Subyek:
- Inleiding
- Gerakan piston primer dan sekunder
- Kecepatan piston
- Akselerasi piston
- Ikhtisar lengkap perjalanan piston, kecepatan dan akselerasi
Perkenalan:
Gerakan naik turun (menerjemahkan) piston diubah menjadi gerakan berputar oleh mekanisme engkol. Piston bergerak naik turun dalam garis lurus. Ini disebut gerakan piston primer. Namun, batang penghubung tidak hanya bergerak ke atas dan ke bawah, tetapi juga ke samping. Karena gerakan lateral batang penghubung, piston akan menempuh jarak yang sedikit lebih jauh. Selain jarak yang bertambah, piston juga telah mencapai kecepatan gerak tertingginya pada saat ini. Jarak ekstra ini disebut gerakan piston sekunder.
Gambar tersebut menunjukkan pergerakan piston. Piston biru atas menunjukkan letak TDC (Top Dead Center). Piston biru di kanan tengah menunjukkan jarak pergerakan piston primer (yaitu saat batang penghubung belum miring). Piston bawah berwarna merah menunjukkan jarak ekstra yang diciptakan oleh putaran poros engkol dan kemiringan batang penghubung; ini adalah gerakan piston sekunder.
Ketika poros engkol telah diputar 90 derajat, kecepatan gerak piston berada pada titik tertinggi. Pergerakan piston sekunder memastikan jarak tempuh yang lebih jauh. Dengan menjumlahkan jarak gerak sekunder dengan jarak gerak primer, maka total jarak yang ditempuh piston dapat ditentukan.
Perbandingan antara panjang jurnal engkol dan panjang batang penghubung menentukan besarnya gerakan sekunder. Pergerakan piston sekunder juga berpengaruh pada kecepatan piston dan percepatan piston.
Gerakan piston primer dan sekunder:
Pergerakan piston primer dan sekunder ditunjukkan dalam grafik di bagian ini seiring dengan jarak yang ditempuh. Jumlah pergerakan piston primer dan sekunder merupakan total pergerakan piston. Struktur jalur piston total dijelaskan di bawah ini.
Gerakan piston primer:
Gaya searah TDC ke TDC dan gaya dari ODP ke TDC secara bersama-sama menimbulkan getaran yang terjadi satu kali setiap putaran poros engkol. Itulah sebabnya gaya ini disebut juga gaya primer. Kekuatan primer membuat gerakan primer.
- Pergerakan piston primer adalah 0 pada putaran poros engkol 0° dan juga 180 pada 0°;
- Jika kita melihat secara eksklusif pada gerak piston primer, dengan putaran poros engkol 90° piston berada pada separuh langkah (juga separuh silinder), yaitu pada 90 mm.
Gerakan piston sekunder:
Pergerakan lateral batang penghubung menghasilkan pergerakan piston sekunder. Semakin besar perbandingan antara pin engkol dan panjang batang penghubung, semakin besar gaya sekundernya, dan karenanya semakin besar pula gerakan sekundernya.
- Di TDC pergerakan sekunder adalah 0;
- Pada putaran poros engkol 90° gerakan sekunder maksimum;
- Kami menambahkan jarak yang ditempuh piston selama gerakan sekunder ke gerakan primer. Ini adalah jalur sebenarnya yang telah dilalui piston.
Gerakan piston sebenarnya:
Pergerakan piston sebenarnya dibentuk oleh penjumlahan pergerakan piston primer dan sekunder. Ini dapat dibaca sebagai “total” pada grafik.
- Piston sudah setengah langkahnya di dalam silinder sebelum poros engkol berputar 90 derajat. Pada grafik kita melihat bahwa piston telah bergerak 110 mm pada sudut 90 derajat. Itu berarti 61% dari total stroke;
- Panjang jurnal engkol, dan rasio batang penghubung engkol (sering disebut sebagai lambda), menentukan gerak sekunder, dan juga total gerak piston.
Pergerakan piston sekunder memperkuat getaran mesin. Pada mesin dengan empat silinder atau kurang, yang gaya sekundernya relatif besar, poros keseimbangan diterapkan untuk membatasi getaran mesin.
Kecepatan Piston:
Selama proses kerja, piston membalikkan arah geraknya pada ODP dan TMA. Pada ODP dan TDC kecepatan piston nol. Hal ini karena piston berubah arah pada titik-titik tersebut. Saat piston bergerak dari TMA ke ODP, kecepatan piston meningkat. Kecepatan piston primer mencapai nilai maksimumnya sekitar 90 derajat putaran poros engkol. Ini adalah hasil percepatan positif piston saat bergerak ke bawah. Namun, seiring bertambahnya sudut batang penghubung, kecepatan piston sekunder ikut berperan. Kecepatan piston sekunder berhubungan dengan kemiringan batang penghubung dan memberikan kontribusi tambahan terhadap kecepatan piston total. Kecepatan piston sekunder ini menyebabkan kecepatan piston total mencapai nilai maksimumnya lebih cepat dibandingkan dengan kecepatan piston primer saja. Hal ini biasanya terjadi sebelum sudut poros engkol 90 derajat. Pada grafik di bawah ini terlihat bahwa kecepatan total piston sudah maksimal sekitar 75%.
Akselerasi piston:
Kecepatan piston telah dibahas pada paragraf sebelumnya. Grafik menunjukkan bahwa kecepatan piston pada TMA dan ODP adalah 0, dan kecepatan bertambah dan berkurang selama gerakan ke bawah dan ke atas. Dengan percepatan piston kita melihat percepatan dan perlambatan piston di dalam silinder.
Ketika sudut engkol 0 derajat, piston berada pada puncak langkahnya, siap untuk memulai gerakan ke bawah. Akselerasi piston maksimum pada saat ini. Hal ini disebabkan adanya perubahan arah gerak piston secara tiba-tiba, dari berhenti di titik tertinggi hingga mulai bergerak ke bawah. Saat bergerak menuju TMA percepatannya berkurang. Akselerasi piston primer adalah 0 pada putaran poros engkol 90 derajat. Pada paragraf sebelumnya kita dapat melihat bahwa kecepatan piston kembali berkurang sebesar 90 derajat. Antara 90 dan 180 derajat poros engkol piston mengerem hingga mencapai TMA. Pada grafik kita melihat pengereman sebagai percepatan negatif.
Akselerasi piston sekunder sekali lagi dihasilkan oleh kemiringan batang penghubung. Pada mesin dengan batang penghubung off-axis, batang penghubung sudah berada pada sudut yang kecil ketika piston berada pada TMA. Akibat percepatan piston sekunder, percepatan piston total meningkat pada derajat poros engkol pertama.
Ikhtisar total perjalanan piston, kecepatan dan akselerasi:
Paragraf sebelumnya membahas pergerakan dan kecepatan primer, sekunder dan total untuk setiap grafik. Dalam ikhtisar ini kita melihat total dalam satu grafik.
- Saat piston bergerak ke bawah, berat piston meningkat (dari 0 hingga 180°);
- Piston telah membalik arah geraknya antara langkah sebelumnya dan langkah sekarang. Karena perubahan arah gerak yang tiba-tiba, percepatan piston maksimum dari 0 derajat poros engkol;
- Kecepatan piston meningkat secara bertahap, mencapai maksimum sebelum poros engkol berputar 90°;
- Pada 180°, kecepatan piston dan percepatan piston adalah 0;
- Saat bergerak naik ke TMA, grafik percepatan dan kecepatan piston terbalik.
Halaman terkait:
