Aiheet:
- esittely
- Ensisijaiset ja toissijaiset männän liikkeet
- Männän nopeus
- Männän kiihtyvyys
- Täydellinen yleiskuva männän liiketoiminnasta, nopeudesta ja kiihtyvyydestä
Esipuhe:
Männän ylös ja alas (kääntävä) liike muunnetaan pyöriväksi liikkeeksi kammen kiertokankella. Mäntä liikkuu ylös ja alas suorassa linjassa. Tätä kutsutaan ensisijaiseksi männän liikkeeksi. Yhdystanko ei kuitenkaan liiku vain ylös ja alas, vaan myös sivuttain. Yhdystangon sivuttaisliikkeen ansiosta mäntä kulkee hieman pidemmän matkan. Pidentyneen etäisyyden lisäksi mäntä on saavuttanut suurimman liikenopeudensa tässä vaiheessa. Tätä ylimääräistä etäisyyttä kutsutaan toissijaiseksi männän liikkeeksi.
Kuvassa näkyy männän liike. Ylempi sininen mäntä osoittaa, missä TDC (Top Dead Center) on. Sininen mäntä keskellä oikealla osoittaa männän ensisijaisen liikkeen etäisyyden (ts. millä kiertokanki ei ole kallistunut). Alempi punaisen värinen mäntä osoittaa kampiakselin pyörimisen ja kiertokangen kaltevuuden aiheuttaman lisäetäisyyden; tämä on toissijainen männän liike.
Kun kampiakselia on käännetty 90 astetta, männän liikenopeus on suurin. Toissijainen männän liike varmistaa suuremman kuljetun matkan. Lisäämällä toissijaisen liikkeen etäisyys ensisijaiseen liikkeen etäisyyteen voidaan männän kulkema kokonaismatka määrittää.
Kampiakselin pituuden ja kiertokangen pituuden välinen suhde määrää toisioliikkeen suuruuden. Toissijainen männän liike vaikuttaa myös männän nopeuteen ja männän kiihtyvyyteen.
Ensisijainen ja toissijainen männän liikkeet:
Ensisijainen ja toissijainen männän liike on esitetty tämän osan kaavioissa kuljetun matkan muodossa. Ensisijaisen ja toissijaisen männän liikkeen summa on männän kokonaisliike. Männän kokonaisradan rakenne selitetään alla.
Männän ensisijainen liike:
TDC:stä TDC:hen suunnassa oleva voima ja voima ODP:stä TDC:hen aiheuttavat yhdessä tärinän, joka esiintyy kerran kampiakselin kierrosta kohti. Siksi tätä voimaa kutsutaan myös primäärivoimaksi. Ensisijainen voima tekee ensisijaisen liikkeen.
- Ensisijainen männän liike on 0 kampiakselin pyörimiskulmassa 0° ja myös 180 0°;
- Jos tarkastellaan yksinomaan päämännän liikettä, 90° kampiakselin kiertoliikkeellä mäntä on iskun puolivälissä (myös sylinterin puolivälissä), nimittäin 90 mm.
Toissijainen männän liike:
Yhdystangon sivuttaisliike aikaansaa toissijaisen männän liikkeen. Mitä suurempi kammen tapin ja kiertokangen pituuden välinen suhde on, sitä suurempi on toisiovoima ja siten toisioliike.
- TDC:ssä toissijainen liike on 0;
- 90° kampiakselin pyörimiskulmassa toisioliike on suurin;
- Lisäämme pääliikkeeseen matkan, jonka mäntä kulkee toissijaisen liikkeen aikana. Tämä on männän todellinen kulkema reitti.
Todellinen männän liike:
Männän varsinainen liike muodostuu ensisijaisen ja toissijaisen männän liikkeen summasta. Tämä voidaan lukea kaaviosta "yhteensä".
- Mäntä on jo puolivälissä iskua sylinterissä ennen kuin kampiakseli on kääntynyt 90 astetta. Kaaviosta nähdään, että mäntä on kulkenut 110 mm 90 asteen kulmassa. Se on 61 % aivohalvauksen kokonaismäärästä;
- Kampiakselin pituus ja siten kammen kiertokangen suhde (kutsutaan usein lambdaksi) määrää toisio- ja siten männän kokonaisliikkeen.
