Mengapa kurva torsi dan tenaga mesin gas selalu bertemu pada 5252 RPM?

Saya menonton acara TV bernama Tech Garage dan mereka hanya membuat klaim bahwa torsi mesin dan kurva tenaga kuda selalu bertemu pada 5252 RPM. Dengan asumsi ini benar, mengapa ini terjadi? Apakah itu sesuatu yang dirancang menjadi mesin, atau hanya bagaimana termodinamika bekerja?

Jika ini hasil dari desain, bagaimana dengan mesin yang diatur untuk membuatnya menjadi kenyataan?

engine-theory thermodynamics

— cdunn
sumber

Dari apa yang saya mengerti semua mesin memiliki persimpangan yang sama. Aneh.

— DucatiKiller

Saya ingin menanyakan pertanyaan ini selama berabad-abad .. +1

— Shobin P

Kesalahpahaman ini tampaknya berasal dari gagasan yang sering diulang bahwa tenaga kuda dan torsi adalah hal yang sangat berbeda, ketika mereka benar-benar didasarkan pada pengukuran yang sama, hanya dibedakan oleh apakah itu faktor tambahan dalam RPM mesin (dalam hal tenaga kuda) atau tidak ( torsi). Senang ini tidak berubah menjadi utas "torsi vs tenaga kuda"!

— Jeff Meden

Kedengarannya akan seburuk thread "PC vs Mac", "Canon vs Nikon", atau "Chevy vs Ford" ... lol

— cdunn

Jadi pada dasarnya "Karena V = IR, mengapa V dan R angka yang sama ketika saya = 1?", Tetapi untuk mekanik rotasi daripada listrik, dan dalam unit konyol di mana alasannya tidak jelas.

— user253751

Jawaban:

Ini hanya matematika , dan karena tenaga kuda didefinisikan (dalam hal torsi) sebagai 550 ft · lbs per detik .

Satu HP adalah 33.000 pound bergerak 1 kaki dalam 1 menit (seperti James Watt, itu rata-rata dari apa yang kuda bisa lakukan). Sebuah RPM dari mesin yang bergerak 1 lb yang sama akan menempuh jarak ~ 6.283ft (keliling lingkaran jari-jari 1 kaki).

33.000 / 6.283 = 5252

— Mark Brackett
sumber

Komentar bukan untuk diskusi panjang; percakapan ini telah dipindahkan ke obrolan .

— Pindahkan Komentar Lainnya Tautan Ke Atas

"Sebuah RPM dari sebuah mesin yang bergerak 1 lb sama" - bukankah seharusnya itu "sama dengan 33.000 lbs"? Hanya memastikan.

— jedd.ahyoung

@ jedd.ahyoung Ini bergerak 1lb lebih dari 33.000 kaki vs 33.000 lb lebih dari 1 kaki. Jumlah kerja dan kekuatan yang sama.

— Brendan Abel

Dari mana datangnya radius output 1ft?

— Brendan Abel

Iya nih. Saya pikir ungkapan dalam jawaban ini dapat ditingkatkan, ya

— jedd.ahyoung

Hanya untuk bersenang-senang, saya melakukan matematika di google, untuk menunjukkan bahwa ini adalah artefak dari sistem satuan yang digunakan untuk meletakkan angka ke torsi dan daya.

Angka 5252 dapat dihitung sebagai:

1 horsepower / 1 lbf foot radian in turns/minute
5 252.11312

Jumlah pastinya adalah 16.500 / π (33.000 / τ)

Jadi, jika matematika dilakukan dalam satuan metrik (watt, dan dan newton-meter untuk torsi), Anda akan mendapatkan:

1 W / 1 N m rad in turns/minute
9.54929659

Angka ini kebetulan 30 / π (atau 60 / τ), karena jumlah detik dalam satu menit. Jika Anda mengukur kecepatan putaran mesin dalam radian / detik, jumlahnya akan menjadi 1 . Hal yang sama berlaku untuk sistem non-metrik, jika kaki-pon digunakan sebagai pengganti tenaga kuda untuk mengukur daya mesin.

Di mana "kurva bertemu" sepenuhnya merupakan artefak menempatkan kedua kuantitas (diukur dalam tenaga kuda dan pound-kaki) pada skala yang sama secara numerik pada sumbu grafik. Jika Anda membuat grafik mereka terhadap satu sama lain daripada terhadap RPM, ini akan muncul di beberapa titik (sesuai dengan 5252 RPM) akan muncul pada titik di mana daya dalam tenaga kuda dan torsi dalam pon-kaki adalah sama.

— Random832
sumber

Keindahan. Memberi +1 suara hari ini. Setelah UTC saya akan. TY untuk info berkualitas.

— DucatiKiller

jadi, ini sertifikat, mereka tidak benar-benar bertemu karena mereka mengukur dalam unit yang berbeda.

