試論發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸阻力淺析

摘要：在發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)械運(yùn)動(dòng)中，機(jī)械效率的大小，直接影響到內(nèi)能轉(zhuǎn)換動(dòng)能效果的大小，本文以三大論點(diǎn)進(jìn)行討論，第一個(gè)論點(diǎn)以研究發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸在運(yùn)動(dòng)中的阻力和反力，動(dòng)力和反力運(yùn)動(dòng)時(shí)的規(guī)律，它是傳統(tǒng)動(dòng)力機(jī)械效率大小的依據(jù)，傳統(tǒng)曲軸半圓周做功運(yùn)動(dòng)的機(jī)械裝置，它的效率變化規(guī)律1/2是以數(shù)學(xué)推理和科學(xué)試驗(yàn)得出的結(jié)論，同時(shí)規(guī)律告訴人們一切有反力運(yùn)動(dòng)的機(jī)械是浪費(fèi)能源的，同時(shí)也起指引性引導(dǎo)人們?cè)傺芯肯枇?，利用反力的依?jù)，第二論點(diǎn)，如何利用反力和消除阻力，從數(shù)學(xué)推理到科學(xué)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，從傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)單向傳送動(dòng)力的1/2為依據(jù)，又推論出運(yùn)動(dòng)曲軸的兩方向面同時(shí)相向施加動(dòng)力的2/2效率的裝置，不但消除了反力變?yōu)閯?dòng)力，更進(jìn)一步消除了支撐點(diǎn)上的阻力對(duì)機(jī)體的沖擊振動(dòng)與磨擦，第三個(gè)論點(diǎn)是高效節(jié)能內(nèi)燃機(jī)裝置，從傳統(tǒng)內(nèi)缺陷結(jié)構(gòu)不合理，損失動(dòng)能1/2，又以甲乙兩方向面同時(shí)向相施加動(dòng)力裝置，以達(dá)到高效節(jié)能減排消音等2/2的效果，如高效節(jié)能活塞時(shí)內(nèi)燃機(jī)裝置;渦輪發(fā)動(dòng)機(jī);轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)和液壓機(jī)械都可采用高效節(jié)能發(fā)動(dòng)機(jī)裝置。

關(guān)鍵詞：發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸運(yùn)動(dòng);部件壽命;高效節(jié)能

在近世紀(jì)以來(lái)，人們對(duì)物理學(xué)的研究已經(jīng)處于停滯狀態(tài)，甚至有人認(rèn)為物理枯竭論等錯(cuò)誤推斷，因此導(dǎo)致物理學(xué)的發(fā)展非常緩慢，在運(yùn)動(dòng)動(dòng)力學(xué)方面，人們只研究了動(dòng)力是怎么運(yùn)動(dòng)的和反力怎樣運(yùn)動(dòng)的，可是從來(lái)沒(méi)有人研究過(guò)它們之間共同運(yùn)動(dòng)的規(guī)律，特別是在發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸定向運(yùn)動(dòng)中，由于重力的存在，發(fā)動(dòng)機(jī)連桿單向傳送動(dòng)力時(shí)，通過(guò)支撐點(diǎn)產(chǎn)生了阻力，曲軸另一方向運(yùn)動(dòng)的改變，又產(chǎn)生了反力的運(yùn)動(dòng)。例如：一是杠桿機(jī)械的運(yùn)動(dòng)。二是類似杠桿發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸單向傳送動(dòng)力的半圓周運(yùn)動(dòng)，可是在汽油機(jī)或柴油機(jī)眾多發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸機(jī)械運(yùn)動(dòng)中，它們都有一條相同的基本規(guī)律卻沒(méi)人研究它，也就是發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸上動(dòng)力與反力共同運(yùn)動(dòng)時(shí)的效率與規(guī)律。

1.發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸在運(yùn)動(dòng)中的阻力和反力，動(dòng)力和反力運(yùn)動(dòng)時(shí)的規(guī)律

在動(dòng)力機(jī)械運(yùn)動(dòng)中，動(dòng)力與反力共同運(yùn)動(dòng)的現(xiàn)象普遍存在，那么它們共同運(yùn)動(dòng)時(shí)又有什么樣的變化規(guī)律呢？假設(shè)它們之間是一種動(dòng)力與反力的變化運(yùn)動(dòng)，那么它的變化規(guī)律就應(yīng)該是一個(gè)動(dòng)力跟同時(shí)作用在整個(gè)曲軸運(yùn)動(dòng)物體的正反兩面重力之和變化關(guān)系。

