Koń mechaniczny

Jednostka fizyczna
Nazwa jednostki Koń mechaniczny
Symbol jednostki
Ilość fizyczna (y) moc
wymiar
system Techniczny system pomiarowy
W jednostkach SI
Nazwany po Średnia wydajność konia roboczego
Pochodzi z Kilopond metr , sekunda
Ilustracja jedności koni mechanicznych

Moc koń jest jednostką techniczną systemu jednostek za ilość mocy . PS jest używany jako symbol jednostki .

Definiuje się ją jako moc, która jest potrzebna na ziemi do podniesienia masy 75 kilogramów w ciągu jednej sekundy na wysokość jednego metra i odpowiada ok. 0,735 kilowatowi .

Dziś jednostka miary koni mechanicznych jest uważana za przestarzałą.

Konie mechaniczne wracają do jednostki mocy wprowadzonej przez Jamesa Watta . Definicje koni mechanicznych i koni mechanicznych są podobne, z tą różnicą, że Horsepower podnosi 550 funtów na sekundę o 1 stopę, co odpowiada około 0,746 kilowata.

W Międzynarodowym Układzie Jednostek (SI) jednostka wat (po Jamesie Watt) jest dziś znormalizowana zamiast mocy konia . Wat został przepisany jako jednostka miary mocy od 1 stycznia 1950 roku w Szwajcarii , 1970 w NRD , a od 1 stycznia 1978 roku w Republice Federalnej Niemiec . Wat jest używany w elektrotechnice od początku XX wieku.

posługiwać się

Chociaż moc nie jest oficjalną jednostką prawną w metrologii w Niemczech od 1978 r. z powodu dyrektywy 80/181/EWG , nadal jest stosowana głównie w silnikach spalinowych , zwłaszcza w pojazdach mechanicznych . Zgodnie z dyrektywą 2009/3/WE, dodatkowe użycie PS jest nadal dozwolone. Wyłączne działanie PS i wszystkich innych jednostek spoza SI nie jest już dozwolone w całej UE w kontaktach biznesowych i oficjalnych. W tym miejscu należy podkreślić jednostkę SI (tutaj wat lub jej dziesiętną wielokrotność ). W prawie niemieckim wymóg ten został wdrożony w sekcji 3 na sztukę zarządzenia.

rozwój historyczny

Historycznie, moc była rozumiana jako średnia użyteczna moc ciągła konia roboczego . W trakcie wprowadzania silników parowych okazało się korzystne wprowadzenie jednostki napędowej porównywalnej z napędem konnym, aby można było odpowiednio zaprojektować nowe napędy.

W literaturze istnieją różne stwierdzenia dotyczące tego, co James Watt wybrał jako punkt odniesienia dla swojej jednostki. Powszechnie uważa się, że jako wartość referencyjną wybrał osiągi pit horse, ponieważ chciał wynająć swoje silniki parowe operatorom górniczym . Zakładając, że silny koń jest dwa razy silniejszy od kucyka, doszedł do wniosku, że silny koń pociągnie 550 funtów angloamerykańskich na stopę w ciągu sekundy, czyli 33 000 stopofuntów na minutę. Inna wersja tej historii mówi, że jako podstawę wykorzystał konie, które przez wiele dni używały lin i krążków do wyciągania worków z węglem z dołów. Koń podniósłby średnio 330 funtów anglo-amerykańskich węgla podczas swojej dziesięciogodzinnej zmiany z szybkością 100 stóp na minutę, co daje również 33 000 stóp-funtów na minutę. Inne źródła zakładają, że Watt określił swoją jednostkę za pomocą typowego kołka do koni . Przy średnicy 24 stóp, ciągnie koni z siłą 180 funtów ( lb f ) i może 144 rund lub 2,4 na minutę. Koń biegł więc z prędkością 181 stóp na minutę (55 metrów na minutę). Watt pomnożył tę odległość przez 180 funtów siły i uzyskał 32 580 ft × lb f / min. Zostało to zaokrąglone do 33 000 ft x lb f / min.

