Предметы:
- введение
- Первичные и вторичные движения поршня
- Скорость поршня
- Ускорение поршня
- Полный обзор хода поршня, скорости и ускорения
Инлейдинг:
Движение поршня вверх и вниз (поступательное) преобразуется во вращательное движение кривошипно-шатунным механизмом. Поршень движется вверх и вниз по прямой линии. Это называется движением первичного поршня. Однако шатун движется не только вверх и вниз, но и вбок. За счет бокового перемещения шатуна поршень пройдет несколько большее расстояние. Помимо увеличенного расстояния, в этот момент поршень также достиг максимальной скорости движения. Это дополнительное расстояние называется вторичным движением поршня.
На рисунке показано движение поршня. Верхний синий поршень указывает, где находится ВМТ (верхняя мертвая точка). Синий поршень справа посередине указывает расстояние перемещения первичного поршня (т. е. на котором шатун не стал наклоненным). Нижний поршень красного цвета указывает на дополнительное расстояние, создаваемое вращением коленчатого вала и наклоном шатуна; это вторичное движение поршня.
Когда коленчатый вал повернут на 90 градусов, скорость движения поршня максимальна. Вторичное движение поршня обеспечивает большее пройденное расстояние. Добавляя расстояние вторичного движения к расстоянию первичного движения, можно определить общее расстояние, пройденное поршнем.
Соотношение длины кривошипной шейки и длины шатуна определяет величину вторичного движения. Вторичное движение поршня также влияет на скорость поршня и ускорение поршня.
Первичные и вторичные движения поршня:
Движение первичного и вторичного поршня показано на графиках в этом разделе в зависимости от пройденного расстояния. Сумма движения первичного и вторичного поршня представляет собой общее движение поршня. Ниже поясняется структура всего пути поршня.
Первичное движение поршня:
Сила в направлении от ВМТ к ВМТ и сила от ВМТ к ВМТ вместе вызывают вибрацию, которая возникает один раз за оборот коленчатого вала. Вот почему эту силу еще называют первичной силой. Первичная сила совершает первичное движение.
- Движение первичного поршня равно 0 при повороте коленчатого вала на 0°, а также на 180 при повороте коленчатого вала на 0°;
- Если рассматривать исключительно движение первичного поршня, то при повороте коленчатого вала на 90° поршень находится на половине хода (тоже на середине хода цилиндра), а именно на 90 мм.
Вторичное движение поршня:
Боковое перемещение шатуна обеспечивает вторичное перемещение поршня. Чем больше соотношение между шатунной шейкой и длиной шатуна, тем больше вторичная сила и, следовательно, вторичное перемещение.
- В ВМТ вторичное движение равно 0;
- При повороте коленчатого вала на 90° вторичное перемещение максимально;
- Прибавляем расстояние, которое проходит поршень при вторичном движении, к первичному. Это фактический путь, который прошел поршень.
Фактическое движение поршня:
Фактическое движение поршня формируется суммой движения первичного и вторичного поршня. На графике это можно прочитать как «всего».
- Поршень уже прошел половину своего хода в цилиндре, прежде чем коленчатый вал повернулся на 90 градусов. На графике мы видим, что поршень прошел 110 мм под углом 90 градусов. Это 61% от общего количества ударов;
- Длина кривошипной шейки и, следовательно, передаточное число кривошипа и шатуна (часто называемое лямбда), определяют вторичный и, следовательно, общий ход поршня.
Вторичное движение поршня усиливает вибрации двигателя. В двигателе с четырьмя или меньшим количеством цилиндров, где вторичные силы относительно велики, балансирные валы применяется для ограничения вибраций двигателя.
Скорость поршня:
В ходе рабочего процесса поршень меняет направление движения в ВМТ и ВМТ. В ODP и ВМТ скорость поршня равна нулю. Это связано с тем, что в этих точках поршень меняет направление. Когда поршень движется от ВМТ к ВМТ, скорость поршня увеличивается. Скорость первичного поршня достигает максимального значения около 90 градусов поворота коленчатого вала. Это результат положительного ускорения поршня при движении вниз. Однако по мере увеличения угла шатуна в игру вступает скорость вторичного поршня. Скорость вторичного поршня связана с наклоном шатуна и вносит дополнительный вклад в общую скорость поршня. Эта вторичная скорость поршня приводит к тому, что общая скорость поршня достигает максимального значения раньше, чем это могло бы произойти при одной только скорости первичного поршня. Обычно это происходит до достижения угла коленчатого вала в 90 градусов. На графике ниже мы видим, что общая скорость поршня уже максимальна и составляет примерно 75%.
Ускорение поршня:
Скорость поршня обсуждалась в предыдущем параграфе. На графике видно, что скорость поршня в ВМТ и ВМТ равна 0, а скорость увеличивается и уменьшается при движении вниз и вверх. При ускорении поршня мы смотрим на ускорение и замедление поршня в цилиндре.
Когда угол кривошипа равен 0 градусов, поршень находится в верхней точке своего хода и готов начать движение вниз. В этот момент ускорение поршня максимально. Это связано с резким изменением направления движения поршня от остановки в высшей точке до начала движения вниз. При движении к ВМТ ускорение уменьшается. Ускорение первичного поршня равно 0 при повороте коленчатого вала на 90 градусов. В предыдущем абзаце мы видим, что скорость поршня снова уменьшается на 90 градусов. Между 90 и 180 градусами коленчатого вала поршень тормозит, пока не достигнет ВМТ. На графике мы видим торможение как отрицательное ускорение.
Вторичное ускорение поршня снова создается за счет наклона шатуна. В двигателе с внеосевым шатуном шатун находится под небольшим углом уже тогда, когда поршень находится в ВМТ. В результате вторичного ускорения поршня общее ускорение поршня увеличивается на первых ступенях коленчатого вала.
Общий обзор хода поршня, скорости и ускорения:
В предыдущих параграфах обсуждались первичные, вторичные и общие движения и скорости для каждого графика. В этом обзоре мы видим итоги на одном графике.
- По мере движения поршня вниз вес поршня увеличивается (от 0 до 180°);
- Поршень изменил направление своего движения между предыдущим ходом и текущим ходом. Из-за резкого изменения направления движения ускорение поршня максимально от 0 градуса коленвала;
- Скорость поршня постепенно увеличивается, достигая максимума до поворота коленчатого вала на 90°;
- При угле 180° скорость и ускорение поршня равны 0;
- При движении к ВМТ графики ускорения и скорости поршня меняются на противоположные.
Связанные страницы:
