Hur hästkrafter fungerar

1974 Dodge Charger som Richard Petty körde till sitt femte och sjätte Grand National / Winston Cup-seriemästerskap 1974 och 1975 och användes för sin seger på Daytona 500 1974. Dodge Charger SRT 392 2018 släcker ut 485 hästkrafter och 475 pund- fot av vridmoment, säger biltillverkaren. David J. Becker / Getty Images

Chansen är stor att du har hört talas om hästkrafter. Nästan varje bilannons på TV nämner det, människor som pratar om sina bilar slår ordet om och till och med de flesta gräsklippare har ett stort klistermärke på sig för att berätta hästkraftsbetyget.

Men vad är hästkrafter, och vad betyder hästkraftsbedömningen vad gäller prestanda? I den här artikeln lär du dig exakt vad hästkrafter är och hur du kan använda den på din vardag.

Termen hästkraft uppfanns av ingenjören James Watt. Watt bodde från 1736 till 1819 och är mest känd för sitt arbete med att förbättra ångmotorernas prestanda. Vi påminns också om honom varje dag när vi pratar om 60-watts glödlampor.

Berättelsen berättar att Watt arbetade med ponnyer med att lyfta kol vid en kolgruva, och han ville ha ett sätt att prata om den kraft som finns från ett av dessa djur. Han fann att en gruvponny i genomsnitt kunde göra 22 000 fotpund arbete på en minut. Han ökade sedan antalet med 50 procent och fixade mätningen av hästkrafter på 33 000 fotpund arbete på en minut. Det är den godtyckliga måttenheten som har gjort sin väg genom århundradena och nu visas på din bil, din gräsklippare, din motorsåg och till och med i vissa fall din dammsugare.

Hästkrafter bedömer motorprestanda för bilar och till och med gräsklippare. Lär dig vad hästkrafter betyder, hur det mäts och hur det fungerar i högpresterande bilar. © 2018

Vad hästkrafter betyder är detta: Enligt Watts bedömning kan en häst göra 33 000 fotpund arbete varje minut. Så föreställ dig en häst som tar upp kol ur en kolgruva som visas ovan. En häst som utövar 1 hästkraft kan lyfta 330 kilo kol 100 fot på en minut, eller 33 kilo kol 1 000 fot på en minut, eller 1 000 pund 33 fot på en minut. Du kan sminka vilken kombination av fötter och kilo du vill. Så länge produkten är 33 000 fotpund på en minut har du en hästkraft.

-Y-ou kan antagligen föreställa dig att du inte vill lägga 33 000 kilo kol i skopan och be häst att flytta den 1 fot på en minut eftersom hästen inte kunde svänga så stor last. Du kan förmodligen också föreställa dig att du inte vill lägga 1 kilo kol i skopan och be häst att springa 33 000 fot på en minut, eftersom det innebär 375 miles per timme och hästar inte kan springa så snabbt. Men om du har läst How a Block and Tackle Works, vet du att med ett block och tackle kan du enkelt handla upplevd vikt för avstånd med hjälp av ett arrangemang av remskivor. Så du kan skapa ett block och tacklingssystem som lägger en bekväm mängd vikt på hästen med en behaglig hastighet oavsett hur mycket vikt som faktiskt ligger i skopan.

Hästkrafter kan också konverteras till andra enheter. Till exempel:

• 1 hästkraft motsvarar 746 watt. Så om du tog en 1-hästkraftshäst och satte den på ett löpband, kunde den driva en generator som producerar en kontinuerlig 746 watt.
• 1 hästkraft (under en timmes tid) motsvarar 2545 BTU (brittiska termiska enheter). Om du tog den 746 watt och körde den genom en elektrisk värmare i en timme, skulle den producera 2545 BTU (där en BTU är den mängd energi som krävs för att höja temperaturen på 1 kilo vatten 1 grad F).
• En BTU är lika med 1 055 joule, eller 252 gram kalorier eller 0,252 matkalorier. Antagligen skulle en häst som producerar 1 hästkraft bränna 641 kalorier på en timme om den var 100 procent effektiv.

I den här artikeln lär du dig allt om hästkrafter och vad det betyder med hänvisning till maskiner.

Om du vill veta hästkraften på en motor, kopplar du motorn till en dynamometer. En dynamometer placerar en belastning på motorn och mäter mängden kraft som motorn kan producera mot lasten.

På samma sätt, om du fäster en axel på en motor, kan motorn applicera vridmoment på axeln. En dynamometer mäter detta vridmoment. Du kan enkelt konvertera vridmoment till hästkrafter genom att multiplicera vridmomentet med varv / 5252.

