Koń mechaniczny: Co to jest i dlaczego jest ważne?

Koń mechaniczny to termin często używany do opisania mocy silnika. Jeden koń mechaniczny (KM) odpowiada sile potrzebnej do podniesienia 4500 kilogramów na odległość jednego metra w ciągu jednej minuty.

W tym artykule zbadamy moc jako jednostkę do pomiaru mocy silnika, jej znaczenie, obliczenia i różnicę między różnymi pomiarami.

Historia koni mechanicznych w pigułce

Termin ten został po raz pierwszy ukuty przez szkockiego wynalazcę Jamesa Watta pod koniec XVIII wieku, aby pomóc w sprzedaży jego ulepszonego silnika parowego. Oparł swój pomysł na The Miner's Friend, napisanym przez angielskiego wynalazcę i inżyniera Thomasa Savery'ego.

Sensowne było mierzenie mocy silnika parowego pod koniec XVIII wieku w koniach mechanicznych, ponieważ wartość dosłownie oznaczała liczbę koni, które silnik mógł zastąpić. Zrozumienie mocy silnika było niezwykle wygodne dla potencjalnych nabywców.

Skąd więc liczba 33 000 funtów na jedną stopę w ciągu jednej minuty? Watt zaobserwował, jak koń obraca koło młyńskie 144 razy na godzinę, czyli 2,4 razy na minutę. Uwzględniając promień koła i odległość przebytą przez konia w ciągu jednej minuty, obliczył, że jedna moc wynosi 32 572 ft-lb/min. Rok później liczba ta została znormalizowana przez Watta i Matthew Boultona na 33 000 stóp-funtów na minutę.

Obliczanie mocy silnika

P = (T × N) / k

• P - Moc (wynik obliczeń)

• T - Moment obrotowy, który może być wyrażony w funtach-stopach (ft-lb) lub calach-funtach (cal-funt)

• N - Obr./min

• k - Stała, jeśli moment obrotowy (T) jest wyrażony w funtostopach, to jest równy 5252; jeśli moment obrotowy jest w calach-funtach, jest równy 63 025

Znaczenie mocy

Moc jest często wykorzystywana jako punkt sprzedaży nowych samochodów osobowych i ciężarowych w przemyśle motoryzacyjnym. Konsumentów często przyciągają pojazdy o wyższej mocy znamionowej, ponieważ są one postrzegane jako mocniejsze i bardziej wydajne niż te o niższych wartościach znamionowych.

Należy jednak pamiętać, że moc to tylko jeden z czynników decydujących o osiągach pojazdu. Inne czynniki, takie jak moment obrotowy, aerodynamika i waga, mogą znacząco wpłynąć na ogólne osiągi pojazdu.

Jeśli chodzi o pomiar mocy, istnieje kilka różnych metod, które można zastosować. Najpopularniejszą metodą jest użycie dynamometru, urządzenia mierzącego moc wyjściową silnika pod obciążeniem. Ta metoda zapewnia stosunkowo dokładny pomiar mocy wyjściowej silnika, a producenci samochodów i tunery często wykorzystują ją do optymalizacji osiągów swoich silników.

Dlaczego do pomiaru mocy silnika preferuje się moc koni mechanicznych zamiast watów?

Krótko mówiąc, jest to niepraktyczne. Rzecz w tym, że większość silników i maszyn, nawet tych słabszych, ma moc, która z łatwością może osiągnąć pięciocyfrowe waty. Jeden koń mechaniczny (PS) to 735,5 wata. Uwaga, jeśli jest to moc w koniach w jednostkach imperialnych (KM), to jest to 746 watów.

Koń mechaniczny w jednostkach metrycznych

Istnieje różnica między mocą używaną w USA (norma SAE) a mocą używaną w Europie. Metryczna moc koni mechanicznych (PS) wynosi 98,6% mocy jednego konia mechanicznego lub odwrotnie — o 1,4% mniej niż moc SAE. Unia Europejska definiuje kilowaty (kW) jako oficjalną miarę, ale w codziennych opisach preferowana jest moc koni mechanicznych. Mówiąc najprościej, 1 koni mechanicznych metrycznych = 0,986 koni mechanicznych imperialnych.

