Tárgyak:
- bevezetés
- Elsődleges és másodlagos dugattyúmozgások
- Dugattyú sebesség
- Dugattyúgyorsulás
- A dugattyúút, a sebesség és a gyorsulás teljes áttekintése
Bevezetés:
A dugattyú fel és le (fordító) mozgását a hajtókar-összekötő rúdmechanizmus alakítja át forgó mozgássá. A dugattyú egyenes vonalban mozog fel és le. Ezt nevezik elsődleges dugattyúmozgásnak. Az összekötő rúd azonban nemcsak fel-le mozog, hanem oldalra is. A hajtórúd oldalirányú mozgása miatt a dugattyú valamivel nagyobb távolságot fog megtenni. A megnövelt távolság mellett a dugattyú is ekkor érte el a legnagyobb mozgási sebességét. Ezt az extra távolságot másodlagos dugattyúmozgásnak nevezik.
Az ábra a dugattyú mozgását mutatja. A felső kék dugattyú jelzi, hol van a TDC (Top Dead Center). A jobb középső kék dugattyú jelzi az elsődleges dugattyú mozgásának távolságát (tehát, ahol a hajtórúd nem ferdült el). Az alsó piros színű dugattyú jelzi a főtengely forgása és a hajtórúd dőléséből adódó plusz távolságot; ez a másodlagos dugattyúmozgás.
Amikor a főtengelyt 90 fokkal elfordították, a dugattyú mozgási sebessége a legmagasabb. A másodlagos dugattyúmozgás nagyobb megtett távolságot biztosít. A másodlagos mozgás távolságát az elsődleges mozgás távolságához hozzáadva meghatározható a dugattyú által megtett teljes távolság.
A forgattyús csap hossza és a hajtórúd hosszának aránya határozza meg a másodlagos mozgás nagyságát. A másodlagos dugattyúmozgás is hatással van a dugattyú sebességére és a dugattyúgyorsulásra.
Elsődleges és másodlagos dugattyúmozgások:
Az elsődleges és másodlagos dugattyúmozgás ebben a szakaszban a megtett út grafikonján látható. Az elsődleges és másodlagos dugattyúmozgás összege a dugattyú teljes mozgása. A dugattyú teljes útjának szerkezetét az alábbiakban ismertetjük.
Elsődleges dugattyúmozgás:
A TDC-től a TDC-ig terjedő irányú erő és az ODP-től a TDC-ig terjedő erő együttesen olyan vibrációt okoz, amely a főtengely fordulatonként egyszer fordul elő. Ezért ezt az erőt elsődleges erőnek is nevezik. Az elsődleges erő elsődleges mozgást végez.
- Az elsődleges dugattyúmozgás 0 a főtengely 0°-os elforgatásakor, és 180 a 0°-os forgattyústengelynél is;
- Ha kizárólag az elsődleges dugattyúmozgást nézzük, akkor 90°-os főtengely-forgatással a dugattyú a löket felénél (a henger felénél is), mégpedig 90 mm-nél van.
Másodlagos dugattyúmozgás:
A hajtórúd oldalirányú mozgása biztosítja a másodlagos dugattyúmozgást. Minél nagyobb a forgattyús csap és a hajtórúd hossza közötti arány, annál nagyobb a másodlagos erő, és ezáltal a másodlagos mozgás.
- TDC-nél a másodlagos mozgás 0;
- A főtengely 90°-os elforgatásakor a másodlagos mozgás maximális;
- Az elsődleges mozgáshoz hozzáadjuk azt a távolságot, amelyet a dugattyú a másodlagos mozgás során megtesz. Ez az a tényleges út, amelyet a dugattyú megtett.
A dugattyú tényleges mozgása:
A tényleges dugattyúmozgást az elsődleges és másodlagos dugattyúmozgások összege alkotja. Ez a grafikonon „összesen” olvasható.
- A dugattyú már félúton van a hengerben, mielőtt a főtengely 90 fokkal elfordult volna. A grafikonon azt látjuk, hogy a dugattyú 110 fokos szögben 90 mm-t tett meg. Ez a teljes stroke 61%-a;
- A forgattyúcsap hossza, és így a hajtókar hajtórúd áttétele (gyakran lambdának is nevezik) határozza meg a másodlagos, és így a dugattyú teljes útját.