動(dòng)力與反力共同運(yùn)動(dòng)時(shí)，如果遵循以上假設(shè)，那么它的數(shù)學(xué)推理有兩種可能：第一種是動(dòng)力推理，一個(gè)動(dòng)力跟曲軸兩方向面重力之和成反比等于1/2，兩個(gè)動(dòng)力等于2/4，三個(gè)動(dòng)力等于3/6等…，約分后得1/2。第二種推理是反力推理，一個(gè)反力跟兩個(gè)動(dòng)力成反比1/2，兩個(gè)反力等于2/4，三個(gè)反力等于3/6等…，約分后得1/2。

發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸的動(dòng)力與反力共同運(yùn)動(dòng)時(shí)，它們是個(gè)復(fù)雜的動(dòng)力能變化運(yùn)動(dòng)，從基本概念上有含糊不清的認(rèn)識(shí)，為減去復(fù)雜問(wèn)題，我們研究以反力在運(yùn)動(dòng)中消耗幾個(gè)動(dòng)力來(lái)做實(shí)驗(yàn)，取一個(gè)杠桿結(jié)構(gòu)作為曲軸飛輪做實(shí)驗(yàn)，再取三個(gè)法碼，杠桿相對(duì)兩方向面分為，甲為動(dòng)力面，乙為反力方向面，首先給乙反方向面放上一個(gè)法碼

做為反力，現(xiàn)在要想使反力法碼運(yùn)動(dòng)做功的話，必需給甲方向面施加動(dòng)力，那么給甲也放上一個(gè)法碼做為動(dòng)力，根據(jù)杠桿原理，曲軸的反力面法碼不運(yùn)動(dòng)做功，再給甲方向面施加一個(gè)動(dòng)力的法碼，可以得出，反力面運(yùn)動(dòng)時(shí)消耗了兩個(gè)動(dòng)力法碼，只做一個(gè)動(dòng)力法碼的功，實(shí)驗(yàn)證明，反力跟兩個(gè)動(dòng)力成反比1/2的效率是正確的。

2.怎么利用曲軸上的反力和怎樣消除阻力

在地球能源逐漸枯竭的社會(huì)里，研究如何節(jié)能減排，是全社會(huì)全人類共同的責(zé)認(rèn)，特別是在動(dòng)力機(jī)械運(yùn)動(dòng)中，各種機(jī)械效率的大小，直接影響到動(dòng)力能的轉(zhuǎn)換效果，特別是類似杠桿結(jié)構(gòu)的發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸單向傳送動(dòng)力的機(jī)械，怎么消除阻力和怎么利用反力，是發(fā)動(dòng)機(jī)效率大小的核心依椐，在發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸動(dòng)力中，根據(jù)動(dòng)力與反力共同運(yùn)動(dòng)的規(guī)律可知，它們的動(dòng)力能轉(zhuǎn)換率只有1/2，把另一半動(dòng)力能都浪費(fèi)在曲軸的支撐點(diǎn)阻力中。

在類似杠桿動(dòng)力機(jī)械運(yùn)動(dòng)中，特別是多缸發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸半圓周傳送動(dòng)力的機(jī)械，假設(shè)，消除運(yùn)動(dòng)中支撐點(diǎn)的阻力，使之反力變?yōu)閯?dòng)力，不就節(jié)省動(dòng)力一倍嗎？

在單向傳送動(dòng)力的曲軸機(jī)械運(yùn)動(dòng)中，由于運(yùn)動(dòng)物體自身重力的存在，定向動(dòng)力面運(yùn)動(dòng)時(shí)，通過(guò)支點(diǎn)改變對(duì)面運(yùn)動(dòng)方向時(shí)，支點(diǎn)上產(chǎn)生阻力，對(duì)面方向物體運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生反力，如何消除阻力和利用反力變?yōu)閯?dòng)力呢？有這樣一個(gè)數(shù)學(xué)推理，甲乙兩個(gè)方向面，同時(shí)相向都施加動(dòng)力，由傳統(tǒng)效率的1/2，因在反力方向面也施加一個(gè)動(dòng)力，使兩個(gè)方向面等于2/2，這樣就可消除支點(diǎn)上的阻力，并且使反力方向面也變?yōu)閯?dòng)力。

在傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)的曲軸運(yùn)動(dòng)中，因?yàn)榍S飛輪是類似杠桿原理被固定在機(jī)體上，以單向傳送動(dòng)力能，也做個(gè)實(shí)驗(yàn)，也以一個(gè)杠桿做為曲軸飛輪，用軸承將曲軸飛輪兩頭固定在機(jī)體上，將整個(gè)裝置放在重力測(cè)量器上，如果按傳統(tǒng)定向給曲軸甲方向面施加動(dòng)力，那么動(dòng)力不但推動(dòng)甲方向面曲軸運(yùn)動(dòng)，同時(shí)通過(guò)有阻力的支點(diǎn)，還要推動(dòng)乙方向面曲軸做反方向運(yùn)動(dòng)，因此，一個(gè)動(dòng)力跟推動(dòng)兩方向面曲軸重力之和成反比，從測(cè)量數(shù)據(jù)可知，得到1/2的效果，另一半動(dòng)力能以阻力損失在支撐點(diǎn)的機(jī)體上，只做了半周路程的功，如果兩方向面相向同時(shí)給曲軸施加動(dòng)力的話，由于相向兩動(dòng)力對(duì)支撐點(diǎn)作用力互相抵消為零，從測(cè)量器數(shù)據(jù)可以看到，曲軸兩方向面動(dòng)力對(duì)曲軸支撐點(diǎn)不產(chǎn)生任何力的作用，做了一周路程的功，不但消除了反力，同時(shí)更進(jìn)一步消除了支點(diǎn)上的阻力、振動(dòng)與摩擦，使曲軸兩方向面動(dòng)力能都儲(chǔ)存在曲軸飛輪的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)中，從運(yùn)動(dòng)曲軸飛輪中得到2/2的效率，那么2/2乘以﹪，等于100﹪率，例如：電動(dòng)機(jī)動(dòng)力是圓周相向動(dòng)力運(yùn)動(dòng)。

結(jié)論，在自然界里，對(duì)物理學(xué)的研究是先天之本，數(shù)學(xué)的理論是以物質(zhì)的存在為參照物，否則是空理論，在自然界，由于物質(zhì)的存在，在萬(wàn)有引力的作用下，物體產(chǎn)生了重力，物體定向運(yùn)動(dòng)方面的改變，又產(chǎn)生了不同性質(zhì)的反力，研究動(dòng)力與反力它們共同運(yùn)動(dòng)時(shí)的規(guī)律，例如杠桿運(yùn)動(dòng)，曲軸單向半圓周做功運(yùn)動(dòng)等，一是告訴人們這樣的結(jié)構(gòu)是浪費(fèi)能源的，二是指引性的引導(dǎo)人們根據(jù)規(guī)律，再去研究怎樣消除阻力和利用反力的法規(guī)依據(jù)，因此凡是動(dòng)力與反力共同運(yùn)動(dòng)的機(jī)械效率都是1/2，這就是傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸單向傳送動(dòng)力的不足之處。那么怎樣利用反力和消除阻力呢？為改變這一缺點(diǎn)，從數(shù)學(xué)推理到科學(xué)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，又推論出運(yùn)動(dòng)曲軸的兩方向面施加動(dòng)力的2/2效率，不但消除了阻力，更進(jìn)一步消除了反力變?yōu)閯?dòng)力，使支點(diǎn)機(jī)體上的阻力﹕振動(dòng)﹑噪音﹑磨擦等再進(jìn)一步的消除，也延長(zhǎng)了部件使用壽命，一切有反力運(yùn)動(dòng)的機(jī)械，都有可能利用反力，消除阻力使其效率再翻一倍，如果全世界的動(dòng)力機(jī)械都采用兩方向面同時(shí)相向施加動(dòng)力的裝置，如活塞發(fā)動(dòng)機(jī);渦輪發(fā)動(dòng)機(jī);轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)和液壓機(jī)械等，它有著很巨大的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

