Неизвестный танк часть 2 - 26

КРУТЯЩИЙ МОМЕНТ И МОЩНОСТЬ

КРУТЯЩИЙ МОМЕНТ, ОБОРОТЫ, МОЩНОСТЬ

Если приложить к телу силу, оно начнет двигаться прямолинейно Чтобы повернуть тело, надо приложить к нему пару сил, т.е. две равные и противоположные по направлению силы, действующие на некотором расстоянии одна от другой (рис. 169).

Рис.169. Сила и пара сил

Это положение на первый взгляд противоречит повседневному опыту; например, толкая положенный на стол предмет, всегда можно найти ряд точек приложения силы, при которых он будет поворачи­ваться. Однако в действительности ив этих случаях к телу будет при­ложена пара сил, как показано на рис. 169, Второй силой этой пары будет равнодействующая сил трения, возникающих между предметом и столом и препятствующих движению предмета. Лишь в случае, когда толкающая сила и равнодействующая сил трения будут действовать по одной прямой, предмет будет двигаться прямолинейно.

Если бы тело могло двигаться без сопротивления, оновсе же повер­нулось бы под действием силы в случае, когда последняя приложена не к центру его тяжести. Второй силой пары здесь будет сила инерции, приложенная к центру тяжести. Поэтому даже тогда, когда кажется, что на тело действует только одна сила, а оно все же поворачивается, мы имеем дело с парой сил. Надо только уметь найти вторую силу этой пары.

Действие пары сил на тело зависит от величины этих сил и расстоя­ния между ними — плеча пары. Величина пары определяется моментом пары. Момент пары М — это произведение силы Р на плечо а (см. рис. 169):     

  M=Pa

Моменты двух пар, показанных на рис. 170, одинаковы

   2Pх 0,5а=Ра

хотя силы и плечи этих пар различны.

Рис. 170. Моменты  обеих пар сил одинаковы  

Так, если сила одной пары Р = 10 кг, плечо а = 2 м, а второй

2Р = 20 кг, плечо   0,5а=1м то моменты пар будут равны. Действи­тельно,

 М= 10х2 = 20х1 =20 кгм.

Поэтому любая из данных пар сил произведет на тело одинаковое действие. Не имеет значения и то, где приложена пара; ее можно пере­мещать в плоскости ее приложения.

В двигателе давление газов на поршень передается через шатун коленчатому валу и создает пару сил, вращающую вал. Второй силой этой пары будет сила, которой подшипники удерживают вал и не дают ему перемещаться, как это показано на рис. 171.

Рис. 171. Пара сил, приложенная к коленчатому валу

Здесь стрелками изо­бражены силы, действующие на шатун, и силы, приложенные к криво­шипу коленчатого вала от шатуна и подшипников. Как видно из рисунка, по мере движения поршня момент пары сил, приложенных к кривошипу, непре­рывно изменяется, так как меняются и силы, я плечо пары.

В левой части рисунка показано по­ложение поршня в верхней мертвой точ­ке; плечо пары здесь равно нулю. В этом положений коленчатый вал начать вра­щаться не может. Вращающийся по инер­ции маховик выводит вал из «мертвого» положения.

При вращении вала плечо пары бу­дет сначала увеличиваться, потом умень­шаться. Из-за изменения момента двига­тель должен был бы работать очень не­равномерно; в действительности неравно­мерность его работы сглаживается махо­виком. Благодаря маховику средний за цикл момент на коленчатом валу, передаваемый двигателем трансмиссии танка, будет постоянным, если по­стоянны условия движения танка. Этот момент называется крутящим моментом двигателя (рис. 172).

Рис. 172. Крутящий  момент  двигателя

Величина крутящего момента связана с величиной работы, кото­рую может совершать двигатель за один оборот коленчатого вала. Дей­ствительно, работа равна произведе­нию силы на путь ее действия. За один оборот вала сила Р пары * (см. рис. 170), приложенная к кривошипу, совершит работу на пути, рав­ном длине окружности радиуса а.

* Р — средняя сила за один оборот, соответствующая среднему моменту.

Вторая сила Р, приложенная к оси вала, работы не производит, так как точка ее приложения не переме­щается  (путь равен нулю).

Так как длина окружности рав на 2 πа_, то работа пары сил будет равна   2Рπа.  Но   Ра = М,    значит работа за один оборот коленчатого вала двигателя составит 2πМ. Под­ставив вместо πего значение, полу­чим, что работа

 W= 6,28М кгм.

Отсюда следует, что чем больше крутящий момент двигателя, тем большую работу двигатель может совершить за один оборот коленчатого вала.

Если коленчатый вал двигателя делает п_Д оборотов в минуту (со­кращенно об/мин), то работа за одну минуту будет в п_Д  раз больше, чем за один оборот, т. е. 6,28 М п_Д кгм/мин. Разделив эту величину на 60, найдем мощность в кгм/сек, а разделив ее еще на 75, получим мощность в лошадиных силах (1 л. с. — 75 кгм/сек).

Обозначив мощность двигателя через N_д   получим

Таким образом, мощность двигателя определяется его кругящим моментам и числом оборотов коленчатого вала.

Одну и ту же мощность можно получить при большом моменте и ма лых оборотах (малооборотные двигатели: судовые, тепловозные, тракторные) или при малом моменте и больших оборотах (быстроходные двигатели: автомобильные, авиационные, танковые).

• Назад
• Вперед