Subiecte:
- introducere
- Mișcări primare și secundare ale pistonului
- Viteza pistonului
- Accelerația pistonului
- Prezentare completă a cursei, vitezei și accelerației pistonului
Introducere:
Mișcarea în sus și în jos (de translație) a pistonului este transformată într-o mișcare de rotație de către mecanismul bielei manivelă. Pistonul se mișcă în sus și în jos în linie dreaptă. Aceasta se numește mișcarea primară a pistonului. Cu toate acestea, biela nu numai că se mișcă în sus și în jos, ci și în lateral. Datorită mișcării laterale a bielei, pistonul va parcurge o distanță ceva mai mare. Pe lângă distanța crescută, pistonul a atins și cea mai mare viteză de mișcare în acest moment. Această distanță suplimentară se numește mișcarea secundară a pistonului.
Figura arată mișcarea pistonului. Pistonul albastru de sus indică locul în care se află TDC (Top Dead Center). Pistonul albastru din dreapta mijloc indică distanța mișcării pistonului primar (adică la care biela nu a devenit înclinată). Pistonul inferior de culoare roșie indică distanța suplimentară creată de rotația arborelui cotit și înclinarea bielei; aceasta este mișcarea secundară a pistonului.
Când arborele cotit a fost rotit cu 90 de grade, viteza de mișcare a pistonului este cea mai mare. Mișcarea secundară a pistonului asigură o distanță mai mare parcursă. Adunând distanța mișcării secundare la cea a mișcării primare, se poate determina distanța totală parcursă de piston.
Raportul dintre lungimea manivelei și lungimea bielei determină mărimea mișcării secundare. Mișcarea secundară a pistonului are, de asemenea, un efect asupra vitezei și accelerației pistonului.
Mișcări primare și secundare ale pistonului:
Mișcarea pistonului primar și secundar sunt prezentate în graficele din această secțiune ca distanță parcursă. Suma mișcării pistonului primar și secundar este mișcarea totală a pistonului. Structura traseului total al pistonului este explicată mai jos.
Mișcarea primară a pistonului:
Forța în direcția PMS la PMS și forța de la ODP la PMS provoacă împreună o vibrație care apare o dată la fiecare rotație a arborelui cotit. De aceea această forță este numită și forță primară. Forța primară face o mișcare primară.
- Mișcarea primară a pistonului este 0 la 0° de rotație a arborelui cotit și, de asemenea, 180 la 0°;
- Dacă ne uităm exclusiv la mișcarea primară a pistonului, cu rotirea arborelui cotit la 90° pistonul se află la jumătatea cursei (tot la jumătatea cursei cilindrului), și anume la 90 mm.
Mișcarea secundară a pistonului:
Mișcarea laterală a bielei asigură mișcarea secundară a pistonului. Cu cât raportul dintre știftul manivelei și lungimea bielei este mai mare, cu atât este mai mare forța secundară și, prin urmare, mișcarea secundară.
- La PMS mișcarea secundară este 0;
- La rotația arborelui cotit la 90° mișcarea secundară este maximă;
- Adăugăm distanța pe care o parcurge pistonul în timpul mișcării secundare la mișcarea primară. Aceasta este calea reală pe care a parcurs pistonul.
Mișcarea reală a pistonului:
Mișcarea reală a pistonului este formată din suma mișcării pistonului primar și secundar. Acesta poate fi citit ca „total” în grafic.
- Pistonul este deja la jumătatea cursei sale în cilindru înainte ca arborele cotit să se rotească cu 90 de grade. În grafic vedem că pistonul a parcurs 110 mm la 90 de grade. Adică 61% din totalul accidentului vascular cerebral;
- Lungimea manivelei și, prin urmare, raportul manivelă-biela (denumit adesea lambda), determină cursa secundară și, prin urmare, totală a pistonului.
Mișcarea secundară a pistonului amplifică vibrațiile motorului. Într-un motor cu patru sau mai puțini cilindri, unde forțele secundare sunt relativ mari, arbori de echilibrare aplicat pentru limitarea vibrațiilor motorului.
Viteza pistonului:
În timpul procesului de lucru, pistonul își inversează direcția de mișcare la ODP și PMS. La ODP și TDC viteza pistonului este zero. Acest lucru se datorează faptului că pistonul își schimbă direcția în aceste puncte. Pe măsură ce pistonul se deplasează de la TDC la ODP, viteza pistonului crește. Viteza pistonului primar atinge valoarea maximă în jurul a 90 de grade de rotație a arborelui cotit. Acesta este rezultatul accelerării pozitive a pistonului în timpul mișcării în jos. Cu toate acestea, pe măsură ce unghiul bielei crește, intră în joc viteza secundară a pistonului. Viteza pistonului secundar este legată de înclinarea bielei și determină o contribuție suplimentară la viteza totală a pistonului. Această viteză secundară a pistonului face ca viteza totală a pistonului să atingă valoarea maximă mai devreme decât ar provoca-o singură viteza pistonului primar. Acest lucru se întâmplă de obicei înainte de unghiul arborelui cotit de 90 de grade. În graficul de mai jos vedem că viteza totală a pistonului este deja maximă la aproximativ 75%.
Accelerația pistonului:
Viteza pistonului a fost discutată în paragraful anterior. Graficul arată că viteza pistonului la PMS și ODP este 0, iar viteza crește și scade în timpul mișcării în jos și în sus. Cu accelerația pistonului ne uităm la accelerația și decelerația pistonului din cilindru.
Când unghiul manivelei este de 0 grade, pistonul este în vârful cursei sale, gata să înceapă mișcarea în jos. Accelerația pistonului este maximă în acest moment. Aceasta se datorează schimbării bruște a direcției de mișcare a pistonului, de la oprirea în cel mai înalt punct până la începerea mișcării în jos. În timpul deplasării spre PMS accelerația scade. Accelerația pistonului primar este 0 la 90 de grade de rotație a arborelui cotit. În paragraful anterior putem observa că viteza pistonului scade din nou la 90 de grade. Între 90 și 180 de grade arborele cotit, pistonul frânează până ajunge la PMS. În grafic vedem frânarea ca o accelerație negativă.
Accelerația secundară a pistonului este din nou creată de înclinarea bielei. Într-un motor cu o biela în afara axei, biela este deja la un unghi mic când pistonul este la PMS. Ca urmare a accelerației secundare a pistonului, accelerația totală a pistonului crește în primele grade ale arborelui cotit.
Prezentare generală a cursei, vitezei și accelerației pistonului:
Paragrafele precedente au discutat despre mișcările și vitezele primare, secundare și totale pentru fiecare grafic. În această prezentare generală vedem totalurile într-un singur grafic.
- Pe măsură ce pistonul se mișcă în jos, greutatea pistonului crește (de la 0 la 180°);
- Pistonul și-a inversat direcția de mișcare între cursa anterioară și cursa curentă. Datorită schimbării bruște a direcției de mișcare, accelerația pistonului este maximă de la 0 grad arbore cotit;
- Viteza pistonului crește treptat, atingând un maxim înainte ca arborele cotit să se rotească cu 90°;
- La 180°, atât viteza pistonului, cât și accelerația pistonului sunt 0;
- În timpul deplasării până la PMS, graficele de accelerație și viteză ale pistonului se inversează.
