Kaikki mitä sinun tarvitsee tietää hevosvoimasta

Me kaikki käytämme termiä hevosvoima, kuulemme ja luemme sen aina kun puhutaan autoista, mutta mitä hevosvoima tarkalleen ottaen on ja miten se on tullut käyttöön? Vastaus tuohon kysymykseen ja paljon muuta odottaa sinua alla.

Hyötysuhde – lyhyt historia

Aloitetaanpa tässä alusta. Termi keksittiin jo 1700-luvulla, kun skotlantilainen insinööri James Watt – joka muuten on kuuluisa työstään höyrykoneiden parissa ja niiden suorituskyvyn parantamisesta – halusi tavan viitata siihen, kuinka paljon voimaa hiiltä nostava kaivoshevonen kykeni tuottamaan.

Tutkiskellessaan aihetta tarkemmin Watt tuli siihen tulokseen, että kaivosponi pystyi tekemään keskimäärin 22 000 jalanpunnin työn minuutissa. Sitten hän lisäsi lukua 50 prosentilla, ja niin hän keksi hevosvoiman mittauksen: 33 000 jalka-paunaa työtä minuutissa.

OK, mutta mitä hevosvoima tarkalleen ottaen on?

No, se ei ole täysin täsmällistä, kuten Engineering Explainedin Jason Fenske osoitti eräässä videossaan.

Kysy kuitenkin Encyclopaedia Britannicalta, ja he kertovat, että hevosvoima on nopeus, jolla työ tehdään. Muistatko James Wattin? Yksi hevosvoima on 33 000 jalkapunnan työ minuutissa. Toisin sanoen hevosvoima kuvastaa voimaa, joka tarvitaan nostamaan 33 000:n massan yli yhden jalan verran yhdessä minuutissa.

Hevosvoimalla on myös sähköinen vastine, sillä yksi hevosvoima vastaa 764 wattia. Tämän lisäksi on olemassa myös metrinen hevosvoima – toinen tehon yksikkö – joka vastaa 32,549 jalkapuntaa minuutissa eli 0,9863 hevosvoimaa (saksalaiset ja jotkin eurooppalaiset valmistajat käyttävät sitä ilmoittaessaan moottorin tehon – se on se ”PS”, johon joskus törmää autokirjallisuutta lukiessaan).

Voidaksemme asettaa asiat (arkipäiväisempään) perspektiiviin hieman enemmän Popular Science antaa muutamia siistejä esimerkkejä hevosvoimasta ja sen, noh, tehosta todellisesta elämästä. Esimerkiksi keskivertopyöräilijä voi kehittää yhden hevosvoiman ”hetkellisen tasaisen sprintin aikana”. Lisäksi yksi hevosvoima riittää ”tavallisen tippakahvinkeittimen” käyttövoimaksi.”

On myös hyödyllistä saada ote seuraaviin termeihin ja niiden merkitykseen:

Voima – matkan aikana tuotetun voiman määrä, jota mitataan yksiköillä, kuten jalka-paunalla, kilowattitunnilla tai BTU:lla (brittiläinen lämpöyksikkö).

Energia – mekanismin kyky tehdä työtä eri keinoin – mekaanisesti, termisesti tai sähköisesti.

Voima – työn nopeus, toisin sanoen kuinka paljon työtä tehdään jaettuna siihen kuluvalla ajalla.

Mitä eroa sitten on hevosvoiman ja vääntömomentin välillä?

Ajattele, kun yrität kiristää pultin ruuviavaimella. Työnnät jakoavainta alaspäin, jolloin kohdistat voiman, joka kohdistuu jakoavaimen varteen (jolla on tietty pituus) – joten lihaksiesi ja itse jakoavaimen tuottama voima luo vääntömomentin siihen, mitä olet kiristämässä. Vääntömomentti on siis yhtä kuin voima kerrottuna etäisyydellä. Tätä ajatellen voit lisätä vääntömomenttia kahdella tavalla: joko lisäämällä kohdistettua voimaa tai kasvattamalla etäisyyttä. Tämän vuoksi todella kireät pultit on helpompi irrottaa pidemmällä raksilla tai ”katkaisupuikolla”. Mitä enemmän vipuvoimaa – etäisyyttä – on, sitä enemmän syntyy vääntömomenttia.

Sama periaate pätee myös moottorin sisällä. Siellä voiman tuottaa palaminen (sylinterin sisällä syttyvä ilma-polttoaineseos), joka puolestaan painaa mäntää, joka puolestaan liikuttaa kampiakselia. Sinulla on siis voima ja etäisyys (männänvarren pituus), joten vääntömomentti syntyy kampiakselilla.

Hyötysuhde taas on voima kerrottuna etäisyydellä kerrottuna kierrosluvulla. Tiedämme, että voima kerrottuna matkalla on vääntömomentti, joten hevosvoima on vääntömomentti kerrottuna kierrosluvulla. Tästä pääsemmekin seuraavaan kysymykseen.

Miten moottorin hevosvoimaa voidaan mitata?

Näönmukainen vastaus on dynamometri, joka tunnetaan myös nimellä dyno. Huomaa kuitenkin tämä: dyno mittaa itse asiassa moottorin vääntömomenttia, ei sen hevosvoimaa. Joten saadaksesi hevosvoiman lukeman, kerrot vain vääntömomentin kierrosluvulla ja jaat sen 5252:lla. Miksi tuo luku? Hyvä kysymys. Yllä olevalla videolla saat siistin selityksen, jonka tarjoaa Donut Media (PS: kannattaa muuten hypätä kohtaan 5:20).

Miksi dieselmoottorit tuottavat enemmän vääntöä kuin hevosvoimia?

Se johtuu puristussuhteesta. Dieseleissä on suurempi puristussuhde kuin bensiinimoottoreissa. Mitä se tarkoittaa?- Muistatko miten pidempi jakoavain tuotti enemmän vääntöä? Sama periaate.

Männän on kuitenkin myös kuljettava paljon enemmän matkaa kierroksen aikana, joten se ei voi liikkua yhtä nopeasti kuin bensiinimoottorin mäntä. Muistatko, että hevosvoima on nopeasti tehtyä työtä? No, dieselmoottorit pystyvät kyllä tekemään paljon työtä, mutta ne eivät vain pysty tekemään sitä yhtä nopeasti kuin bensiinimoottori, joten vaikka niissä on suuri vääntömomentti, hevosvoimat jäävät vähiin.

Sentähän varten suuri kuorma-auto voi kuljettaa paljon tavaraa, tai bussissa riittää voimaa kuljettaa paljon ihmisiä, mutta se ei kulje yhtä nopeasti kuin bensiinikäyttöinen tavallinen auto.

Mitä hevosvoima tarkoittaa?

Hyötysuhde on nopeus, jolla työ tehdään.Kuten edellä on kuvattu, yksi hevosvoima vastaa 33 000 paunajalan työmäärää minuutissa. Hevosvoima on myös vääntömomentti kerrottuna ajalla, eli kuinka paljon työtä voidaan tehdä tietyssä ajassa.

Onko yksi hevosvoima todella yhtä suuri kuin yhden hevosen teho?

Ei. Termi ”hevosvoima” juontaa juurensa siitä, että James Watt käytti kaivoshevosia pyrkiessään selvittämään, kuinka paljon töitä yksi tällainen poni voisi tehdä minuutissa.

Mitkä ovat autojen keskimääräiset hevosvoimat?

Mitäkään ei ole kiveen hakattua, ja kuten kaikki tiedämme, hevosvoimat vaihtelevat paljon autoittain ja segmenteittäin – on ekoautoja ja spektrin toisessa päässä super- ja hyperautoja. Tyypillisessä amerikkalaisessa valtavirta-autossa voi kuitenkin odottaa keskimäärin 180-200 hevosvoimaa.