Hevosvoimat

Höyrykoneen nimellisteho voidaan laskea brittiläisinä hevosvoimina Watin ehdottaman kaavan avulla:

missä:

•  - nimellisteho brittihevosvoimissa (1 hv \u003d 745,7 W);
•  on männän pinta-ala neliömetrinä. tuumaa (neliötuuma = 6,452 cm2 ) ;
•  — höyryn keskimääräinen ylipaine, paunaa neliötuumaa kohti (1 psi = 0,00685 MPa);
•  on männän nopeus, ft/min (ft/min = 0,00508 m/s).

Tässä tapauksessa sylinterin höyrynpaineen sijasta käytettiin kattilan helpommin mitattavaa keskimääräistä höyrynpainetta.

Mitä tulee nykyiseen yksikköjärjestelmään, Wattin kaava voidaan kirjoittaa seuraavasti:

missä:

•  - nimellisteho, W;
• - männän pinta -  ala, m2 ;
•  — sylinterin halkaisija, m;
•  — männän keskinopeus, m/s;
•  - höyryn keskimääräinen ylipaine, Pa.

Watin kaava antoi todellisuutta lähellä olevia tuloksia suurimmalle osalle 1700 -luvun lopulla  - 1800 -luvun alussa rakennetuista hitailla nopeuksilla matalapaineisella höyryllä (0,11-0,15 MPa) toimivista koneista .

Käytännössä nimellisteholle käytettiin vielä yksinkertaisempaa kaavaa [4] :

missä:

•  - nimellisteho brittihevosvoimissa (1 hv \u003d 745,7 W);
•  on männän pinta-ala neliömetrinä. tuumaa (neliötuuma = 6,452 cm2 ) ;

Se johtui siitä tosiasiasta, että höyryn keskimääräinen ylipaine, joka yleensä saatiin tuon ajan höyrykoneissa, oli 7 psi. tuumaa, ja männän keskinopeus on 220 jalkaa minuutissa.

Nimellistehoa käytettiin laajalti 1800-luvun alkupuoliskolla ja puolivälissä, erityisesti laivojen moottoreissa. Tämä johtui siitä, että koska se heijastaa koneen objektiivista parametria - männän halkaisijaa, se kertoi tämän alan asiantuntijalle usein paljon enemmän kuin todellinen (ohje)teho, joka riittävän hyvin puuttuessa - noina vuosina vakiintuneita höyrykoneiden suunnitelmia voitiin saavuttaa hyvin erilaisilla kooilla, painoilla ja koneilla. Nimellisteho, kaikesta tavanomaisuudestaan ​​huolimatta, heijasti näiden parametrien suhdetta erityyppisten moottoreiden kanssa riittävän luotettavasti.

Samaan aikaan paineiden ja nopeuksien kasvaessa todellinen teho alkoi poiketa suuresti yksinkertaistetun kaavan mukaan lasketusta nimellistehosta: ensin 2 ... 3 ja sen jälkeen 5 kertaa tai useammin. Jopa täysi wattikaava alkoi antaa vääriä arvoja, koska suurilla nopeuksilla todellinen höyrynpaine sylinterissä oli pienempi kuin kattilassa, ja lisäksi se muuttui suuresti männän liikkeen eri vaiheissa. Watt itse näki tämän ja jopa ehdotti "indikaattoreiden" (erityiset painemittarit) käyttöä mittaamaan itse sylinterissä olevaa painetta eri vaiheissa.

Tämän seurauksena nimellistehon sijasta otettiin käyttöön ilmaisintehon käsite , joka laskettiin mittausten mukaan indikaattoreilla (instrumentit, joiden avulla voit mitata suoraan koneen toimintaparametreja, kuten höyryn paine sylinterissä). Ajan myötä vain se alettiin ilmoittaa kaikissa asiakirjoissa, koska nimellistehon käsite on menettänyt kaiken käytännön merkityksen.

Nimellishevosvoimat korvattiin indikaattorihevosvoimalla (venäläinen nimitys: i. l. s .; englanti: ihp ; saksa: iPS ) = brittiläinen (1 hp \ u003d 745,7 W ).

Metrinen hevosvoimat

Useimmissa Euroopan maissa eurooppalaiset hevosvoimat määritellään 75 kgf m / s eli tehona, joka tarvitaan 75 kg:n kuorman tasaiseen pystysuoraan nostoon nopeudella 1 metri sekunnissa normaalilla painovoiman kiihtyvyydellä (9,80665 m). / s). c²) [5] . Tässä tapauksessa 1 l. Kanssa. on täsmälleen 735,49875 wattia , jota joskus kutsutaan metriseksi hevosvoimaksi, vaikka se ei ole osa metristä yksikköjärjestelmää .

