص می کند و مقدار نیرو ضرب در طول اهرم ( در مورد خودرو طول شاتون ) مقدار گشتاور را مشخص می نماید .

نتیجتا می توان برای افزایش گشتاور طول شاتون یا کورس پیستون را افزایش داد . البته افزایش کورس باعث کاهش بازده حجمی موتور خصوصا در دورهای بالا می گردد . به همین دلیل است که موتورهای کورس بلند مثل موتورهای اتومبیل های امریکائی موجود در کشور علاقه چندانی به دور موتور بالا ندارند  .

کاهش قابلیت افزایش دور موتور باعث کاهش نهایت قدرت خروجی موتور می گردد ، به همین دلیل است که موتورهای بسیار پر قدرت فرمول 1 کورس پیستون بسیار کوتاهی دارند .

با نگاهی به خودروهای مختلف ملاحظه می شود که مثلا خودرویی با 1300 سی سی حجم موتور قوی تر از خودرویی با 1600 سی سی است و امثالهم پس این اختلاف از چیست ؟ بله این اختلاف از قدرت ماشین ها است یعنی چیزی که با اسب بخار سنجیده می شود . عبارت اسب بخار توسط جیمز وات ( 1819 – 1736 ) ابداع شد. بیشتر شهرت او به خاطر کارهایش برای بهبود ماشین بخار است .

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 22000 پوند – فوت ( حدود 30 کیلو ژول) کار را در یک دقیقه انجام دهد . سپس او این عدد را 50 درصد افزایش داد و اسب بخار را 33000 پوند – فوت ( حدود 45 کیلو ژول ) انرژی در یک دقیقه قرار داد . این یک واحد دلخواه بود که پس از گذشت قرن ها ، امروزه در خودرو ها، ماشین های چمن زنی ، اره برقی ها و در بعضی جارو برقی ها به کار می رود .

مفهوم اسب بخار این است که یک اسب می تواند در هر دقیقه 33000 پوند – فوت کار انجام دهد . برای روشن شدن مطلب اسبی را در نظر بگیرید که در حال بالا کشیدن زغال از معدن است . اسبی که یک اسب بخار توان دارد می تواند 330 پوند ( 150 کیلو گرم ) زغال را در مدت یک دقیقه 100 فوت ( 30 مت ر) بالا بکشد . و یا 33 پوند ( 15 کیلو گرم ) را در یک دقیقه 1000 فوت ( 300 متر ) .
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 33000 شود ، یک اسب بخار خواهید داشت . هر 1 اسب بخار 746 وات است .

گشتاور و اسب بخار در موتورهای احتراق داخلی :

برای محاسبه گشتاور و اسب بخار در اتومبیل های احتراق داخلی ، ابتدا با دستگاه های مخصوص و متصل به خروجی میل لنگ موتور ، حداکثر گشتاور تولیدی موتور را که به علت کاهش اصطکاک در سرعت های پایین بدست می آید ، محاسبه می کنند ، سپس آن را ضرب در دور موتور و تقسیم بر عدد 5252 می کنند .

مثلا در دور موتور 3600 rpm، گشتاوری 200 نیوتن متری بدست می آید ، حال اگر 2600 را ضربدر 200 نیوتن متر کنیم و سپس عدد بدست آمده یعنی 720000 را تقسیم بر 5252 کنیم ، عدد 137 برای مقدار قدرت تولیدی بدست می آید که آن را 137 اسب بخار می نامیم .

قدرت = گشتاور X دور موتور / 5252

قدرت یا گشتاور ، کدام یک بهتر است ؟

نمی توان گفت که کدام بهتر است ، چون این دو قدرت و گشتاور باید در کنار یکدیگر باید باشند ، اما باید بدانید خودروهای قدرت بالا دارای شتاب بهتر و سرعت بالاتری هستند ، اما اتومبیل های گشتاور بالا دارای شتاب اولیه بالاتری هستند که در سرعت های پایین هم می توان از آن ها بهینه استفاده کرد که این روش در مصرف سوخت تاثیر زیادی دارد .

