المحرك في أرقام

Engine in Numbers

[1 بار = ⁵10 بسكال (نيوتن/ متر²) = 0.1 ميجا بسكال (نيوتن/ مم²)]

محرك بنزين
سرعة دوران المحرك 6000 لفة/ دقيقة

مواصفات المحرك:

-         طول الشوط (S): 83.6 مم

-         قطر الاسطوانة(B) : 80 مم

-          طول ذراع المرفق (RR): 132.9 مم

 

* عدد لفات عمود المرفق في الثانية عند 6000 لفة/ دقيقة = 6000 ÷ 60 = 100 لفة / ثانية

عدد أشواط المكبس داخل الاسطوانة في الثانية = 100 × 2 = 200 شوط في الثانية

عدد الحريق داخل المكبس في الثانية (محرك رباعي الأشواط) = 200 ÷ 4 = 50 حريق في الثانية

يتحرك المكبس 200 مرة صعودا وهبوط داخل الاسطوانة خلال ثانية واحدة

 

* سرعة المكبس المتوسطة عند 6000 لفة/دقيقة:

سرعة المتوسطة للمكبس = طول الشوط × عدد اللفات في الثانية × 2 شوط / لفة

                  = 83.6/ 1000 × 6000 / 60 × 2 = 16.72 متر/ ثانية × 3.6 = 60.2 كم/ساعة

* أقصى سرعة للمكبس: حوالي 1.6 السرعة المتوسطة للمكبس = 16.72 × 1.6 = 26.75 متر/ ثانية

                                                                         = 60.2 × 1.6 = 96.3 كم/ ساعة.

سرعة المكبس القصوى تصل إلى 100 كم/ ساعة داخل الاسطوانة

 

* العجلة القصوى للمكبس عند سرعة دوران 6000 لفة/ دقيقة

العجلة للمكبس في حدود 22000 متر/ ث² أي مقدار 22000 ÷ 9.81 = 2242.6 ضعف لعجلة الجاذبية

المكبس يتعرض لقوة جذب تساوي 2000 ضعف لعجلة الجاذبية الأرضية  (g)عند بداية الحركة لأسفل

 

* أقصى شد على ذراع التوصيل عند سرعة دوران 6000 لفة/ دقيقة (قوة القصور الذاتي للمكبس)

حيث أن أقصى عجلة هي 22000 متر/ ث²,  تحدث أثناء نزول المكبس عند أعلى نقطة لحركة المكبس داخل الاسطوانة (النقطة الميتة العليا).

 وبفرض أن كتلة المكبس وثلث ذراع التوصيل = 1 كجم

فإن قوة القصور الذاتي  لكتلة 1 كجم = ك * جـ =  1 × 22000= 22000 نيوتن

 22000 ÷ 9.81 = 2242.6 كجم = 2.24 طن  

قوة الشد المطلوبة لتحريك مكبس وزنه 1 كجم إلى أسفل عند النقطة الميتة العليا تصل إلى 2.24 طن

 

* أقصى ضغط على ذراع التوصيل عند سرعة دوران 6000 لفة/ دقيقة

حيث أن أقصى ضغط للحريق دخل اسطوانة محرك بنزين يكون في حدود 40- 60 بار, ويحدث أثناء شوط القدرة أثناء نزول المكبس لأسفل ويحدث عند حوالي 10^o بعد النقطة الميتة العليا.

ومساحة سطح المكبس = ط/4  ق² = 3.14/4 × (83.6)² = 5489.17 مم²

وأقصى ضغط = 60 بار × 0.1 = 6 ميجا بسكال (نيوتن/ مم²)

القوة على سطح المكبس = 5489.17 × 6 = 32934.7 نيوتن

ق = جـ ك (ا نيوتن = 9.81 كيلو. متر/ث²)

القوة (الضغط) على سطح المكبس =  32934.7 ÷ 9.81 = 3357.26 كيلوجرام = 3.36 طن

المكبس يتعرض لقوة ضغط أثناء شوط القدرة نتيجة تمدد الهواء داخل الاسطوانة تصل إلى 3.5 طن.

 

تصميم المحرك:

- يجب أن يصمم المكبس والبنز وذراع التوصيل وعمود المرفق وكراسي عمود المرفق لتتحمل تلك الأحمال.

- يصنع المكبس من معادن خفيفة لتقليل كتلة المكبس وبالتالي تقليل قوة القصور الذاتي

- حيث أن الحد الأقصى لضغط الاحتراق لمحرك الديزل أعلى من الضغط الأقصى لمحرك البنزين المساوي من ناحية سعة المحرك.  فإنه يستلزم زيادة أبعاد المكبس وذراع التوصيل للتغلب على تلك الأحمال, وبالتالي تزداد كتلة المكبس وذراع التوصيل. زيادة كتلة المكبس سوف تزيد بالتالي من قوة القصور الذاتي وللتغلب على ذلك  يتطلب جعل سرعة دوران محركات الديزل القصوى (400- 5000 لفة/ دقيقة) أقل من سرعة دوران محركات البنزين القصوى (6000- 8000 لفة/ دقيقة) للحد من قوة القصور الذاتي.

 

# برنامج إكسل لحساب أقصى سرعة و أقصى تعجيل لمكبس المحرك

# برنامج إكسل لحساب سرعة وعجلة المكبس بالنسبة لزوايا عمود المرفق وخلال طول الشوط.