Toissijainen männän liike vahvistaa moottorin tärinää. Moottorissa, jossa on neljä tai vähemmän sylinteriä, jossa toisiovoimat ovat suhteellisen suuret, tasapainotusakselit käytetään rajoittamaan moottorin tärinää.
Männän nopeus:
Työprosessin aikana mäntä muuttaa liikesuuntaansa ODP:ssä ja TDC:ssä. ODP:ssä ja TDC:ssä männän nopeus on nolla. Tämä johtuu siitä, että mäntä muuttaa suuntaa näissä kohdissa. Männän siirtyessä TDC:stä ODP:hen männän nopeus kasvaa. Ensisijaisen männän nopeus saavuttaa maksimiarvon noin 90 astetta kampiakselin pyörimisasteesta. Tämä on seurausta männän positiivisesta kiihtyvyydestä alaspäin suuntautuvan liikkeen aikana. Kuitenkin, kun kiertokangen kulma kasvaa, toissijainen männän nopeus tulee peliin. Toissijaisen männän nopeus liittyy kiertokangen kallistukseen ja lisää männän kokonaisnopeuteen. Tämä toissijainen männän nopeus saa männän kokonaisnopeuden saavuttamaan maksimiarvonsa nopeammin kuin päämännän nopeus yksinään aiheuttaisi. Tämä tapahtuu tyypillisesti ennen 90 asteen kampiakselin kulmaa. Alla olevasta kaaviosta nähdään, että männän kokonaisnopeus on jo maksimissaan noin 75 %.
Männän kiihtyvyys:
Männän nopeutta käsiteltiin edellisessä kappaleessa. Kaavio osoittaa, että männän nopeus TDC:ssä ja ODP:ssä on 0 ja nopeus kasvaa ja laskee alas- ja ylöspäin suuntautuvan liikkeen aikana. Männän kiihtyvyydellä tarkastelemme sylinterissä olevan männän kiihtyvyyttä ja hidastuvuutta.
Kun kammen kulma on 0 astetta, mäntä on iskunsa huipulla ja valmis aloittamaan alaspäin suuntautuvan liikkeensä. Männän kiihtyvyys on tässä vaiheessa suurin. Tämä johtuu männän liikesuunnan äkillisestä muutoksesta korkeimmassa kohdassa pysähtymisestä alaspäin suuntautuvan liikkeen aloittamiseen. Kun siirrytään kohti TDC:tä, kiihtyvyys pienenee. Ensisijainen männän kiihtyvyys on 0 kampiakselin pyörimiskulmassa 90 astetta. Edellisessä kappaleessa voimme nähdä, että männän nopeus laskee jälleen 90 astetta. 90-180 kampiakselin asteen välillä mäntä jarruttaa, kunnes se saavuttaa TDC:n. Kaaviossa näemme jarrutuksen negatiivisena kiihtyvyytenä.
Toissijainen männän kiihtyvyys syntyy jälleen kiertokangen kallistumisesta. Moottorissa, jossa on off-axis kiertokangas, kiertokanki on jo pienessä kulmassa, kun mäntä on TDC:ssä. Toissijaisen männän kiihtyvyyden seurauksena männän kokonaiskiihtyvyys kasvaa ensimmäisillä kampiakselin asteikoilla.
Kokonaiskuva männän liiketoiminnasta, nopeudesta ja kiihtyvyydestä:
Edellisissä kappaleissa käsiteltiin kunkin kaavion ensisijaisia, toissijaisia ja kokonaisliikkeitä ja nopeuksia. Tässä yleiskatsauksessa näemme kokonaissummat yhdessä kaaviossa.
- Männän liikkuessa alaspäin männän paino kasvaa (0 - 180°);
- Mäntä on vaihtanut liikesuuntansa edellisen iskun ja nykyisen iskun välillä. Äkillisen liikesuunnan muutoksen vuoksi männän kiihtyvyys on enintään 0 kampiakseliasteesta alkaen;
- Männän nopeus kasvaa vähitellen saavuttaen maksiminsa ennen kuin kampiakseli on kiertynyt 90°;
- 180°:ssa sekä männän nopeus että männän kiihtyvyys ovat 0;
- Kun siirrytään TDC:hen, männän kiihtyvyys- ja nopeuskäyrät vaihtuvat.
Aiheeseen liittyvät sivut:
