马力(一个古老的功率单位) - 知识百科yizesci.com

马力（英文名：Horsepower），俗称匹，是个功率单位，用字母HP表示，1马力等于每秒钟把75千克的物体提高1米所做的功，其功率相当于0.735千瓦。

马力有两种，分别是公制马力（又叫公制马力）和英制马力，英国、美国等一些国家采用的是英制马力，用字母HP表示。1英制马力=76.0415千克力·米/秒=745.2067瓦特。世界上其他多数国家都采用公制（又称国际单位制，法语缩写为SI），用字母PS表示，并规定：公制1马力是在1秒内完成75千克力·米的功。即：1PS=75kgm/s=735Nm/s=735W。所以有：1kW=1000W=102kgm/s=1.36PS。两者之间的换算公式为：1hp=1.0139PS。

大约在18世纪末，苏格兰王国发明家詹姆斯·瓦特（James Watt）开始用这个词来表示蒸汽机的输出功率。一般用在汽车工业、内燃机、空调领域。1960年，在国际度量衡局召开的第11届度量衡大会上，正式决定将瓦特（watt）作为功率单位列入国际单位制（International System of Units），并规定1watt等于1秒钟做1焦耳的功。watt和horsepower之间的换算关系是735watt为1马力。此后，马力成了一个非法定的计量单位。

定义

马力

马力（英文名：Horsepower），是个功率单位，用字母HP表示，1马力等于每秒钟把75的物体提高1米所做的功，其功率相当于0.735千瓦。该术语于18世纪末被苏格兰工程师詹姆斯·瓦特采用，用于比较蒸汽机的输出与牵引马的功率。后来扩展到包括其他类型活塞发动机以及涡轮机、电动机和其他机械的输出功率。单位的定义因地理区域而异。大多数国家现在使用SI单位瓦特来测量功率。随着欧盟指令80/181/EEC于2010年1月1日实施，欧盟仅允许使用马力作为补充单位。

机械马力（mechanicalhorsepowe）

机械效率（Mechanical Efficiency）是指任何一种机械在稳定运转时，机械的有效马力和指示马力的百分比。倘若不计算机械各部分之间的重量与摩擦力，机械效率应为100%，但事实上两者之间关系不能免，就发动机而言，由主动轴上功率常小于活塞上的功率。这种原因是机械上所具有的摩擦隙动和震动而影响的。

英制马力

1英制马力=76.0415千克力·米/秒=745.2067瓦特。在十八世纪后期，英国物理学家瓦特为了测定新制造出来的蒸汽机的功率，他把马力的定义规定为在1分钟内把1000磅的重物升高33英尺的功，这就是英制马力，用字母HP表示：1英制马力（HP）=1000磅x0.4536千克力x33英尺x0.3048米/60秒=76.0415千克力·米/秒（kgF·m）=745.2067瓦特（W）。

公制马力（PS、cv、hk、pk、ks、ch）

用于代表公制的各种单位（PS、cv、hk、pk、ks 和 ch）在英语中均翻译为马力。英国制造商经常因为相关发动机的产地而混淆公制马力和机械马力。有时，发动机的公制马力额定值足够保守，因此相同的数字可用于公制马力的80/1269/EEC和英制马力的SAE J1349。DIN 66036将一公制马力定义为在一秒内将75公斤质量的物体抵抗地球引力提升一米距离的功率：75kg×9.80665m/s2×1m/1s=75kgf⋅m/s=1PS。这相当于735.49875W，或英制机械马力的98.6%。

电动马力（electrical horsepower）

电动马力是指无轨电车、电动汽车、混合动力汽车等电动机所做的功，如无轨电车是依靠直流牵引电动机将取自架空线网的电能转化为磁扭矩来提供动力的，其牵引电机的输入电压U与电流I直接决定其输入功率P：P=UI。无轨电车、电动汽车等的功率单位普遍采用千瓦（kW），而不是马力了。在美国，功率输出以马力表示，马力被定义为746W。