Tax hevosvoimaa

Venäjän federaatiossa autojen verojen laskemiseksi hevosvoiman arvoksi asetetaan 735 499 W [1] .

Sähköhevosvoimat

Sähköteollisuus käyttää sähköä 746 wattia .

Hydrauliset hevosvoimat

Järjestelmän ulkopuolinen tehon mittayksikkö. 1 hydraulihevosvoima = 0,7457 kilowattia.

Kattilan teho

Yhdysvalloissa käytetään myös kattilahevosvoimaa ( Boiler hevosvoimaa  - käytetään teollisuudessa ja energiassa).

Kattilan teho on kattilan kyky toimittaa höyryä höyrykoneeseen. Yhden kattilan teho vastaa lämpöenergian määrää, joka tarvitaan höyrystämään 15,6 kg makeaa vettä 100 °C:ssa yhdessä tunnissa. Kattilan ensimmäisinä käyttöpäivinä kattilan teho on suunnilleen sama kuin kattilalla toimivien moottoreiden teho. Kattilan hevosvoimaa on 1000 kgf m/s. tai 9,8 kW tai 33 475 Btu/tunti. (Yhdysvalloissa käytetty yksikkö)

Suhteet

Polttomoottorin tehon laskemiseksi kilowatteina käytetään suhdetta 1 kW = 1,3596 litraa. Kanssa. (1 hv = 0,73549875 kW).

Höyrykoneen tehon laskemiseksi kilowatteina käytä suhdetta 1 kW = 1,341022089595028 litraa. Kanssa. (1 hv = 0,74569987158227022 kW).

Historia

Ihmiset ovat käyttäneet hevosta vetoeläiminä muinaisista ajoista lähtien . 1700-luvulla tehtiin hevosten työn havaintojen perusteella laskelmia siitä, mikä hyötyvoima hevosella on pitkittyneen työn aikana. Siten Desaguliers määritteli hevosen tehon 103 kgf m/s, Smeatonin 53 kgf m/s, Tredgoldin 64 kgf m/s ja Watin 76 kgf m/s [6] .

Noin 1789 skotlantilainen insinööri ja keksijä James Watt loi termin "hevosvoima" viittaamaan siihen, kuinka monta hevosta hänen höyrykoneensa voisivat korvata . Erityisesti väitetään, että panimo osti yhden Watin ensimmäisistä koneista korvatakseen hevosen sillä , joka käytti vesipumppua [7] . Suositun legendan mukaan panimo päätti huijata valitsemalla vahvimman hevosen ja pakottamalla sen toimimaan voimansa äärirajoilla. Watt hyväksyi ja jopa ylitti panimon saaman arvon, ja juuri rakennetun koneen tehosta tuli standardi, huolimatta siitä, että todellinen teho, jota hevonen kehittää normaalin työn aikana pitkään, on paljon pienempi - joidenkin mielestä arvioiden mukaan puolitoista kertaa. [8] [9]

Tuolloin Englannissa käytettiin tynnyreitä, joiden tilavuus oli 140,9-190,9 litraa , hiilen, veden ja ihmisten nostamiseen kaivoksista . Siellä oli (ja on edelleen) tilavuustynnyrin yksikkö , joka perustui tyypillisen tynnyrin (englanninkielisen tynnyrin) massaan kuormalla ,  joka painoi 380 puntaa ( 1 pauna \ u003d 0,4536 kg ), eli 1 tynnyri \u003d 172,4 kg. Vain kaksi hevosta pystyi vetämään tällaisen piipun ulos lohkon yli heitetyllä köydellä. Keskimääräisen työhevosen ponnistus 8 tunnin työssä on 15% sen painosta tai 75  kgf hevosen painon ollessa 500 kg . 8 tunnissa hevonen voi tällaisella ponnistelulla kulkea 28,8 km nopeudella 3,6 km/h ( 1 m/s ).

Tarkkaillessaan perinteistä energialähdettä - hevosta, Watt tuli siihen tulokseen, että 180 kg painava tynnyri voidaan vetää ulos kaivoksesta kahdella hevosella nopeudella 2 merimailia/h (noin 3,6 km/h ). Tässä tapauksessa hevosvoimat englanninkielisinä mitoina ovat 1 litra. Kanssa. \u003d 1/2 tynnyri 2 merimailia / h \u003d 1 tynnyri merimailia / h (tässä piippu otetaan voiman yksikkönä , ei massana ). Sama pienemmissä yksiköissä on 380 lbs nopeudella 98,4 jalkaa /min, mikä vastaa suunnilleen 846,4 wattia. Jos pyöristetään laskelmat nauloissa jaloissa minuutissa (jättäen painovoiman kiihtyvyydeksi SI-yksiköissä 9,80665 m / s 2 , niin 1 watti = 433,9735 lb-ft / min) ja oletetaan kuorma, jota hevosen täytyy vetää kun vakio nopeudella 1 m/s vastaa 75 kg, hevosvoima on 736,56 wattia, mikä on noin 320 000 lb-ft /min. Siksi yhden hevosvoiman katsotaan vastaavan 735,5 wattia [10] .

