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[信息] 马力是什么

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发表于 2011-6-27 22:20:39 | 显示全部楼层 |阅读模式
您可能已经听说过马力这个概念了。电视上几乎每个汽车广告都会提到马力,人们谈论汽车时也常常谈到马力,甚至大多数割草机上都有一个标有额定马力的大标签。   
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但什么是马力?额定马力就性能来说是什么意思? 在本文中,您将确切地了解什么是马力以及马力在日常生活中的应用。   
马力这个术语是工程师詹姆斯·瓦特发明的。瓦特(1736-1819)因改进蒸汽机的性能而出名。 当我们每次谈到60瓦特的灯泡时,总能想到他。
据说瓦特在煤矿工作时用小马来拉煤,他想用一种方法来表示每匹马可提供的动力。 他发现,一匹采矿的小马平均一分钟内可以做29,832牛顿米的功。 然后他增加了50%的数量,规定马力的大小为一分钟内做44,748牛顿米的功。 这是一个人为规定的测量单位,几个世纪以来沿用至今,现在汽车、割草机、链锯甚至有些真空吸尘器都在使用这个单位。

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马力的概念是这样的: 瓦特判断一匹马每分钟可以做33,000英尺-磅(1英尺-磅=1.36牛顿-米)的功。 因此,请想象一下一匹马从煤矿拉煤的情形,如上图所示。 一匹马做1马力的功就可以在1分钟内把330磅(1磅=0.45公斤)煤拉高100英尺(1英=0.3米),或在1分钟内把33磅煤拉高1,000英尺,或者在1分钟内把1,000磅煤拉高33英尺。 您可以随意进行任何质量和距离组合, 只要每分钟的两者乘积为33,000英尺-磅,就相当于一马力。
您不会想在桶中装入33,000磅煤,让马在一分钟内拉动1英尺,因为马不能拉动如此大的重量。 您也不会想在桶中装入1磅煤,让马在一分钟内拉动33,000英尺,因为这要求马达到每小时600公里的速度,这种速度对马来说是不可能的。 然而,当您阅读了滑轮组的工作原理后,您就知道可以利用滑轮组轻松地拉动重物。 因此,不管桶中的重物有多重,您都可以建立一个滑轮组系统,使马又快又轻松地拉动重物。
马力也可以转换成其他单位。 例如:


  • 一马力相当于746瓦特。 因此如果您将一匹一马力的马放在踏车上,它可以使发电机源源不断地产生746瓦特的电。
  • 一马力(在一小时中)相当于2,685,165焦耳。 如果您用746瓦特来运行一小时电热器,它产生的热量为2,685,165焦耳。
  • 1BTU(British Thermal Unit,英国热量单位)等于1,055焦耳,或252克卡路里,或0.252食物卡路里。 假设能量可以百分之百转换,那么一匹马要产生一马力,每小时需要消耗641卡路里。
测量马力
如果您想知道一个发动机的马力,可以把发动机与功率计连在一起。 功率计对发动机施加负荷,以测量发动机需产生多大的能量来承受负荷。
从以下内容您可以了解功率计是如何工作的:设想您启动了汽车发动机,挂空挡并把油门踩到底。这样的话,发动机会由于速度过快而爆炸。这就糟了,所以当我们使用功率计时,会对油门踩到底的发动机施加负荷,并测试在不同发动机速度下发动机能承受的负荷。您可以将发动机和功率计连在一起,把油门踩到底并用功率计对发动机施加足够负荷,让发动机速度保持在比如7000转/分钟。记录下发动机可承受的负荷。然后增加负荷使发动机速度降至6500转/分钟,并做好记录。然后再增加负荷使发动机速度降至6000转/分钟,以此往复。您可以从500转/分钟或1000转/分钟的速度开始执行相同的操作。功率计实际测量的是扭矩(以英尺-磅为单位),若要将扭矩转换成马力,只需用扭矩乘以转速除以5252就可以了。

扭矩假设您有一个手柄为2英尺长的大套筒扳手,您对2英尺长的手柄施加了50磅的力,则您对扳手施加了100英尺-磅(2英尺长的手柄,50磅的力)的扭矩。 通过对一个100英尺长的扳手的底端施加1磅的力或对1英尺长的扳手施加100磅的力,都可以同样达到100英尺-磅的扭矩。               类似的,如果您将一个连杆加到发动机上,发动机会对连杆施加扭矩。 功率计就是测量扭矩的工具。若要将扭矩转换成马力,只需用扭矩乘以转速除以5,252就可以了。

马力的图表表示
如果您将发动机马力与转速的对应值绘制成图表,就会得到发动机的马力曲线图。高性能发动机典型的马力曲线图可能与下图类似(这也是三菱3.0L Twin-Turbo的300马力发动机的曲线图):

horsepower2.gif

这样的图表明任何发动机都有一个峰值马力,即当发动机动力到达最大值时的转速。 发动机在某一转速时还有一个峰值扭矩。 通常,您可以在宣传手册或杂志评论上看到这些数据,比如“320HP@6500转/分,290 lb-ft扭矩@5000转/分”(这是1999谢尔比系列1的数字统计)。 当人们说一个发动机具有“许多低端扭矩”时,意思是峰值扭矩在低转速时出现,比如2000或3000转/分。
另一方面,您可以从汽车的马力曲线图中得知发动机在哪个点产生了最大动力。 当您要迅速加速时,您希望尽量使发动机接近曲线中的最大马力值。 这就是为什么您总是换挡加速的原因,通过换挡,您提高了发动机转速,这样可达到曲线上的峰值马力点。 如果希望在红绿灯前加速,您通常会加快发动机,使发动机达到峰值马力时的转速,然后松开离合器
以对轮胎施加最大的动力。
高性能车的马力
如果车的马力与其重量的比值很高,它就被认为是“高性能”的车。 这很容易明白,车越重,就需要越多的动力来加速。 因为动力是固定值,您就需要使车的重量减至最轻来获得最大的加速。
下表显示了一些高性能车(和一辆用于对比的低性能车)的马力和重量。 从下表中您可以看到车的峰值马力、重量、马力和重量的比率(马力除以重量)、车速从0加速到每小时97公里所需的秒数以及车辆价格。

马力重量 (磅)马力: 重量0-97 公里/小时(秒)价格
道奇Viper4503,3200.1364.1$66,000
法拉利355 F13752,9750.1264.6$134,000
谢尔比Series 13202,6500.1214.4$108,000
莲花Esprit V83503,0450.1154.4$83,000
雪佛兰Corvette3453,2450.1064.8$42,000
保时捷卡雷拉3002,9000.1035.0$70,000
三菱3.0L Twin-Turbo3203,7400.0865.8$45,000
福特Escort1102,4700.04510.9$12,000
您会发现马力和重量的比率与车速从0加速到每小时97公里所需的秒数之间有明确的关联,多数情况下,比率越高,车速越快。有趣的是,速度和价格之间的联系就没有那么密切了。 在这张表上,道奇的Viper看起来似乎性价比更高!
如果您想要一辆速度快的车,您会希望车的马力与重量的比率高, 动力更大,重量更轻。 那么首先从清理您的后备箱开始吧!



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