锅炉马力（boiler horsepower）

锅炉的容量大小也用马力表示，但因为锅炉经常是固定在一个位置，不能直接发生动力。所以在锅炉内有一定量的水，燃料燃烧后，产生蒸汽压，并将此蒸汽送至汽机内，再因汽机运转，即可发生极大的动力，即锅炉间接发生的动力，所以叫锅炉马力。因单位时间，发生蒸汽量有多有少，所以规定锅炉马力，有两种算法：公称马力（NominalHorsc ）和商业用马力（Commercial Horse Power）。

公称马力由锅炉的大小而定，其规定公式如下：公式中D指锅炉直径；d指烟道直径；L指锅炉身长；6~9由公式而定，A指火床面积，a指触火面积。即一时间内，锅炉内之水，能蒸发一立方尺时，定为一马力。例如某锅炉，一时内，蒸发水量十五立方尺，得撑此锅炉十五马力。但此法蒸汽的发生量不能正确算出，所以很少用它。

商业用马力在西历一千八百七十六年，在美国（）开时，采用了该种方法。给水温度为100°F（华氏）加热蒸发，锅炉内的汽压保持在每平方寸七十磅的汽压时。在一段时间内，得到三十磅的蒸汽，定为一马力。若给水温度篇210°F时，在一段时间内约得34.5磅之蒸汽，得定为一马力。

液压马力（Hydraulic horsepower）

液压马力（Hydraulic horsepower）可以代表液压机械内可用的功率、通过钻孔机的井下喷嘴的功率，或者可以用于估计产生已知液压流量所需的机械功率。其计算为其中压力单位为psi，流量单位为美制加仑每分钟。钻机通过从上方旋转钻杆来机械驱动。但仍然需要液压动力，因为需要2到7马力才能将泥浆推过钻头以清除废石。额外的液压动力也可用于驱动井下泥浆电动机，为定向钻井提供动力。

税收马力（Tax horsepowe）

税收马力是出于税收目的对机动车辆的非线性评级。是英国、比利时、德国、法国、意大利等欧洲国家早期计算汽车税率的制度；美国的一些州，如伊利诺伊州，根据应税马力对乘用车收取牌照购买费和更新费。税马力等级不是根据实际发动机功率计算的，而是根据气缸尺寸的数学公式计算的。二十世纪初，税收权力相当接近实际权力。随着内燃机的发展，实际功率比名义应税功率大十倍或更多。

简史

詹姆斯·瓦特（James Watt，1736年1月19日—1819年8月25日），于1765年改良了蒸汽机，人类进入蒸汽时代，人们开始用蒸汽机来代替马做功。当时为了测定蒸汽机的功率，瓦特决定用马来和他的“蒸汽马”比一比。正好在他家附近有个酒厂，于是瓦特和酒厂主决定用一匹壮马来测试。让一匹壮马来拉吊在定滑轮上的水桶，来作出判断。经测定：它在1分钟里，把330磅重的物体提高100英尺。瓦特还测定一匹马一个小时可以转动磨坊转盘144圈，转盘半径为12英尺，即马每分钟前进2.4×2π×12英尺。同时，瓦特判断马的拉力为180磅力，因此，马的功率为：于是瓦特把这匹马的功率规定为1马力，四舍五入即得到33000磅力·英尺/分钟，这里的马力是指英制的马力，用字母hp表示。另外还用马来提水桶经测定：一匹马在1分钟内（60秒），将75公斤的物体拉动60公尺（即60米）1马力=75千克力·米/秒。

大约到了19世纪末，“马力”这个词基本上已经成为一个正式的物理学名词被大家采用了，不但一些教科书用这个词，有的物理学著作还将它编入中西术语表，作为horsepower的标准译名被确定。后来，除了马力外，又出现了另一个功率单位瓦特（watt），而且它逐渐取代了马力。1960年，在国际度量衡局召开的第11届度量衡大会上，正式决定将watt作为功率单位列入国际单位制（International System of Units），并规定1瓦特等于1秒钟做1焦耳的功。使用瓦特（W）或千瓦（kW）作为功率的标准单位换算为：1hp=746W（英制的马力，用hp表示），1ps=735W（公制的马力，用ps表示）。此后，马力成了一个非法定的计量单位。

1993年，史蒂文森（R.D.Stevenson）和瓦瑟苏格（R.J.Wassersug）在《自然》杂志上发表了一篇论文，总结了一匹马的峰值和持续工作率的测量和计算。他们引用了1926年艾奥瓦州博览会上的测量结果，报告说，在几秒钟内测得的峰值功率高达14.9hp（11.1kw），并且还观察到，对于持续活动，每匹马的工作效率约为 1马力（0.75 千瓦），符合19世纪和20世纪的农业建议，也符合其他脊椎动物持续活动所消耗的基础效率的4倍左右的工作效率。

测量

19世纪初发明了一种称之为“指示器（Indicator）”的装置，指示器可以测量气缸内的蒸汽压力。指示器可根据气缸内的蒸汽压力绘制出随着活塞往复运动的关系曲线，如果往复式蒸汽机在转换气缸中膨胀的蒸汽能量（活塞压力Piston压强×位移 Displacement）时完全无摩擦，则通过这根曲线下面的面积可以求出蒸汽理论上可以发出的最大功率。

标称（额定）马力

标称马力（Nominal Horsepower）简称NHP，计算“标称马力”的经验公式（Rule of Thumb）为，公式中：NHP为标称马力；Sp为活塞的截面积，平方英尺（ft2）；Vp为等效活塞往复运动速度，每分钟英尺（ft/min）。

如果一台蒸汽机的标称马力（马力功率）和实际功率相等。则活塞往复运动时的平均压力为每平方英寸7磅（7 psi = 48 kPa）。对于螺旋桨船，等效活塞的往复运动速度Vp是活塞所达到的速度（Intended Piston Speed）；对于，等效活塞的往复运动速度Vp是用海军部定义的实验式来估算的：Vp=129.7xL（1/3.38）。公式中：Vp为等效活塞往复运动速度，每分钟英尺（ft/min）；L为活塞行程（Stroke），英尺（ft）。

指示马力

指示马力（Indicated horse power）简称IHP，是往复式发动机在转换气缸中膨胀气体能量（活塞压力×排量）时完全无摩擦的理论功率。它是根据气缸中产生的压力计算出来的，通过一种称为发动机指示器的设备测量，因此称为指示马力。随着活塞在整个冲程中前进，活塞上的压力通常会降低，指示器装置通常会在工作气缸内生成压力与冲程的曲线图。根据该曲线图，可以计算活塞冲程期间所做功的量。

制动马力

制动马力（Brake Horse Power）指的是发动机飞轮上的马力数值。它是未考虑其他部件损耗的动力，并不是输出动力，而是从总输出功率中减去各种机械损失功率的总和。

发动机马力即发动机的输出功率，功率是表示物体做功快慢的物理量，发动机的输出功率直接表现为曲轴扭矩和转速。三者的数学关系为：功率（kW）=扭矩（Nm）×转速（r/min）/9550。

轴马力（Shaft horsepower）

轴马力（shp）是传递到传动轴、涡轮轴或汽车变速器输出轴的功率。

计算

如果扭矩和转速以一致的SI单位表示，则功率计算为P=tw。其中，P 是以瓦特为单位的功率，t是以牛顿米为单位的扭矩，w是以弧度每秒为单位的角速度。当使用其他单位或如果速度以每单位时间的转数而不是弧度为单位，则必须包括转换系数。

当扭矩T的单位为磅英尺，转速N的单位为rpm时，所得功率（马力）为：常数5252是（33000ft⋅lbf/min）/（2π rad/rev）的舍入值。当扭矩T的单位为英寸-磅时，常数63025是以下近似值。

单位换算

使用瓦特（W）或千瓦（kW）作为功率的标准单位换算为：1hp=746W（英制的马力，用hp表示），1ps=735W（公制的马力，用ps表示）。

应用领域

内燃机领域（汽车发动机、飞机引擎等）

从柴油提炼出来的汽油（gasoline）与空气混合（油气），在室温下遇火就会燃烧爆炸，从而在瞬间产生很大的力。内燃机用的就是这个原理。如今大多数汽车都是内燃机驱动的，一台4气缸内燃机，通常其转速为8000转/分钟，功率可达到205000瓦（205千瓦、275马力）。火车、轮船用的也是内燃机。世界上最大的内燃机是中国中船公司旗下的合资公司温特图尔发动机有限公司制造的，有五层楼高，功率为63840千瓦。