— Jasen

+1 untuk perhitungan. Dianggap mencabut +1 untuk penggunaan tau. Just kidding :) The Tau Manifesto dan The Pi Manifesto , untuk mereka yang bingung.

— Poisson Fish

Hanya menambahkan pada Marks jawaban yang bagus di atas:

Meskipun tenaga kuda didefinisikan dalam hal torsi, tenaga kuda adalah ukuran yang lebih berguna dari output mesin ketika mencoba untuk mencari tahu seberapa cepat mobil Anda akan, dengan asumsi Anda memiliki transmisi yang tepat. Transmisi mengubah output torsi, tetapi membiarkan tenaga kuda tidak berubah (mengabaikan kehilangan gesekan, dll.). Oleh karena itu, pepatah lama "tenaga kuda menjual mobil, torsi memenangkan balapan" sebenarnya sepenuhnya salah dalam teori. Mesin hipotetis yang menghasilkan torsi 1000ft-lbs, tetapi hanya ditingkatkan hingga 10 RPM akan menghasilkan mobil yang sangat lambat.

Namun untuk mobil yang sebenarnya, orang jarang membicarakan tenaga kuda atau kurva torsi yang sebenarnya. Mereka biasanya hanya berbicara tentang tenaga kuda puncak atau torsi puncak. Mobil dengan torsi tinggi biasanya memproduksinya di ujung bawah, dan ini juga meningkatkan tenaga kuda di ujung bawah. Karena tenaga kuda terkait dengan RPM, tenaga kuda puncak biasanya datang pada RPM tinggi. Oleh karena itu, mesin 'torsi tinggi' mungkin memiliki puncak HP yang sama dengan mesin 'torsi rendah', tetapi mesin torsi tinggi akan memiliki lebih banyak tenaga kuda di ujung bawah kisaran RPM. Karena itu, mobil akan lebih cepat - tetapi orang-orang yang hanya mempertimbangkan nilai puncak akan mengatakan bahwa ini disebabkan oleh torsi, padahal sebenarnya itu disebabkan oleh pita tenaga kuda yang luas. Ingat - mesin apa pun secara teori dapat menghasilkan torsi dalam jumlah besar secara sewenang-wenang setelah dialihkan melalui transmisi.

Untuk contoh hipotetis sederhana, pertimbangkan mesin A dengan kurva tenaga kuda yang khas, lalu bayangkan mesin B dengan kurva tenaga kuda yang sama persis, tetapi diskalakan x2 pada sumbu RPM. Jika mesin A menghasilkan puncak HP pada 5.000 RPM, mesin B akan menghasilkan puncak HP pada 10.000 RPM. Jika mesin A menghasilkan 90 HP pada 2.000 RPM, mesin B akan menghasilkan 90 HP pada 4.000 RPM.

Sekarang, bayangkan mesin routing B melalui transmisi tanpa gesekan dengan rasio 2: 1. Ini akan secara efektif memperlambat mesin B, sehingga fitur-fitur dari kurva tenaga kuda yang dimodifikasi-transmisi sekarang terjadi pada kecepatan rotasi yang sama dengan mesin A. Mesin B sekarang menghasilkan torsi dan tenaga kuda yang sama persis seperti keluaran mesin A setelah transmisi, meskipun fakta bahwa mesin B jelas akan memiliki lebih sedikit torsi sebelum transmisi. (Sekali lagi, lihat Marks penjelasan hebat matematika)

— Allen
sumber

Ya, tetapi Anda benar-benar mengabaikan torsi di sana. Ingat apa yang "benar-benar menggerakkan mobil"? Dengan asumsi kedua mesin memiliki torsi yang sama, (Anda tidak pernah ditentukan), maka mesin b pasti akan melebihi mesin karena dengan pengurangan gigi 2: 1, mesin b, tanpa memperhitungkan gesekan dan panas, akan menggandakan faktor torsi yang paling pasti disegel. kemenangan atas mesin a. Dalam istilah yang paling sederhana, torsi adalah kekuatan dasar sebuah mesin, karena bobot dipindahkan pada jarak tertentu (pekerjaan), sementara tenaga kuda hanyalah RATE di mana mesin menyelesaikan pekerjaan itu, dinyatakan sebagai

— perpindahan

Tapi saya memang menentukan torsi pada beberapa rpms ... secara implisit. Engine A menghasilkan 90 hp pada 2000 rpm, sehingga memiliki torsi 263,3 ft-lbs (pada RPM tertentu). Mesin B menghasilkan 90 hp pada 4000 rpm, sehingga memiliki torsi 118,2 ft-lbs. Pada poros output transmisi tanpa gesekan, mesin B masih menghasilkan 90 hp, tetapi output sekarang melambat menjadi 2.000 rpm, sehingga memiliki torsi 263,3 ft-lbs.

— Allen