3.高效節(jié)能內(nèi)燃機(jī)裝置

內(nèi)燃機(jī)是將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能不可缺少的熱機(jī)，但它機(jī)械效率還不足實(shí)際理想效率的一半，從實(shí)驗(yàn)得出的結(jié)論中看出，傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)裝置的主要缺陷是設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)不合理，主要表現(xiàn)是，?傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)裝置結(jié)構(gòu)是由活塞連桿運(yùn)動(dòng)，推動(dòng)曲軸作半圓周做功運(yùn)動(dòng)，曲軸通過(guò)軸承被固定在機(jī)體上，支撐點(diǎn)的作用主要是改變后半周運(yùn)動(dòng)方向的，由于連桿做功時(shí)的沖擊阻力通過(guò)支撐點(diǎn)的反作用力產(chǎn)生振動(dòng)摩擦，進(jìn)而消耗機(jī)械效率一半，其有用效率不少都消耗機(jī)體上，不但浪費(fèi)了能源，而且二氧化碳的排放污染了環(huán)境，機(jī)械噪音危害了人的身體健康。為解決這一缺點(diǎn)，提供一種高效節(jié)能內(nèi)燃機(jī)裝置，將兩組氣缸合并在一起，實(shí)現(xiàn)一次供油，兩個(gè)活塞連桿在曲軸上同時(shí)都做有用功，消除了反作用的無(wú)用功，使支撐點(diǎn)不受任何沖擊力，把所有的動(dòng)力全部作用在曲軸旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)中。為解決上技術(shù)問(wèn)題，該高效節(jié)能內(nèi)燃機(jī)裝置，在曲軸上置有一個(gè)下連桿與下活塞連接，下連桿為乙方向，在曲軸的兩端分別置有曲軸與機(jī)體連接點(diǎn)，在上活塞固定部件左右兩側(cè)各置有一上連桿，上連桿為甲方向，上連桿通過(guò)上活塞固定部件與上活塞相接，上活塞與下活塞分別置于氣缸內(nèi)，在氣缸上分別置有進(jìn)氣口﹑排氣口，在上活塞固定部件與氣缸之間置有上下運(yùn)動(dòng)的滑槽。進(jìn)一步，所述的曲軸與機(jī)體連接部件為齒輪或飛輪;進(jìn)一步，所述的上連桿或下連桿包括連接活塞部件﹑連接曲軸部件及扣件。采取上述技術(shù)方案后，達(dá)到的技術(shù)效果是：由于傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)裝置采用半圓周做功運(yùn)動(dòng)，本技術(shù)采用的是相向同時(shí)圓周做功運(yùn)動(dòng)因此，在同樣油耗情況下，在傳統(tǒng)機(jī)械效率上再翻一倍，提高了效率并達(dá)到理想機(jī)械效率值，不但節(jié)約了能源，還減少了二氧化碳，同時(shí)又減去了連桿曲軸對(duì)機(jī)體的沖擊阻力，進(jìn)一步達(dá)到了消音的目的。

該技術(shù)工作原理是：兩個(gè)活塞在一個(gè)氣缸內(nèi)往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)，從中部運(yùn)動(dòng)到上下一個(gè)氣缸末端的過(guò)程叫做一個(gè)沖程，多數(shù)汽油機(jī)是由吸氣：壓縮：燃燒：膨脹做功：排氣四個(gè)沖擊程不斷循環(huán)來(lái)保證連續(xù)工作的。如圖2所示，吸氣沖程的工作過(guò)程是：進(jìn)氣門打開，排氣門關(guān)閉，兩個(gè)活塞中的上活塞1向上運(yùn)動(dòng)，下活塞2向下運(yùn)動(dòng)，汽油和空氣的混合氣體進(jìn)入氣缸;如圖3所示，壓縮沖程的工作過(guò)程是：進(jìn)氣門和排氣門部都關(guān)閉，上活塞1和下活塞2都向中部運(yùn)動(dòng)，混合氣體被壓縮，如圖4所示，做功沖程的工作過(guò)程是：在壓縮沖程結(jié)束時(shí)，火花塞產(chǎn)生電火花，使燃料猛烈燃燒，產(chǎn)生高溫高壓的氣體，推動(dòng)活塞一個(gè)向上一個(gè)向下運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)曲軸圓周相向旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，對(duì)外做功，如圖5所示，排氣沖程工作過(guò)程是，進(jìn)氣門關(guān)閉，排氣門打開，兩個(gè)活塞同時(shí)向中部運(yùn)動(dòng)，把廢氣排出氣口。第二種高效節(jié)能內(nèi)燃機(jī)裝置，將甲乙兩方向面各置一個(gè)連桿，甲連桿與甲方向面曲軸連接，乙連桿與乙方向面曲軸連接，其工作循環(huán)同上，即同時(shí)吸氣，壓縮做功，排氣四個(gè)沖程。

附加：

圖1

參考文獻(xiàn)：

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作者簡(jiǎn)介：朱家民，研究方向： 動(dòng)力機(jī)械阻力。