Ystävääni on askarruttanut kysymys, mihin en osannut vastata: Miksi esim. TM:ssä näkee auton ominaisuuksia mitattaessa tehon kasvavan miltei lineaarisesti kierrosten kasvaessa, mutta vääntö muuttuu tehosta riippumatta niin, että jossain kohdassa se alkaa laskemaan? Eikö tehon pitäisi olla suhteessa momenttiin, kun se välittyy ensiöakselilta toisiokäyttöön? Kysymys on todennäköisesti yksinkertaisen tyhmä, mutta arvostaisin, mikäli joku voisi auttaa minua ymmärtämään ongelman.
Kirjaudu kommentoidaksesi.
Tehohan on laskennallinen suure, joka saadaan kertomalla vääntömomentti kierrosluvulla (Nm*1/s). Yleensä nämä käyrät joita esitetään, ovat samassa koordinaatistossa, akselien skaala on eri. Käyrästöt ovat liian epätarkkoja pitkälle menevien analyysien tekemiseen.
Eli vääntömomentti on mitattava suure, josta saadaan teho. Tehon voisi sanoa olevan enemmänkin "virtuaalinen" suure pohdittaessa moottorin käyttöominaisuuksia. Sellaisella moottorilla varustettua autoa, jossa vääntömomenttikäyrä on laakea, on paljon mukavampi ajaa, kuin sellaisella, jossa vääntömomenttikäyrä on jyrkästi nouseva. Voimahan (vääntömomentti) se on joka auto kuljettaa
Raskaissa ajoneuvoissa suositaan lisäksi kierrosluvun kasvaessa laskevaa vääntömomentikäyrää, koska tällainen moottori pyrkii pitämään kierroslukunsa vakiona kuormituksen kasvaessa (vrt. sähkömoottori).
Tuo väännön ja kierrosten tulo (kun käyntinopeus on kierroksia sekunnissa) pitää vielä jakaa luvulla 159,155 (ei aivan tarkka luku), jotta saadaan teho kilowatteina.
Nykyään pitäisi suosia SI-järjestelmää, mutta tehon ja vääntömomentin luonne selviää paljon selkeämmin vanhoista yksiköistä, hevosvoimista ja kilopondimetristä.
Kun James Watt aikoinaan ryhtyi vaihtamaan hevosia kehittämiinsä höyrykoneisiin lähinnä vesipumppujen voimanlähteenä, hän joutui tekemään tehovertailuja hevosen ja koneen välillä. Hän arvioi (varsin tarkasti), että 10-tuntisen "työpäivänsä" puitteissa hevonen pystyy nykyisillä yksiköillä ilmaistuna nostamaan noin 75 kilogramman massan yhden metrin korkeuteen sekunnissa. Lyhytaikainen "huipputeho" hevosella voi olla jopa 24 hevosvoimaa.
Vääntömomenttia kuvaa hyvin kilopondimetri (kpm): väännettäessä 1 metrin pituista sauvaa sen päästä 1 kilopondin voimalla, vääntövoima on 1 kpm.
Vääntömomentti on siis nimensä mukaisesti vääntövoiman mitta, eikä sillä ole aikariippuvuutta.
Teho taas kertoo paljonko kohde pystyy tekemään työtä tietyssä ajassa - on siis aikariippuvainen.
Moottoreihin sovellettuna vääntömomentti kertoo kuinka suurella voimalla työtahti vääntää kampiakselia, teho taas määrittelee vääntösysäysten summan tietyssä ajassa, vaikkapa minuutissa, eli teho saadaan kertomalla vääntömomentti kierroksilla/min.
Mittayksikköerot saattavat vaatia vielä vakiokertoimen, mutta se ei muuta periaatetta.
Otetaan esimerkiksi moottori joka tuottaa vääntöä 300 Nm, kun käyntinopeus on 4000 kierrosta minuutissa eli 66,67 kierrosta sekunnissa. Tällöin teho olisi yllä mainitulla kaavalla laskettuna sillä käyntinopeudella 300 * 66,67 = 20000 wattia eli 20 kilowattia. Kylläpä on tehokas moottori.
Otetaan esimerkiksi moottori joka tuottaa vääntöä 300 Nm, kun käyntinopeus on 4000 kierrosta minuutissa eli 66,67 kierrosta sekunnissa. Tällöin teho olisi yllä mainitulla kaavalla laskettuna sillä käyntinopeudella 300 * 66,67 = 20000 wattia eli 20 kilowattia. Kylläpä on tehokas moottori.
Noilla SI-järjestelmän mukaisilla yksiköillä teho saadaan kertomalla vääntömomentti 2xpiillä (2x3,14159...) ja käyntinopeudella , eli siis
Teho(W) =Vääntö(Nm) x 2 x 3,14159 x kierrosluku (1/s)
Käyntinopeus ilmoitetaan yleensä kierroksina minuuteissa, joten helpoiten väännön saa tehoksi kaavalla:
vääntö * käyntinopeus / (30000 / pii)