denekler:
- tanıtım
- Birincil ve ikincil piston hareketleri
- Piston hızı
- Piston ivmesi
- Piston hareketi, hız ve ivmeye tam genel bakış
Giriiş:
Pistonun yukarı aşağı (öteleme) hareketi, krank-biyel mekanizması tarafından dönme hareketine dönüştürülür. Piston düz bir çizgide yukarı ve aşağı hareket eder. Buna birincil piston hareketi denir. Ancak biyel kolu sadece yukarı aşağı hareket etmekle kalmıyor aynı zamanda yana doğru da hareket ediyor. Biyel kolunun yanal hareketi nedeniyle piston biraz daha fazla mesafe kat edecektir. Artan mesafeye ek olarak piston da bu noktada en yüksek hareket hızına ulaşmıştır. Bu ekstra mesafeye ikincil piston hareketi denir.
Şekil piston hareketini göstermektedir. Üstteki mavi piston TDC'nin (Üst Ölü Merkez) nerede olduğunu gösterir. Sağ ortadaki mavi piston, birincil piston hareketinin mesafesini (yani biyel kolunun eğilmediği mesafeyi) gösterir. Alttaki kırmızı renkli piston, krank milinin dönüşü ve biyel kolunun eğiminin yarattığı ekstra mesafeyi gösterir; bu ikincil piston hareketidir.
Krank mili 90 derece döndürüldüğünde pistonun hareket hızı en yüksek seviyeye ulaşır. İkincil piston hareketi daha fazla mesafe kat edilmesini sağlar. İkincil hareketin mesafesinin birincil hareketin mesafesine eklenmesiyle pistonun kat ettiği toplam mesafe belirlenebilir.
Krank muylusunun uzunluğu ile biyel kolunun uzunluğu arasındaki oran, ikincil hareketin büyüklüğünü belirler. İkincil piston hareketinin aynı zamanda piston hızı ve piston ivmesi üzerinde de etkisi vardır.
Birincil ve ikincil piston hareketleri:
Birincil ve ikincil piston hareketi bu bölümde kat edilen mesafe olarak grafiklerde gösterilmektedir. Birincil ve ikincil piston hareketinin toplamı, toplam piston hareketidir. Toplam piston yolunun yapısı aşağıda açıklanmıştır.
Birincil piston hareketi:
TDC'den TDC'ye doğru olan kuvvet ve ODP'den TDC'ye olan kuvvet birlikte, krank mili devri başına bir kez meydana gelen bir titreşime neden olur. Bu nedenle bu kuvvete birincil kuvvet de denir. Birincil kuvvet, birincil bir hareket yapar.
- Birincil piston hareketi 0° krank mili dönüşünde 0'dır ve ayrıca 180°'de 0'dır;
- Yalnızca birincil piston hareketine bakarsak, 90° krank mili dönüşüyle piston strokun yarısında (aynı zamanda silindirin yarısında), yani 90 mm'de olur.
İkincil piston hareketi:
Biyel kolunun yanal hareketi ikincil piston hareketini sağlar. Krank pimi ile biyel kolu uzunluğu arasındaki oran ne kadar büyük olursa, ikincil kuvvet ve dolayısıyla ikincil hareket de o kadar büyük olur.
- TDC'de ikincil hareket 0'dır;
- 90° krank mili dönüşünde ikincil hareket maksimumdur;
- Pistonun ikincil hareket sırasında kat ettiği mesafeyi birincil harekete ekliyoruz. Bu, pistonun kat ettiği gerçek yoldur.
Gerçek piston hareketi:
Gerçek piston hareketi, birincil ve ikincil piston hareketinin toplamından oluşur. Bu grafikte “toplam” olarak okunabilir.
- Krank mili 90 derece dönmeden önce piston silindir içindeki strokunun yarısına ulaşmış durumdadır. Grafikte pistonun 110 derecede 90 mm hareket ettiğini görüyoruz. Bu, toplam vuruşun %61'idir;
- Krank muylusunun uzunluğu ve dolayısıyla krank-biyel kolu oranı (genellikle lambda olarak anılır), ikincil ve dolayısıyla toplam piston hareketini belirler.
