Teemad:
- Sissejuhatus
- Kolvi esmane ja sekundaarne liikumine
- Kolvi kiirus
- Kolvi kiirendus
- Täielik ülevaade kolvi liikumisest, kiirusest ja kiirendusest
Eessõna:
Kolvi üles-alla liikumine (transleeriv) muudetakse vända-ühendusvarda mehhanismi abil pöörlevaks liikumiseks. Kolb liigub sirgjooneliselt üles-alla. Seda nimetatakse kolvi esmaseks liikumiseks. Kuid ühendusvarras ei liigu mitte ainult üles-alla, vaid ka külgsuunas. Ühendusvarda külgsuunalise liikumise tõttu liigub kolb veidi pikema vahemaa. Lisaks pikenenud vahemaale on kolb saavutanud sel hetkel ka oma suurima liikumiskiiruse. Seda lisakaugust nimetatakse sekundaarseks kolvi liikumiseks.
Joonisel on näidatud kolvi liikumine. Ülemine sinine kolb näitab, kus asub TDC (Top Dead Center). Sinine kolb paremal keskel näitab kolvi esmase liikumise kaugust (st mil ühendusvarras ei ole kaldus). Alumine punase värvi kolb näitab väntvõlli pöörlemise ja ühendusvarda kalde tõttu tekkivat lisakaugust; see on kolvi sekundaarne liikumine.
Kui väntvõll on 90 kraadi pööratud, on kolvi liikumiskiirus suurim. Sekundaarne kolvi liikumine tagab suurema läbitava vahemaa. Lisades sekundaarse liikumise kauguse esmase liikumise omale, saab määrata kolvi läbitud kogukauguse.
Vända kannu pikkuse ja ühendusvarda pikkuse suhe määrab sekundaarse liikumise suuruse. Kolvi sekundaarne liikumine mõjutab ka kolvi kiirust ja kolvi kiirendust.
Kolvi esmane ja sekundaarne liikumine:
Kolvi esmane ja sekundaarne liikumine on selles jaotises näidatud graafikutel läbitud vahemaana. Kolvi esmase ja sekundaarse liikumise summa on kolvi koguliikumine. Allpool on selgitatud kolvi kogutee struktuuri.
Kolvi esmane liikumine:
Jõud suunal TDC kuni TDC ja jõud ODP-lt TDC-ni põhjustavad koos vibratsiooni, mis esineb üks kord väntvõlli pöörde kohta. Seetõttu nimetatakse seda jõudu ka esmaseks jõuks. Esmane jõud teeb esmase liikumise.
- Kolvi esmane liikumine on 0 väntvõlli pöördel 0° ja samuti 180 0°;
- Kui vaadata eranditult kolvi primaarset liikumist, siis 90° väntvõlli pöörlemise korral on kolb poolel teel (ka poolel silindril), nimelt 90 mm.
Sekundaarne kolvi liikumine:
Ühendusvarda külgsuunaline liikumine tagab kolvi sekundaarse liikumise. Mida suurem on vända tihvti ja ühendusvarda pikkuse suhe, seda suurem on sekundaarjõud ja seega ka sekundaarne liikumine.
- TDC-s on sekundaarne liikumine 0;
- Väntvõlli pöördel 90° on sekundaarne liikumine maksimaalne;
- Lisame esmasele liikumisele vahemaa, mille kolb katab sekundaarse liikumise ajal. See on tegelik tee, mille kolb on läbinud.
Kolvi tegelik liikumine:
Kolvi tegelik liikumine moodustub kolvi esmase ja sekundaarse liikumise summast. Seda saab graafikul lugeda kui "kokku".
- Kolb on silindris juba poole käigu peal, enne kui väntvõll on 90 kraadi pööranud. Graafikul näeme, et kolb on 110 kraadi juures liikunud 90 mm. See on 61% kogu insuldist;
- Vända tihvti pikkus ja seega ka vända ühendusvarda suhe (mida sageli nimetatakse lambdaks) määrab sekundaarse ja seega ka kolvi kogukäigu.
Sekundaarne kolvi liikumine võimendab mootori vibratsiooni. Nelja või vähema silindriga mootoris, kus kõrvaljõud on suhteliselt suured, tasakaalu võllid kasutatakse mootori vibratsiooni piiramiseks.
Kolvi kiirus:
Tööprotsessi ajal muudab kolb oma liikumissuunda ODP ja TDC juures. ODP ja TDC korral on kolvi kiirus null. Seda seetõttu, et kolb muudab nendes punktides suunda. Kui kolb liigub TDC-lt ODP-le, suureneb kolvi kiirus. Primaarse kolvi kiirus saavutab oma maksimaalse väärtuse umbes 90 kraadi väntvõlli pöörlemisel. See tuleneb kolvi positiivsest kiirendusest allapoole liikumise ajal. Kuid ühendusvarda nurga suurenedes tuleb mängu sekundaarne kolvi kiirus. Sekundaarne kolvi kiirus on seotud ühendusvarda kaldega ja annab täiendava panuse kolvi kogukiirusesse. See sekundaarne kolvikiirus põhjustab kolvi kogukiiruse maksimaalse väärtuse saavutamise varem, kui seda põhjustaks ainult esmane kolvi kiirus. Tavaliselt juhtub see enne väntvõlli 90-kraadist nurka. Alloleval graafikul näeme, et kolvi kogukiirus on juba maksimaalne ligikaudu 75%.
Kolvi kiirendus:
Kolvi kiirust käsitleti eelmises lõigus. Graafik näitab, et kolvi kiirus TDC ja ODP juures on 0 ning alla- ja ülespoole liikumisel kiirus suureneb ja väheneb. Kolvi kiirenduse puhul vaatame silindris oleva kolvi kiirendust ja aeglustumist.
Kui vända nurk on 0 kraadi, on kolb käigu ülaosas ja on valmis alustama allapoole liikumist. Kolvi kiirendus on sel hetkel maksimaalne. See on tingitud kolvi liikumissuuna järsust muutumisest, peatumisest kõrgeimas punktis allapoole liikumise alustamiseni. TDC poole liikudes kiirendus väheneb. Peamine kolvi kiirendus on 0 väntvõlli pöörlemise 90 kraadi juures. Eelmises lõigus näeme, et kolvi kiirus väheneb taas 90 kraadi juures. Väntvõlli nurga all 90–180 kraadi pidurdab kolb, kuni see jõuab TDC-ni. Graafikul näeme pidurdamist negatiivse kiirendusena.
Sekundaarne kolvi kiirendus tekib jällegi ühendusvarda kallutamisega. Teljevälise ühendusvardaga mootoris on ühendusvarras juba väikese nurga all, kui kolb on TDC-s. Sekundaarse kolvi kiirenduse tulemusena suureneb kolvi kogukiirendus esimestel väntvõlli kraadidel.
Täielik ülevaade kolvi käigust, kiirusest ja kiirendusest:
Eelmistes lõikudes käsitleti iga graafiku primaarset, sekundaarset ja koguliikumist ning kiirust. Selles ülevaates näeme kogusummasid ühes graafikus.
- Kolvi allapoole liikumisel suureneb kolvi kaal (0-180°);
- Kolb on eelmise ja praeguse käigu vahel oma liikumissuuna ümber pööranud. Liikumissuuna järsu muutuse tõttu on kolvi kiirendus maksimaalne alates 0 väntvõlli kraadist;
- Kolvi kiirus suureneb järk-järgult, saavutades maksimumi enne, kui väntvõll on 90° pööranud;
- 180° juures on nii kolvi kiirus kui ka kiirendus 0;
- TDC-ni liikudes muutuvad kolvi kiirenduse ja kiiruse graafikud vastupidiseks.
