عدد اسب بخار و تورک دو تا از مهمترین واژگان مورداستفاده در صنعت اتومبیلسازی است؛ که معمولاً اشتباه مورداستفاده قرار میگیرند. در این مقاله به تأثیر این دو مفهوم در نحوه شتاب گیری خودرو پرداخته میشود. طبق گفته کارول شلبی: اسب بخار باعث فروخته شدن خودرو؛ تورک باعث برنده شدن در مسابقه میشود. بیایید ببینیم که واقعاً این گفته صحیح است یا خیر.
فرضیات:
در این مقاله برخی از فرضیات زیر را در نظر میگیریم:
- اصطکاک در سطح جاده را در نظر نمیگیریم.
- از اثرات آئرودینامیکی تأثیرگذار بر روی خودرو پرهیز میکنیم.
- خودرو در جاده صاف قرار دارد.
- هیچگونه تلفاتی در مجموعه انتقال قدرت وجود ندارد.
- سرعت خودرو همواره ثابت غیر صفر است.
- تعویض دنده بهطور آنی صورت میگیرد.
- خودرو در حالت تختهگاز در تمامی شرایط قرار دارد.
طبیعی است که هیچکدام از فرضیات فوق در شرایط واقعی اتفاق نمیافتد ولی توضیح بسیاری اتفاقات را ساده میکند. توان با واحد اسب بخار سنجیده میشود. توان و اسب بخار ممکن است بهجای همدیگر در این مقاله مورد استفاده قرار بگیرد. تورک هم با واحد پوند-فوت اندازهگیری میشود.
تورک:
تورک درواقع نیرویی است که تمایل به چرخیدن را ایجاد میکند. نیرویی که به فاصلهای غیر صفر از مرکز جسم که میخواهد جسم را بچرخاند. در دنیای واقعیت هم مفهوم سادهای دارد. هنگامی که آچار بر روی پیچ قرار دارد و نیرویی به انتهای آچار وارد میشود؛ پیچ شروع به چرخش خواهد کرد. اگر چنین نیرویی مستقیماً وارد به جسم شود مسلماً باعث چرخش پیچ نمیشود و احتمالاً باعث جابهجا شدن آن یا صدمه زدن به آن میشود. پس تورک از حاصلضرب مقدار نیرو در فاصله طولی نیرو تا مرکز جسم به دست میآید.
در شکل پایین نشان میدهد که در خودرو چگونه تایر به جاده نیرو وارد میکند.
کار
کار جزء واژگانی است که در مورد خودرو کاربرد خاصی ندارد. کار بهصورت انرژی انتقال دادهشده از یک سیستم به سیستم دیگر تعریف میشود؛ درست مانند فردی که ارابه را به سمت جلو هل میدهد. بهطور ریاضی حاصلضرب نیرو در فاصله را کار گویند و واحد آن پوند-فوت یا نیوتن متر است. جهت نیرو با جهت جابهجایی حاصل از نیروی وارده یکی است. اگر حرکتی صورت نگیرد کاری هم انجام نشده است.
تفاوت کار با تورک:
به یاد داشته باشید که واحدهای تورک و کار باهم برابر است؛ ولی تفاوتهای عمدهای باهم دارند. تورک نیرویی است که باعث چرخش چسم میشود بدین معنی که تمایل ندارد که جسم را در جهت نیروی وارده حرکت دهد. کار درواقع سنجشی از میزان انرژی انتقالی به سیستم است که ممکن است بهوسیله نیروی حاصله از تورک ایجاد شود یا نشود.
بر روی شفت در حال دوران؛ کاری که میتوان روی آن انجام داد نتیجه نیروی حاصل از تورک است. تورک نیرویی است که تمایل دارد تا یک جسم دوار را بچرخاند.
توان:
توان در حقیقت میزانی از کار است که در زمان مشخصی صورت میگیرد. درواقع توان را نرخ انجام کار یا نرخ انرژی در حال انتقال بین دستگاهها گویند. فرمول زیر برای محاسبه توان مورداستفاده قرار میگیرد:
فرمول فوق را میتوان بر اساس نیرو و سرعت نیز نوشت:
توان دورانی:
بر روی شفت دورانی؛ نیروی حاصل از تورک کار انجام میدهد. نرخ انجام کار وابسته بهسرعت دورانی شفت است. بنابراین میزان توانی که باعث دوران شفت میشود از حاصلضرب سرعت دورانی در تورک به دست میآید. فرمول توان برای شفت در حال دوران عبارتاند از:
واحد توان دورانی:
با توجه به اینکه واحد تورک پوند فوت، واحد سرعت دورانی دور بر دقیقه و توان اسب بخار است برای توان دورانی فرمول زیر قابل استخراج است:
فرمول توان در بالا معمولاً بهطور غلط تفسیر میشود. همانطور در فرمول فوق مشاهده میکنید توان و تورک مانند همدیگر هستند یا به عبارت دیگر با یک ضریب ۵۲۵۲ با همدیگر در ارتباط هستند. این اشتباه از آنجا نشأت میگیرد که نمودار تورک و توان در سرعت دورانی ۵۲۵۲ دور بر دقیقه از همدیگر عبور میکنند. هنگامیکه موتور در محدوده ۵۲۵۲ دور بر دقیقه کار میکند تورک و توان معنا و مفهوم مشابهی دارند. بسیاری از موتورهای دیزل و برخی از موتورهای بنزین سوز توانایی کار کردن در این دور را ندارند.
فرمول و نمودار فوق برای زمانی است که تورک بر اساس واحد تورک پوند فوت باشد برای زمانی که واحد تورک نیوتن متر باشد فرمول زیر برقرار است:
استفاده از واحد متریک باعث میشود که نقطه تلاقی نمودار بهجای دور ۵۲۵۲ دور بر دقیقه بر روی دور ۹۵۴۹ دور بر دقیقه باشد.
چرخدنده:
چرخدندهها برای تغییر تورک و سرعت دورانی یک سیستم دوران مورداستفاده قرار میگیرد البته برای تغییر جهت انتقال نیز اغلب مورد استفاده قرار میگیرد.
در یک مجموعه چرخدنده ایده آل میزان توان خروجی درست مانند میزان انرژی است که در ورودی دریافت نموده است. این بدین معنا است که اگر نسبت دنده گیربکس ۲:۱ باشد، شفت خروجی به میزان نصف دور کمتر از شفت ورودی در حال دوران است درحالیکه میزان تورک در شفت خروجی دو برابر است. شکل زیر نشاندهنده تأثیر وجود چرخدنده را نشان میدهد.
اشاره به این نکته میتواند جالب باشد که مفاهیم چرخدنده با مفاهیم موجود در ترانسفورماتورهای الکتریکی تشابه زیادی دارند. چرخدنده تورک و سرعت دورانی را تغییر میدهد درحالیکه ترانسهای الکتریکی ولتاژ و جریان را دستخوش تغییر قرار میدهند. در هر دو میزان توان خروجی بهاندازهای که در ورودی دریافت کردهاند. (البته با فرض اینکه اتلاف توانی وجود ندارد)
چرخدندههای زنجیره توان
زنجیره توان خودرو از مجموعههای مختلف چرخدنده تشکیل شده است تا بتواند کنترل کند که چه میزان از مجموع توان موتور به تورک تبدیل میشود و همچنین چه میزان بهسرعت دورانی تبدیل میشود بهطور مشخص.
تمام موتورهای احتراقی دوران سوز بنزینی تورک اندکی تولید میکنند و بهتبع میزان دور کافی را به چرخها منتقل میکنند. باوجود تایرهای ۲۷ اینچی در دور ۶۰۰۰ دور بر دقیقه سرعتی معادل با ۴۵۰ مایل بر ساعت ایجاد خواهد شد. بهاندازهای بیشتر از صدها پوند نیرو نیاز خواهد بود تا جسمی به سنگینی یک خودروی سدان را به حرکت درآورد. این همان دلیلی است که تمامی خودروها باید از مجموعه تأمینکننده توان (زنجیره توان) بهره ببرند تا دور را تقسیم کنند و به تورک اضافه شود. (یعنی اینکه باید دور و تورک در شرایط مختلف میزان متفاوتی را به خود بگیرند تا رانندگی مطلوب حاصل شود)
اغلب خودروها بهواسطه دو مجموعه چرخدنده بین موتور و چرخها حرکت میکنند. مجموعه اول گیربکس (جعبهدنده) است که تورک را بهاندازهای مشخص افزایش میدهد. (با توجه به انتخاب دنده) معمولاً دنده اول نسبتی برای با ۳:۱ دارد درحالیکه آخرین دنده نسبت ۰.۸:۱ دارد. بعد از مجموعه گیربکس به مجموعهای از چرخدنده میرسیم که معمولاً نسبتی بین ۲.۵:۱ و ۶:۱ بنا به نوع خودرو دارند. (که همان دیفرانسیل مینامند)
دلیل اینکه گیربکس خودروها با تعداد مختلفی از دنده روبرو است این است که دور موتور بتواند در شتاب گیریها و سرعتهای مختلف خودرو حفظ شود. (به عبارت دیگر با دور موتور مشخص سرعتهای صفر تا ۲۰۰ مایل بر ساعت را هم تجربه کنیم)
در دنده اول بسیاری از شتاب گیری خودرو صورت میپذیرد چون مقدار تورک فراوانی به چرخها منتقل میشود. ولی در عوض سرعت کمی در اختیار داریم درحالیکه ممکن است دور موتور به حد بحرانی قرمز رنگ هم برسد. در دنده دوم، شتاب گیری تا حدودی کاهش مییابد ولی در عوض سرعت ما کمی بالاتر میرود. این روند کاهش شتاب گیری و افزایش سرعت در دندههای بالاتر به همین نحوه طی میشود.
شاهین
۸ مرداد ۱۳۹۳برادر عزیز،جناب طهوری
مقاله ی بسیار مفیدی بود،واقعا از شما ممنونم.این مقاله به عنوان یه مرجع همیشه در خاطر من میمونه.
ارادتمندم
احمدرضا فقط آلمان فقط بنز
۸ مرداد ۱۳۹۳شاهین نمیدونی سری 7 کی میاد پدرم میخواد ماشین بخره دوست دارم اول سری 7 رو ببینم بعد بگم چی بخره
مک میسل
۸ مرداد ۱۳۹۳احمد رضا جان،مگه منطقه ی شما ازاد نیست؟خب پدرت بجای سری 7 و اینا بخره.همون پولو بره منطقه ازادتون موستانگ و کامارو هزار چیزه دیگه بخره…
شاهین
۸ مرداد ۱۳۹۳غزیزان دل چرا به دوستمون دیس میدین؟!
خب راهنمایی میخواد تا ماشین بخرن،این بده آیا؟
داداش متاسفانه نمیدونم کی میاد ولی امیدوارم که هر چی میگیرین به خوبی وخوشی استفاده کنین.
ارادتمندم
احمدرضا فقط آلمان فقط بنز
۸ مرداد ۱۳۹۳مک میسل ما یه خونه توی کرج داریم و تابستونا میریم اونجا عیدها هم میریم پس پلاک منطقه آزاد به درد ما نمیخوره پورشمون هم پلا ک ملی هست
Alpha
۹ مرداد ۱۳۹۳خدا نگه داره ! :))
مصطفی
۸ مرداد ۱۳۹۳آقای طهوری دستت درد نکنه.آگاهمون کردی.
لکسووووس
۱۱ مرداد ۱۳۹۳سلام اقا شاهین
من میخواستم بدونم نصب و برنامه ریزی یونی چیب مشکلی واسه ماشین پیش نمیاره ؟ ماشینم لکسوس ال 460 هستش ) ممنون میشم داداش جواب بدی
CIFEX
۸ مرداد ۱۳۹۳بسیار عالی و اموزنده
به نظرم درج بیستر این نوع مسائل آموزنده خیلی خیلی مفیده و میتونه کمک کنه اصلاعاتمون کامل تر بشه
ممنون از اقای طهوری عزیز و پدال
Ahmad..F12
۸ مرداد ۱۳۹۳آقای طهوری واقعاً مطلب آموزنده و مفیدی بود دستتون درد نکنه
امیر
۸ مرداد ۱۳۹۳منون بخاطر مطالب مفید
احسان آرسنالی
۸ مرداد ۱۳۹۳آقای طهوری کاش شما استاد ما بودید 4سال 20 میشدم ;-) منم امسال میام ارشد تهران البته آزاد :-D آخه ما درس خون نیستیم
شاهین
۸ مرداد ۱۳۹۳عوضش الحمدلله وضعت خوبه!!! ;)
:lol: :lol:
احسان آرسنالی
۸ مرداد ۱۳۹۳شاهین فدات رفتم تهران البته اما ولی ولیکن اگه قبول بشم آدرس رو میزارم همین پدال هرکی اومد در خدمتیم اینم بگم شاهین 22 سالم ولی کار میکنم امیدوارم همه به این سطح فکری برسن که چه بابات پولدار باشه چه بی پول کار عیب نیست و عیب اینکه دستت تو جیب خودت نباشه البته قبول دارم وضعیت کشور گاهی بعضی افراد رو مجبور میکنه برخلاف میلشون نتونن کار بکنن ولی قبول کن نصف بیکارها دنبال یه سری شغل هستند که مناسب اسم و رسم خاتوادگی و شهرت و اینجور چرت و پرت هاشون باشه و مثلا حاضر نیستن گاهی وقتا مثل من راننده وانت بشن(تاکید میکنم راننده وانت نه اینکه وانت ماله خودم باشه راننده رفته بودم) یا حتی کارگری البته چند سال پیش تو خونه فامیل با اینکه بابام دکتر متخصص هستش
شاهین
۸ مرداد ۱۳۹۳احسان جون کاملا با حرفات موافقم.کار جوهر وجودی هر مرد هستش.
ان شاالله روزی بشنویم که دکترا قبول شدی.
ارادتمندم
امیدبرتر
۸ مرداد ۱۳۹۳من نفهمیدم
:؟
مجتبی (ساروی)
۸ مرداد ۱۳۹۳اقی طهوری اگه اون تورک میگفتی گشتاور کلی از دوستان از هنگ بیرون میومدن
بابک
۱۹ شهریور ۱۳۹۴من به سختی و بعد از چند بار خوندن فهمیدم.
از آقای طهوری هم تشکر ویژه دارم.
ولی دست شمارو (امید برتر) به خاطر صداقتت میبوسم.
قضیه لباس پادشاه داشت میشد.
Tesla ,Silicon Valley,
۸ مرداد ۱۳۹۳آقا دست گلتون درد نکنه عالی بود.ساده ولی کاربردی و دقیق
Tesla ,Silicon Valley,
۸ مرداد ۱۳۹۳پدال این ویرایش چرا کار نمیکنه رسیدگی کن لطفا.الان من آبروم رفت! :(
carbonado aventador
۱۱ مرداد ۱۳۹۳چرا آبروت بره؟؟؟
من خودم خیلی وقتا غلط هام رو درست نمی کنم!!!!
اتفاقی نیوفته که!!!!!!
Ebess
۸ مرداد ۱۳۹۳سلام
من کلا کم نظر میدم یانمیدم
ولی این پست حتما تشکر می خواستم
ممنونم
mahdi
۸ مرداد ۱۳۹۳درود آقای طهوری
مطلبتون فوق العاده بود
سپاسگزارم
مهدی (فرزند کوروش)
AMIR55
۸ مرداد ۱۳۹۳درکش سخته ولی بازم یه تصور ذهنی دستم اومد.مرسی مفید بود.
مصطفی
۸ مرداد ۱۳۹۳یه سوال:
کسی فهمیده دقیقا این مطلب چی می گه؟
امین
۸ مرداد ۱۳۹۳حالا به عنوان مثال بفرمایید بین دو خودرو که یکی 140 اسب و 184 نیوتن متر دارد و دیگری 130 اسب و 184 نیوتن متر کدام سریع تر میتونند 400 متر را طی کنند
و اگر بر عکس اسب بخار مساوی باشه و گشتاور متفاوت
Pourya
۱۶ اردیبهشت ۱۳۹۴این که مشخصه دیگه!
