Hobujõud: mis see on ja miks see oluline on?
Hobujõud on autotööstuses sageli kasutatav termin ja see viitab mootori väljundvõimsusele. Üks hobujõud võrdub võimsusega, mis on vajalik 550 naela ühe jala tõstmiseks sekundis või 33 000 naela ühe jala tõstmiseks minutis.
Selles artiklis uuritakse hobujõude kui mootori võimsuse mõõtmise ühikut, selle tähtsust, arvutusi ja erinevate mõõtmiste erinevust.
Sisu
Hobujõudude ajalugu lühidalt
Selle mõiste võttis esmakordselt kasutusele Šoti leiutaja James Watt 18. sajandi lõpus, et aidata oma täiustatud aurumasinat turustada. Ta rajas oma idee raamatule Kaevurite sõber, mille kirjutas inglise leiutaja ja insener Thomas Savery:
"Et suudaks teha mootor, mis tõstab sama palju vett kui kaks hobust, kes töötavad korraga sellises töös ja mille jaoks peab pidevalt hoidma kümme-kaksteist hobust sama töö tegemiseks. Siis ma ütlen, et sellise mootori võib teha piisavalt suureks, et teha tööd, mis on vajalik kaheksa, kümne, viieteistkümne või kahekümne hobusega, et seda pidevalt hooldada ja hoida sellise töö tegemiseks..."
Aurumasina võimsust 18. sajandi lõpus oli mõttekas mõõta hobujõududes, kuna see väärtus tähendas sõna otseses mõttes hobuste arvu, mida mootor võis asendada. Potentsiaalsetel ostjatel oli äärmiselt mugav mõista mootori võimsust.
Kust siis tuleb arv 33 000 naela üks jalg ühes minutis? Watt jälgis hobust, kes keeras veskiratast 144 korda tunnis ehk 2,4 korda minutis. Kaasades ratta raadiuse ja hobuse ühes minutis läbitud vahemaa, arvutas ta ühe hobujõu väärtuseks 32 572 ft-lb/min. Aasta hiljem standardiseerisid Watt ja Matthew Boulton selle numbri 33 000 jala-naela minutis.
Hobujõu arvutamine
P = (T × N) k
P– hobujõud (arvutuse väljund)T– pöördemoment, mis võib olla kas nael-jalgades (ft-lb) või tolli-naeltes (naelades) )N- Rpmk– konstantne, kui pöördemoment (T) on nael-jalgades, on see võrdne 5252-ga; kui pöördemoment on tolli-naeltes, võrdub see 63 025
Hobujõudude tähtsus
Autotööstuses kasutatakse hobujõude sageli uute sõiduautode ja veoautode müügiargumendina. Tarbijaid tõmbavad sageli kõrgema hobujõutasemega sõidukid, kuna neid peetakse võimsamaks ja võimekamaks kui madalama reitinguga sõidukid.
Siiski on oluline märkida, et hobujõud on vaid üks tegur, mis määrab sõiduki jõudluse. Muud tegurid, nagu pöördemoment, aerodünaamika ja kaal, võivad oluliselt mõjutada sõiduki üldist jõudlust.
Hobujõudude mõõtmisel saab kasutada mõnda erinevat meetodit. Levinuim meetod on dünamomeetri kasutamine – seade, mis mõõdab mootori võimsust koormuse all. See meetod võimaldab suhteliselt täpselt mõõta mootori väljundvõimsust ning autotootjad ja tuunerid kasutavad seda sageli oma mootorite töö optimeerimiseks.
Miks eelistatakse mootori võimsuse mõõtmisel hobujõude vattidele?
See on enamiku mootorite ja masinate jaoks ebapraktiline, kuna väljundvõimsus on väga suur. Üks hobujõud on täpselt 746 vatti, nii et võite ette kujutada, et isegi väiksema jõudlusega mootorid annaksid kergesti viis numbrit vattides.
Meetriline hobujõud
Euroopas kasutatakse ka hobujõude, kuid neid arvutatakse erinevalt, kuna jalad asendatakse meetritega ja naelad asendatakse jõu kilogrammidega. Erinevus seisneb selles, et hobujõudude meetriline vaste on lühendatud kui PS (saksa sõnast Pferdestärke, mis tähendab "hobujõudu"). Euroopa autode jõudlusnäitajaid vaadates võib kohata ka terminit CV (itaalia keelest Cavalli Vapore).
