فاعل، موضوع:
- مقدمه
- حرکات اولیه و ثانویه پیستون
- سرعت پیستون
- شتاب پیستون
- مروری کامل بر حرکت پیستون، سرعت و شتاب
معرفی:
حرکت بالا و پایین (ترجمه) پیستون توسط مکانیزم میله اتصال میل لنگ به یک حرکت چرخشی تبدیل می شود. پیستون در یک خط مستقیم به بالا و پایین حرکت می کند. این حرکت پیستون اولیه نامیده می شود. با این حال، شاتون نه تنها به سمت بالا و پایین حرکت می کند، بلکه به طرفین نیز حرکت می کند. با توجه به حرکت جانبی شاتون، پیستون مسافت کمی بیشتر را طی خواهد کرد. علاوه بر افزایش فاصله، پیستون به بالاترین سرعت حرکت خود نیز در این نقطه رسیده است. این فاصله اضافی حرکت پیستون ثانویه نامیده می شود.
شکل حرکت پیستون را نشان می دهد. پیستون آبی بالا نشان می دهد که TDC (مرکز مرده بالا) کجاست. پیستون آبی رنگ در وسط سمت راست، فاصله حرکت پیستون اولیه را نشان می دهد (یعنی جایی که میله اتصال کج نشده است). پیستون قرمز رنگ پایین نشان دهنده فاصله اضافی ایجاد شده توسط چرخش میل لنگ و شیب شاتون است. این حرکت پیستون ثانویه است.
وقتی میل لنگ 90 درجه بچرخد، سرعت حرکت پیستون به بالاترین حد خود می رسد. حرکت پیستون ثانویه مسافت بیشتری را طی می کند. با اضافه کردن فاصله حرکت ثانویه به حرکت اولیه، کل مسافت طی شده توسط پیستون را می توان تعیین کرد.
نسبت بین طول ژورنال میل لنگ و طول شاتون، بزرگی حرکت ثانویه را تعیین می کند. حرکت ثانویه پیستون نیز بر روی سرعت پیستون و شتاب پیستون تأثیر دارد.
حرکات اولیه و ثانویه پیستون:
حرکت پیستون اولیه و ثانویه در نمودارهای این بخش به عنوان مسافت طی شده نشان داده شده است. مجموع حرکت پیستون اولیه و ثانویه، کل حرکت پیستون است. ساختار کل مسیر پیستون در زیر توضیح داده شده است.
حرکت پیستون اولیه:
نیرو در جهت TDC به TDC و نیروی از ODP به TDC با هم باعث ایجاد ارتعاشی می شود که یک بار در هر چرخش میل لنگ رخ می دهد. به همین دلیل است که این نیرو را نیروی اولیه نیز می نامند. نیروی اولیه یک حرکت اولیه را انجام می دهد.
- حرکت اولیه پیستون 0 در چرخش میل لنگ 0 درجه و همچنین 180 در 0 درجه است.
- اگر به طور انحصاری به حرکت پیستون اولیه نگاه کنیم، با چرخش 90 درجه میل لنگ، پیستون در نیمه راه (همچنین در نیمه سیلندر)، یعنی در 90 میلی متر است.
حرکت پیستون ثانویه:
حرکت جانبی شاتون حرکت ثانویه پیستون را فراهم می کند. هر چه نسبت بین پین میل لنگ و طول شاتون بیشتر باشد، نیروی ثانویه و در نتیجه حرکت ثانویه بیشتر می شود.
- در TDC حرکت ثانویه 0 است.
- در چرخش 90 درجه میل لنگ، حرکت ثانویه حداکثر است.
- فاصله ای را که پیستون در حین حرکت ثانویه طی می کند به حرکت اولیه اضافه می کنیم. این مسیری است که پیستون طی کرده است.
حرکت واقعی پیستون:
حرکت واقعی پیستون از مجموع حرکت پیستون اولیه و ثانویه تشکیل می شود. این را می توان به عنوان "کل" در نمودار خواند.
- قبل از اینکه میل لنگ 90 درجه بچرخد، پیستون در نیمه راه در سیلندر حرکت کرده است. در نمودار می بینیم که پیستون 110 میلی متر در 90 درجه حرکت کرده است. این 61 درصد از کل سکته مغزی است.
- طول ژورنال میل لنگ و بنابراین نسبت میل لنگ به میل اتصال (که اغلب به آن لامبدا گفته می شود)، مسیر ثانویه و در نتیجه کل پیستون را تعیین می کند.
حرکت ثانویه پیستون ارتعاشات موتور را تقویت می کند. در موتوری با چهار سیلندر یا کمتر، که نیروهای ثانویه نسبتاً زیاد هستند، شفت های تعادل برای محدود کردن ارتعاشات موتور استفاده می شود.
سرعت پیستون:
در طول فرآیند کار، پیستون جهت حرکت خود را در ODP و TDC معکوس می کند. در ODP و TDC سرعت پیستون صفر است. این به این دلیل است که پیستون در این نقاط جهت خود را تغییر می دهد. با حرکت پیستون از TDC به ODP، سرعت پیستون افزایش می یابد. سرعت پیستون اولیه به حداکثر مقدار خود در حدود 90 درجه چرخش میل لنگ می رسد. این نتیجه شتاب مثبت پیستون در حین حرکت رو به پایین است. با این حال، با افزایش زاویه شاتون، سرعت پیستون ثانویه وارد بازی می شود. سرعت پیستون ثانویه مربوط به شیب شاتون است و باعث افزایش سرعت کل پیستون می شود. این سرعت پیستون ثانویه باعث می شود سرعت کل پیستون زودتر از سرعت پیستون اولیه به حداکثر مقدار خود برسد. این معمولا قبل از زاویه 90 درجه میل لنگ اتفاق می افتد. در نمودار زیر می بینیم که سرعت کل پیستون در حال حاضر حداکثر در حدود 75٪ است.
شتاب پیستون:
سرعت پیستون در پاراگراف قبل مورد بحث قرار گرفت. نمودار نشان می دهد که سرعت پیستون در TDC و ODP 0 است و سرعت در حین حرکت رو به پایین و بالا افزایش و کاهش می یابد. با شتاب پیستون به شتاب و کاهش سرعت پیستون در سیلندر نگاه می کنیم.
هنگامی که زاویه میل لنگ 0 درجه است، پیستون در بالای حرکت خود قرار دارد و آماده شروع حرکت رو به پایین است. شتاب پیستون در این نقطه حداکثر است. این به دلیل تغییر ناگهانی جهت حرکت پیستون از توقف در بالاترین نقطه تا شروع حرکت رو به پایین است. در حالی که به سمت TDC حرکت می کنیم، شتاب کاهش می یابد. شتاب اولیه پیستون در 0 درجه چرخش میل لنگ 90 است. در پاراگراف قبل می بینیم که سرعت پیستون دوباره در 90 درجه کاهش می یابد. بین 90 تا 180 درجه میل لنگ، پیستون ترمز می کند تا زمانی که به TDC برسد. در نمودار ترمز را به عنوان شتاب منفی می بینیم.
شتاب پیستون ثانویه دوباره با کج شدن شاتون ایجاد می شود. در موتوری با شاتون خارج از محور، زمانی که پیستون در TDC قرار دارد، شاتون از قبل در یک زاویه کوچک قرار دارد. در نتیجه شتاب پیستون ثانویه، شتاب کل پیستون در درجه اول میل لنگ افزایش می یابد.
نمای کلی مسیر پیستون، سرعت و شتاب:
پاراگراف های قبلی حرکات و سرعت های اولیه، ثانویه و کل را برای هر نمودار مورد بحث قرار دادند. در این نمای کلی ما مجموع ها را در یک نمودار می بینیم.
- با حرکت پیستون به سمت پایین، وزن پیستون افزایش می یابد (از 0 تا 180 درجه).
- پیستون جهت حرکت خود را بین حرکت قبلی و حرکت فعلی معکوس کرده است. به دلیل تغییر ناگهانی جهت حرکت، شتاب پیستون حداکثر از 0 درجه میل لنگ است.
- سرعت پیستون به تدریج افزایش می یابد و قبل از اینکه میل لنگ 90 درجه بچرخد به حداکثر می رسد.
- در 180 درجه، هم سرعت پیستون و هم شتاب پیستون 0 است.
- در حالی که به سمت TDC حرکت می کنید، نمودارهای شتاب و سرعت پیستون معکوس می شوند.
صفحات مرتبط:
