роторно-лопатевої - Найцікавіше в блогах

Наши партнеры ArtmMisto

Це прототип роторного двигуна Ванкеля, але автор вважає, що його проект має більш вдале рішення - він більш технологічні, дешевше і має багато варіантів виконання.

На двигун розроблена і пройшла патентну чистоту (заявка № 2005129592) схема компресійного ущільнювального контуру. Вона дозволить створити необхідну компресію в прямокутної камері.

Винахід відноситься до двигунів внутрішнього згоряння з нерівномірним рухом робочих органів в кільцевої робочої камері, його найкраще застосування - як секцію багатосекційного двигуна внутрішнього згоряння. Воно може також використовуватися як роторна машина об'ємного типу, пневмо- і гідромашина, при створенні насосів, компресорів, гідроприводів.

Завдання винаходу - позбутися від вібраційних процесів, викликаних неможливістю врівноважити обертові деталі, запропонувати рішення, що дозволяє отримувати будь-які ступені стиснення між двома парами лопатевих роторів і підвищити плавність зміни кутових швидкостей лопатевих роторів, збільшити надійність механізму періодичної зміни швидкостей.

Новий двигун містить кільцеву робочу камеру з впускними і випускними отворами, торцеві кришки, вихідний вал і лопатеві ротори (розділяють внутрішній об'єм камери на ізольовані одна від одної сектора), свічку запалювання і механізм періодичної зміни швидкостей. Останній виконаний у вигляді зубчастої передачі із зовнішнім або внутрішнім зачепленням, колесо якої жорстко пов'язано з лопатевим ротором. Шестерня розташовується з торця двигуна, має нерухому вісь обертання і жорстко пов'язана з кривошипом, на півосі якого кріпиться повзун, що ковзає по направляючої, жорстко закріпленої на валу, який має нерухому вісь обертання, що знаходиться між віссю шестерінки і полуосью кривошипа, і кінематичне з'єднання з провідним валом.

Крім того, кінематичне сполучення здійснюється через жорстке кріплення валів з направляючими на вихідному валу або через зубчасту передачу двох і більше зубчастих коліс, одне з яких жорстко закріплено на ведучому валу, а інші - на валах з направляючими.

Крім цього, кожна пара лопатевих роторів може мати одну і більше шестерень з кривошипом, розташованих на одній торцевій кришці корпусу або на двох протилежних, і відповідну кількість валів з направляючими.

Аналіз роботи експериментальної моделі показує, що двигун відрізняється конструкцією механізму періодичної зміни швидкостей, він позбавлений вібрації, так як в його конструкції всі деталі врівноважуються, він забезпечує будь-які ступені стиснення, яке залежить від розташування осі обертання валу з направляючою щодо осі шестерні з кривошипом і полуосью кривошипа. Надійність двигуна досягається вибором схеми механізму періодичної зміни швидкостей, кількістю необхідних вузлів, складових цей механізм, і їх розмірів.

Двигун містить механізм періодичної зміни швидкостей, кожна пара лопатевих роторів має жорстку зв'язок з колесом зубчастої передачі, шестерня якої жорстко пов'язана з кривошипом, на півосі якого кріпиться повзун, що ковзає по направляючої, жорстко закріпленої на валу.

Робота двигуна здійснюється наступним чином. У робочих камерах, між двома парами лопатевих роторів, одночасно проходять всі цикли робочого процесу двигуна: стиснення горючої суміші, згоряння, вихлоп і всмоктування. У двигуні передбачені свічка запалювання і два отвори, через одне з яких подається горюча суміш, а через інше видаляються відпрацьовані гази. Рух в камері двох пар лопатевих роторів відбувається по колу в одному напрямку, причому в мертвій точці їх кутові швидкості однакові і рівні половині кутової швидкості обертання вала з направляючими. Кут між лопатевими роторами в цій точці мінімальний і визначається розташуванням осі обертання валу з направляючою щодо осі шестерні з кривошипом і полуосью кривошипа. Після проходження мертвої точки одна пара лопатевих роторів знижує кутову швидкість до мінімальної, а інша плавно набирає швидкість.

Цикл повторюється через 360 градусів для вала з направляючими, при цьому завдяки наявності між кривошипом і лопатевими роторами понижувальної зубчастої передачі лопатеві ротори повертаються лише на 180 градусів, забезпечуючи повний цикл роботи чотиритактного двигуна.

Схеми, забезпечуючи роботу двигуна в чотиритактному режимі, за сукупністю ознак ведуть до отримання одного і того самого технічного результату, а саме до плавного зміни кутових швидкостей між лопатевими роторами, створення між ними необхідного ступеня стиснення, забезпечують передачу крутного моменту на провідний вал.

Пропонується нова кінематична схема роторно-лопатевого двигуна (компресора) і пристрій його ущільнення, що дозволяє здійснити необхідну компресію в прямокутної циліндричної камері.

Двигун, створений на основі цієї схеми, виключно компактний, так, двигун в 1,7 літра має форму циліндра і розміри 22-23 см в діаметрі і 11-12 см в довжину, не має впускних і випускних клапанів.

Схема може бути використана для створення різного роду компресорів, газових і водяних насосів.

На відміну від аналогічних двигунів, що використовують для періодичного зміни кутових швидкостей, наприклад, планетарні кривошипні механізми або механізми, виконані на нециліндричну шестерінках, пропонована мною схема позбавлена ​​таких серйозних недоліків, як недостатньо малий кут сходження лопатей, що забезпечує чотирьохтактному двигуну необхідний ступінь стиснення і збільшує ККД .

На відміну від схем, які використовують кривошипні планетарні механізми, пропонована кінематична схема, врівноважена, надійна, компактна, технологічна.

Ця схема многовариантна - тобто дозволяє створити кілька варіантів двигуна на основі одного рішення для різних умов його експлуатації.

При використанні його в якості чотиритактного двигуна внутрішнього згоряння в двигуні можуть бути використані нові матеріали, наприклад неупругие керамічні або вуглепластикові елементи ущільнювачів, аналогічні по функціональному призначенню ущільнювача кільцям поршневого двигуна, завдяки чому збільшується зносостійкість кільцевої камери згоряння, зменшуються втрати на тертя.

Пропонована схема компресії дозволяє підтримувати її навіть із значним зносом тертьових поверхонь елементів ущільнювачів кільцевої робочої камери. Тим самим передбачається, що термін безперервної експлуатації такого двигуна буде в кілька разів вище в порівнянні з поршневим.

У двигуні використані нові ідеї, що відрізняють його від існуючих і аналогічних рішень, він технологічно простий у виконанні, його розробка перспективна, так як область його застосування безмежна.

І, нарешті, найцікавіше і несподіване рішення чекає творців автомобілів, так, на основі цього двигуна розроблена схема багатосекційного, багатофункціонального автомобільного двигуна, який при обсязі в 4-6 літри буде споживати паливо при експлуатації в міських умовах не більше дволітрового двигуна, т. к. всі секції двигуна включаються в роботу тільки при необхідності.

Автомобіль, який має такий двигун, не потребує такої функціональної одиниці, як коробка передач, її місце займає диференціальна схема, що з'єднує кілька секцій в єдиний багатофункціональний механізм.

Автомобіль, який має такий двигун, не потребує такої функціональної одиниці, як зчеплення, його місце займає система газорозподільних клапанів, що забезпечує компрессионное зчеплення і всю багатофункціональну роботу двигуна.

Такий автомобіль може мати приємну функцію, заощаджують паливо в режимі експлуатації автомобіля в міських умовах. Ця функція пов'язана з накопиченням кінетичної енергії автомобіля при його гальмуванні у вигляді стислого повітря і використанні його при подальшому розгоні автомобіля.

Автор припускає, що в самий найближчий час він може витіснити з ринку поршневий двигун внутрішнього згоряння.

Ванкеля двигун, роторно-поршневий двигун внутрішнього згоряння (ДВЗ), конструкція якого розроблена в 1957 інженером Ф. Ванкелем (F. Wankel, ФРН). Особливість двигуна - застосування обертового ротора (поршня), розміщеного всередині циліндра, поверхня якого виконана по епітрохоїді. Встановлений на валу ротор жорстко з'єднаний з зубчастим колесом, яке входить в зачеплення з нерухомою шестернею. Ротор з зубчастим колесом як би обкатується навколо шестерні. Його межі при цьому ковзають по епітрохоїдальній поверхні циліндра і відсікають змінні обсяги камер в циліндрі. Така конструкція дозволяє здійснити чотиритактний цикл без застосування спеціального механізму газорозподілу. Герметизація камер забезпечується радіальними і торцевими пластинами ущільнювачів, притискуються до циліндра відцентровими силами, тиском газу і стрічковими пружинами. Сумішоутворення, запалення, мастило, охолодження, запуск принципово такі ж, як і у звичайного поршневого ДВС.

Практичне застосування отримали двигуни з тригранними роторами, з відношенням радіусів шестерні і зубчастого колеса: r: R = 2/3, які встановлюють на автомобілях, човнах і т. П.

Маса і габарити В. д. В 2-3 рази менше відповідних їм по потужності ДВС звичайної схеми. Серійний випуск двигунів здійснюється у ФРН, Японії, США.

джерело

__________________________________

Ідея створення двигуна нового покоління належить викладачеві ППІ Юрію Лук'янову, який почав його розробку в 1978 році. Півтора роки тому наукова група вузу виграла конкурс Федерального агентства з науки і новаціям РФ, обійшовши серйозні організації. На розробку двигуна було виділено 7,6 млн. Рублів. В цьому році псковські вчені взяли участь у виставці "Перспективні технології XXI століття". Там ця робота справила велике враження, і її відзначили дипломом та золотою медаллю. Пізніше в федеральних ЗМІ винахід ППІ назвали двигуном майбутнього.