Бесшатуннные двигатели-3

[Varan]

Да были такие схемы с направляющими только в конце хода дополнительного ползуна, где то видел.
А заклинивать будет при наличии сил.
Шатун (в данном случае выполненный в виде эксцентрика) при расположении под углом к оси цилиндра создает прижимающую поршень к поверхности цилиндра силу, при приближении к центру эта сила возрастает, а сила создающая крутящий момент стремится к нулю. Вот вам и заклинивание

 

[Андрей Миллер]

http://dx.doi.org/10.1080/23311916.2014.988402

Вайземан.

 

[Stak]

http://dx.doi.org/10.1080/23311916.2014.988402

Вайземан.

Спасибо, саму конструкцию видел раньше, но не знал кто автор) Имхо, слишком сложно - опять шестерни.

Да были такие схемы с направляющими только в конце хода дополнительного ползуна, где то видел.
А заклинивать будет при наличии сил.

По формуле, при приближении к 90 градусов, сила стремится к бесконечности, но какой в этом физический смысл? Т.к. если она действительно бесконечная, то в такой установке очень хорошо было бы искусственные алмазы штамповать тоннами)

Шатун (в данном случае выполненный в виде эксцентрика) при расположении под углом к оси цилиндра создает прижимающую поршень к поверхности цилиндра силу, при приближении к центру эта сила возрастает, а сила создающая крутящий момент стремится к нулю. Вот вам и заклинивание

На самом деле, интереснее, конечно, какие усилия на ползунах могут быть в реальном механизме (с доп. ползуном, естественно, т.к. с одним - очевидно, не работает), с зазорами и неидеальной жесткостью.
типа этого:

 

[свободник]

узнал много нового про БШМ) Правда, терзают смутные сомнения - раз они таки офигенные, почему их до сих пор нигде нет

Они такие "офигенные" только со слов пациентов с диагнозом - БШМ головного мозга 🥸

 

[Varan]

какие усилия на ползунах могут быть в реальном механизме

Открываете книгу Баландина или учебник по теории двс и считаете конкретные усилия по имеющимся формулам.
Алмазы не получится, просто при возрастании усилия что то заклинит или сломается или металл потечет, и алмазы сейчас и так пачками штампуют могут даже из праха по заказу родственников

 

[Андрей Миллер]

Открываете книгу Баландина или учебник по теории двс и считаете конкретные усилия по имеющимся формулам.
Алмазы не получится, просто при возрастании усилия что то заклинит или сломается или металл потечет, и алмазы сейчас и так пачками штампуют могут даже из праха по заказу родственников

Набежали "здоровые" пациенты на всю голову... 😊
В книге, которую Вы предлагаете открыть ничего нет про клины! Но Вы то воспитанный газетой "Правда" точно знаете что они были...

 

[Андрей Миллер]

Спасибо, саму конструкцию видел раньше, но не знал кто автор) Имхо, слишком сложно - опять шестерни.


По формуле, при приближении к 90 градусов, сила стремится к бесконечности, но какой в этом физический смысл? Т.к. если она действительно бесконечная, то в такой установке очень хорошо было бы искусственные алмазы штамповать тоннами)

На самом деле, интереснее, конечно, какие усилия на ползунах могут быть в реальном механизме (с доп. ползуном, естественно, т.к. с одним - очевидно, не работает), с зазорами и неидеальной жесткостью.
типа этого:
Посмотреть вложение 575263

Усилия на ползунах померяли:

https://elib.spbstu.ru/dl/2/8710.pdf/download/8710.pdf

 

[Varan]

ничего нет про клины

А я не про них а про то как делать расчет

 

[Stak]

Усилия на ползунах померяли:

https://elib.spbstu.ru/dl/2/8710.pdf/download/8710.pdf

Интересно. Но есть несколько вопросов -
1. тестировали (и рассчёт и эксперимент) прокруткой за вал, т.е. нагрузки только от инерционных сил, а не от газовых, т.е. это не совсем то, о чём я спрашивал.
2. всякие разные нюансы:

В качестве исходной была взята упрощенная модель БСМ двигателя 2Д-200. Этот механизм имеет избыточные связи. Известно, что программы быстрого моделирования не работают с избыточными связями. При расчете такие связи просто удаляются. Таким образом, можно оценить применимость подобного подхода, сравнив результаты расчета с экспериментом.

т.е. софт считает этот механизм не совсем корректно. Ну ОК.

Результаты расчета в ANSYS практически совпадают с результатами аналитического расчета. Таким образом, представляется логичным результаты физического эксперимента сравнивать с данными, полученными с помощью именно этого расчетного пакета.

Не совсем корректный расчёт в софте - примерно совпадает с аналитикой - ну, ОК.

Расхождение данных эксперимента с не совсем корректным расчётом в софте, и аналогичной аналитикой - от 20 до 42%. Что, как бы, дофига.
Т.е. посчитав нагрузки на ползуны по формулам из книги Баландина, нужно несколько перезаложиться, желательно - раза в два.

И почему-то нет данных в таблице для больших частот вращения, хотя они и тестировались:

Данные снимались на пяти режимах вращения выходного вала двигателя: 485, 883, 1242,1636 и 1989 об/мин.

Что тоже вызывает некоторые вопросы...

 

[Андрей Миллер]

Интересно. Но есть несколько вопросов -
1. тестировали (и рассчёт и эксперимент) прокруткой за вал, т.е. нагрузки только от инерционных сил, а не от газовых, т.е. это не совсем то, о чём я спрашивал.
2. всякие разные нюансы:

т.е. софт считает этот механизм не совсем корректно. Ну ОК.

