Крывашыпна-шатунны механізм

-шатунны механізм]]
**Крывашыпна-шатунны механізм (КШМ)** прызначаны для пераўтварэння зваротна-паступальнага руху поршня ў вярчальны рух (напрыклад, ў вярчальны рух каленчатага вала ў рухавіках унутранага згарання), і наадварот.
Дэталі КШМ дзеляць на дзве групы, гэта рухомыя і нерухомыя дэталі:
* рухомыя: поршань з поршневымі кольцамі, поршневы палец, шатун, каленчаты вал з падшыпнікамі або крывашып, махавік.
* нерухомыя: блок цыліндраў (з'яўляецца базавай дэталлю рухавіка ўнутранага згарання) і ўяўляе сабой агульную адліўку з картэрам, галоўка цыліндраў, картэр махавіка і счаплення, ніжні картэр (паддон), гільзы цыліндраў, вечка блока, крапежныя дэталі, пракладкі накрывак блока, кранштэйны, паўкола каленчатага вала.

## Прынцып дзеяння 
Прамая схема:
Поршань пад дзеяннем ціску газаў здзяйсняе паступальны рух у бок каленчатага вала. З дапамогай кінематычных пар «поршань-шатун» і «шатун-вал» паступальны рух поршня пераўтворыцца ў вярчальны рух каленчатага вала.
Каленчаты вал складаецца з:
* шатунных шыек
* карэнных шыек
* процівагі
Зваротная схема:
Каленчаты вал пад дзеяннем прыкладзенага вонкавага крутоўнага моманту здзяйсняе вярчальны рух, якое праз кинематическую ланцуг «вал-шатун-поршань» пераўтворыцца ў паступальны рух поршня.

## Гісторыя 
### У прыродзе 
Заднія канечнасці конікаў ўяўляюць сабой крывашыпна-шатунный механізм з няпоўным абаротам.
Сцягно і галёнка чалавека і робатаў-андроідам таксама ўяўляюць сабой крывашыпна-шатунный механізм з няпоўным абаротам.

### У Рымскай імперыі 
 з 3-га стагоддзя да н. э., найбольш ранняя вядомая машына з злучэннем кривошипа і шатуна]].
У піларамах. Самыя раннія сведчанні, у любым пункце свету, для дзяржальні ў спалучэнні з шатуном на машыну з'яўляецца ў канцы Рымскай піларамы з Иераполиса з 3-га стагоддзя нашай эры і дзве рымскіх каменных піларамы у Герасе, Сірыі і Эфесе, Малая Азія (як у 6-м стагоддзі нашай эры).

## Ураўненні руху поршня 
### Вызначэнні 
*l* - даўжыня шатуна (адлегласць паміж шатуннопоршневой воссю і кривошипношатунной воссю)
*r* - радыус крывашыпа (адлегласць паміж кривашыпнашатуннай воссю і цэнтрам крывашыпа, г. зн. палова ходу поршня
*A* - вугал павароту крывашыпа (ад "верхняй мёртвай кропкі да ніжняй мёртвай кропкі")
*x* - становішча шатуннапоршневай восі (ад цэнтра крывашыпа ўздоўж восі цыліндру)
*v* - хуткасць шатуннапоршневай восі (ад цэнтра крывашыпа ўздоўж восі цыліндру)
*a* - паскарэнне шатуннапоршневай восі (ад цэнтра крывашыпа ўздоўж восі цыліндру)
*ω* - вуглавая скорасць крывашыпа ў радыянах у секунду (рады/сек.)

### Вуглавая скорасць 
Вуглавая скорасць крывашыпа ў абаротах у хвіліну (RPM):
:\omega= \frac{2\pi\cdot \mathrm{RPM}}{60} 

### Адносіны ў трохкутніку 
Як паказана ў дыяграме, цэнтр кривошипа, крывашыпнашатунная вось і шатуннапоршневая вось ўтвараюць трохкутнік NOP.
З тэарэмы косінус вынікае, што:
: l^2 = r^2 + x^2 - 2\cdot r\cdot x\cdot\cos A 

## Ураўненні па адносінах да вуглавога становішча крывашыпа (Вуглавая вобласць) 
Ураўненні, якія апісваюць  поршня па адносінах да вугла павароту крывашыпа.
Прыклады графікаў гэтых ураўненняў паказаны ніжэй.