وقتی اسب بخار ها یکی باشه اونی که گشتاورش بالاتره سریع تر شتاب میگیره و برعکس اگر گشتاورشون مشابه باشه برد با اسب بخار بیشتره
امین
۸ مرداد ۱۳۹۳مقاله ای هم در مورد ضریب دنده های گریبکس بنویسید لطفا
YaShaR
۸ مرداد ۱۳۹۳برای تصور بهتر دوستان گرامی در این باره یه توضیح کوچیک هم بنده اضافه میکنم که اسب بخار مربوط میشه به شتاب ماشین و گشتاور یا تورک هم به قدرتی که از چرخها به آسفالت وارد میشه! برای مثال دو خودروی پژو 405 و وانت نیسان رو در نظر بگیرید هر دوتا تقریبا اسب بخار یکسانی دارند در وانت نیسان حداکثر توان 100 اسب بخار 4500 دور در دقیقه و حداکثر گشتاور 190 نیوتونمتر 2400 دور در دقیقه و در 405 حداکثر توان 98 اسب بخار با 6000 دور در دقیقه و حداکثر گشتاور 148 نیوتونمتر با 3500 دور در دقیقه
ولی همه ما خوب می دونیم که شتاب 405 خیلی بیشتر از وانت نیسان هستش ولی در عوض قدرت وانت نیسان بخاطر گشتاور بیشتر موتورش توانایی حمل بار بسیار بیشتری رو داره (نیسان تا 4 تن بار رو می تونه راحت ببره ولی آیا 405 هم می تونه یه ماشین مثلا یک تنی رو با همون سرعت بوکسر کنه!؟)
درسته این دوتا ماشین اختلاف های بسیار زیادی هم در کاربری و هم سیستم انتقال قدرت دارند ولی خواستم با این مثال نچندان درست تا حدودی تصور درستی به دوستان منتقل کنم.
alok
۸ مرداد ۱۳۹۳عزیزم اون مربوط به وزن و بقیه چیزاس اتفاقا تورک تو شتاب ثانویه کاملا اثر داره
Ahmad..F12
۸ مرداد ۱۳۹۳یاشار جان ممنون
ولی قدرت نیسان از گیربکس و دیفرانسیلشه
ینی اگر شما همون گیربکس و دیفرانسیل رو روی 405 با موتور خود 405 هم بزاری راحت میتونه 4 تن بار رو با همون سرعت حمل کنه
YaShaR
۹ مرداد ۱۳۹۳ممنونم از تذکری که دادید ولی من تو بند آخر هم بهش اشاره کردم:
“درسته این دوتا ماشین اختلاف های بسیار زیادی هم در کاربری و هم سیستم انتقال قدرت دارند ولی خواستم با این مثال نچندان درست تا حدودی تصور درستی به دوستان منتقل کنم.”
Ahmad..F12
۹ مرداد ۱۳۹۳بله خوندم یاشار جان
ولی بهتر بود راجع به 1 خودرو در 2 مدل که اسب بخار و سیستم انتقال قدرت یکسانی داره ولی فقط گشتاوره متفاوت داره مثال میزدی
در هر حال ممنون
YaShaR
۱۱ مرداد ۱۳۹۳ولی آخه خودروی دیگه ای مثل این دوتا که بشه مثال عینی زد تو ایران وجود نداره!
I love Germany and Porsche
۸ مرداد ۱۳۹۳دوستادارن آئودی یه خبر آئودی a7 جدید اومده اینم عکس.
http://www.blog-moteur.com/wp-content/uploads/2014/07/Audi-A7-Sportback-Competition.jpg
http://www.blog-moteur.com/wp-content/uploads/2014/07/Audi-A7-Sportback-Competition-volant.jpg
Ahmad..F12
۹ مرداد ۱۳۹۳احساس کردم ظریف شده همه چیزش
reza
۸ مرداد ۱۳۹۳تشکر
مفید بود :)
مسعود
۸ مرداد ۱۳۹۳انصافا حق بدیم که ایران نمیتونه ماشین بسازه باور کنید کار سختیست
Ferya
۹ مرداد ۱۳۹۳خب اونی که میاد خودرو بسازه که مثل من و شما نیست ! باید سال ها تخصصا” همین مطالب رو بخونه و مسلط باشه ;)
هر کاری برای متخصص اون کار آســونه …
مهندسین جنرال موتورز و بنز و VW هم نمیتونن ساختمون بسازن . من و شما هم نمیتونیم ماشین بسازیم !
hollyman
۸ مرداد ۱۳۹۳سلام ب همه.
