In dit artikel wordt uitgelegd wat het drijfstang-krukmechanisme is en waarvoor het wordt gebruikt. Daarnaast worden de verschillende onderdelen waaruit het drijfstang-krukmechanisme bestaat en de formule van dit mechanisme gepresenteerd.
Wat is het drijfstang-krukmechanisme?
Het drijfstang-krukmechanisme is een mechanisme dat wordt gebruikt om een cirkelvormige beweging om te zetten in een translatiebeweging, of omgekeerd. Dat wil zeggen dat het drijfstang-krukmechanisme de roterende beweging omzet in een heen en weer gaande lineaire beweging, en omgekeerd.
Hoofdzakelijk bestaat het drijfstang-krukmechanisme uit de drijfstang en de kruk . Zo combineren de twee mechanische delen zich om van een roterende beweging naar een rechtlijnige oscillerende beweging te gaan.
Zoals je in de afbeelding hierboven kunt zien, voert de grijze balk (crank) een roterende beweging uit, terwijl het rechteruiteinde van de groene balk (crank) een lineaire beweging uitvoert. Het drijfstang-krukmechanisme maakt het dus mogelijk om van een roterende beweging naar een rechtlijnige beweging te gaan.
Het drijfstang-kruksysteem is geen recente uitvinding, maar werd al in het Romeinse Rijk gebruikt. Hoewel het een heel eenvoudig type mechanisme lijkt te zijn, heeft het echter veel toepassingen in de techniek; verbrandingsmotoren in auto’s gebruiken dit mechanisme bijvoorbeeld.
Elementen van het drijfstang-krukmechanisme
Hoofdzakelijk omvat het drijfstang-krukmechanisme de volgende elementen:
- Crank : Het is een stijve staaf waarvan het ene uiteinde is bevestigd aan de roterende beweging en het andere uiteinde is bevestigd aan de drijfstang.
- Drijfstang : dit is het element van het mechanisme dat verantwoordelijk is voor het omzetten van de roterende beweging van de kruk in een lineaire beweging.
- Geleiding : beperkt de beweging van de zuiger en de drijfstang, op deze manier is de beweging van de zuiger lineair.
- Plunjer (of zuiger) : onderdeel van het drijfstang-krukmechanisme dat een rechtlijnige oscillerende beweging uitvoert, dat wil zeggen afwisselend voorwaarts en achterwaarts beweegt.
Formule van het drijfstang-krukmechanisme
Zodra we de definitie van het drijfstang-krukmechanisme en zijn componenten hebben gezien, zullen we zien wat de wiskundige formule is waarmee we de beweging van dit mechanisme kunnen bestuderen.
Om de vergelijking van het drijfstang-krukmechanisme te vinden, zullen de parameters worden gebruikt die worden weergegeven in het volgende kinematische diagram van het mechanisme.
Als we het vaste uiteinde van de kruk als referentie nemen, is de positie van het uiteinde van de kruk (x) gelijk aan de horizontale projectie van de kruk plus de horizontale projectie van de kruk. Daarom is de formule voor het drijfstang-krukmechanisme als volgt:
De formule voor dit type mechanisme kan echter worden vereenvoudigd. Want als we bedenken dat de lengte van de drijfstang veel groter is dan de lengte van de kruk (l>>r), dan is de uitdrukking als volgt:
Toepassingsvoorbeelden van het drijfstang-krukmechanisme
Ten slotte zullen we enkele van de meest voorkomende toepassingen van het drijfstang-cranksysteem zien.
- Zuigermotor : Verbrandingsmotoren zijn ongetwijfeld de meest voorkomende toepassing van het drijfstang-krukmechanisme. De functie van dit mechanisme is om de energie die wordt gegenereerd tijdens de explosie van de brandstof om te zetten in een cirkelvormige beweging van de krukas. Niet-elektrische auto’s gebruiken dit type motor.
- Hydrostatische pompen : de krukas drijft het drijfstang-kruksysteem aan en de zuiger drijft de vloeistof uit de pomp.
- Naaimachine : de werking van dit type machine is gebaseerd op het drijfstang-krukmechanisme.
- Geautomatiseerd speelgoed : het meeste speelgoed met automatische bewegingen maakt ook gebruik van het krukmechanisme.