33 000 ft × lb f / min odpowiada 550 ft × lb f / s lub odpowiednikowi 76,04 kp · m / s (kp to kilopond , czyli waga 1 kg). Wraz z wprowadzeniem systemu metrycznego w krajach Europy kontynentalnej, moc została zmieniona na wartość 75 kg · m / s, dlatego moc od Cylindrée jest inna.

definicja

1 PS definiuje się w normie DIN 66036 jako moc, która musi być zapewniona, aby ciało o masie m = 75 kg przemieściło się w kierunku pola grawitacyjnego ziemi (przy standardowym przyspieszeniu 9,80665 m / s²) z prędkością 1 m / s .

1 KM = 75 kpm / e = 735,49875 W.

Projekt zwierząt musiał wywierać siłę ciągnącą 490 N w prędkości chodu (5,4 km / h).

Dla porównania, moc ciągła dorosłego, przeciętnego wzrostu wynosi 0,14 PS (100 watów), chociaż przy odpowiednim treningu możliwe jest 440 watów przez ponad godzinę i 910 watów przez 6 sekund (odpowiada około 1,2 PS). tutaj również.

Maksymalna moc konia domowego może się znacznie różnić w zależności od rasy , poziomu wyszkolenia lub sytuacji: może on wytwarzać 24 KM przez krótki czas, podczas gdy faktycznie może wytworzyć średnio około 1 KM użytecznej mocy w ciągu dnia roboczego.

Konwersja PS ↔ kW

1 KM = 75 m × kp/s = 0,73549875 kW

Następujące zasady dotyczą zwykłej konwersji:

  • 1 kW = 1,36 KM; 1 KM = 0,735 kW.

Obowiązuje do tej przybliżonych obliczeń :

  • 1 kW = 4/3 KM; 1 KM = 3/4 kW.

Standardy określania wydajności

Dane dotyczące wydajności, zwłaszcza dla silników pojazdów, nie zawsze są porównywalne w skali międzynarodowej, ponieważ zastosowano różne metody pomiarowe. Na przykład w Niemczech podawano moc przekazywaną przez silnik do skrzyni biegów po jej zamontowaniu ("DIN-PS", mierzona zgodnie z DIN 70020). We Włoszech zastosowano " Cuna-PS " (bez filtra powietrza i tłumika), który był od 5 do 10% wyższy niż wyjście DIN. W Stanach Zjednoczonych moc silnika była określana zgodnie z normami SAE J1995 i J245 do lat 70-tych. Osiągi silnika określono bez pracy wentylatora , pompy wody , alternatora , filtra powietrza i tłumika . Wydajność określona zgodnie z normami SAE jest od 10 do 25% większa niż wydajność określona zgodnie z DIN 70020.

DIN 70020

Moc silników samochodowych mierzono na kole zamachowym zgodnie z DIN 70020 i podawano w PS (DIN PS) lub później kW.

Zgodnie z normą DIN 70020 „Budowa pojazdów silnikowych; Wspólne warunki; Definicja i wyjaśnienie „z sierpnia 1954 r. zmierzono moc netto” na sprzęgu silnika rzędowego we wszystkich częściach, w tym w układzie dolotowym i wydechowym w normalnych warunkach pracy „i wyrażono w koniach mechanicznych. Maksymalna moc użyteczna, jaką silnik może w sposób ciągły dostarczać bez przekraczania dopuszczalnego obciążenia termicznego, została określona jako moc ciągła, a ta, którą silnik może dostarczać przez co najmniej 15 minut jako moc krótkotrwała; po tym musi być w stanie kontynuować prawidłową pracę z ciągłą mocą. Normalne warunki pracy obejmują regulacje seryjne i paliwo komercyjne; Podczas badania wentylator, pompa wody, wentylator powietrza chłodzącego, pompa paliwa, pompa wtryskowa i nieobciążony alternator muszą być napędzane silnikiem. Zmierzona moc jest przeliczana na 760  Torr (= 1013 mbar) i 20 ° C, wilgotność nie jest brana pod uwagę. W przypadku powtórnych kontroli dopuszczalne jest odchylenie ± 5%. Moc skuteczną należy zawsze podawać w połączeniu z przynależną prędkością w 1 / min.

