O que significa cada campo
- Curso: a distância que o pistão percorre, o dobro do raio da manivela do virabrequim.
- Comprimento da biela: entre centros, da cabeça ao pé da biela.
- Rotação do motor: usada só para a velocidade e a aceleração do pistão. A relação em si não depende da rotação.
As fórmulas
relação biela/curso = comprimento da biela ÷ curso
r = curso ÷ 2, l = comprimento da biela, θ = ângulo do virabrequim depois do PMS
pistão abaixo do PMS = r + l − (r × cos θ + √(l² − r² × sin² θ))
velocidade do pistão = ω × (r × sin θ + r² × sin θ × cos θ ÷ √(l² − r² × sin² θ)), ω = 2π × rpm ÷ 60
aceleração no PMS = ω² × r × (1 + r ÷ l), no PMI = ω² × r × (1 − r ÷ l)
velocidade média do pistão = 2 × curso × rpm ÷ 60A posição do pistão é a geometria exata do virabrequim e da biela. A linha de velocidade é a derivada dela. A calculadora acha a velocidade máxima numericamente: percorre o ângulo do virabrequim e depois refina em volta do ponto mais alto. Alguns textos dão a relação como comprimento da biela sobre o raio do virabrequim, que é o dobro; as duas aparecem.
Exemplo
Curso de 88,392 mm (3,480 polegadas), biela de 144,78 mm (5,700 polegadas), 6.000 rpm. A relação não tem unidade: em milímetros o resultado é o mesmo.
- Relação biela/curso: 5,700 ÷ 3,480 = 1,638 (3,276 em relação ao raio do virabrequim).
- O pistão chega ao meio curso a 81,2° depois do ponto morto superior. A 90°, ele desceu 51,10 mm (2,012 polegadas), 57,8% do curso.
- Velocidade média do pistão: 17,68 m/s (3.480 ft/min).
- Velocidade máxima do pistão: 29,04 m/s (5.717 ft/min) a 74,3° depois do ponto morto superior, 1,64 vez a média.
- Aceleração: 22.774 m/s² (2.322 g) no ponto morto superior e 12.122 m/s² (1.236 g) no ponto morto inferior.
- Maior ângulo da biela: 17,8° em relação ao eixo do cilindro.
O que muda com outra biela
Com o mesmo virabrequim e uma biela de 152,4 mm (6,000 polegadas), a relação passa a 1,724. O ângulo da biela cai para 16,9°, a velocidade máxima vai para 75,0° com 5.693 ft/min, e a aceleração no ponto morto superior cai para 2.295 g enquanto a do ponto morto inferior sobe para 1.263 g. A velocidade média do pistão não muda nada: ela só depende do curso e da rotação. O pistão também passa um pouco menos de tempo perto do ponto morto inferior, o que muda a posição dele no momento em que a válvula de admissão fecha; a calculadora de compressão dinâmica mostra quanto. Se algo disso importa no seu motor depende do motor inteiro, então use os números como geometria para comparar, não como um veredito.
Outras calculadoras
Calcule primeiro a taxa estática com a calculadora de taxa de compressão, e a relação de pressão de um motor sobrealimentado com a calculadora de pressão do turbo. A seção de motor também traz a compressão dinâmica, a eficiência volumétrica, a pressão média efetiva (BMEP) e a vazão de ar do turbo e os pontos no mapa do compressor.
Perguntas
Como calcular a relação biela curso?
Divida o comprimento da biela (entre centros) pelo curso. Uma biela de 144,78 mm (5,700 polegadas) com curso de 88,392 mm (3,480 polegadas) dá 5,700 ÷ 3,480 = 1,638.
A relação biela curso muda a velocidade do pistão?
Não a velocidade média, que só depende do curso e da rotação: 17,68 m/s (3.480 ft/min) com curso de 88,392 mm a 6.000 rpm. A velocidade máxima muda um pouco: 5.717 ft/min com uma biela de 5,700 polegadas e 5.693 ft/min com uma de 6,000 polegadas.
Onde a velocidade do pistão é maior?
Antes dos 90° de giro do virabrequim, perto de onde a biela e a manivela formam um ângulo reto. Com curso de 88,392 mm (3,480 polegadas) e biela de 144,78 mm (5,700 polegadas), o máximo fica a 74,3° depois do ponto morto superior.
Por que o pistão já passou do meio curso a 90° de virabrequim?
A biela se inclina conforme o virabrequim gira, e isso puxa o pistão mais para baixo do que a manivela sozinha faria. Com curso de 88,392 mm e biela de 144,78 mm, o pistão já desceu 57,8% a 90° e chega ao meio curso a 81,2°.