Watin laskelmissa viitattiin hevosvoimaan pitkän ajan keskiarvoina. Lyhyen ajan hevonen voi kehittää noin 1000 kgf m / s tehoa, mikä vastaa 9,8 kW tai 33 475 BTU / h (kattilahevosvoimaa). Muiden lähteiden mukaan - jopa 15 litraa. Kanssa. huipulla.

British Scientific Associationin toisessa kongressissa vuonna 1882 otettiin käyttöön uusi tehoyksikkö - watti (symboli: W, W), joka nimettiin yleishöyrykoneen luojan James Wattin (Watt) mukaan. Ennen tätä useimmat laskelmat käyttivät James Watin käyttöön ottamia hevosvoimia.

Moottorin teho

Autojen moottoreiden tehoa varten ei ole olemassa vain erilaisia ​​mittayksiköitä, vaan myös erilaisia ​​mittaustapoja, jotka antavat erilaisia ​​tuloksia. Normaali tapa mitata tehoa Euroopassa käyttää kilowattia. Jos teho ilmoitetaan hevosvoimana, niin eri maiden mittausmenetelmät voivat vaihdella (vaikka käytettäisiin samaa hevosvoimaa).

USA ja Japani käyttävät omia standardejaan moottorin hevosvoiman määrittämiseen, mutta ne ovat pitkään olleet lähes täysin yhtenäisiä muiden kanssa. Sekä Amerikassa että Japanissa on kahdenlaisia ​​indikaattoreita:

Nettomittaus

Moottorin nettotehon mittaus ( italialainen  netto-net , netto ). Se mahdollistaa moottorin, joka on varustettu kaikilla ajoneuvon toimintaan tarvittavilla apuyksiköillä: generaattori, äänenvaimennin, tuuletin jne.

Bruttomittaus

Se tarkoittaa sellaisen moottorin koepenkkitestausta, jota ei ole varustettu ajoneuvon toiminnan kannalta välttämättömillä lisäyksiköillä: generaattori, jäähdytysjärjestelmän pumppu ja niin edelleen. Pohjois-Amerikan autonvalmistajat käyttivät laajalti bruttotehoa, joka ylitti nettotehoa 10-20 % tai enemmän kuin ennen liittovaltion standardin käyttöönottoa vuonna 1972, yliarvioimalla moottorin tehon.

DIN-mittaus

Saksalaisen standardointiinstituutin (Deutsche Industrie Normen, DIN) tehonmittausmenetelmä mahdollistaa moottorin, jossa on "erottamattomat" laitteet, jotka ovat välttämättä mukana autossa, bench-testauksen. Tässä menetelmässä erottamattomia laitteita ovat jäähdytyspuhallin, jäähdytysjärjestelmän pumppu, öljy- ja polttoainepumput sekä generaattori, jossa ei ole kuormaa. Testit suoritetaan ilman ilmansuodatinta ja äänenvaimenninta.

ECE-mittaus

Hevosvoimat ajoneuvoverotuksessa

Venäjä

Venäjällä kuljetusveron määrä riippuu moottorin hevosvoimasta. Muuntaminen hevosvoimaiksi tehdään kertomalla kW:na ilmaistu moottorin teho kertoimella 1,35962 (eli käytetään muuntokerrointa 1 hv = (1 / 1,35962) kW). Vaikka asiaa ei säännellä laissa, veroviranomaiset suosittelevat pyöristämistä ylöspäin toiseen desimaaliin muunnettaessa ei-systeemisiksi tehoyksiköiksi (hv) [11] .

Jokaisella alueella on oikeus korottaa tai vähentää veron määrää liittovaltion normien rajoissa.

Jos teho on alle 100 hv. s., silloin esimerkiksi Moskovan alueella maksetaan 7 ruplaa / l. Kanssa. vuodessa, ja jos hieman enemmän - jo 29 ruplaa / l. Kanssa. vuonna. Lisäksi 101 litrasta alkaen. Kanssa. 150 l asti. Kanssa. veroprosentti on sama. Siten eri tehoarvojen vuoksi hinta muuttuu alle 700:sta useisiin tuhansiin ruplaihin vuodessa. Tämä tosiasia johtaa ärsyttäviin uteliaisiin. Joten eteläkorealaisen auton Hyundai Accent teho on tiukasti 75 kW, eli 102 hv. Kanssa. Amerikkalaiselle auton omistajalle 100,7 hv olisi vieläkin loukkaavampi luku , mutta Yhdysvalloissa vero ei riipu hevosvoimasta. Yhdysvalloissa jotkin verot (tie- ja ympäristöverot) sisältyvät bensiinin hintaan , lisäksi sinun on vuosittain maksettava henkilökohtaisesta omaisuudesta vero (henkilökohtainen omaisuusvero), joka on suoraan verrannollinen auton hintaan.

Muut maat

Aiemmin joissain maissa (esim. Iso-Britannia, Saksa, Belgia, Ranska, Espanja) ajoneuvovero perustui hevosvoimaan. Joissakin maissa tehon käytöstä verotuksessa luovuttiin (esimerkiksi Isossa-Britanniassa 40-luvulla käytettiin auton mittoja tehon sijasta), toisissa (esimerkiksi Ranskassa) hevosvoiman sijasta kilowattia. Niistä ajoista säilyivät ilmaisut "Caballo fiscal" ja "Cheval fiscal".

Hevosvoiman käytön lisäksi kuljetusverolaskelmissa tämän tyyppistä voimayksikköä käytetään Venäjän federaatiossa myös vakuutuksissa. Nimittäin laskettaessa ajoneuvon omistajien (puhekielessä - "autokansalainen") pakollisen vastuuvakuutuksen vakuutusmaksua .

Nimitys koneissa

Henkilöautoissa tehon osoittaminen korissa on erittäin harvinainen ilmiö, mutta se on yleisempää kuorma-autoissa ja traktoreissa. Eurooppalaistyylisissä kuorma-autoissa, myös joissakin venäläisissä, hevosvoimat on merkitty ohjaamoon joko etuakselin pyöränkaaren yläpuolelle tai ohjaamon etupuolelle.

Sähkögeneraattoreissa polttomoottorin teho osoitetaan latinalaisilla kirjaimilla HP, esimerkiksi 5HP. Generaattorin sähköteho on yleensä huomattavasti pienempi.

• Kuorma -auto Scania P320, jonka tilavuus on 320 litraa. Kanssa.

• Volvo FH 12 -auto , ohjaamossa hieman kauempana ovesta näkyy Euro-5 ympäristöluokka ja 480 litran teho. Kanssa.

Katso myös

• nimellisteho
• Kilowatti
• vero hevosvoimaa
• Moottorin tilavuus
• Moottorin kokoonpano

Muistiinpanot

1. ↑ 1 2 GOST 8.417-2002. Valtion järjestelmä mittausten yhtenäisyyden varmistamiseksi. Määrän yksiköt. Liite B. Arkistoitu 10. marraskuuta 2012 Wayback Machinessa
2. ↑ OIML International Document D2. Laillistetut (virallisesti käyttöön hyväksytty) mittayksiköt. Liite B (linkki ei saatavilla) . Haettu 30. marraskuuta 2014. Arkistoitu alkuperäisestä 14. lokakuuta 2013. (määrätön) 
3. ↑ Viihdyttävä hippologia (pääsemätön linkki) . Autopilot-lehti. Käyttöpäivä: 17. tammikuuta 2009. Arkistoitu alkuperäisestä 22. elokuuta 2009. (määrätön) 
4. ↑ Paxmanin historiasivut - Nimellishevosvoimat (NHP) . Haettu 14. elokuuta 2021. Arkistoitu alkuperäisestä 27. helmikuuta 2021. (määrätön)
5. ↑ Hevosvoimat // Brockhausin ja Efronin pieni tietosanakirja  : 4 osana - Pietari. , 1907-1909.
6. ↑ Melnikov P.P. Rautateillä. - Pietari: Viestintä- ja julkisten rakennusten pääosaston painotalo, 1835. - S. 53, 54. - 98 s.
7. ↑ Moottorit ja potkurit . Lehti "Tiede ja teknologia". Haettu 8. kesäkuuta 2009. Arkistoitu alkuperäisestä 9. syyskuuta 2011. (määrätön)
8. ↑ Yakov Isidorovich Perelman , Fysiikka jokaisessa vaiheessa
9. ↑ Suosittu mekaniikka . Syyskuu 1912, sivu 394 Arkistoitu 22. toukokuuta 2021 Wayback Machinessa
10. ↑ Enohovitš, A.S. Fysiikan ja tekniikan käsikirja . - 3. painos, tarkistettu. ja muita .. - Moskova, 1989. - S.  45 , 61. - 224 s. — ISBN 5-09-000622-9 .
11. ↑ Semenikhina V.V. Kuljetusvero. Kommentti Venäjän federaation verolain 28 luvusta. Moskova 2006, s. 35

Kirjallisuus

• Zalessky N. A. "Odessa" menee merelle: Höyrynavigoinnin synty Mustallamerellä, 1827-1855. - L . : Laivanrakennus, 1987. - 128 s. — 84 500 kappaletta.