واقعا مقالات آقای طهوری خیلی خیلی جذاب و مفیده
مخصوصا برای کسایی مثل من ک علاقه وافری ب دنیای خودرو و مکانیک دارن
پاینده باشی آقای طهوری…
Hermidas
۸ مرداد ۱۳۹۳از اون جایی که من ۱۵ سالمه فقط چند تا پاراگراف اول رو میفهمم بقیش خیلی تخصصیه…
البته من بهترین فیزیک رو دارم….
عسگری
۹ مرداد ۱۳۹۳مقاله کاملا علمی بود میشه در مورد سیستم های سوخت رسانی ماشین ها هم مطلب بذارید
reza7
۹ مرداد ۱۳۹۳آقا ما که کم مهندس و دکتر نداریم بار علمی خوبیم دارن چرا تا حالا نتونستیم ی موتور دلودرست بسازیم؟
واقعا چرا؟؟
موتور های که رو ماشینامون داریم واسه موزه ها خوبن انصافا!!
Alpha
۹ مرداد ۱۳۹۳به طور خلاصه و عامیانه تورک در شتاب و اسب بخار در سرعت تاثیر داره . مقاله خوب بود فقط کاش آخرش تو یکی دو خط به طور ساده به سوال اول مقاله جواب میداد
سعید
۴ بهمن ۱۳۹۳دوست عزیز بهتر هست که انجوری بگیم:
اسب بخار در دورهای بالا خودشو نشون میده و با شتاب گیری و افزایش سرعت رابطه مستقیم داره
در حالی که گشتاور(تورک) در دورهای پایین خودشو نشون میده و توانایی حمل بار و کشش بار را توی دورهای پایین نشون میده
امید
۹ مرداد ۱۳۹۳مطلب خوبی بود باید چن بار خوندش تا خوب درکش کرد در کل اگه یه نتیجه گیری ساده هم داشت بهتر بود
مهدی
۹ مرداد ۱۳۹۳یعنی الان باید نتیجه گرفت که اسب بخار به تنهایی کشک است و جنبه تبلیغاتی داره در واقع باید قدرت یک خودرو با گشتاور آن نمایش داده شود
درست فهمیدم؟
مهدی
۹ مرداد ۱۳۹۳ببخشید گشتاور در دور موتور مشخص
Ahmad..F12
۱۰ مرداد ۱۳۹۳نه عزیزم اینجوری نیست
اگه اسب بخاری نباشه گشتاوری هم وجود نخواهد داشت
احمد
۶ آبان ۱۳۹۴سلام میخوام بدونم چرا یه کشنده قدرتش باید 480 اسب بخار باشه ولی یه سواری مدل بالا بالای هزار اسب بخار بنطرتون آیا واحد اسب بخار در سواری با تریلی مختلفه یا اگرم نیس چرا یه کشنده باید قدرتش کمترباشه.ممنون
جعفر صادق
۲۸ آبان ۱۳۹۴سلام اقای طهوری ممنون از مطالب خیلی خوبتون .
اگر مقدور باشه میخواستم در مورد رشته ای که تحصیل میکنید بپرسم .
میثم
۲۴ اسفند ۱۳۹۴مطلب بسیار مفید بود ممنون
مهمان
۱۹ اردیبهشت ۱۳۹۶واقعا نمیشه فهمید.ترجمه نکنید لطفا نویسنده عزیز.تجربه خودتان را بگویید و در عمل و مزایا و معایب هر دو و ،رود و شتاب و سرعت و…
خلاسه و کم و ساده
مرسی
ببخشید به خاطر انتقاد شدید
Roham
۷ اردیبهشت ۱۳۹۹کاش دانشگاه هم اینجور تدریس میکردم
فقط یه سوال…
قطر فلایویل و صفحه و کلاچ تو مقدار گشتاور ایجاد شده تاثیر داره؟
اگه آره،آیا فلایویل با قطر بیشتر ، گشتاور رو بیشتر میکنه؟
Roham
۷ اردیبهشت ۱۳۹۹…تدریس میکردن…