### Становішча 
Становішча адносна вугла крывашыпа (пераўтварэннем адносін у трохкутніку): 
:  l^2 - r^2 = x^2 - 2\cdot r\cdot x\cdot\cos A 
:  l^2 - r^2 = x^2 - 2\cdot r\cdot x\cdot\cos A + r^2[(\cos^2 A + \sin^2 A) - 1]
:  l^2 - r^2 + r^2 - r^2\sin^2 A = x^2 - 2\cdot r\cdot x\cdot\cos A + r^2 \cos^2 A
:  l^2 - r^2\sin^2 A = (x - r \cdot \cos A)^2
:  x - r \cdot \cos A = \sqrt{l^2 - r^2\sin^2 A}
:  x  = r\cos A  + \sqrt{l^2 - (r\sin A)^2} 

### Скорасць 
Скорасць па адносінах да вуглаа павароту крывашыпа (першая вытворная ўзятая, выкарыстоўваючы правіла дыферэнцыявання складанай функцыі):
:
\begin{array}{lcl}
 x' & = & \frac{dx}{dA}     \\
    & = & -r\sin A + \frac{(\frac{1}{2}).(-2). r^2 \sin A \cos A}{\sqrt{l^2-r^2\sin^2 A}} \\
    & = & -r\sin A - \frac{r^2\sin A \cos A}{\sqrt{l^2-r^2\sin^2 A}}  
\end{array}

### Паскарэнне 
Паскарэнне адносна вугла крывашыпа (другая вытворная ўзятая, выкарыстоўваючы правіла дыферэнцыявання складанай функцыі і ):
:
\begin{array}{lcl}
 x'' & = & \frac{d^2x}{dA^2}     \\
     & = & -r\cos A - \frac{r^2\cos^2 A}{\sqrt{l^2-r^2\sin^2 A}}-\frac{-r^2\sin^2 A}{\sqrt{l^2-r^2\sin^2 A}} - \frac{r^2\sin A \cos A .(-\frac{1}{2})\cdot(-2).r^2\sin A\cos A}{\left (\sqrt{l^2-r^2\sin^2 A} \right )^3} \\
     & = & -r\cos A - \frac{r^2(\cos^2 A -\sin^2 A)}{\sqrt{l^2-r^2\sin^2 A}}-\frac{r^4\sin^2 A \cos^2 A}{\left (\sqrt{l^2-r^2 \sin^2 A}\right )^3}
\end{array} 

## Прыклад графікаў руху поршня 
Графік паказвае x, x', x" па адносінах да кута павароту кривошипа для розных радыусаў кривошипа, дзе L - даўжыня шатуна *(l)* і R - радыус кривошипа *(r)*:
[[Файл:Graph_of_Piston_Motion.png|злева|міні|800x800пкс|Адзінкамі вертыкальных восяў з'яўляюцца: [цаля] для становішча, [цалі/рады] для хуткасці, [цалі/рад2] для паскарэння.
Адзінкамі гарызантальных восяў з'яўляецца вугал павароту крывошипа у [градусах].]]
Анімацыя руху поршня з шатуном аднолькавай даўжыні і з крывашыпам пераменнага радыусу на графіцы вышэй:

## Ужыванне 
, мадэль 1898 г.]]
Крывашыпна-шатунны механізм выкарыстоўваецца ў рухавіках унутранага згарання, поршневых кампрэсарах, поршневых помпах, швейных машынах, крывашыпных прэсах, у прывадзе засавак некаторых кватэрных і сейфавых дзвярэй. Таксама крывашыпна-шатунны механізм ужываўся ў брусовых касілках.

## Гл. таксама 
* Рухавік унутранага згарання
* Паравоз

### Іншыя спосабы пераўтварэння вярчальнага руху ў прамалінейнае 
Тут была магчымасць змены Хойкена.
* Механізм Чэбышэва
* Механізм Хойкена
* Механізм Ліпкіна — Посселье
* Механізм Вата
* Механізм Саррюса
* Шатландскі механізм
* Механізм планшайба-стрыжні
* Кулачковы механізм
* Качаючый падшыпнік

## Спасылкі 
* Пераўтварэнне вярчальнага руху ў прамалінейнае
* Крывашыпна-шатунный механізм (КШМ) 

Катэгорыя:Рухавік унутранага згарання
Катэгорыя:Дэталі машын і механізмаў
Катэгорыя:Механізмы