تفاوت اسب بخار و گشتاور

 

گشتاور و اسب بخار دو مفهومی هستند که به وسیله آنها قدرت و عملکرد یک انجین یا موتور را بررسی می‌کنیم. به طور خلاصه باید بگوییم چرخه تولید انرژی و به حرکت درآوردن خودرو به این صورت است: سوخت فسیلی و یا برقی در خودروهای امروزی، انرژی جنبشی لازم برای حرکت را تولید می‌کند.

 

 

برای بررسی مفهوم اسب بخار و گشتاور، لازم است که نگاهی به چند مفهوم فیزیکی داشته باشیم:

 

انرژی: انرژی توانایی انجام کار است. در واقع موتورها همان کاری را انجام می‌دهند که قبلا اسب‌ها انجام می‌دادند.

 

کار: اگر جسمی در اثر نیرو، جابه‌جا شده و حرکت کند، در واقع کار انجام شده است. کار در واحد اندازه گیری جهانی یا SI با واحد ژول و یا نیوتن متر سنجیده می‌شود.

 

گشتاور: گَشتاوَر نیرو یا گشتاور چرخشی یعنی عاملی که باعث حرکت دورانی یا چرخشی در جسم می‌شود. در یک خودرو گشتاور نیروی تولیدشده توسط میل لنگ است. هرچه یک موتور گشتاور بیشتری تولید کند، توانایی انجام کار بیشتری را دارد. اندازه گیری گشتاور تا حد زیادی شبیه به کار است اما تفاوت‌هایی هم بین آنها وجود دارد. از آنجا که گشتاور یک کمیت برداری است، به وسیله نیوتن متر اندازه گیری می‌شود.

 

قدرت (توان): قدرت یا توان به سرعت انجام کار گفته می‌شود. این کمیت در قرن هجدهم توسط یک دانشمند اسکاتلندی به نام جیمز وات پایه گذاری شد. واحد اندازه گیری قدرت در SI، کیلووات است.

1 اسب بخار برابر نیروی لازم برای بلند کردن یک جسم 75 کیلوگرمی به میزان 1 متر در مدت 1 ثانیه است.

 

بنابراین گشتاور توانایی انجام کار است در حالی که توان، به سرعت انجام یک کار گفته می‌شود.

به زبان دیگر، توان برابر با نسبت انجام کار به زمان انجام آن است. از نظر ریاضی، اسب بخار ضریبی از گشتاور است. به طور دقیق H = T x rpm/5252 فرمول تبدیل این دو کمیت است.

 

 

در این فرمول، H برابر با اسب بخار، T معادل گشتاور با واحد فوت پوند و rpm هم همان دور موتور است. بنابراین برای آنکه یک موتور قدرت بیشتری تولید کند، باید گشتاور بیشتری تولید کند و یا دور موتور بالاتری داشته باشد و یا اینکه هر دو اینها همزمان رخ دهد.

نکته مهم این است که این تعاریف و فرمول‌ها، در دنیای واقعی شکل دیگری دارند. هر موتوری یک دور حداقل (کار کردن درجا) و یک دور حداکثر یا ردلایت دارد. به عنوان مثال موتور 6.2 لیتری 8 سیلندر داج چلنجر هلکت، قدرت 707 اسب بخاری خود را در دور 6000 دور در دقیقه تولید می‌کند. در دور درجا، تنها قدرت لازم برای به حرکت درآوردن قطعات موتوری تولید می‌شود و در دور نهایی یعنی 6200 rpm، قدرت تولیدی کمی کمتر از 700 اسب بخار است. همچنین حداکثر گشتاور 650 فوت پوندی در دور 4000 rpm حاصل می‌شود.

 

 

یک نکته مهم دیگر نحوه درست اندازه گیری قدرت و گشتاور از میل لنگ است. این کار به وسیله دینامومتر انجام می‌گیرد. البته این دستگاه قدرت را اندازه گیری می‌کند و گشتاور و دور موتور با استفاده از فرمول بالا به دست می‌آیند.

دینامومتر انواع مختلفی دارد که برای انتخاب نوع مناسب، لازم است با داشتن منحنی مشخصه موتور و حداکثر توان و گشتاور دینامومتر، دستگاه مناسب جهت اندازه گیری انتخاب شود. دینامومتر ادی کارنت و ترمز آبی برای اندازه گیری قدرت مورد استفاده قرار می‌گیرند.

بهترین موتور آن است که حداکثر گشتاور را در دور پایین تولید کرده و آن را تا محدوده ردلاین عرضه می‌کند. میزان گشتاور تولیدی موتور نسبت مستقیم با هوای ورودی به موتور دارد. موتور بزرگتر، هوای بیشتری را جذب کرد و در نتیجه گشتاور بیشتری تولید می‌کند.

بوسترهایی چون توربوشارژر و سوپرشارژر هوای بیشتری را وارد موتور می‌کنند و این ویژگی برای موتورهای کوچک کاربرد بیشتری دارد. سوخت همواره باید به مقدار مشخصی وارد محفظه احتراق شود. البته این بخش ساده کار است به ویژه در انژکتورهای الکتریکی.

 

 

مهندسین برای اینکه میزان درستی از سوخت به محفظه تزریق شود، راه‌های پیچیده زیادی را در مقابل دارند. یکی از آنها این است که تمامی قطعات را به اندازه کافی محکم بسازند تا بتوانند در مقابل فشار ناشی از احتراق دوام بیاورند. البته در مورد قطعات در حال حرکت اینرسی یا لَختی هم مورد اهمیت دارد.

خنک کنندگی و روغن کاری بخش‌های مختلف، رابطه مستقیمی با قدرت تولیدی موتور دارد. در دور موتور بالا جایی است که هنز مهندسان مشخص می‌شود.

در نهایت باید بگوییم که اسب بخار و گشتاور دو مفهوم به ظاهر نزدیک و مرتبط هستند اما اشتراک زیادی بین آن دو نیست. اما همیشه این سوال وجود داشته که کدام یک از آنها بهتر است؟

 

نتیجه گیری:

این سوال را با یک مثال توضیح می‌دهیم: در یک مسابقه بیسبال، اگر گیرنده توپ را گشتاور فرض کنیم، پرتاب کننده توپ، اسب بخار است. در این مسابقه وجود هر دو لازم است اما این سرعت و عملکرد پرتاب کننده است که جهت توپ و شرایط بازی را تعیین می‌کند. وجود گشتاور بالا برای یک موتور ضروری است اما این اسب بخار است که بین یک موتور خوب و یک موتور بد تمایز ایجاد می‌کند.