Kolbenposition einer Schubkurbel berechnen

Ausgegeben werden der Abstand des Kolbenbolzens von der Kurbelwellenmitte entlang der Hubachse sowie der Weg ab dem oberen Totpunkt. Damit ist der Bezug eindeutig. Die exakte Geometrie funktioniert mit jeder einheitlich verwendeten Längeneinheit und eignet sich für Motoren, Verdichter, Pumpen und Pressen.

Mechanismus und Bezug festlegen

Eine Schubkurbel wandelt Drehung über ein starres Pleuel in eine Hin-und-her-Bewegung um. Geben Sie den Winkel in Grad mit 0 Grad am oberen Totpunkt sowie Kurbelradius und Pleuellänge von Mitte zu Mitte ein. Beide Längen müssen dieselbe Einheit verwenden, etwa Millimeter oder Zoll. piston_position_from_crank_center bezeichnet den Abstand zwischen Kurbelwellenachse und Kolbenbolzen auf der Hubachse. displacement_from_top_dead_center beginnt bei null und wächst zum unteren Totpunkt. Beide Angaben verhindern die Verwechslung verschiedener Positionsbezüge. Das Pleuel muss mindestens so lang wie der Radius sein, damit eine volle Umdrehung möglich ist. Winkel außerhalb einer Umdrehung werden auf den entsprechenden Wert von 0 bis unter 360 Grad normiert.

Geometrie des Ergebnisses verstehen

Die Rechnung zerlegt den Kurbelzapfen parallel und senkrecht zur Hubrichtung. Mit Radius r, Pleuellänge l und Winkel θ gilt x = r cos(θ) + √(l² − r² sin²(θ)). Der Wurzelausdruck ist die axiale Pleuelkomponente. Der obere Totpunkt liegt bei l + r; der Weg von dort beträgt l + r − x. Beim zentrischen Mechanismus liegt der untere Totpunkt bei l − r und der Gesamthub bei 2r. Ein endliches Pleuel erzeugt keine perfekte Sinusbewegung: Seine Schrägstellung bewirkt eine Asymmetrie um die Hubmitte. Ein im Verhältnis längeres Pleuel verringert diesen Effekt. Das Modell nimmt starre Glieder ohne Versatz an und liefert stabile Zahlen ohne Simulation, Iteration oder externe Daten.

Ausgabe für Konstruktion und Analyse nutzen

Erstellen Sie Wegtabellen, vergleichen Sie Pleuelverhältnisse, bestimmen Sie Ereignisse bei festen Winkeln oder prüfen Sie eine CAD-Zeichnung. Berechnen Sie bei einer Winkelreihe jeden Winkel einzeln und behalten Sie Maße und Einheit bei. Hub und Totpunkte dienen zur Kontrolle: Bei 0 Grad ist der Weg vom oberen Totpunkt null, bei 180 Grad entspricht er dem doppelten Radius. Das Modell setzt voraus, dass die Hubachse durch die Kurbelwellenmitte läuft, Bauteile starr und Gelenke spielfrei sind und Maße konstant bleiben. Es beschreibt Geometrie, nicht das reale Lastverhalten. Kolbenbolzen- oder Zylinderversatz, Spiel, Verformung und Toleranzen benötigen zusätzliche Modelle. Jede automatisierte API-Berechnung kostet $0.002. Prüfen Sie unsichere Ausgangsmaße, statt numerische Stellen mit physischer Genauigkeit gleichzusetzen.