A másodlagos dugattyúmozgás felerősíti a motor rezgéseit. Négy vagy kevesebb hengeres motorban, ahol a másodlagos erők viszonylag nagyok, kiegyensúlyozó tengelyek a motor rezgésének korlátozására alkalmazzák.
Dugattyú sebesség:
A munkafolyamat során a dugattyú megfordítja mozgási irányát az ODP és a TDC pontokon. ODP és TDC esetén a dugattyú sebessége nulla. Ez azért van, mert a dugattyú ezeken a pontokon irányt változtat. Ahogy a dugattyú a TDC-ről az ODP-re mozog, a dugattyú sebessége nő. Az elsődleges dugattyú fordulatszáma a főtengely 90 foka körül éri el maximális értékét. Ez a dugattyú pozitív gyorsulásának eredménye a lefelé irányuló mozgás során. A hajtórúd szögének növekedésével azonban a másodlagos dugattyúsebesség lép működésbe. A másodlagos dugattyúsebesség a hajtórúd dőlésétől függ, és további hozzájárulást jelent a dugattyú teljes sebességéhez. Ez a másodlagos dugattyúsebesség azt eredményezi, hogy a teljes dugattyúsebesség hamarabb éri el a maximális értéket, mint az elsődleges dugattyúsebesség önmagában. Ez általában a 90 fokos főtengely-szög előtt történik. Az alábbi grafikonon azt látjuk, hogy a dugattyú teljes fordulatszáma már körülbelül 75%-nál maximális.
Dugattyúgyorsulás:
A dugattyúsebességről az előző bekezdésben volt szó. A grafikon azt mutatja, hogy a dugattyú sebessége TDC és ODP mellett 0, és a sebesség növekszik és csökken a lefelé és felfelé történő mozgás során. A dugattyús gyorsításnál a hengerben lévő dugattyú gyorsulását és lassítását nézzük.
Amikor a forgattyús szög 0 fok, a dugattyú a löketének tetején van, és készen áll a lefelé irányuló mozgás megkezdésére. A dugattyúgyorsulás ekkor a legnagyobb. Ennek oka a dugattyú mozgási irányának hirtelen megváltozása, a legmagasabb ponton való megállástól a lefelé irányuló mozgás megindításáig. A TDC felé haladva a gyorsulás csökken. Az elsődleges dugattyúgyorsulás 0 a főtengely 90 fokos elfordulásánál. Az előző bekezdésben láthatjuk, hogy a dugattyú fordulatszáma 90 foknál ismét csökken. 90 és 180 főtengelyfok között a dugattyú addig fékez, amíg el nem éri a TDC-t. A grafikonon a fékezést negatív gyorsulásnak látjuk.
A másodlagos dugattyúgyorsulást ismét a hajtórúd billentése hozza létre. A tengelyen kívüli hajtórúddal rendelkező motorban a hajtórúd már kis szögben van, amikor a dugattyú TDC-n van. A másodlagos dugattyúgyorsulás hatására a teljes dugattyúgyorsulás az első főtengely-fokokban növekszik.
A dugattyúút, a sebesség és a gyorsulás teljes áttekintése:
Az előző bekezdések az egyes grafikonok elsődleges, másodlagos és teljes mozgását és sebességét tárgyalták. Ebben az áttekintésben az összegeket egy grafikonon láthatjuk.
- Ahogy a dugattyú lefelé mozog, a dugattyú súlya növekszik (0-ról 180°-ra);
- A dugattyú megfordította mozgási irányát az előző löket és az aktuális löket között. A hirtelen mozgásirány-változás miatt a dugattyúgyorsulás maximum 0 főtengelyfoktól;
- A dugattyú fordulatszáma fokozatosan növekszik, és eléri a maximumot, mielőtt a főtengely 90°-kal elfordulna;
- 180°-nál a dugattyúsebesség és a dugattyúgyorsulás egyaránt 0;
- A TDC felé haladva a dugattyúgyorsulás és a sebesség grafikonjai megfordulnak.
Kapcsolódó oldalak:
