Hestekræfter

Den nominelle effekt af en dampmaskine kunne beregnes i britiske hestekræfter ved at bruge formlen foreslået af Watt:

hvor:

•  - nominel effekt i britiske hestekræfter (1 hk \u003d 745,7 W);
•  er arealet af stemplet i kvm. tommer (kvadrattommer = 6,452 cm2 ) ;
•  — gennemsnitligt overtryk af damp, pund pr. kvadrattomme (1 psi = 0,00685 MPa);
•  er stempelhastigheden, ft/min (ft/min = 0,00508 m/s).

I dette tilfælde brugte man i stedet for damptrykket i cylinderen det nemmere at måle gennemsnitlige damptryk i kedlen.

Med hensyn til det nuværende system af enheder kan Watts formel skrives som:

hvor:

•  - nominel effekt, W;
•  - stempelareal, m 2 ;
•  — cylinderdiameter, m;
•  — gennemsnitlig stempelhastighed, m/s;
•  — gennemsnitligt overtryk af damp, Pa.

Watts formel gav resultater tæt på virkeligheden for størstedelen af ​​lavhastighedsmaskiner, der opererer på damp med lavt tryk (0,11-0,15 MPa), bygget i slutningen af ​​det 18.  - begyndelsen af ​​det 19. århundrede.

I praksis blev der brugt en endnu mere forenklet formel for nominel potens [4] :

hvor:

•  - nominel effekt i britiske hestekræfter (1 hk \u003d 745,7 W);
•  er arealet af stemplet i kvm. tommer (kvadrattommer = 6,452 cm2 ) ;

Det blev afledt af det faktum, at det gennemsnitlige overtryk af damp, normalt opnået i dampmaskiner på den tid, var lig med 7 psi. tomme, og den gennemsnitlige stempelhastighed er 220 fod i minuttet.

Nominel effekt blev meget brugt i første halvdel og midten af ​​det 19. århundrede, især til skibsmotorer. Dette var en konsekvens af det faktum, at som en afspejling af maskinens objektive parameter - stempeldiameteren, fortalte den ofte en specialist på dette område meget mere end den reelle (vejledende) kraft, som i mangel af tilstrækkelig godt -etablerede design af dampmaskiner i de år, kunne opnås med meget forskellige størrelser, vægt og design af maskinen. Den nominelle effekt, for al dens konventionalitet, afspejlede forholdet mellem disse parametre for motorer af forskellige designs med tilstrækkelig pålidelighed.

I mellemtiden, med en stigning i tryk og hastigheder, begyndte den reelle effekt at afvige meget fra den nominelle effekt beregnet efter en forenklet formel: først med 2 ... 3, og efterfølgende med 5 eller flere gange. Selv den fulde Watt-formel begyndte at give forkerte værdier, da det faktiske damptryk i cylinderen ved høje hastigheder var mindre end i kedlen, og desuden ændrede det sig meget på forskellige stadier af stempelbevægelsen. Watt forudså selv dette og foreslog endda at bruge "indikatorer" (særlige trykmålere) til at måle trykket i selve cylinderen på forskellige stadier.

Som et resultat blev begrebet indikatoreffekt introduceret i stedet for nominel effekt , beregnet i henhold til målinger ved hjælp af indikatorer (instrumenter, der giver dig mulighed for direkte at måle maskinens driftsparametre, såsom damptryk i cylinderen). Over tid begyndte det kun at blive angivet i al dokumentation, da begrebet nominel magt har mistet al praktisk betydning.

Den nominelle hestekræfter blev erstattet af indikatoren hestekræfter (russisk betegnelse: i. l. s .; engelsk: ihp ; tysk: iPS ) = britisk (1 hk \ u003d 745,7 W ).

Metriske hestekræfter

I de fleste europæiske lande er europæiske hestekræfter defineret som 75 kgf m / s , det vil sige som den kraft, der kræves for ensartet vertikalt at løfte en last på 75 kg med en hastighed på 1 meter i sekundet ved standard tyngdeacceleration (9,80665 m) / s) c²) [5] . I dette tilfælde 1 l. Med. er nøjagtigt 735,49875 watt , hvilket nogle gange omtales som metriske hestekræfter, selvom det ikke er en del af det metriske system af enheder .

Skat hestekræfter

I Den Russiske Føderation, til beregning af skatter for biler, er værdien af ​​hestekræfter sat lig med 735.499 W [1] .

Elektriske hestekræfter

Elindustrien bruger en elektrisk hestekræfter på 746 watt .

Hydraulisk hestekræfter

Off-system enhed for effektmåling. 1 hydraulisk hestekræfter = 0,7457 kilowatt.

Kedeleffekt

I USA bruges også kedelhestekræfter ( Kedelhestekræfter  - bruges i industri og energi).

Kedelkraft er kedlens kapacitet til at levere damp til dampmaskinen. Effekten af ​​en kedel er lig med mængden af ​​termisk energi, der kræves for at fordampe 34,5 pund (15,6 kg) ferskvand ved 212 °F (100 °C) på en time. I de første dages brug er kedlens effekt omtrent lig med kraften fra de motorer, der drives af kedlen. Kedlens hestekræfter er 1000 kgf m/s. eller 9,8 kW eller 33.475 Btu/time. (enhed brugt i USA)

Forhold

For at beregne effekten af ​​en forbrændingsmotor i kilowatt skal du bruge forholdet 1 kW = 1,3596 liter. Med. (1 hk = 0,73549875 kW).

For at beregne effekten af ​​en dampmaskine i kilowatt, brug forholdet 1 kW = 1,341022089595028 liter. Med. (1 hk = 0,74569987158227022 kW).

Historie

Hesten har været brugt af mennesker som trækdyr siden oldtiden . I 1700-tallet blev der på baggrund af observationer af hestes arbejde lavet beregninger, der viste, hvilken nyttig kraft en hest har under længerevarende arbejde. Således bestemte Desaguliers kraften af ​​en hest til 103 kgf m/s, Smeaton til 53 kgf m/s, Tredgold ved 64 kgf m/s og Watt ved 76 kgf m/s [6] .

Omkring 1789 opfandt den skotske ingeniør og opfinder James Watt udtrykket "hestekræfter" for at henvise til, hvor mange heste hans dampmaskiner kunne erstatte . Det påstås især, at en af ​​Watts første maskiner blev købt af en brygger for at erstatte hesten med den , som drev vandpumpen [7] . Ifølge populær legende besluttede bryggeren at snyde ved at vælge den stærkeste hest og tvinge den til at arbejde til grænsen af ​​sin styrke. Watt accepterede og oversteg endda den værdi, som bryggeren opnåede, og det var kraften i den byggede maskine, der blev standarden, på trods af at den reelle kraft, som en hest udvikler under normalt arbejde i lang tid, er meget mindre - af nogle skøn, halvanden gang. [8] [9]

På det tidspunkt i England blev tønder med en volumen på 140,9 til 190,9 liter brugt til at løfte kul, vand og mennesker fra miner . Der var (og er stadig) en volumenenhed tønde baseret på massen af ​​en typisk tønde ( engelsk  tønde ) med en belastning, som vejede 380 pund ( 1 pund \ u003d 0,4536 kg ), det vil sige 1 tønde \u003d 172,4 kg. Kun to heste kunne trække sådan en tønde ud af et reb, der blev kastet over en blok. En gennemsnitlig arbejdshests indsats for 8 timers arbejde er 15 % af dens vægt eller 75  kgf med en hestevægt på 500 kg . På 8 timer kan en hest med en sådan indsats rejse 28,8 km med en hastighed på 3,6 km/t ( 1 m/s ).

Ved at observere den traditionelle energikilde - en hest, kom Watt til den konklusion, at en tønde, der vejer 180 kg , kan trækkes ud af minen af ​​to heste med en hastighed på 2 sømil/t (ca. 3,6 km/t ). I dette tilfælde tager hestekræfterne i engelske mål form af 1 liter. Med. \u003d 1/2 tønde 2 sømil/t \u003d 1 tønde sømil/t (her tages tønden som en kraftenhed , ikke masse ). Det samme i mindre enheder er 380 lbs ved 98,4 ft /min, hvilket er omtrent lig med 846,4 watt. Hvis vi runder beregningerne op i pund-fod pr. minut (efterlader tyngdeaccelerationen i SI-enheder lig med 9,80665 m/s 2 , så 1 watt \u003d 433,9735 lb-ft/min) og antager en belastning, som hesten skal trække med en konstant ved en hastighed på 1 m/s svarende til 75 kg, så vil hestekræfterne være lig med 736,56 watt, hvilket er cirka 320.000 lb-ft pr. minut. Derfor anses 1 hestekræfter for at være lig med 735,5 watt [10] .