W lutym 1957 r. norma ta została podzielona, ​​specyfikacje dotyczące mocy, prędkości i przyspieszenia pojawiły się w części 3. Warunki pomiaru mocy użytecznej pozostały niezmienione, moc ciągła została przemianowana na „największą moc użyteczną” i musi zostać osiągnięta w „ termiczny stan ustalony”, zniknęła krótka moc.

W grudniu 1973 r. sekcja „Wydajność” normy DIN 70020-3 została zastąpiona wstępną normą DIN 70020-4, wydanie z czerwca 1972 r., która przewiduje stan odniesienia 25 ° C i 1000 mbar zamiast 20 ° C i 1013 mbar = 760 tor. Te nowe warunki zakupu spowodowały zmniejszenie produkcji nominalnej o 2 do 4%. W celu uniknięcia tej niekorzystnej sytuacji konkurencyjnej i niedogodności zgodnie z minimalną mocą silnika wymaganą w § 35 StVZO , DIN powrócił w listopadzie 1976 r. z wydaniem normy DIN 70020-6 „Budowa pojazdów silnikowych; Moc ”powrót do starych wartości referencyjnych, zalecając jednostki kW lub PS dla mocy netto i min- 1 dla prędkości. Norma ta została zastąpiona w kwietniu 1997 roku normą DIN ISO 1585 „Pojazdy drogowe – metoda określania mocy netto silników (ISO 1585: 1992)” w celu harmonizacji międzynarodowej .

ECE-PS

ECE R 24 to kolejna norma bardzo zbliżona do normy DIN 70020. Jednak pomiary dotyczą tylko silników wysokoprężnych i różnią się w zależności od podłączenia wentylatora chłodzącego.

Cuna-PS

Włoska moc Cuna była używana przed wprowadzeniem kW we Włoszech i opiera się na kg i m (stąd metryka). Przy określaniu mocy silnika zgodnie ze standardem Cuna moc silnika jest podawana bez filtra powietrza i tłumika.

SAE-HP (USA)

SAE brutto

Do 1972 r. moc brutto SAE („SAE-KM brutto”) określano zgodnie z normami J245 i J1995 Stowarzyszenia Inżynierów Samochodowych , które mierzono na hamowni silnikowej bez pracy wentylatora , pompy wody , generatora , powietrza filtr i tłumik . Ze względu na tę niepraktyczną metodę, która była nawet o 25% wyższa niż europejskie wartości osiągów, czyste wartości liczbowe mogłyby przesadzić osiągi silnika.

SAE netto

Od 1972 r. w USA obowiązuje moc netto SAE („netto SAE-HP”) zgodnie z wytycznymi SAE J1349 i SAE J2723, które są podobne do DIN 70020. Wartości liczbowe SAE brutto znacznie spadły np. w Chryslerze 426 Hemi z 1971 roku z 425 KM brutto do 350 KM netto . SAE J2723 opisuje metodę określania osiągów silnika spalinowego oraz sposobu obsługi jednostek pomocniczych lub obsługi jednostek pomocniczych. SAE J1349 określa równania do obliczania, w jaki sposób moc silnika określona na stanowisku badawczym musi być przeliczona na warunki odniesienia znormalizowane zgodnie z SAE. Stany odniesienia dyrektywy europejskiej i dyrektywy SAE nie różnią się. Jednak współczynnik korygujący SAE zawiera wartość korygującą sprawność, więc występują niewielkie różnice w wartościach osiągów. W Europie do korekty mocy silników samochodów stosuje się wytyczną UE 80/1269 z dnia 16 grudnia 1980 r., odpowiadającą jej wytyczną dla motocykli jest norma 95/1/WE z dnia 2 lutego 1995 r.

Środki opodatkowania pojazdów silnikowych

Pojemność KM

W Reichsstempelgesetz z dnia 7 czerwca 1906 r. w § 53 postanowiono, że pojazdy silnikowe „mogą być używane do poruszania się po drogach i miejscach publicznych tylko po uzyskaniu zezwolenia określonego w taryfie od właściwego organu za opłatą kwota podatku została". Roczna kwota należności celnych z 25 znaków do 150 znaków wyprostował się w Niemczech po mocy silnika dla którego przemieszczenie zostało umieszczone w stałym związku z transakcją. W art. 7 ustawy Prawo o ruchu drogowym z 3 maja 1909 r . zawarto odpowiedzialność na zasadzie ryzyka za eksploatację pojazdów mechanicznych. W przypadku uruchomienia pojazdu mechanicznego obowiązywał teraz również obowiązek ubezpieczenia, o czym świadczy tablica rejestracyjna i posiadanie karty zezwolenia.