چرا خودروهای گشتاور بالا در شتاب اولیه سریع تر هستند ؟

چرخ دنده های اولیه بزرگتر هستند و گشتاور زیادی را از خود عبور می دهند بنابراین وقتی گشتاور زیاد باشد تمامی آن در دنده اول به خروجی هدایت می شود و سبب می شود شتاب اولیه سریع تر شود ، اما بعد از لحظه ای، پیشرانه های قدرت بالا دور گرفته و جلو می زنند .

چرا خودروهای قدرت بالا در مسابقات استفاده می شوند ؟

حداکثر گشتاور عموما در دورهای پایین بدست می آید ، پس در کامیون ها برای کشیدن بار نیاز به گشتاور بیشتراست اما در مسابقات نیاز به سرعت بیشتر است زیرا موتورهایی دارای قدرت بالاترمی توانند به دور موتور سریع تری دست یابند .

گشتاور حاصل ضرب نیرو در مسافت است ، برای فهمیدن و درک این موضوع استفاده از یک آچار است . زمانی که به آچار نیرو وارد می کنیم، این نیرو فاصله ی دسته تا سر آچار را طی می کند و با ایجاد گشتاور پیچ را سفت می کند .

گشتاور یا اسب بخار ، کدام یک برای خودرو مهم تر است ؟

در سیلندر احتراق نیرو را تولید می کند تا پیستون را به سمت پایین حرکت دهد و موجب پایین رفتن میل لنگ به میزان مشخصی شود . عبارت ( واحد های پیچشی ) در این زمان به کار می رود زیرا پیستون و میل لنگ نیروی پیچشی ایجاد می کنند .

اسب بخار سرعتی است که در آن کار انجام می شود و حاصل ضرب گشتاور در دور موتور است . زمانی موتور قدرت بیشتری تولید می کند که میل لنگ با میزان ثابتی از قدرت ، سریع تر بچرخد . خودرویی که نسبت به گشتاور ، اسب بخار بیشتری داشته باشد، خودرویی سریع وپر شتاب خواهد بود .

با آشنایی با دو مفهوم اسب بخار و گشتاور در می یابید مفهوم قدیمی آن که ( اسب بخار سرعتی ست که به دیوار برخورد می کنید و گشتاور میزان عقب راندن دیوار می باشد ) اشتباه است .

دلیل استفاده از خودروهای پر قدرت در مسابقات

برای روشن شدن موضوع از دو خودروی فرضی با دنده های یکسان استفاده می کنیم که یکی از آنها دارای موتوری دیزلی با 200 پوند-فیت استفاده از گشتاور و دیگری از موتوری بنزینی با 100 پوند – فیت گشتاور استفاده می کند .

موتور دیزلی با دو برابر گشتاور بیشتر، به علت وجود نیروی پایدار بیشتر برای تولید قدرت ، زودتر شتاب می گیرد و تا دور موتور 2626rpm  دور می گیرد . موتور بنزینی به سرعت موتور اول سرعت نمی گیرد و تا 5252rpm  دور می گیرد اما مانند موتور دیزلی در این موتور مجبور نیستید زود دنده را تعویض کنید .

فرق گشتاور و اسب بخار خودرو در چیست ؟

هر دو موتور سرعت یکسانی عرضه می کنند اما موتور دیزلی زودتر شتاب می گیرد و به همین علت گشتاور در دور پایین برای شتاب گیری بهتر مهم است .

گشتاور بیشتر بدین معنی نیست که خودرویی از خودروی دیگر سریعتر حرکت می کند . مثلا خودروی F250 گشتاوری 925 پوند – فیتی دارد اما خودروی هوندا S2000 دارای 162 پوند – فیت گشتاور است اما هوندا S2000 با اینکه اسب بخار کمتری هم دارد ، به دلیل نسبت قدرت به وزن سریعتر حرکت می کند  .

