让往复式发动机流畅工作的临界曲柄连杆比 W. S. KIMBALL, Ph.D. 前言 十字头往复式发动机的最大速度在上一篇文章中进行了讨论。 十字头往复式发动机的最大速度在 。 该文章以曲柄 的角位置以及曲柄(r)和连杆 和连杆(c)的长度之比为函数.。在 n=x/p= 了最大速度的表达 。其中 y=r / 中我们发现 给出了曲柄臂在最大速度时的临 界角,而ω是采用先前文章中的曲柄臂或者轴的角速度 这张最高速度图是针对 是采用先前文章中的曲柄臂或者轴的角速度。这张最高速度图是针对 临界角 X 以及对曲柄连杆比 R/C 绘制的。结果显示(图 4 和图 5, ,脚注 2)在某 个速度的时候,曲柄臂和连杆是成直角的 曲柄臂和连杆是成直角的。至于位置和大小,这种差异是非常清 这种差异是非常清 楚的,但在对于工程应用是没什么利用价值的 但在对于工程应用是没什么利用价值的。 本文章将着重研究十字头在最大加速度时候的幅度, 本文章将着重研究十字头在最大加速度时候的幅度 以及在发动机循环运动 时的位置(图 1)和这些极大值如何随曲柄臂 和这些极大值如何随曲柄臂(抛出的曲轴)与连杆的比值变化 与连杆的比值变化 的(图 2) 在这个研究中两个好奇的结果出现了。第一个结果就是这个比值总 。在这个研究中两个好奇的结果出现了 第一个结果就是这个比值总 是大于 1/4 (从 1/3.79 到无穷大 。 到无穷大) 在每个周期中有 3 个最大值而不是在简谐运动 运动的 2 个极点位置。其中的 2 个正好对应着十字头加速度最大的位置 其中的 个正好对应着十字头加速度最大的位置,也就是 在远离曲轴,朝着气缸的方向 朝着气缸的方向,及发生在两个曲柄臂对称的位置。 。 第二个奇怪的发现就是这 2 个正的最大加速度有一个较小(等于 等于)的值,或 者发生在当曲柄连杆比值 r/c=1/2.8=0.357 时的极小值,此时周期角是 此时周期角是 这是离行程末端 的θ=π,那里是简谐运动的正极值。 的 。 在某种意义上去,这个比值 r/c=1/2.8 是一个最佳比例。因为最小加速度意 这个比值 因为最小加速度意 味着最低挺举或惯性力的横梁, 味着最低挺举或惯性力的横梁 因此最低发动机的磨损只要关注这些加速度极值 因此最低发动机的磨损只要关注这些加速度极值。 在这些所有比值中, 对于一直围绕曲柄臂外侧摆动的加速度是有相对小的差异的。 对于一直围绕曲柄臂外侧摆动的加速度是有相对小的差异的 因此,被称为是往复式发动机顺利运作的最佳配比 虽然它只是指十字头正加速 被称为是往复式发动机顺利运作的最佳配比。虽然它只是指十字头正加速 度和负加速度的最大值。 。 但这确不会发生,就是发动机不会被做成这个比值 但这个比值的存在,还 就是发动机不会被做成这个比值,但这个比值的存在 是再次指出来下。而且还有 2 个位置是在远离行程末端位置 而且还有 上,在相应的简谐运动中这些极大的幅度只有 69.52%, 在相应的简谐运动中这些极大的幅度只有 的极值。