Meetriline hobujõud (PS) on 98,6% ühest HP-st või vastupidi - 1,4% vähem kui SAE hobujõud. Euroopa Liit määratleb ametliku mõõdikuna kilovatid (kW), kuid igapäevastes kirjeldustes eelistatakse hobujõude. Lihtsamalt öeldes 1 keiserlik hobujõud = 1,014 meetrilist hobujõudu.
Miks on USA HP ja Euroopa HP vahel erinevusi?
USA-s kasutavad nad SAE standardeid; Euroopas kasutavad nad DIN-koodi, mis tähistab Deutsche Industrie Normen – Saksa tööstusstandardit. Erinevus seisneb selles, et SAE hobujõud on võimsus, mis tõstab ühe jalaga ühe minutiga 33 000 naela. Võrdluseks, DIN määratleb ühe meetrilise hobujõu kui võimsuse tõsta 4500 kilogrammi ühe meetri kaugusele ühe minutiga.
Elektrilised hobujõud
Üks hobujõud võrdub 746 vattiga (W) või 0,746 kilovattiga (kW) SI-s (rahvusvaheline mõõtühikute süsteem). Elektrilisel ja mehaanilisel hobujõul pole vahet. Vattide põhjal hobujõudude arvutamiseks korrutage väärtus vattides 0,00134-ga. Teisest küljest korrutage vattide saamiseks hobujõu väärtus 746-ga.
Erinevus HP, BHP ja WHP vahel
Nagu öeldud, viitab hobujõud mootori väljundvõimsusele. Pidurdusjõul pole teie auto pidurisüsteemiga mingit pistmist. Mootori väljundvõimsuse hindamine hõlmab sageli dünamomeetri, mehaanilise piduri kasutamist, mis võib rakendada töötavale mootorile muutuvaid koormusi, seega terminit pidurihobujõud.
Dünamomeeter võimaldab arvutada pöördemomenti ja võimsust erinevatel mootori pööretel, kusjuures pidurdusjõud on antud pöörete arvu juures. Piduri hobujõud on maksimaalne väljundvõimsus, välja arvatud jõuülekande hõõrdekadud.
Hõõrdekadu põhjustab lihtsamalt öeldes võimsuse kaotust, st isegi kui teie autol on 200 hj, ei suuda see maanteel seda võimsust saavutada. Hõõrdumine toimub jõuülekandes ja käigukastis. Olenevalt käigukastist, jõuülekandest jne võib auto üldiselt kaotada 15% kuni 25% võimsusest. Näiteks AWD võtab 20–25% võimsusest.
Ratta hobujõud (WHP)
See on võib-olla kõige asjakohasem mõõt, kuna see peegeldab realistlikumaid andmeid selle kohta, kui palju võimsust auto teel võib saavutada. WHP-d mõõdetakse rataste juurest šassiidünamomeetriga ja see on alati väiksem kui hobujõud või BHP, kuna see mõjutab hõõrdekadusid.
Autotootjad kipuvad rõhutama hobujõudu ja viisakalt ignoreerima WHP-d, kuna see on alati madalam näitaja. Madalamad näitajad ei müü hästi.
Kui palju hobujõude on inimesel?
Terve täiskasvanud inimene suudab lühikese aja jooksul toota ja säilitada umbes 1,2 hj (või 0,89 kW) – see väärtus langeb kümnendikuni ühest hobujõust, kui räägime pikemast perioodist.
Professionaalne sportlane suudab aga vastu pidada umbes 2,5 hj (1,9 kW) lühikese aja jooksul ja 0,35 hj pikema aja jooksul. Näiteks Usain Bolt – Jamaica sprinter – saavutas 2009. aastal oma 100 meetri (109,4 jardi) sprindis 3,5 hj (2,6 kW).
Järeldus
Kokkuvõtteks võib öelda, et hobujõud on termin, mida tavaliselt kasutatakse mootori väljundvõimsuse kirjeldamiseks. Kuigi see on sõiduki jõudluse määramisel oluline, pole see ainus tegur. Muud tegurid, nagu pöördemoment, aerodünaamika ja kaal, võivad oluliselt mõjutada sõiduki üldist jõudlust.