Watts beregninger refererede til hestekræfter i gennemsnit over lang tid. En hest kan i kort tid udvikle en effekt på omkring 1000 kgf m/s, hvilket svarer til 9,8 kW eller 33.475 BTU/t (kedelhestekræfter). Ifølge andre kilder - op til 15 liter. Med. på toppen.

På den anden kongres i British Scientific Association i 1882 blev en ny magtenhed vedtaget - watt (symbol: W, W), opkaldt efter James Watt (Watt), skaberen af ​​den universelle dampmaskine. Før dette brugte de fleste beregninger hestekræfterne introduceret af James Watt.

Motorkraft

For kraften i bilmotorer er der ikke kun forskellige måleenheder, men også forskellige måder at måle på, hvilket giver forskellige resultater. Standardmetoden til at måle strøm i Europa bruger kilowatt. Hvis effekten er angivet i hestekræfter, kan målemetoderne i forskellige lande være forskellige (selvom der bruges samme hestekræfter).

USA og Japan bruger deres egne standarder til at bestemme motorhestekræfter, men de har længe været næsten fuldstændig forenet med andre. I både Amerika og Japan er der to typer indikatorer:

Nettomåling

Måling af nettomotoreffekt ( italiensk  netto-net , netto ). Det giver mulighed for prøvebænk af en motor udstyret med alle hjælpeenheder, der er nødvendige for driften af ​​køretøjet: generator, lyddæmper, ventilator osv.

Bruttomåling

Det indebærer en bænktest af en motor, der ikke er udstyret med yderligere enheder, der er nødvendige for køretøjets drift: en generator, en kølesystempumpe og så videre. Bruttoeffekt højere end nettoeffekt med 10-20% eller mere end før etableringen af ​​den føderale standard i 1972 blev i vid udstrækning brugt af nordamerikanske bilproducenter, og overvurderede motorkraften.

DIN-måling

Metoden til at måle kraften fra det tyske standardiseringsinstitut (Deutsche Industrie Normen, DIN) giver mulighed for bænktest af en motor med "uadskilleligt" udstyr, som nødvendigvis er til stede på bilen. Uadskilleligt udstyr i denne metode er køleventilator, kølesystempumpe, olie- og brændstofpumper og også en generator, der ikke har en belastning. Test udføres uden luftfilter og lyddæmper.

ECE-måling

Hestekræfter i køretøjsbeskatning

Rusland

I Rusland afhænger transportafgiftens størrelse af motorens hestekræfter. Omregning til hestekræfter sker ved at gange motoreffekten, udtrykt i kW, med en faktor lig med 1,35962 (det vil sige, at der bruges en omregningsfaktor på 1 hk = (1 / 1,35962) kW). Selvom spørgsmålet ikke er reguleret ved lov, anbefaler skattemyndighederne at runde op til anden decimal ved omregning til ikke-systemiske magtenheder (hk) [11] .

Hver region har ret til at forhøje eller reducere skattebeløbet inden for grænserne af føderale normer.

Hvis effekten er mindre end 100 hk. s., så betales for eksempel i Moskva-regionen 7 rubler / l. Med. om året, og hvis lidt mere - allerede 29 rubler / l. Med. i år. Desuden fra 101 liter. Med. op til 150 l. Med. skattesatsen er den samme. På grund af forskellige strømværdier ændres prisen således fra mindre end 700 til flere tusinde rubler om året. Dette faktum fører til irriterende nysgerrigheder. Så kraften i den sydkoreanske bil Hyundai Accent er strengt taget lig med 75 kW, det vil sige 102 hk. Med. For en amerikansk bilejer ville 100,7 hk være et endnu mere offensivt tal , men i USA afhænger afgiften ikke af hestekræfter. I USA er nogle afgifter (vej, miljø) inkluderet i prisen på benzin , derudover skal du årligt betale en skat på løsøre (personlig ejendomsskat), direkte proportional med bilens pris.