برای شتاب گیری نسبت قدرت به وزن مهم تر از نسبت وزن به گشتاور است و بنابراین هوندای 2800 پوندی در 5.7 ثانیه به سرعت 100 کیلومتر می رسد درحالی که فورد 8300 پوندی در 6.9 ثانیه به سرعت 100 کیلومتر بر ساعت می رسد.

گشتاور در فیزیک

1- گشتاور نیرو : عامل موثر در گشتن جسم به دور یک محور

2- گشتاور مغناطیسی : معیار های اندازی قدرت منبع مغناطیسی

3- گشتاور لختی : معیاری برای مشخص کردن مقاومت یک جسم در برابر تغییر سرعت

4- گشتاور خمشی : در یک عنصری از آن استفاده می شود .

5- حسگر گشتاور : برای سیستم گرداننده می باشد .

گشتارو در ریاضی

1- گشتاور ریاضی : معیاری برای توزیع احتمالی

2- تابع مولد گشتاور : روش دیگر بار توزیع احتمال یک متغییر تصادفی

حجم موتور چیست و چه تاثیری بر قدرت و گشتاور پیشرانه دارد ؟

یکی از مسائل مهم در مورد خودرو ، حجم آن محسوب می‌ شود که بر روی قدرت خروجی موتور و مصرف سوخت خودرو تاثیر زیادی دارد . مبحث حجم موتور شامل ؛ تعداد سیلندر ها ، قطر سیلندر و اندازه مسیری که پیستون درون سیلندر طی می ‌کند ، است . پیستون‌ ها در داخل موتور به صورت رفت و برگشت ، در حال حرکت هستند . داخل سیلندرها بالا و پایین می ‌روند و در نهایت میل ‌لنگ را به چرخش در می ‌آورند .

زمانی‌که پیستون در داخل سیلندر به حرکت در می ‌آید ، باعث می ‌شود تا حجم داخل سیلندر تغییر پیدا کند . همچنین در طی چرخه احتراق به صورت همزمان ، حجم دیگر سیلندرها با حرکت پیستون ‌ها در داخل آن‌ ها تغییر پیدا می‌ کند ؛ از همین ‌رو  با تغییر حجم یک سیلندر ، حجم دیگر سیلندر ها هم دچار تغییر می‌ شود و در نتیجه حجم کل موتور ثابت می‌ ماند .

حجم موتور عامل مهمی در میزانن قدرت و گشتاور تولیدی توسط پیشرانه است که به صورت غیر مستقیم بر سرعت و شتاب اولیه خودرو تاثیر می گذارد و میزان مصرف سوخت را تعیین می کند . پس هنگامی که می خواهید خودرو بخرید حتما به حجم موتور آن دقت کنید تا بتوانید بهترین انتخاب را داشته باشید.

تفاوت حجم خودرو با پیشرانه :

پیشرانه به معنی موتور خودرو است و زمانی‌که گفته می‌شود خودرویی با پیشرانه پایه گاز‌سوز است ، به معنی خودرویی است که موتور آن بر پایه سوخت گاز طراحی شده است . حجم در موتور ها به معنای حجم تمام سیلندر های موتور خودرو است . به عنوان مثال وقتی گفته می ‌شود حجم خودرویی 1600 سی‌ سی است ، به این معنی است که اگر سیلندر های آن را خارج کنیم ، سر و ته آن را ببندیم و درون آن آب بریزیم ، 1600 سی‌ سی آب درون آن جای می ‌گیرد.  هر چه حجم خودرو بالاتر باشد ، موتور قوی ‌تر است و توانایی تولید نیروی بیشتری دارد .

بیشتر بخوانید:

معایب و مزایای زنجیر تایم خودرو + مقایسه تسمه تایم با زنجیرتایم