Metryczna moc jest skracana jako PS (od niemieckiego słowa Pferdestärke, oznaczającego „Koń mechaniczny”), a moc imperialna jest skracana jako HP. Przyglądając się osiągom europejskich samochodów, można również spotkać się z określeniem CV (od włoskiego Cavalli Vapore).

Dlaczego istnieje różnica między amerykańskim a europejskim HP?

W USA używają standardów SAE; w Europie używają DIN, co oznacza „Deutsche Industrie Normen” – niemiecką normę przemysłową. Różnica polega na tym, że moc SAE to moc pozwalająca podnieść 33 000 funtów na jedną stopę w ciągu jednej minuty. Dla porównania, DIN definiuje jedną moc metryczną jako moc podniesienia 4500 kilogramów na odległość jednego metra w ciągu jednej minuty.

Elektryczna moc koni mechanicznych

Jeden koń mechaniczny jest równy 735,5 wata (W) lub 0,7355 kilowata (kW). W jednostkach imperialnych jedna moc równa się 746 watów lub 0,746 kilowata. Nie ma różnicy między wydajnością elektryczną i mechaniczną pod względem mocy.

Różnica między HP, BHP i WHP

Jak wspomniano wcześniej, moc odnosi się do mocy wyjściowej silnika. Skuteczność hamowania (BHP) nie ma nic wspólnego z układem hamulcowym Twojego samochodu. Ocena wydajności silnika często wiąże się z użyciem dynamometru, hamulca mechanicznego, który może przykładać zmienne obciążenie do pracującego silnika, stąd określenie skuteczność hamowania.

Hamownia umożliwia obliczenie momentu obrotowego i mocy przy różnych prędkościach obrotowych silnika, przy czym moc hamowania (BHP) jest odczytem podanym przy tej prędkości. Moc hamowania to maksymalna moc bez strat tarcia w układzie napędowym.

Straty tarcia powodują, mówiąc prościej, utratę mocy, tj. nawet jeśli twój samochód ma 200 koni mechanicznych, po prostu nigdy nie poradzi sobie na drodze. W układzie napędowym i skrzyni biegów występuje tarcie. W zależności od skrzyni biegów, układu napędowego itp. samochód może generalnie stracić od 15% do 25% mocy. Na przykład napęd na wszystkie koła pobiera 20-25% mocy.

Moc koła (WHP)

To najbardziej istotne, ale najmniej wymieniane dane, ponieważ odzwierciedlają, jaką moc samochód może osiągnąć na drodze. WHP mierzy się na kołach za pomocą dynamometru i ta wydajność jest zawsze niższa niż BHP lub HP, ponieważ uwzględnia straty tarcia.

Producenci samochodów mają tendencję do podkreślania liczby koni mechanicznych i celowo ignorują WHP, ponieważ ta liczba jest zawsze niższa. Niższe numery nie sprzedają się dobrze pod względem wydajności.

Ile koni mechanicznych ma człowiek?

Zdrowy dorosły człowiek może wytworzyć i utrzymać około 1,2 KM (lub 0,89 kW) przez krótki okres czasu — wartość ta spada do jednej dziesiątej jednej mocy, jeśli mówimy o dłuższym okresie.

Z drugiej strony zawodowy sportowiec może utrzymać około 2,5 KM (1,9 kW) przez krótki okres i 0,35 KM przez dłuższy czas. Na przykład Usain Bolt — sprinter z Jamajki — osiągnął szczyt mocy 3,5 KM (2,6 kW) podczas biegu na 100 metrów (109,4 jardów) w 2009 roku.

Wniosek

Podsumowując, moc jest terminem powszechnie używanym do opisania mocy wyjściowej silnika. Chociaż jest to ważne przy określaniu osiągów pojazdu, nie jest to jedyny czynnik. Inne czynniki, takie jak moment obrotowy, aerodynamika i waga, mogą znacząco wpłynąć na ogólne osiągi pojazdu.