Wraz z postępem technicznym obliczone i efektywne technicznie osiągi wkrótce znacznie się rozeszły w przypadku bardziej nowoczesnych konstrukcji. Podwójna informacja stała się wówczas powszechna w reklamie pojazdów. Oferowany był Mercedes 28/60 KM (od 1912 do 1920) o pojemności skokowej 7240 cm³, pojemności 28 i mocy 60 KM.

Przykłady pojemności silnika motocykli i samochodów w Niemczech od 1906 do 1922 (fragmenty):

Pojemność sześcienna
w cm³
PS
(motocykl)
KM
(samochód)
175 1 12
250 2 14
500 3 12
750 6.
1000 ósmy 4.
1500 6.
2000 ósmy
2600 10
4000 16

Brytyjski Royal Automobile Club przejął RAC Horsepower (od 1906 do stycznia 1947), podobnie jak Amerykańskie Stowarzyszenie Licencjonowanych Producentów Samochodów (ALAM) (od około 1907) i jego następczyni, Narodowa Izba Handlowa Samochodowa (NACC) (od 1913 ), tylko kwadrat średnicy cylindra i liczby cylindrów jako podstawa do abstrakcyjnego obliczenia mocy:

(D = średnica cylindra; N = liczba cylindrów)

Na angielską konstrukcję silnika szczególny wpływ wywarł nacisk na kwadratową średnicę cylindra jako ważny czynnik w abstrakcyjnym określaniu osiągów. Silniki o największym możliwym skoku i małej średnicy były opodatkowane mniej i dlatego preferowane, ostatecznie do stycznia 1947 roku.

Podatek PS

Podatki Motor Vehicle Ustawa z dnia 8 kwietnia 1922 ustalono formułę podatku dla ruchu pojazdów mechanicznych, która była ważna od 1 lipca 1922 roku do 31 marca 1928 r.

VrSilniki dwusuwowe : 0,45 × liczba cylindrów × średnica cylindra² (w cm²) × skok tłoka (wm) Silniki czterosuwowe : 0,30 × liczba cylindrów × średnica cylindra² (w cm²) × skok tłoka (wm).
pomiędzy

W § 3 ustalono wysokość podatku, np. za motocykle do 1,5 koni mechanicznych 10  Reichsmarks , ponad 4 HP 35 Reichsmarks. Za samochody osobowe, w zależności od mocy podatkowej, trzeba było zapłacić od 20 do 80 marek. Podatek od samochodów ciężarowych, autobusów i autokarów obliczono według ich masy (od ponad 500 do ponad 4000 kg); np. dla samochodów ciężarowych powyżej 4000 kg 100 , dla autobusów powyżej 4000 kg 200 ℛℳ. Stawka podatku została przedefiniowana 4 stycznia 1924 r. Podatek został znacznie podwyższony w przypadku samochodów o dużej pojemności skokowej, na przykład za 20 koni mechanicznych podlegających opodatkowaniu 1000 i za 40 koni mechanicznych podlegających opodatkowaniu 2600 ℛℳ.

W przypadku zagranicznych pojazdów silnikowych moc podatkowa została obliczona zgodnie ze strukturą i liczbą miejsc:


miejsca siedzące
Otwórz
letni kaptur
Zamknięta
struktura
1-2 07 KM 09 KM
3-4 12 KM 14 KM
5-6 16 KM 18 KM

Z mocą od 1 kwietnia 1928 r. tylko pojemność skokowa stała się podstawą opodatkowania w Rzeszy Niemieckiej motocykli i pojazdów mechanicznych. Na każde 100 cm³ kubaturę obliczono jako 12 dla samochodów i 8 ℛℳ dla motocykli. Z podatku zwolniono teraz motocykle o pojemności do 200 cm3.

francuski ch i CV

W języku francuskim cheval-vapeur ( ch , pl. Chevaux-vapeur ) oznacza moc.

Jednak jednostka ch jest często mylona z kluczową cyfrą cheval fiskalną ( CV lub cv , pl. Chevaux fiscaux ) używaną we Francji i Belgii . Służy do ustalenia podatku od pojazdu lub opłat rejestracyjnych. Formuła i sposób użycia CV zmieniał się kilka razy na przestrzeni lat; inaczej jest we Francji i Belgii.

Termin cheval-vapeur oznacza również jednostki miary energii elektrycznej i mocy grzewczej w języku francuskim.

Jednostki powiązane

Koń mechaniczny

Konie angielskie lub mechaniczne mają symbol jednostki hp (konie mechaniczne) lub bhp ( konie hamowania). Jest on oparty na angielskich jednostkach funta-siła ( lb f ) i stopa ( ft ) i jest również stosowany w zakładach przemysłowych w Stanach Zjednoczonych . Określa się ją na minutę:

1 KM = 33.000 lb  · f × ft / min = 550 lb  · f × ft / s

Tabela konwersji
PS hp kW
1 KM = 1 0,98632 0,735499
1 KM = 1.01387 1 0,74570
1 kW = 1,35962 1.34102 1

Poncelet

Poncelet jest określony podobnie jak koni mechanicznych, o różnicy w masie podstawowej 1: p = 100 kp · m / s; (1 PS = 75 km/s)

Informacje o mocy

Aby określić, jak należy rozumieć specyfikację PS, można określić różne przyrostki lub przedrostki.

PSi

PSi jest czasami używane - ale nie zgodnie z normami DIN - do wskazania, że wartość jest wskazywana jako indeksowana (tj. pośrednio określona) wydajność sprężarki lub silnika tłokowego  - zwłaszcza silnika parowego lub lokomotywy parowej  .

PSw lub WPS

PSw lub WPS są czasami używane, ale niezgodne z normami DIN, do wskazania, że ​​wartość jest mocą na wale, szczególnie w przypadku turbin .

PSe

Tabliczka znamionowa silnika parowego, moc podana w PSe.

PSe lub EPS są czasami używane, ale nie zgodnie z normą DIN, do wskazania, kiedy podana jest wartość, że moc jest mocą skuteczną silnika mierzoną na końcu wału.

Zobacz też

Portal: Technologia /  lista tematów technologia pojazdu - przegląd treści Wikipedii na temat technologii / listy tematów technologii pojazdu

linki internetowe

Wikisłownik: Horsepower  - wyjaśnienia znaczeń, pochodzenie słów, synonimy, tłumaczenia

