Technika / Autó / A bütyökgeometria és hatása

Linkajánló

Az oldalon harmadik féltől származó cookie-kat (sütiket) használunk a megjelenő reklámok személyre szabása és statisztikai adatok gyűjtése érdekében. Az oldal használatával elfogadod a cookie-k használatát. Több információ
Elfogadom

A fenti képen egy egy-vezérműtengelyes, négyszelepes motor szelepvezérlés részlete látható. Ennek a konstrukciónak az óriási előnye az alacsony beépítési magassága. Hátránya viszont a szelephézag manuális állítása, mivel hidrotőke beépítésével már jelentősen megnőne a beépítési magasság. Viszont az erőkar változása miatti - fentebb részletezett - problémák itt is jelen vannak, nem is kis mértékben. Ahhoz, hogy ezt kompenzálni lehessen, jóval nagyobbnak kellene lennie a himba forgástengelye és a vezérmű tengelye közti távolságnak, mint a másik oldal erőkarjának. Viszont így a bütyök emelése is nagyobb kell, hogy legyen, mint a számunkra szükséges szelepemelés mértéke, így viszont nőnek a méretek is... Vagy pedig marad a nagyon eltorzult, aszimmetrikus geometriájú bütykök.

És most egy kicsit a bütykökről. Bármennyire is olyan egyszerűnek tűnik, mint egy 100-as szög, azért egy "picit" összetettebb a kérdés. Egyes (egyetemi) tankönyvekben még említést tesznek a 3 ívből összeálló bütyökről, de szerintem már nagyon-nagyon sok éve nem létezik ilyen új konstrukcióban. Ennek nagy előnye, hogy egy körzővel és az emelés belekalkulálásával körülbelül 38mp alatt megrajzolható a beméretezett bütyök. Aztán azon túl, hogy "végül is ez is működik", más jót nem is lehet mondani róla. Zajos, iszonyatos erőkkel terheli a vezérmű-részeket és ezáltal több nagyságrenddel nagyobb kopást idéz elő, mint a többi geometria. Ez így néz ki:

A bütyök kontúrja felett az ív görbülete (a görbület = a rádiusz reciproka, vagyis G=1/R) rajzolódik ki. Mielőtt elemezgetni kezdeném a bütyök hatásait, egy kicsit címszavakban a foronómiai görbékről. Foronómiai görbéknek egy mozgás jellemző görbéit nevezzünk, legtöbbször egy diagramban ábrázolva. Ezek közé tartozik az út (ebben az esetben a szelepemelés), a sebesség és a gyorsulás. A szeleprészek elemzésébe bele szokták még venni az erőfüggvényt is.

Az alábbi jelöléseket felhasználva:
s: út (szelepemelés)
v: sebesség (szelep pillanatnyi sebessége)
a: gyorsulás (szelep pillanatnyi gyorsulása)
F: erő a bütyök és a hozzá csatlakozó elem között (hidrotőke, lökőrúd, himbagörgő, stb.)
K: konstans

És még egy kiegészítés: a gyorsulás lehet pozitív is és negatív is. Csak a negatív gyorsulást a konyhanyelv lassulásnak nevezi. Az út, a sebesség és a gyorsulás függvényei között az integrálás és a deriválás teremt kapcsolatot, de mivel nem kívánok magasabb szintű matematikába bonyolódni, így egy egyszerű példával próbálom magyarázni:

* ha egyenletesen haladunk, akkor a gyorsulásunk nulla, a sebességünk állandó és az általunk megtett út lineárisan növekszik. Tehát az a = 0 kifejezésen nincs mit magyarázni. A sebesség konstans, tehát a nulladik hatványon van, így a függvénye egy diagramban, ahol a vízszintes tengelyen az idő fut, egy vízszintes vonal lesz. Az út függvénye lineáris lesz, egy jobbra-felfelé mutató, szögben álló egyenes. Vagyis a gyorsulás nulla, a sebesség nulladfokú, az út pedig elsőfokú lesz.

* ha viszont egyenletesen gyorsulunk, akkor a gyorsulás konstans, vagyis nulladfokú lesz, így a diagramban egy vízszintes egyenes lesz belőle. A sebesség lineáris, vagyis elsőfokú, így a diagramban egy ferde egyenes lesz belőle, az út pedig másodfokú lesz, tehát a diagramban parabolikus jellege lesz a görbéjének.

* és ebből már logikusan következik, hogy ha a gyorsulásunk sem állandó, hanem mondjuk lineárisan nő, akkor a sebességfüggvényünk már másodfokú lesz, és az útfüggvény már harmadfokú.

Amennyiben adott a gyorsulásnak egy összetettebb függvénnyel megadott alakja, akkor abból már csak integrálással számítható a valós sebesség és út függvény.

Összegezve, egyszerű függvénnyel leírható mozgások esetén az út mindig egy hatvánnyal magasabb kitevőn van, mint a sebesség, és kettővel magasabban, mint a gyorsulás. Ebből következik, hogy a sebesség egy kitevővel van magasabban, mint a gyorsulás. És mindezt miért mondtam el? Tehát visszatérve a fenti ábrához, az ívek találkozásánál a görbület értékében ugrás jelenik meg. Ezt lehetne "függőleges eseményként" nevezni, ami annyit tesz, hogy nulla idő alatt kell valaminek egy adott szintről egy másik szintre ugrania. Ezt még az elektronikában is meglehetősen nehéz megvalósítani, ott is idő kell - csak jóval kevesebb - értékugrások létrehozásához, de a mechanikus részek esetében ez még sokkal lassabban megy csak. És a konkrét példánál maradva képzeljük el azt a pár pillanatot, amikor a szelepszár - a közvetett részekkel együtt - a bütyök alapkörén csúszik és várja a nyitás pillanatát. Amíg az alapkörön van, addig egy helyben áll, nem történik semmi. Viszont amint elér az alapkör és a felfutó ív találkozásához, ott egy gondolatvillanás alatt már v sebességgel kell nyílnia a szelepeknek. Ha ezt képletszerűen próbáljuk felírni, akkor a v=a*t összefüggést felhasználva látszik, hogy ha az idő (t) értéke a nullához közelít, akkor a gyorsulás (a) értéke erősen kezd a végtelen irányába elszállni. A nagy értékű gyorsulások végett a felfutó-ágban óriási erők lépnek fel, a bütyök tetején a szeleprészek elválhatnak a bütyöktől, a lefutó-ágban pedig az iménti elválás miatt pattoghat lefelé végig a szelep a bütykön. Szélső esetben a bütyök tetején ahogy elvált a szelep a profiltól, a lefutó-ágban már csak a bütyök kontúrja felett lobogva próbál visszatérni a helyére, majd találkozva a szelepfészekkel, csattan egy szépet nagyot és még vissza-visszapattan egyszer-kétszer, mire végre megáll. Természetesen ez a probléma nem csak ennél a bütyökprofilnál jöhet elő, elgyengült vagy alulméretezett szeleprugók esetén bármikor, de ennél különösképp jó esély van rá.


Előző oldal Előző oldalKövetkező oldal Következő oldal
© halmaz.hu