In diesem Artikel wird erläutert, was der Pleuel-Kurbelmechanismus ist und wofür er verwendet wird. Darüber hinaus werden die verschiedenen Teile, aus denen der Pleuel-Kurbel-Mechanismus besteht, und die Formel dieses Mechanismus vorgestellt.
Was ist der Pleuel-Kurbelmechanismus?
Das Pleuel-Kurbelgetriebe ist ein Mechanismus, der dazu dient, eine Kreisbewegung in eine translatorische Bewegung oder umgekehrt umzuwandeln. Das heißt, der Pleuel-Kurbel-Mechanismus wandelt eine Drehbewegung in eine hin- und hergehende lineare Bewegung um und umgekehrt.
Der Pleuel-Kurbelmechanismus besteht im Wesentlichen aus der Pleuelstange und der Kurbel . Somit gehen die beiden mechanischen Teile zusammen von einer Drehbewegung in eine geradlinige Schwingbewegung über.
Wie Sie im Bild oben sehen können, führt der graue Balken (Kurbel) eine Drehbewegung aus, während das rechte Ende des grünen Balkens (Kurbel) eine lineare Bewegung ausführt. Somit ermöglicht der Pleuel-Kurbelmechanismus den Übergang von einer Drehbewegung zu einer geradlinigen Bewegung.
Das Pleuel-Kurbel-System ist keine neue Erfindung, sondern wurde bereits im Römischen Reich eingesetzt. Obwohl es sich um einen sehr einfachen Mechanismus zu handeln scheint, gibt es in der Technik viele Anwendungen, beispielsweise wird dieser Mechanismus in Verbrennungsmotoren in Automobilen verwendet.
Elemente des Pleuel-Kurbelmechanismus
Der Pleuel-Kurbelmechanismus umfasst im Wesentlichen die folgenden Elemente:
- Kurbel : Es handelt sich um eine starre Stange, deren eines Ende an der Drehbewegung und das andere Ende an der Pleuelstange befestigt ist.
- Pleuel : Dies ist das Element des Mechanismus, das für die Umwandlung der Drehbewegung der Kurbel in eine lineare Bewegung verantwortlich ist.
- Führung : Begrenzt die Bewegung des Kolbens und der Pleuelstange, sodass die Bewegung des Kolbens linear ist.
- Stößel (oder Kolben) : Teil des Pleuel-Kurbel-Mechanismus, der eine geradlinige Schwingbewegung ausführt, das heißt, er bewegt sich abwechselnd vorwärts und rückwärts.
Formel des Pleuel-Kurbel-Mechanismus
Sobald wir die Definition des Pleuel-Kurbel-Mechanismus und seiner Komponenten gesehen haben, werden wir sehen, wie die mathematische Formel lautet, die es uns ermöglicht, die Bewegung dieses Mechanismus zu untersuchen.
Um die Gleichung des Pleuel-Kurbel-Mechanismus zu finden, werden die im folgenden kinematischen Diagramm des Mechanismus gezeigten Parameter verwendet.
Nimmt man das feste Ende der Kurbel als Referenz, ist die Position des Endes der Kurbel (x) gleich der horizontalen Projektion der Kurbel plus der horizontalen Projektion der Kurbel. Daher lautet die Formel für den Pleuel-Kurbelmechanismus wie folgt:
Die Formel für diese Art von Mechanismus kann jedoch vereinfacht werden. Denn wenn wir bedenken, dass die Länge der Pleuelstange viel größer ist als die Länge der Kurbel (l>>r), dann lautet der Ausdruck wie folgt:
Anwendungsbeispiele des Pleuel-Kurbelgetriebes
Abschließend werden wir einige der häufigsten Anwendungen des Pleuel-Kurbel-Systems sehen.
- Kolbenmotor : Verbrennungsmotoren sind sicherlich die am weitesten verbreitete Anwendung des Pleuel-Kurbel-Mechanismus. Die Funktion dieses Mechanismus besteht darin, die bei der Explosion des Kraftstoffs erzeugte Energie in eine kreisförmige Bewegung der Kurbelwelle umzuwandeln. Nicht-Elektroautos verwenden diesen Motortyp.
- Hydrostatische Pumpen : Die Kurbelwelle treibt das Pleuel-Kurbel-System an und der Kolben treibt die Flüssigkeit aus der Pumpe.
- Nähmaschine : Die Funktionsweise dieses Maschinentyps basiert auf dem Pleuel-Kurbel-Mechanismus.
- Automatisierte Spielzeuge : Die meisten Spielzeuge mit automatischen Bewegungen verwenden zum Betrieb auch den Kurbelmechanismus.