Ý nghĩa, tìm hiểu đại lượng mô-men xoắn là gì?

Mô-men xoắn đặc trưng cho khả năng chịu tải tức thời của động cơ. Mô-men xoắn càng cao, xe càng "bốc" và kéo khỏe nhưng không đạt được vận tốc cao. Đa số các xe địa hình, máy kéo, xe lu được thiết kế để có mô-men xoắn lớn.

Bên cạnh công suất, mô-men xoắn là thông số không thể thiếu khi nói tới động cơ. Mặc dù đóng vai trò quan trọng nhưng rất ít người mua xe có thể hình dung chính xác ý nghĩa của đại lượng này.

Mô-men xoắn là một đại lượng vật lý, có đơn vị (thứ nguyên) là Nm và không trùng với đơn vị công J (N.m). Thậm chí, Văn phòng tiêu chuẩn đo lường quốc tế còn khuyến cáo cách viết “Nm” mới đúng chính tả còn “mN” không đại diện cho mô-men xoắn.

Ngay trong tên gọi, mô-men xoắn đã thể hiện cho hiện tượng quay quanh trục và nó có nguồn gốc từ những thí nghiệm của nhà khoa học nổi tiếng Archimede về đòn bẩy. Khi có lực tác động vào một vật khiến nó quay quanh một điểm, mô-men xoắn sẽ xuất hiện. Mặc dù cùng bằng tích của lực và khoảng cách nhưng mô-men xoắn và công là hai đại lượng hoàn toàn khác nhau. Về mặt toán học, công là đại lượng vô hướng nghĩa là giá trị của nó bảo toàn ở mọi phép đo khác nhau, còn mô-men xoắn là đại lượng có hướng, tức giá trị thu được tùy thuộc vào hệ quy chiếu.

Trong thiết kế động cơ, công suất thể hiện cho khả năng đạt tốc độ nhanh hay chậm mà không thể hiện cho sức mạnh. Để dễ hình dung, công suất là tốc độ sinh công. Nếu chiếc xe có tốc độ sinh công lớn, nó có thể đạt được vận tốc cao nhưng đôi khi lại “yếu” khi gặp phải những chiếc xe có công suất thấp. Ví dụ, một chiếc xe thể thao đạt 300 km/h nhưng không thể kéo một chiếc xe lu có vận tốc 20 km/h.

Vì vậy, để biểu diễn đầy đủ hơn về sức mạnh của chiếc xe, người ta còn phải cân nhắc tới thông số mô-men xoắn. Trực quan nhất về một động cơ có mô-men xoắn lớn là độ “bốc” của chiếc xe, chỉ cần nhấn chân ga, chiếc xe “vọt” lên ngay tức thì, trong khi một số xe có công suất lớn lại tăng tốc chậm. Bạn có thể thử bằng cách đi ở số thấp (tỷ số truyền lớn), mô-men xoắn cao nên xe “bốc” nhưng không thể đi nhanh còn khi đi ở số cao, mô-men xoắn nhỏ, xe đi nhanh nhưng yếu.

Giá trị mô-men xoắn tùy thuộc vào tốc độ vòng tua máy và tại một vòng tua nào đó (theo thiết kế của nhà sản xuất), nó đạt giá trị cực đại. Động cơ đốt trong thường chỉ sinh ra mô-men xoắn hữu ích trong khoảng vòng tua máy nhất định (1.000-6.000 vòng/phút đối với xe hạng nhỏ). Mô-men xoắn ghi trong bảng thông số động cơ được mặc định là giá trị cực đại và người ta có thể đo trực tiếp mô-men xoắn nhưng lại không đo trực tiếp công suất. Trên xe hơi sử dụng hộp số tay, mô-men xoắn được truyền tới hộp số nhờ thiết bị có tên ly hợp, còn hộp số tự động sử dụng hộp biến mô (torque converter).

Công suất tỷ lệ thuận với mô-men xoắn và vòng tua máy. Vì vậy, nếu một chiếc xe có công suất lớn nhưng ở vòng tua cao sẽ có mô-men xoắn thấp hơn chiếc xe có cùng công suất nhưng ở vòng tua thấp. Những chiếc xe cần tốc độ lớn, các nhà sản xuất thường chế tạo động cơ công suất lớn nhưng mô-men xoắn ở mức độ vừa phải. Các mẫu xe thể thao đa dụng dùng trong quân đội và dân dụng thường thiết kế công suất thấp, tốc độ thấp như chiếc Fiat Oltre, công suất 185 mã lực, tốc độ tối đa chỉ 130 km/h nhưng mô-men xoắn 456 Nm nên nó thích hợp với các địa hình đồi núi và khả năng kéo cao hơn.