Calculadora de velocidade do pistão

A velocidade do pistão é um indicador prático das exigências mecânicas de um motor alternativo. Embora o virabrequim gire, o pistão acelera repetidamente a partir do repouso no ponto morto superior, atinge alta velocidade linear perto do meio do curso, para no ponto morto inferior e inverte o sentido. Esta calculadora usa o curso e as revoluções por minuto para resumir esse movimento em metros por segundo, e depois o comprimento da biela para estimar a aceleração especialmente alta perto do ponto morto superior. A velocidade média do pistão é o valor mais usado em comparações. Em uma volta do virabrequim, o pistão percorre um curso completo para baixo e outro para cima, cobrindo o dobro do curso. Assim, a velocidade média é duas vezes o curso em metros multiplicado pelas RPM e dividido por sessenta. É uma taxa média de distância percorrida, não a velocidade em um ângulo específico do virabrequim. Motores com diâmetros, números de cilindros ou cilindradas muito diferentes podem ter a mesma velocidade média quando curso e RPM produzem a mesma combinação. A velocidade máxima exibida usa a aproximação de movimento harmônico simples: pi vezes curso vezes RPM dividido por sessenta. Ela corresponde a aproximadamente pi dividido por dois vezes a velocidade média. Uma biela de comprimento finito torna o movimento real de biela-manivela assimétrico, deslocando o pico exato de velocidade em relação aos noventa graus do virabrequim e alterando ligeiramente sua magnitude. A aproximação é útil para comparações rápidas, mas análises detalhadas de tensão, atrito e troca de gases devem avaliar a geometria completa ao longo de todo o ciclo. A aceleração máxima no ponto morto superior é estimada com o raio da manivela, a velocidade angular e a relação de biela. A velocidade angular é duas vezes pi vezes RPM dividido por sessenta. A expressão no ponto morto superior multiplica o raio da manivela pelo quadrado da velocidade angular e por uma correção baseada no raio dividido pelo comprimento da biela. Como a aceleração cresce com o quadrado das RPM, um pequeno aumento na rotação pode elevar muito as cargas inerciais sobre pistão, pino, biela, mancais e virabrequim. A relação biela/manivela é o comprimento da biela dividido pelo raio da manivela, que equivale à metade do curso. Uma relação maior reduz a inclinação da biela e os efeitos do movimento secundário, mas pode aumentar a altura e a massa do motor. Uma relação menor acomoda um curso longo de forma compacta, porém geralmente aumenta o empuxo lateral e a assimetria de aceleração entre as metades superior e inferior do curso. A velocidade média do pistão, sozinha, não define um limite seguro de RPM. Materiais, massa do pistão, resistência da biela e dos fixadores, lubrificação, temperatura, pressão de combustão, balanceamento, comportamento do trem de válvulas e vida útil prevista também importam. Use esta calculadora para comparar combinações e entender tendências; no projeto ou na modificação de motores, baseie-se em limites validados dos componentes e em uma análise dinâmica completa.