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    什么是电机转矩(扭矩)?电机转矩单位及计算
    作者:LIYUN  来源:软启动技术网  发表时间:2016-05-20 17:04:04  点击:29

    什么是电机转矩(扭矩)?转矩单位?

    使机械元件转动的力矩或力偶称为转动力矩,简称转矩。机械元件在转矩作用下都会产生一定程度的扭转变形,故转矩有时又称为扭矩。

    力矩是由一个不通过旋转中心的力对物体形成的作用,而力偶是一对大小相等、方向相反的平行力对物体的作用。所以转矩等于力与力臂或力偶臂的乘积,在国际单位制(SI)中,转矩的计量单位为牛顿·米(N·m),工程技术中也曾用过公斤力·米等作为转矩的计量单位。

    转矩是各种工作机械传动轴的基本载荷形式,与动力机械的工作能力、能源消耗、效率、运转寿命及安全性能等因素紧密联系,转矩的测量对传动轴载荷的确定与控制,传动系统工作零件的强度设计以及原动机容量的选择等都具有重要的意义。

     

    电机扭矩(转矩)计算公式 

    含义: 1kg=9.8N     1千克的物体受到地球的吸引力是9.8牛顿          

    含义: 9.8N·m      推力点垂直作用在离磨盘中心1米的位置上的力为了9.8N 

    转速公式:n60f/P 

    (n=转速,f=电源频率,P=磁极对数

    扭矩公式:T=9550P/n 

          

    T是扭矩,单位N·m       

    P是输出功率,单位KW       

    n是电机转速,单位r/min  

    扭矩公式:T=973P/n 

         

    T是扭矩,单位Kg·m      

    P是输出功率,单位KW      

    n是电机转速,单位r/min 

    形象的比喻

          

        功率与扭矩哪一项最能具体代表车辆性能?有人说:起步靠扭矩,加速靠功率,也有人说:功率大代表极速高,扭矩大代表加速好,其实这些都是片面的错误解释,其实车辆的前进一定是靠发动机所发挥的扭力,所谓的「扭力」在物理学上应称为「扭矩」,因为以讹传讹的结果,大家都说成「扭力」,也就从此流传下来,为导正视听,我们以下皆称为「扭矩」。 

     

          

    扭矩的观念从小学时候的「杠杆原理」就说明过了,定义是「垂直方向的力乘上与旋转中心的距离」,公制单位为牛顿-(N-m),除以重力加速度 9.8m/sec2之后,单位可换算成国人熟悉的公斤-(kg-m)。英制单位则为磅-(lb-ft),在美国的车型录上较为常见,若要转换成公制,只要将lb-ft的数字除以7.22即可。汽车驱动力的计算方式:将扭矩除以车轮半径即可由发动机功率-扭矩输出曲线图可发现,在每一个转速下都有一个相对的扭矩数值,这些数值要如何转换成实际推动汽车的力量呢?答案很简单,就是「除以一个长度」,便可获得「力」的数据。举例而言,一部1.6升的发动机大约可发挥15.0kg-m的最大扭矩,此时若直接连上185/ 60R14尺寸的轮胎,半径约为41公分,则经由车轮所发挥的推进力量为15/0.41=36.6公斤的力量(事实上公斤并不是力量的单位,而是重量的单位,须乘以重力加速度9.8m/sec2才是力的标准单位「牛顿」) 

         36公斤的力量怎么推动一公吨的车重呢?而且动辄数千转的发动机转速更不可能恰好成为轮胎转速,否则车子不就飞起来了?幸好聪明的人类发明了「齿轮」,利用不同大小的齿轮相连搭配,可以将旋转的速度降低,同时将扭矩放大。由于齿轮的圆周比就是半径比,因此从小齿轮传递动力至大齿轮时,转动的速度降低的比率以及扭矩放大的倍数,都恰好等于两齿轮的齿数比例,这个比例就是所谓的「齿轮比」。 

     

          举例说明,以小齿轮带动大齿轮,假设小齿轮的齿数为15齿,大齿轮的齿数为45齿。当小齿轮以3000rpm的转速旋转,而扭矩为20kg-m时,传递至大齿轮的转速便降低了1/3,变成1000rpm;但是扭矩反而放大三倍,成为60kg-m。这就是发动机扭矩经由变速箱可降低转速并放大扭矩的基本原理。   

          在汽车上,发动机输出至轮胎为止共经过两次扭矩的放大,第一次由变速箱的档位作用而产生,第二次则导因于最终齿轮比(或称最终传动比)。扭矩的总放大倍率就是变速箱齿比与最终齿轮比的相乘倍数。举例来说,手排的一档齿轮比为3.250,最终齿轮比为4.058,而发动机的最大扭矩为14.6kgm/5500rpm,于是我们可以算出第一档的最大扭矩经过放大后为

    14.6×3.250×4.058=192.55kgm,比原发动机放大了13倍。此时再除以轮胎半径约0.41m,即可获得推力约为470公斤。然而上述的数值并不是实际的推力,毕竟机械传输的过程中必定有磨耗损失,因此必须将机械效率的因素考虑在内。

     

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