İkincil piston hareketi motor titreşimlerini artırır. İkincil kuvvetlerin nispeten büyük olduğu dört veya daha az silindirli bir motorda, denge milleri Motor titreşimlerini sınırlamak için uygulanır.
Piston Hızı:
Çalışma süreci sırasında piston, ODP ve TDC'de hareket yönünü tersine çevirir. ODP ve TDC'de piston hızı sıfırdır. Bunun nedeni pistonun bu noktalarda yön değiştirmesidir. Piston TDC'den ODP'ye hareket ettikçe piston hızı artar. Birincil piston hızı, krank milinin 90 derece dönüşü civarında maksimum değerine ulaşır. Bu, aşağı doğru hareket sırasında pistonun pozitif ivmesinin sonucudur. Ancak biyel kolu açısı arttıkça ikincil piston hızı devreye girmektedir. İkincil piston hızı biyel kolunun eğimiyle ilişkilidir ve toplam piston hızına ek bir katkı sağlar. Bu ikincil piston hızı, toplam piston hızının maksimum değerine, tek başına birincil piston hızından daha erken ulaşmasına neden olur. Bu genellikle 90 derecelik krank mili açısından önce gerçekleşir. Aşağıdaki grafikte toplam piston hızının zaten yaklaşık %75 civarında maksimum olduğunu görüyoruz.
Piston ivmesi:
Piston hızı önceki paragrafta tartışılmıştı. Grafik, TDC ve ODP'deki piston hızının 0 olduğunu, aşağı ve yukarı hareket sırasında hızın arttığını ve azaldığını göstermektedir. Piston ivmesi ile silindir içindeki pistonun hızlanmasına ve yavaşlamasına bakıyoruz.
Krank açısı 0 derece olduğunda piston strokunun en üst noktasındadır ve aşağı doğru hareket etmeye hazırdır. Bu noktada piston ivmesi maksimumdur. Bunun nedeni, pistonun hareket yönünün en yüksek noktada durmaktan aşağıya doğru harekete başlamasına kadar ani değişmesidir. ÜÖN'e doğru hareket ederken ivme azalır. Birincil piston ivmesi, krank milinin 0 derece dönüşünde 90'dır. Önceki paragrafta piston hızının 90 derecede tekrar düştüğünü görüyoruz. 90 ila 180 krank mili derecesi arasında piston ÜÖN'ye ulaşana kadar frenlenir. Grafikte frenlemeyi negatif ivme olarak görüyoruz.
İkincil piston ivmesi yine biyel kolunun eğilmesiyle oluşturulur. Eksen dışı biyel koluna sahip bir motorda, piston ÜÖN konumundayken biyel kolu zaten küçük bir açıdadır. İkincil piston ivmesi sonucunda birinci krank mili derecelerinde toplam piston ivmesi artar.
Piston hareketi, hız ve ivmeye genel bakış:
Önceki paragraflarda her grafiğin birincil, ikincil ve toplam hareketleri ve hızları tartışılmıştı. Bu genel bakışta toplamları tek bir grafikte görüyoruz.
- Piston aşağı doğru hareket ettikçe piston ağırlığı artar (0'dan 180°'ye);
- Piston, önceki strok ile geçerli strok arasındaki hareket yönünü tersine çevirmiştir. Ani hareket yönü değişikliğinden dolayı pistonun ivmesi 0 krank mili dereceden itibaren maksimum olur;
- Piston hızı kademeli olarak artar ve krank mili 90° dönmeden önce maksimuma ulaşır;
- 180°'de hem piston hızı hem de piston ivmesi 0'dır;
- ÜÖN'ye doğru hareket ederken piston ivme ve hız grafikleri tersine döner.
İlgili sayfalar:
