Tay quay và thanh truyền biến quay tròn thành chuyển động pít-tông ra sao?
Khám phá mở rộng – Vật lý 10
Cơ cấu tay quay–con trượt nối một chốt đang đi trên đường tròn với một bộ phận chỉ được trượt theo đường thẳng bằng thanh truyền. Ràng buộc hình học buộc con trượt đi tới lui khi tay quay tiếp tục xoay.
Một đầu đi tròn, đầu kia đi thẳng
Tay quay gắn với trục và mang chốt lệch tâm. Thanh truyền có khớp ở hai đầu: một đầu nối chốt, đầu còn lại nối con trượt. Khi chốt đổi vị trí, thanh truyền đổi góc để giữ chiều dài gần không đổi.
Pít-tông trong một cơ cấu máy có thể đóng vai trò con trượt. Vách dẫn hướng không cho nó đi theo vòng tròn, nên chuyển động do tay quay được biến thành hành trình dọc trục.
Nguồn dẫn có thể ở phía khác
Động cơ có thể quay tay quay để đẩy pít-tông, như trong một số máy bơm. Ngược lại, lực lên pít-tông có thể truyền qua thanh để làm quay trục, như trong cơ cấu động cơ pít-tông.
Chuyển đổi được hai kiểu chuyển động không có nghĩa toàn chu kỳ đều thuận lợi như nhau. Cánh tay đòn của lực và góc thanh thay đổi, làm quan hệ lực và mômen cũng thay đổi.
Điểm chết không phải khớp bị hỏng
Ở hai vị trí thẳng hàng thích hợp của tay quay và thanh truyền trong cơ cấu thẳng tâm, lực dọc trục pít-tông không tạo mômen hữu ích quanh trục trong mô hình lý tưởng. Đó là điểm chết hình học.
Quán tính của phần quay hoặc sự phối hợp với các cơ cấu khác có thể giúp đi qua. Nếu chỉ xét một pít-tông đứng yên đúng điểm chết, không thể mặc định tăng lực dọc trục sẽ tạo ngay mômen quay mong muốn.
Quay đều cũng không bảo đảm con trượt đi theo một hàm sin chính xác: thanh truyền hữu hạn đổi góc trong hành trình. Dao động điều hòa chỉ có thể là xấp xỉ trong điều kiện phù hợp.
Hiểu lầm: tay quay và cam là cùng một cơ cấu vì đều tạo chuyển động tới lui. Cam truyền ràng buộc qua biên dạng tiếp xúc; ở đây là các thanh nối khớp.
Ghi nhớ: chốt đi tròn, thanh truyền đổi góc, dẫn hướng giữ pít-tông đi thẳng; hình học quyết định cả hành trình lẫn điểm chết.
Đọc thêm
- Cơ cấu cam biến chuyển động quay thành nhịp nâng hạ bằng cách nào?
- Pít-tông và màng loa có chuyển động điều hòa không