Narzędzie online do konwersji kW na PS i odwrotnie

Indywidualne dowody

  1. Ustawa federalna o zmianie ustawy federalnej o miarach i wagach (od 1 kwietnia 1949 r.) AS 1949 1531 .
  2. Rozporządzenie wykonawcze do ustawy o jednostkach metrologicznych z dnia 26 czerwca 1970 r., §51 ust. 2 pkt 5, opublikowane w Federalnym Dzienniku Ustaw, część 1 (1970) nr 62, s. 981–991.
  3. US Government Printing Office (red.): The Relation of the Horsepower to the Kilowatt , nr 34 i 35, 1915, s. 9.
  4. Dyrektywa 2009 / 3 /WE
  5. Arkusz kalendarza 19 stycznia 2011: James Watt urodził się 275 lat temu. W: Wissenschaft Aktuell. Źródło 20 sierpnia 2013 .
  6. Formuły. Źródło 20 sierpnia 2013 .
  7. Ile koni mechanicznych ma koń? W: Nauka online. Źródło 20 sierpnia 2013 .
  8. US Government Printing Office (red.): The Relation of the Horsepower to Kilowatt , nr 34 i 35, 1915, s. 11
  9. a b Jednostki prawne w Niemczech. (PDF; 1600 kB) Physikalisch-Technische Bundesanstalt, Narodowy Instytut Metrologii, czerwiec 2015, zarchiwizowane od oryginału z dnia 24 września 2015 ; Pobrano 1 stycznia 2020 r. (strona 7 pliku PDF oznaczona numerami stron 12/13).
  10. ^ Podstawy medycyny sportowej. (PDF; 156 kB)
  11. Moc wyjściowa człowieka podczas powtarzanych ćwiczeń w cyklu sprinterskim: wpływ stresu termicznego . PMID 10090637
  12. Ile koni mechanicznych ma koń?
  13. ^ Curt Hanfland: Nowoczesna inżynieria mechaniczna. Verlag der Literaturwerke „Minerva”, tom 1, Lipsk 1928, s. 87.
  14. Doświadczenie w inżynierii motoryzacyjnej. Holland i Josenhans Verlag, Stuttgart 1982, ISBN 3-7782-3520-6 , s. 17.
  15. Oprawa samochodowa. Wydanie XIX. Robert Bosch GmbH, 1984, ISBN 3-18-418005-0 , s. 331.
  16. Silnik Camaro ZL-1 COPO, który został zbudowany w 1969 roku w małych ilościach do wyścigów drag , miał moc 430 KM, bez izolacji akustycznej osiągnął ponad 500 KM. W stanie dostawy moc wynosiła realistycznie 376 KM. (patrz Camaro Research Group: COPO 427: Nieustanne dążenie do przyspieszenia )
  17. Specjalne uwagi dotyczące kupowania używanego samochodu w USA. TÜV Süd - „Dane osiągów: Moc amerykańskich pojazdów jest podawana w sieci SAE.PS od 1972 roku. Od tego czasu jest mniej więcej taki sam jak nasz DIN PS. Wcześniej obowiązywał tak zwany brutto SAE PS, który jest znacznie wyższy niż nasze specyfikacje DIN.
  18. ^ Reichsstempelgesetz
  19. Taryfa dla Reichsstempelgesetz
  20. ^ Werner Oswald : Samochody osobowe Mercedes-Benz 1886-1945. Tom 1, Motorbuch Verlag, Stuttgart 2001, ISBN 3-613-02167-6 , s. 107.
  21. Carl Theodor Wiscott: Opodatkowanie pojazdów silnikowych i paliw. Stworzenie nowoczesnej sieci drogowej. VDI, Berlin 1928, (praca TH Braunschweig)
  22. Kurt Mair: Motocykl. Heel Verlag, przedruk 2. wydania 1937, ISBN 978-3-86852-307-2 , s. 97.
  23. ^ Curt Hanfland: Nowoczesna inżynieria mechaniczna. Tom 2, Verlag der Literaturwerke „Minerva”, Lipsk 1928, s. 313.
  24. ^ Victor W. Strona: Wczesne motocykle. Dover Publications, New York 1914. (Przedruk: 2004, ISBN 0-486-43671-3 , s. 99) (angielski)
  25. Olaf von Fersen (red.): Stulecie technologii samochodowej. Samochody osobowe. VDI Verlag, 1986, ISBN 3-18-400620-4 , s. 695.
  26. Przepisy wykonawcze do ustawy o podatku od pojazdów mechanicznych: § 3. W: Stilke's Rechtsbibiliothek. nr 44, Berlin 1926, s. 730.
  27. Ustawa o podatku od pojazdów mechanicznych z dnia 8 kwietnia 1922 r. (Reichsgesetzblatt s. 396). W: Biblioteka prawnicza Stilke'a. nr 44, Berlin 1926, s. 723.
  28. Przepisy wykonawcze do ustawy o podatku od pojazdów mechanicznych. Rozdział 10, tabela pomocnicza. W: Biblioteka prawnicza Stilke'a. nr 44, Berlin 1926, s. 757.
  29. Przepisy wykonawcze do ustawy o podatku od pojazdów mechanicznych. § 6. W: Biblioteka prawnicza Stilke. nr 44, Berlin 1926, s. 732.
  30. ^ Werner Oswald: Niemieckie samochody 1920-1945. Motorbuch Verlag, Stuttgart 1983, ISBN 3-87943-519-7 .
  31. ^ Curt Hanfland: Nowoczesna inżynieria mechaniczna. Tom 2, Verlag der Literaturwerke „Minerva”, Lipsk 1928, s. 313.
  32. Oprawa samochodowa. Wydanie XIX. Robert Bosch GmbH, 1984, ISBN 3-18-418005-0 , s. 28.