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Mécanique

Calculatrice Bielle-Manivelle (Position, Vitesse et Accélération du Piston)

Course, vitesse et accélération du piston à tout angle de vilebrequin d'un moteur, compresseur ou pompe, avec la vitesse moyenne du piston et l'accélération maximale au point mort haut.

Résultats

Course du piston depuis le point mort haut 46,307 mm
Vitesse du piston (positive vers le vilebrequin) 12,566 m/s
Accélération du piston (positive vers le vilebrequin) -1277 m/s²
Course 80,0 mm
Vitesse moyenne du piston 8,00 m/s
Rapport bielle/manivelle (bielle ÷ rayon) 3,25
Accélération maximale au point mort haut 5163 m/s²
Comment cela varie
Vitesse du piston (positive vers le vilebrequin)Angle de vilebrequin après le point mort haut 0 – 360. Vitesse du piston (positive vers le vilebrequin): 0 → -4,02491e-15; Si le mouvement était harmonique simple: 0 → -3,07787e-15Vitesse du piston (positive vers le vilebrequin)Si le mouvement était harmonique simple-20-10010200100200300Angle de vilebrequin après le point mort haut (°)

La ligne en pointillé marque la valeur que vous avez saisie.

Ce que fait cet outil

Un piston ne se déplace pas comme une sinusoïde simple : la bielle s'incline, si bien que le piston parcourt plus de la moitié de sa course pendant les premiers 90° de rotation du vilebrequin : il va plus vite près du haut que ne le donnerait une sinusoïde et s'attarde plus près du bas — le graphique place la vitesse exacte à côté de la sinusoïde. Plus la bielle est courte par rapport à la manivelle, plus l'écart est grand, et plus l'accélération au point mort haut, ω²r(1 + r/l), est forte ; elle fixe la charge d'inertie sur la bielle et les paliers. La vitesse moyenne du piston, 2·course·tr/min/60, est la valeur que les motoristes gardent sous contrôle à cause de l'usure.

Formule

x = r cos θ + √(l² − r² sin² θ) · v = ω r (sin θ + r sin θ cos θ ÷ √(l² − r² sin² θ)) · a at TDC = ω² r (1 + r ÷ l)

Variables

SymboleSignificationUnité
rRayon de manivellemm
lLongueur de bielle (entre axes)mm
nVitesse du vilebrequinrpm
thAngle de vilebrequin après le point mort haut°
SPCourse du piston depuis le point mort hautmm
VVVitesse du piston (positive vers le vilebrequin)m/s
ACAccélération du piston (positive vers le vilebrequin)m/s²
STCoursemm
MPVitesse moyenne du pistonm/s
RRRapport bielle/manivelle (bielle ÷ rayon)—
ATAccélération maximale au point mort hautm/s²

Exemple résolu

  • Rayon de manivelle40 mm
  • Longueur de bielle (entre axes)130 mm
  • Vitesse du vilebrequin3000 rpm
  • Angle de vilebrequin après le point mort haut90 °
  • Course du piston depuis le point mort haut46,307 mm
  • Vitesse du piston (positive vers le vilebrequin)12,566 m/s
  • Accélération du piston (positive vers le vilebrequin)-1277 m/s²
  • Course80,0 mm
  • Vitesse moyenne du piston8,00 m/s
  • Rapport bielle/manivelle (bielle ÷ rayon)3,25
  • Accélération maximale au point mort haut5163 m/s²

Limites

  • La formule suppose des conditions idéales : pas de frottement, pas de résistance de l'air et pas de pertes de rendement sauf si vous les saisissez.
  • Le mélange d'unités est la source d'erreur la plus fréquente. Convertissez chaque valeur dans l'unité indiquée près du champ avant de calculer.