Скидка на подшипники из наличия!
Новое поступление товара в 2026 году!
Тренажёр КШМ показывает кинематику кривошипно-шатунного механизма вживую: схватите шатунную шейку мышью, и поршень пойдёт по цилиндру, а под сценой перестроятся графики. Перемещение, скорость поршня и ускорение считаются одновременно точной формулой с корнем и инженерным рядом — расхождение веток видно в процентах прямо на кривых. Задайте радиус кривошипа, длину шатуна и обороты: ход поршня, угол поворота кривошипа и средняя скорость поршня пересчитываются в каждом кадре. Отдельные уроки разбирают верхнюю мертвую точку, силы на деталях и крутящий момент за оборот.
Ход поршня равен двум радиусам кривошипа: S = 2R. Радиус 75 мм даёт ход поршня 150 мм; вопрос из выдачи про сорокамиллиметровый радиус решается в одно действие — 80 мм. Диаметр и ход поршня вместе задают рабочий объём цилиндра, а отношение S/D определяет характер мотора.
Разберём число. Возьмём R = 75 мм, L = 300 мм (λ = 0,25) и n = 3000 об/мин, тогда ω = 314,16 рад/с. Учебный миф гласит, что скорость поршня максимальна при 90°, но производная точной формулы обнуляется раньше: при 76,7°. Инженерный ряд даёт близкие 77° — оба маркера стоят на графике тренажёра, и с ростом λ они уезжают влево. Сам максимум здесь равен 24,29 м/с, а при 90° поршень уже тормозит.
Верхняя мертвая точка — положение, где движение меняет знак, а скорость проходит через ноль. Возле неё перемещение почти нечувствительно к углу: при тех же R = 75 и L = 300 поворот кривошипа на 10° сдвигает поршень всего на 1,42 мм из полутора сотен. Именно поэтому вопрос «как найти верхнюю мертвую точку щупом» упирается в это зависание.
Практики решают задачу методом середины: как выставить верхнюю мертвую точку без риска — поставить две отметки при равной высоте поршня по обе стороны и взять середину дуги между ними. Метки верхней мертвой точки на шкиве и маховике проверяются так же; от найденного нуля затем выставляются фазы — вот где встречаются КШМ и ГРМ. Помните и про полный цикл: верхняя мертвая точка коленвала наступает дважды за два оборота — в конце сжатия и в конце выпуска.
КШМ двигателя решает одну задачу: назначение КШМ — превращать возвратно-поступательное движение во вращение вала. Детали КШМ в тренажёре прорисованы как на схеме: кривошип механизма — ведущее звено из щеки с противовесом и шатунной шейки, дальше шатун, поршневой палец и сам поршень в цилиндре. Работа кривошипно-шатунного механизма видна в динамике: угловая скорость кривошипа ω = πn/30 постоянна, а поршень движется несимметрично — в этом вся кинематика КШМ.
Угол отклонения шатуна связан с углом поворота кривошипа соотношением sin β = λ·sin φ. Чем короче шатун, тем больше β и тем сильнее боковое давление на гильзу — тренажёр показывает это вектором на юбке поршня.
Сила инерции поступательно движущихся масс равна Pj = −m·a и достигает пика в мёртвых точках. Ускорение поршня несимметрично: в верхней точке a = Rω²(1+λ) — для нашего примера 9253 м/с², а в нижней только Rω²(1−λ) = 5552 м/с². Отсюда две гармоники: первая — чистое гармоническое колебание, как у маятника, вторая — добавка удвоенной частоты, растущая с λ.
Тангенциальная составляющая на шейке создаёт крутящий момент M = T·R, и в обеих мёртвых точках он равен нулю. Двигатель проносится через них запасом кинетической энергии маховика — график M(φ) в тренажёре делает эту мысль очевидной. По найденному моменту дальше подбирается вал: смежный тренажёр подбора диаметра вала считает диаметр под крутящий и изгибающий моменты с запасом прочности.
Модель учебная: центральный механизм без дезаксажа, силы — инерционные, без газовой нагрузки, индикаторной диаграммы, тепловых процессов и расчёта на прочность. Средняя скорость поршня vm = S·n/30 служит ориентиром форсировки: для примера выше это 15 м/с, красная зона начинается около 25. Обороты самого вала стоит проверять отдельно — резонанс считает тренажёр критической скорости вала, а весь набор живых моделей собран в разделе симуляторов.
Ровно 80 мм: величина всегда равна удвоенному радиусу, длина шатуна на неё не влияет.
Та, где первый цилиндр стоит в конце такта сжатия: оба клапана закрыты, метки ГРМ совпадают. Через оборот коленвала — снова верх, но это конец выпуска.
Такт, на котором газы совершают работу: движение от верхней мёртвой точки к нижней под давлением. Геометрически рабочий ход поршня равен тому же S = 2R.
Разговорное название рабочего объёма цилиндра: площадь днища, умноженная на ход. Диаметр цилиндра и ход поршня вместе дают литраж двигателя.
Они решают разные задачи: длинный ход тянет момент на низах, но поднимает среднюю скорость; широкий цилиндр позволяет крутить выше. Отношение S/D у легковых моторов держится около 0,8–1,1.
Кривошип вращается равномерно, но шатун качается, и проекция на ось цилиндра искажается. Скорость кривошипа задаёт лишь масштаб: вся асимметрия сидит в λ = R/L.
λ = R/L — постоянная механизма. У серийных моторов 0,23–0,31; выше 0,33 растут вторая гармоника и износ, а при λ ≥ 1 шатун короче кривошипа и механизм заклинивает — тренажёр в такую геометрию просто не пустит.
ООО «Иннер Инжиниринг»