فرق بین اسب بخار و گشتاور چیست؟
اسب بخار یا گشتاور، کدامیک مهم تر است خبرهایی که در رابطه با خودروها می خوانیم، با کلماتی همچون اسب بخار و گشتاور مواجه می شویم و بی تفاوت از معانی آن ها، از آن ها عبور می کنیم، ولی غافل از اینکه همین قدرت و گشتاور بیانگر یکسری مسائل هستند و فرمول های بخصوصی برای محاسبه آن ها تعیین شده است.
اسب بخار:
مفهوم اسب بخار اول از همه توسط مهندسی اسکاتلندی به نام جیمز وات بکار گرفته شد. زمانی که در معدن کار می کرد و می خواست راهی برای محاسبه مقدار توان اسب ها پیدا کند و بدین ترتیب به این مهم رسید که هر اسب در هر ثانیه می تواند وزنی 75 کیلوگرمی را به ارتفاع 1 متر بلند کند (البته منظور از بلند کرد این است که با استفاده از قرقره و طناب، اسب جسمی به وزن 75 کیلوگرم را بالا بکشید که در مثال های امروزی، اسب نقش یک بالابر برقی ساختمانی را ایفا می کند) و سپس با بدست آوردن چنین فرمولی، از آن در محاسبه مقدار نیروی ماشین های بخار استفاده کرد که نام اسب بخار به خود گرفت. در ضمن جیمز وات هر اسب بخار را به صورت اختصاصی 746 وات قرار داد.
تفاوت های اسب بخار و گشتاور
گشتاور:
اگر درس استاتیک یا مقاومت مصالح خوانده باشید، باید با مفهوم گشتاور و نحوه بدست آوردن آن در یک جسم کاملا آشنا باشد. گشتاور در واقع مقدار نیروی وارد بر یک جسم ضربدر طول آن نسبت به محور است که برای افزایش آن، یا باید نیرو را افزایش داد یا طول اهرم را زیادتر کرد. به عنوان مثال زمانی که می خواهید پیچ های لاستیک اتومبیل را باز کنید، ولی سفت هستند، طول محور آچار چرخ را با لوله ای افزایش می دهیم تا گشتاور اعمالی بیشتر شود.
گشتاور و اسب بخار در موتورهای احتراق داخلی:
برای محاسبه این دو فاکتور در اتومبیل های احتراق داخلی، روشی کاملا متفاوت در نظر گرفته شده است. اغلب به این فکر افتاده ایم که قدرت تولیدی موتور را با چه دستگاهی یا با چه روشی بدست می آورند. این جواب ساده است. اول با دستگاه های مخصوص که به خروجی میل لنگ موتور وصل می شود، حداکثر گشتاور تولیدی موتور را که به خاطر کاهش اصطکاک معمولا در سرعت های پایین بدست می آید محاسبه می کنند، سپس آن را در دور موتور ضرب کرده و تقسیم بر عدد 5252 می کنند. به عنوان مثال در دور موتور 3600RPM، گشتاوری 200 نیوتن متری بدست می آید، حال اگر 3600 را ضربدر 200 نیوتن متر کنیم و سپس عدد بدست آمده یعنی 720000 را تقسیم بر 5252 کنیم، عدد 137 برای مقدار قدرت تولیدی بدست می آید که آن را 137 اسب بخار می نامیم.
قدرت = گشتاور X دور موتور / 5252
قدرت یا گشتاور، کدام یک بهتر است؟
حقیقت نمی توان گفت که کدام بهتر است، چون قلب به مغز نیاز دارد و مغز هم به قلب، پس این دو قدرت و گشتاور هر دو در کنار یکدیگر باید باشند، ولی می توان گفت که خودروهای قدرت بالا شتاب کلی بهتر و سرعت بالاتری دارند، ولی اتومبیل های گشتاور بالا شتاب اولیه بالاتری دارند و در سرعت های پایین هم می توان استفاده بهینه از آن ها کرد که تاثیر بسزایی در مصرف سوخت دارد.
گشتاور و اسب بخار در موتورهای احتراق داخلی
چرا خودروهای گشتاور بالا در شتاب اولیه سریع تر هستند؟
زیرا همه چیز به دنده های داخل گیربکس بستگی دارد، معمولا چرخ دنده های اولیه گشتاور زیادی را از خود عبور می دهد و معمولا بزرگ ساخته می شوند، پس وقتی گشتاور موتوری زیاد باشد، در دنده اول تمامی آن به خروجی هدایت می شود و باعث شتاب اولیه سریع تر می شود، ولی بعد از لحظه ای، پیشرانه های قدرت بالا دور گرفته و جلو می زنند.
چرا خودروهای قدرت بالا در مسابقات استفاده می شوند؟
چون موتورهایی که قدرت بالاتری دارند، می توانند به دور موتور سریع تری هم دست پیدا کنند، در حالی که حداکثر گشتاور عموما در دورهای پایین بدست می آید، پس در مسابقات نیاز به سرعت بیشتر است، ولی در کامیون ها برای کشیدن بار نیاز به گشتاور بیشتر.
صنعت خودروسازی
در صنعت خودروسازی، بارها با واژگان گشتاور و اسب بخار برخورد کرده ایم، اما شاید در این راه معنای این واژگان را درست درنیافته باشیم.
گشتاور حاصلضرب نیرو در مسافت است و ساده ترین راه برای درک این موضوع استفاده از یک آچار است. زمانی که فردی به آچار نیرو وارد می کند، این نیرو فاصله ی دسته تا سر آچار را طی می کند و با ایجاد گشتاور پیچ را سفت می کند.
احتراق نیرو را در سیلندر تولید می کند تا پیستون را به سمت پایین حرکت دهد و این عمل باعث پایین رفتن میل لنگ به میزان معینی می شود. این همان جاییست که عبارت “واحدهای پیچشی” به میان می آید زیرا پیستون و میل لنگ نیروی پیچشی ایجاد می کنند.
در طرف مقابل، اسب بخار سرعتی ست که در آن کار انجام می شود. حاصلضرب گشتاور در دور موتور، اسب بخار است. اساساً، هر چقدر میل لنگ با میزان ثابتی از قدرت، سریعتر بچرخد، موتور قدرت بیشتری تولید خواهد کرد. خودرویی که اسب بخار بیشتری نسبت به گشتاورش داشته باشد، خودرویی سریع خواهد بود زیرا این موضوع به خودرو سرعت و شتاب خواهد بخشید.
دلیل استفاده از خودروهای پر قدرت در مسابقات
فرض کنید از دو خودرویی که هر دو از نسبت دنده های یکسانی بهره می برند. یکی از آنها از موتوری دیزلی با 200 پوند-فوت گشتاور استفاده می کند و دیگری از موتوری بنزینی با 100 پوند-فیت گشتاور استفاده می کند. موتور دیزلی با دو برابر گشتاور بیشتر، زودتر شتاب می گیرد زیرا نیروی پایدار بیشتری برای تولید قدرت دارد. با این حال فقط تا دور موتور 2626rpm دور می گیرد در حالی که موتور بنزینی تا 5252rpm دور می گیرد. این موتور به سرعت موتور اول سرعت نمی گیرد اما مجبور نیست زود دنده را تعویض کند در حالیکه موتور دیزلی مجبور است. هر دو سرعت یکسانی عرضه خواهند کرد درحالیکه موتور دیزلی زودتر شتاب می گیرد. برای همین است که گشتاور در دور پایین برای شتاب گیری بهتر مهم است.