Andre lande

Tidligere var køretøjsafgiften i nogle lande (f.eks. Storbritannien, Tyskland, Belgien, Frankrig, Spanien) baseret på hestekræfter. I nogle lande blev brugen af ​​strøm til beskatning opgivet (for eksempel i Storbritannien i fyrrerne brugte man bildimensioner i stedet for strøm), i andre (for eksempel i Frankrig) brugte man kilowatt i stedet for hestekræfter. Fra disse tider forblev udtrykkene "Caballo fiscal" og "Cheval fiscal".

Ud over brugen af ​​hestekræfter i transportafgiftsberegninger bruges denne type kraftenhed i Den Russiske Føderation også i forsikring. Nemlig ved beregning af forsikringspræmien for obligatorisk forsikring af køretøjsejeres civilretlige ansvar (i daglig tale - "autoborger").

Betegnelse på maskiner

For personbiler er betegnelsen for kraft på karrosseriet et yderst sjældent fænomen, men det er mere almindeligt på lastbiler og traktorer. På lastbiler i europæisk stil, inklusive nogle russiske, er hestekræfter angivet på kabinen enten over forakslens hjulkasse eller foran på kabinen.

På elektriske generatorer er forbrændingsmotorens effekt angivet med de latinske bogstaver HP, for eksempel 5HP. Generatorens elektriske effekt er normalt mærkbart mindre.

• Lastbil Scania P320 med en kapacitet på 320 liter. Med.

• Volvo FH 12 bil , på førerhuset lidt længere fra døren er Euro-5 miljøklassen og en effekt på 480 liter angivet. Med.

Se også

• nominel effekt
• Kilowatt
• afgift hestekræfter
• Motorvolumen
• Motor konfiguration

Noter

1. ↑ 1 2 GOST 8.417-2002. Statssystem til sikring af ensartethed af målinger. Enheder af mængder. Bilag B. Arkiveret 10. november 2012 på Wayback Machine
2. ↑ OIML International Document D2. Legaliserede (officielt godkendte til brug) måleenheder. Bilag B (link ikke tilgængeligt) . Hentet 30. november 2014. Arkiveret fra originalen 14. oktober 2013. (ubestemt) 
3. ↑ Underholdende hippologi (utilgængeligt link) . Autopilot magasin. Dato for adgang: 17. januar 2009. Arkiveret fra originalen 22. august 2009. (ubestemt) 
4. ↑ Paxman History Pages - Nominelle hestekræfter (NHP) . Hentet 14. august 2021. Arkiveret fra originalen 27. februar 2021. (ubestemt)
5. ↑ Hestekræfter // Small Encyclopedic Dictionary of Brockhaus and Efron  : i 4 bind - St. Petersburg. , 1907-1909.
6. ↑ Melnikov P.P. Om jernbaner. - Skt. Petersborg: Hoveddirektoratet for Kommunikation og Offentlige Bygningers trykkeri, 1835. - S. 53, 54. - 98 s.
7. ↑ Motorer og propeller . Tidsskrift "Videnskab og teknologi". Hentet 8. juni 2009. Arkiveret fra originalen 9. september 2011. (ubestemt)
8. ↑ Yakov Isidorovich Perelman , Fysik ved hvert trin
9. ↑ Populær mekanik . September 1912, side 394 Arkiveret 22. maj 2021 på Wayback Machine
10. ↑ Enohovich, A.S. Håndbog i fysik og teknik . - 3. udg., revideret. og yderligere .. - Moskva, 1989. - S.  45 , 61. - 224 s. — ISBN 5-09-000622-9 .
11. ↑ Semenikhina V.V. Transportafgift. Kommentar til kapitel 28 i den russiske føderations skattelov. Moskva 2006, s.35

Litteratur

• Zalessky N. A. "Odessa" går til søs: Fremkomsten af ​​dampnavigation på Sortehavet, 1827-1855. - L . : Skibsbyggeri, 1987. - 128 s. — 84.500 eksemplarer.