Betreff:
- Zerlegung der Kolbenkraft
Zerlegung der Kolbenkraft:
Durch die Verbrennung während des Arbeitstaktes entsteht über dem Kolben ein Druck (p). Die resultierende Kraft wird über die Pleuelstange auf den Kurbelzapfen übertragen. Das dabei entstehende Moment (Kraft * Arm) bewirkt, dass sich die Kurbelwelle dreht. Hier entsteht es Drehmoment (Drehmoment) Van de Motor.
Die folgenden fünf Bilder zeigen die Kräfte, die im Kurbel-Pleuel-Mechanismus entstehen, wenn der Verbrennungsdruck den Kolben nach unten drückt. Anschließend wird für jedes vergrößerte Bild eine Erklärung des Kräftespiels beschrieben.
1. Der Verbrennungsdruck (p) erzeugt eine Kraft auf den Kolben (Fz) und das Hauptlager (Fh). Wir können diese Kraft anhand der bestimmen Indikatordiagramm.
Die Kracht Fz wird an die Pleuelstange weitergeleitet. In dieser Situation befindet sich die Pleuelstange senkrecht über dem Kurbelzapfen und dem Hauptlager (Fh). Die eigentliche Verbrennung, bei der der Druck p maximal ist, findet etwa etwa 8 Kurbelwellengrad nach OT statt. Die Macht Fz ist gleich der Kraft, die auf die Pleuelstange und die Hauptlager der Kurbelwelle ausgeübt wird. Wir können also schreiben: Fz = Fh.
In diesem Bild sehen wir eine gelbe gestrichelte Linie, die von der Mitte der Kurbelwelle zur Mitte des Kurbelzapfens verläuft. Der Mittelpunkt der Pleuelstange (schwarzer Punkt) umkreist diesen.
In dieser Situation findet keine Zerlegung der Kolbenkraft statt. In dieser Position ist die Kraft auf das Hauptlager am höchsten.
Übersicht über die verwendeten Abkürzungen:
- p: Verbrennungsdruck;
- Fz: Kolbenkraft;
- Fh: Kraft auf das Hauptlager
2. Die Kraft des Kolbens wird über die Pleuelstange auf den Kurbelzapfen übertragen. Wir zerlegen die Kraft auf den Kolben (Fz) und von der Pleuelkraft (Fd), die in Richtung der Pleuelstange verläuft.
Aufgrund der Neigung der Pleuelstange und der Kraft Fz, der Kolben wird gegen die Zylinderwand gedrückt. Diese Kraft wird angezeigt durch Fl (Gleitwegkraft). Zu diesem Zeitpunkt verschleißen Kolben und Zylinder am stärksten.
Die Pleuelkraft Fd wirkt auf den Kurbelzapfen und löst sich infolge der Verdrehung am Kurbelzapfen in der tangentialen Umfangskraft auf (Ft) und die Radialkraft auf das Hauptlager (Fh). Die Radialkraft überträgt die Kraft über das obere Pleuellager auf die Kurbelwelle.
Die Tangentialkraft (Ft) hängt sowohl von der Pleuelkraft als auch von der Position ab, in der sich der Kurbelpleuelmechanismus befindet. Denn die Tangentialkraft bestimmt die Drehmoment (Drehmoment) des Motors ändert sich das Drehmoment ständig in seiner Größe. Die Masse des Schwungrades sorgt dafür, dass sich diese Drehmomentänderungen nicht direkt auf die Kurbelwellendrehzahl auswirken.
Übersicht über die verwendeten Abkürzungen:
- p: Verbrennungsdruck;
- Fz: Kolbenkraft;
- Fd: Pleuelkraft;
- Fl: Auswurfkraft;
- Fh: Kraft auf das Hauptlager;
- Ft: Tangentialkraft.
3. Die Mittellinien der Pleuelstange und des Kurbelzapfens stehen im 90-Grad-Winkel zueinander. Die Tangentialkraft (Ft) ist dasselbe wie die Pleuelkraft (Fd) und ist, sowie das erhaltene Drehmoment / Drehmoment, derzeit am höchsten. Wir können also schreiben: Fd = Ft.
Das Hauptlager ist jetzt nicht belastet. Von der Kraft Fh ist nun keine Rede mehr. Wir können Folgendes feststellen: Fh = 0
Übersicht über die verwendeten Abkürzungen:
- p: Verbrennungsdruck;
- Fz: Kolbenkraft;
- Fd: Pleuelkraft;
- Fl: Auswurfkraft;
- Fh: Kraft auf das Hauptlager.
4. Bei weiterer Drehung der Kurbelwelle nimmt die Tangentialkraft ab (Ft). Die Tangentialkraft stimmt nun nicht mehr mit der Pleuelkraft überein.
Die Führungskraft (Fl) hat sich nun vergrößert, da der Winkel, in dem das Pleuel jetzt steht, maximal ist.
Übersicht über die verwendeten Abkürzungen:
- p: Verbrennungsdruck;
- Fz: Kolbenkraft;
- Fd: Pleuelkraft;
- Fl: Auswurfkraft;
- Fh: Kraft auf das Hauptlager;
- Ft: Tangentialkraft.
5. Der Kolben bewegt sich weiter in Richtung ODP. Die Kraft auf das Hauptlager (Fh) nimmt zu und ist maximal, wenn der Kolben bis zum ODP reicht.
Auch die Führungskraft (Fl) verringert; Diese Kraft beträgt 0 N, wenn der Kolben den ODP erreicht.
Übersicht über die verwendeten Abkürzungen:
- p: Verbrennungsdruck;
- Fz: Kolbenkraft;
- Fd: Pleuelkraft;
- Fl: Auswurfkraft;
- Fh: Kraft auf das Hauptlager;
- Ft: Tangentialkraft.
