Emner:
- introduksjon
- Primære og sekundære stempelbevegelser
- Stempelhastighet
- Stempelakselerasjon
- Fullstendig oversikt over stempelvandring, hastighet og akselerasjon
Forord:
Stempelets opp og ned (oversette) bevegelse omdannes til en roterende bevegelse ved hjelp av sveivforbindelsesstangmekanismen. Stempelet beveger seg opp og ned i en rett linje. Dette kalles den primære stempelbevegelsen. Vevstangen beveger seg imidlertid ikke bare opp og ned, men også sidelengs. På grunn av koblingsstangens sideveis bevegelse vil stempelet bevege seg litt lengre. I tillegg til den økte avstanden, har stemplet også nådd sin høyeste bevegelseshastighet på dette tidspunktet. Denne ekstra avstanden kalles den sekundære stempelbevegelsen.
Figuren viser stempelbevegelsen. Det øverste blå stempelet indikerer hvor TDC (Top Dead Center) er. Det blå stempelet i midten til høyre indikerer avstanden til primærstempelbevegelsen (dvs. ved hvilken forbindelsesstangen ikke har blitt skrå). Det nedre rødfargede stempelet indikerer den ekstra avstanden som skapes av rotasjonen av veivakselen og koblingsstangens helning; dette er den sekundære stempelbevegelsen.
Når veivakselen er rotert 90 grader, er bevegelseshastigheten til stempelet på sitt høyeste. Den sekundære stempelbevegelsen sikrer en større tilbakelagt distanse. Ved å legge til avstanden til den sekundære bevegelsen til den til den primære bevegelsen, kan den totale avstanden tilbakelagt av stempelet bestemmes.
Forholdet mellom lengden på veivtappen og lengden på koblingsstangen bestemmer størrelsen på sekundærbevegelsen. Den sekundære stempelbevegelsen har også innvirkning på stempelhastigheten og stempelakselerasjonen.
Primære og sekundære stempelbevegelser:
Den primære og sekundære stempelbevegelsen er vist i grafer i denne delen som tilbakelagt distanse. Summen av den primære og sekundære stempelbevegelsen er den totale stempelbevegelsen. Strukturen til den totale stempelbanen er forklart nedenfor.
Primær stempelbevegelse:
Kraften i retningen TDC til TDC og kraften fra ODP til TDC forårsaker sammen en vibrasjon som oppstår en gang per veivakselomdreining. Det er derfor denne kraften også kalles primærkraften. Primærkraften gjør en primærbevegelse.
- Den primære stempelbevegelsen er 0 ved 0° veivakselrotasjon og også 180 ved 0°;
- Ser vi utelukkende på primærstempelbevegelsen, ved 90° veivakselrotasjon er stempelet halvveis i slaget (også halvveis gjennom sylinderen), nemlig på 90 mm.
Sekundær stempelbevegelse:
Den sideveis bevegelsen til koblingsstangen gir den sekundære stempelbevegelsen. Jo større forholdet mellom veivstift og vevstanglengde er, desto større er sekundærkraften, og dermed sekundærbevegelsen.
- Ved TDC er sekundærbevegelsen 0;
- Ved 90° veivakselrotasjon er sekundærbevegelsen maksimal;
- Vi legger til avstanden som stempelet dekker under sekundærbevegelsen til primærbevegelsen. Dette er den faktiske banen stempelet har gått.
Faktisk stempelbevegelse:
Selve stempelbevegelsen dannes av summen av den primære og sekundære stempelbevegelsen. Dette kan leses som "totalt" i grafen.
- Stempelet er allerede halvveis i slaget i sylinderen før veivakselen har snudd 90 grader. I grafen ser vi at stemplet har gått 110 mm ved 90 grader. Det er 61 % av det totale slaget;
- Lengden på veivtappen, og derfor veiv-vevstangsforholdet (ofte referert til som lambda), bestemmer den sekundære, og dermed den totale, stempelvandringen.
Den sekundære stempelbevegelsen forsterker motorvibrasjonene. I en motor med fire eller færre sylindre, hvor sekundærkreftene er relativt store, balanseaksler brukes for å begrense motorvibrasjoner.
Stempelhastighet:
Under arbeidsprosessen reverserer stemplet sin bevegelsesretning ved ODP og TDC. Ved ODP og TDC er stempelhastigheten null. Dette er fordi stempelet endrer retning på disse punktene. Når stempelet beveger seg fra TDC til ODP, øker stempelhastigheten. Primærstempelhastigheten når sin maksimale verdi rundt 90 grader veivakselrotasjon. Dette er resultatet av den positive akselerasjonen av stempelet under nedadgående bevegelse. Men når vevstangsvinkelen øker, kommer sekundær stempelhastighet inn i bildet. Den sekundære stempelhastigheten er relatert til koblingsstangens tilt og forårsaker et ekstra bidrag til den totale stempelhastigheten. Denne sekundære stempelhastigheten fører til at den totale stempelhastigheten når sin maksimale verdi raskere enn den primære stempelhastigheten alene ville forårsaket. Dette skjer vanligvis før 90 graders veivakselvinkel. I grafen nedenfor ser vi at den totale stempelhastigheten allerede er maksimal på ca. 75%.
Stempelakselerasjon:
Stempelhastigheten ble diskutert i forrige avsnitt. Grafen viser at stempelhastigheten ved TDC og ODP er 0, og hastigheten øker og avtar under nedadgående og oppadgående bevegelse. Med stempelakselerasjon ser vi på akselerasjonen og retardasjonen til stempelet i sylinderen.
Når sveivvinkelen er 0 grader, er stempelet på toppen av slaget, klar til å begynne sin nedadgående bevegelse. Stempelakselerasjonen er maksimal på dette punktet. Dette skyldes den brå endringen i stempelets bevegelsesretning, fra å stoppe på det høyeste punktet til å starte nedadgående bevegelse. Under bevegelse mot TDC avtar akselerasjonen. Den primære stempelakselerasjonen er 0 ved 90 graders veivakselrotasjon. I forrige avsnitt kan vi se at stempelhastigheten avtar igjen ved 90 grader. Mellom 90 og 180 veivakselgrader bremser stempelet til det når TDC. I grafen ser vi bremsing som negativ akselerasjon.
Den sekundære stempelakselerasjonen skapes igjen ved vipping av koblingsstangen. I en motor med koblingsstang utenfor aksen er koblingsstangen allerede i en liten vinkel når stempelet står på TDC. Som et resultat av den sekundære stempelakselerasjonen øker den totale stempelakselerasjonen i de første veivakselgradene.
Total oversikt over stempelvandring, hastighet og akselerasjon:
De foregående avsnittene diskuterte primære, sekundære og totale bevegelser og hastigheter for hver graf. I denne oversikten ser vi totalsummene i én graf.
- Når stempelet beveger seg nedover, øker stempelvekten (fra 0 til 180°);
- Stempelet har snudd sin bevegelsesretning mellom forrige slag og nåværende slag. På grunn av den plutselige endringen i bevegelsesretningen er stempelakselerasjonen maksimal fra 0 veivakselgrad;
- Stempelhastigheten øker gradvis, og når et maksimum før veivakselen har rotert 90°;
- Ved 180° er både stempelhastighet og stempelakselerasjon 0;
- Mens du beveger deg opp til TDC, reverseres grafene for stempelakselerasjon og hastighet.
Relaterte sider:
