Zirgspēki: kas tas ir un kāpēc tas ir svarīgi?
Zirgspēki ir termins, ko bieži lieto automobiļu rūpniecībā, un tas attiecas uz dzinēja jaudu. Viens zirgspēks ir līdzvērtīgs jaudai, kas nepieciešama, lai vienā sekundē paceltu 550 mārciņas vienu pēdu vai 33 000 mārciņu vienu pēdu vienā minūtē.
Šajā rakstā tiks aplūkoti zirgspēki kā vienība dzinēja jaudas mērīšanai, tā nozīme, aprēķini un dažādu mērījumu atšķirības.
Saturs
Zirgspēku vēsture īsumā
Šo terminu pirmo reizi ieviesa skotu izgudrotājs Džeimss Vats 18. gadsimta beigās, lai palīdzētu pārdot savu uzlaboto tvaika dzinēju. Savu ideju viņš pamatoja ar angļu izgudrotāja un inženiera Tomasa Saverija (Thomas Savery) autoru The Miner's Friend:
"Lai spētu dzinējs, kas pacels tik daudz ūdens, cik divi zirgi, vienlaikus strādājot kopā šādā darbā, un kuram nepārtraukti jāpatur desmit vai divpadsmit zirgi, lai veiktu vienu un to pašu. Tad es saku, ka šāds dzinējs var būt pietiekami liels, lai veiktu darbu, kas nepieciešams, nodarbinot astoņus, desmit, piecpadsmit vai divdesmit zirgus, lai to pastāvīgi uzturētu un turētu šāda darba veikšanai...”
Bija lietderīgi izmērīt tvaika dzinēja jaudu 18. gadsimta beigās zirgspēkos, jo šī vērtība burtiski nozīmēja zirgu skaitu, ko dzinējs varēja aizstāt. Potenciālajiem pircējiem bija ārkārtīgi ērti izprast dzinēja jaudu.
Tātad, no kurienes nāk skaitlis 33 000 mārciņu viena pēda vienā minūtē? Vats novēroja zirgu, kurš pagriež dzirnavu riteni 144 reizes stundā jeb 2,4 reizes minūtē. Iekļaujot riteņa rādiusu un zirga nobraukto attālumu vienā minūtē, viņš aprēķināja vienu zirgspēku kā 32 572 ft-lb/min. Gadu vēlāk šo skaitli standartizēja Vats un Metjū Bultoni ar 33 000 pēdu mārciņu minūtē.
Zirgspēku aprēķins
P = (T × N) k
P— zirgspēki (aprēķina jauda)T— griezes moments, kas var būt mārciņās (ft-lb) vai collās mārciņās (mārciņās) )N— Rpmk— konstante, ja griezes moments (T) ir mārciņās, tad tas ir vienāds ar 5252; ja griezes moments ir collās mārciņās, tas ir vienāds ar 63 025
Zirgspēku nozīme
Zirgspēki bieži tiek izmantoti kā pārdošanas punkts jauniem automobiļiem un kravas automašīnām automobiļu rūpniecībā. Patērētājus bieži piesaista transportlīdzekļi ar augstākiem zirgspēkiem, jo tie tiek uzskatīti par jaudīgākiem un jaudīgākiem nekā tie, kuriem ir zemāki rādītāji.
Tomēr ir svarīgi atzīmēt, ka zirgspēki ir tikai viens no faktoriem, kas nosaka transportlīdzekļa veiktspēju. Citi faktori, piemēram, griezes moments, aerodinamika un svars, var būtiski ietekmēt transportlīdzekļa vispārējo veiktspēju.
Kad runa ir par zirgspēku mērīšanu, var izmantot dažas dažādas metodes. Visizplatītākā metode ir izmantot dinamometru — ierīci, kas mēra dzinēja jaudu zem slodzes. Šī metode nodrošina salīdzinoši precīzu dzinēja jaudas mērījumu, un automašīnu ražotāji un skaņotāji to bieži izmanto, lai optimizētu savu dzinēju veiktspēju.
Kāpēc dzinēja jaudas mērīšanai priekšroka tiek dota zirgspēkiem, nevis vatiem?
Lielākajai daļai dzinēju un mašīnu tas ir nepraktisks, jo jauda ir ļoti augsta. Viens zirgspēks ir tieši 746 vati, tāpēc varat iedomāties, ka pat mazāk veiktspējīgi dzinēji viegli dotu piecus ciparus vatos.
Metriskie zirgspēki
Zirgspēki tiek izmantoti arī Eiropā, taču tos aprēķina atšķirīgi, jo pēdas aizstāj ar metriem, bet mārciņas aizstāj ar spēka kilogramiem. Atšķirība ir tāda, ka zirgspēku metriskais ekvivalents ir saīsināts kā PS (no vācu vārda Pferdestärke, kas nozīmē "zirgspēks"). Aplūkojot Eiropas automobiļu veiktspējas specifikācijas, var saskarties arī ar terminu CV (no itāļu valodas Cavalli Vapore).
Metriskais zirgspēks (PS) ir 98,6% no viena ZS vai otrādi - par 1,4% mazāks nekā SAE zirgspēki. Eiropas Savienība kā oficiālu mērauklu definē kilovatus (kW), bet ikdienas aprakstos priekšroka tiek dota zirgspēkiem. Vienkārši sakot, 1 impērijas zirgspēks = 1,014 metriskie zirgspēki.
Kāpēc pastāv atšķirība starp ASV ZS un Eiropas HP?
ASV viņi izmanto SAE standartus; Eiropā viņi izmanto DIN, kas apzīmē Deutsche Industrie Normen — Vācijas rūpniecības standarts. Atšķirība ir tāda, ka SAE zirgspēki ir jauda, kas vienā minūtē spēj pacelt 33 000 mārciņas vienā pēdā. Salīdzinājumam, DIN definē vienu metrisko zirgspēku kā jaudu, kas vienā minūtē var pacelt 4500 kilogramus viena metra attālumā.
Elektriskie zirgspēki
Viens zirgspēks atbilst 746 vatiem(W) vai 0,746 kilovatiem (kW) SI (Starptautiskā mērvienību sistēma). Nav atšķirības starp elektriskajiem un mehāniskajiem zirgspēkiem. Lai aprēķinātu zirgspēkus no vatiem, reiziniet vērtību vatos ar 0,00134. No otras puses, lai iegūtu vatus, zirgspēku vērtību reiziniet ar 746.
Atšķirība starp HP, BHP un WHP
Kā jau minēts, zirgspēki attiecas uz dzinēja jaudu. Bremžu zirgspēkiem nav nekāda sakara ar jūsu automašīnas bremžu sistēmu. Dzinēja jaudas novērtēšana bieži ietver dinamometra, mehāniskās bremzes, kas var pielietot mainīgas slodzes strādājošam dzinējam, izmantošanu, tātad termins bremzes zirgspēki.
Dinamometrs ļauj aprēķināt griezes momentu un jaudu pie dažādiem dzinēja apgriezieniem, kur bremzēšanas zirgspēki ir skaitlis, kas norādīts pie noteikta apgriezienu skaita. Bremžu zirgspēki ir maksimālā jauda, neskaitot berzes zudumus piedziņas sistēmā.
Berzes zudumi izraisa, vienkārši sakot, jaudas zudumu, t.i., pat ja jūsu automašīnai ir 200 ZS, tas nevarētu sasniegt šo jaudu uz ceļa. Piedziņā un pārnesumkārbā rodas berze. Atkarībā no transmisijas, piedziņas utt., automašīna parasti var zaudēt no 15% līdz 25% jaudas. Piemēram, pilnpiedziņas sistēma patērē 20–25% jaudas.
Riteņa zirgspēki (WHP)
Tas, iespējams, ir visatbilstošākais mērījums, jo tas atspoguļo reālistiskākus skaitļus par to, cik daudz jaudas automašīna var sasniegt uz ceļa. WHP mēra pie riteņiem, izmantojot šasijas dinamometru, un vienmēr ir mazāks par zirgspēkiem vai BHP, jo tas ņem vērā berzes zudumus.
Automašīnu ražotāji mēdz uzsvērt zirgspēku rādītāju un pieklājīgi ignorēt WHP, jo tas vienmēr ir zemāks rādītājs. Zemāki skaitļi nepārdodas.
Cik zirgspēku ir cilvēkam?
Vesels pieaugušais cilvēks var saražot un uzturēt aptuveni 1,2 ZS (vai 0,89 kW) īsu laika periodu — šī vērtība samazinās līdz vienai desmitajai daļai no viena zirgspēka, ja runājam par ilgāku laika posmu.
No otras puses, profesionāls sportists var izturēt aptuveni 2,5 ZS (1,9 kW) īsu laiku un 0,35 ZS ilgāku laiku. Piemēram, Useins Bolts, Jamaikas sprinteris, sasniedza 3,5 ZS (2,6 kW) 100 metru (109,4 jardu) sprinta laikā 2009. gadā.
Secinājums
Noslēgumā jāsaka, ka zirgspēki ir termins, ko parasti lieto, lai aprakstītu dzinēja jaudu. Lai gan tas ir svarīgi, lai noteiktu transportlīdzekļa veiktspēju, tas nav vienīgais faktors. Citi faktori, piemēram, griezes moments, aerodinamika un svars, var būtiski ietekmēt transportlīdzekļa vispārējo veiktspēju.