Du kan få en uppfattning om hur en dynamometer fungerar på följande sätt: Föreställ dig att du sätter på en bilmotor, sätter den i neutralt och golvar den. Motorn skulle gå så fort att den skulle explodera. Det är inte bra, så på en dynamometer applicerar du en belastning på den golvmotorn och mäter belastningen som motorn kan hantera med olika motorvarvtal. Du kanske kan ansluta en motor till en dynamometer, golva den och använda dynamometern för att applicera tillräckligt med en belastning på motorn för att hålla den på, till exempel, 7000 varv / min. Du registrerar hur mycket belastning motorn kan hantera. Sedan tillämpar du ytterligare belastning för att slå motorvarvtalet ner till 6 500 varv / minut och registrera lasten där. Sedan tillämpar du ytterligare belastning för att få ner den till 6 000 varv / minut, och så vidare. Du kan göra samma sak från 500 eller 1 000 varv / minut och arbeta dig uppåt. Vad dynamometrar faktiskt mäter är vridmoment (i kilofot), och för att konvertera vridmoment till hästkrafter multiplicerar du helt enkelt vridmomentet med varv / 5252.

Grafera hästkrafter

Om du plottar hästkraften mot varvtalet för motorn, är det du slutar med a hästkraftkurva för motorn. En typisk hästkraftskurva för en högpresterande motor kan se ut så här (det räcker med att vara kurvan för 300 hästkraftsmotorn i Mitsubishi 3000 dubbelturbo):

Att mäta hästkrafter kräver en kraftläsningsdynamometer. Lär dig hur att plotta hästkrafter mot varvtal producerar en graf som kallas en hästkraftskurva.

Vad en graf som detta påpekar är att alla motorer har en topp hästkrafter -- ett varvtal där motorns tillgängliga effekt är maximalt. En motor har också en toppmoment vid ett specifikt varvtal. Du kommer ofta att se detta uttryckt i en broschyr eller en recension i en tidning som "320 HP @ 6500 rpm, 290 lb-ft torque @ 5000 rpm" (siffrorna för 1999 Shelby Series 1). När folk säger att en motor har "massor av lågt vridmoment", vad de menar är att toppmomentet uppstår vid ett ganska lågt varvtal, som 2000 eller 3000 varv / min..

En annan sak du kan se från en bils hästkraftskurva är platsen där motorn har maximal effekt. När du försöker accelerera snabbt vill du försöka hålla motorn nära sin maximala hästkraftspunkt på kurvan. Det är därför du ofta nedväxlar för att påskynda - genom nedväxling ökar du motorvarvtalet, vilket vanligtvis flyttar dig närmare toppkraftpunkten på kurvan. Om du vill "starta" din bil från ett trafikljus skulle du vanligtvis svänga motorn för att få motorn rätt vid sin högsta hästkrafts varv per minut och släppa sedan kopplingen för att dumpa maximal effekt till däcken.

Ett av de områden där folk pratar mest om hästkrafter är inom området högpresterande bilar. I nästa avsnitt kommer vi att prata om anslutningen där.

Vridmoment

Föreställ dig att du har en stor hylsnyckel med ett 2-fots långt handtag på det, och du tillämpar 50 kilo kraft på det 2-fots handtaget. Vad du gör är att applicera ett vridmoment, eller vridkraft, på 100 kilo fot (50 pund till ett 2 fot långt handtag) på bulten. Du kan få samma 100 pund fot vridmoment genom att tillämpa 1 pund kraft i slutet av ett 100 fot handtag eller 100 pund kraft på ett 1 fot handtag.

En bil anses vara "högpresterande" om den har mycket kraft i förhållande till bilens vikt. Detta är meningsfullt - ju mer vikt du har, desto mer kraft tar det för att påskynda den. För en viss mängd kraft vill du minimera vikten för att maximera accelerationen.

Följande tabell visar hästkraften och vikten för flera högpresterande bilar (och en lågpresterande bil för jämförelse). I diagrammet kan du se toppkraften, bilens vikt, kraft-till-vikt-förhållandet (hästkraften dividerat med vikten), antalet sekunder bilen tar för att accelerera från noll till 60 km / h och priset.

© 2018

Du kan se en mycket bestämd korrelation mellan effekt-till-vikt-förhållandet och 0 till 60-tiden - i de flesta fall indikerar ett högre förhållande en snabbare bil. Intressant nog finns det mindre samband mellan hastighet och pris. Viper ser faktiskt ut som ett ganska bra värde på just detta bord!

Om du vill ha en snabb bil vill du ha ett bra vikt / viktförhållande. Du vill ha massor av kraft och minimal vikt. Så det första stället att börja är att rengöra din bagageutrymme.

För mer information om hästkrafter och relaterade ämnen, kolla in länkarna som följer.

Relaterade artiklar

• Hur kraft, kraft, moment och energi fungerar-
• Hur momentomvandlare fungerar
• Hur bilmotorer fungerar
• Hur fungerar Aptera-hybriden 
• Hur Champ Cars fungerar
• Hur NASCAR racerbilar fungerar
• Hur Bugatti Veyron fungerar
• Så fungerar Enzo Ferrari
• Hur Maybachs fungerar
• Hur Chrysler ME Four-Twelve fungerar
• Hur konverterar du motorns vridmoment till hästkrafter?
• Vad betyder det att kalla en pickup lastbil en "halv ton lastbil"?

Fler bra länkar

• Off-Road.com: Moment och hästkraft
• RevSearch: Engine Dynamometer Information Links
• Erbmans Engine Emporium - artikel som beskriver faktorer som påverkar motorns prestanda
• Motorvetenskap