Не совсем корректный расчёт в софте - примерно совпадает с аналитикой - ну, ОК.
Посмотреть вложение 575290
Расхождение данных эксперимента с не совсем корректным расчётом в софте, и аналогичной аналитикой - от 20 до 42%. Что, как бы, дофига.
Т.е. посчитав нагрузки на ползуны по формулам из книги Баландина, нужно несколько перезаложиться, желательно - раза в два.

И почему-то нет данных в таблице для больших частот вращения, хотя они и тестировались:

Что тоже вызывает некоторые вопросы...

Увы пока нет НИКАКИХ методов измерений в ДВС которые бы работали при сгорании топлива. Даже банальный замер величины механических потерь делается прокруткой двигателя от стенда.
Правда на высоких оборотах энерционные нагрузки в силовом механизме двигателя примерно равны газовым. Причем в двухтактных ДВС (как в 2Д-200) энерционные нагрузки компенсируются газовыми, а вот в четырехтактных - нет. Поэтому к этим замерам надо относиться серьезно. Ведь при сгорании топлива нагрузка на штоковый подшипник 2Д-200 может быть меньше, чем намеряли.
Кроме того что там считает ансис и что реально меряет датчик Брюля и Кьера все равно никто не знает..... 😊

 

[Андрей Миллер]

Интересно. Но есть несколько вопросов -
1. тестировали (и рассчёт и эксперимент) прокруткой за вал, т.е. нагрузки только от инерционных сил, а не от газовых, т.е. это не совсем то, о чём я спрашивал.
2. всякие разные нюансы:

т.е. софт считает этот механизм не совсем корректно. Ну ОК.

Не совсем корректный расчёт в софте - примерно совпадает с аналитикой - ну, ОК.
Посмотреть вложение 575290
Расхождение данных эксперимента с не совсем корректным расчётом в софте, и аналогичной аналитикой - от 20 до 42%. Что, как бы, дофига.
Т.е. посчитав нагрузки на ползуны по формулам из книги Баландина, нужно несколько перезаложиться, желательно - раза в два.

И почему-то нет данных в таблице для больших частот вращения, хотя они и тестировались:

Что тоже вызывает некоторые вопросы...

При больших оборотах нужно смазывать ползуны, а при снятом блоке цилиндров это сложно. МАсло из картера все обрызгает и тд.

 

[Stak]

Еще один СШМ попался в интернетах, с противовесами для одноштокового варианта и паразитным ползуном.
С виду - один в один Баландин, но синхровал и шестерни - условно не показаны.

Демонстрируется работа новой модификации бесшатунного механизма для оппозитного двухцилиндрового двигателя, разработанная к.т.н. Владимиром Александровичем Ворогушиным.Механизма является модификацией известного эксцентрикового бесшатунного механизма. Отличается уменьшенными на 40% диаметрами эксцентриков и сборным коленчатым валом.

 

[Андрей Миллер]

Еще один СШМ попался в интернетах, с противовесами для одноштокового варианта и паразитным ползуном.
С виду - один в один Баландин, но синхровал и шестерни - условно не показаны.



Посмотреть вложение 575309

Я не знаю с чем сравнивал диаметры эксцентриков Владимир Александрович. Здесь фишка только в том, что поперечный ползун (балансир) делается более легким, чем в БСМ Баландина, а уравновешивание противовесов кривошипов (зеленые) идет за счет дисбалланса коленвала (синий).
Владимир Александрович утверждает, что так можно снизить общий вес БСМеханизма.

 

[Stak]

Я не знаю с чем сравнивал диаметры эксцентриков Владимир Александрович. Здесь фишка только в том, что поперечный ползун (балансир) делается более легким, чем в БСМ Баландина, а уравновешивание противовесов кривошипов (зеленые) идет за счет дисбалланса коленвала (синий).
Владимир Александрович утверждает, что так можно снизить общий вес БСМеханизма.

Эта конструкция натолкнула на новые офигительные идеи, скоро поделюсь - как только дорисую).
Для затравки - полностью уравновешенный БШМ, с нулевой нормальной силой. Правда, без шестеренок тут уже не обойтись, но - по минимуму...

 

[Varan]

полностью уравновешенный БШМ,

Так бшм Баландина и так полностью уравновешен

 

[Stak]

Так бшм Баландина и так полностью уравновешен

Х-образный - да, противовесами на кривошипах (или коленвале, для эксцентриковаго варианта).
С оппозитным (хотя он и не оппозитный, ну для простоты пусть так) - всё не так просто, см. видео выше. Или надо делать празитный ползун равно массы с основным, или изгаляться.

В общем, идея такая - добавляем в БШМ второй вал с противоположным вращением, и делаем общий шток. Эдакая помесь БШМ с Неандером... 😉
Тогда все нормальные силы скомпенсированы (рабочий ползун не нужен, остается только паразитный), и даже один модуль - полностью уравновешен противовесами на КВ.
Из недостатков - добавляются шестерни (что в ветке БШМ никого не пугает 🙂) и усложнятся конструкция, а также - растут габариты БШМ, что для сохранения объёмной эффективности - провоцирует добавить ещё ряд цилиндров.
Но, так как подвод продувочного воздуха к средним цилиндрам тогда возможен только с торца (ну или через картер, но это не очень вариант - там масло) - то такая компоновка двухтактника ограничена двумя модулями.

Если в этой конструкции сделать разрезной коленвал (кривошипы) и эксцентрики с шейкой, как у Вуля (коленчатый валик) и добавить синхровал - наверное, можно уменьшить габариты и увеличить ход поршня. Но шестерней уже будет существенно больше, двумя не отделаешься - по хорошему, надо тогда и мощность через синхровал выводить (опять же, как у Вуля), что бы ничего не перекашивало.

все поршни рисовать было лень, и так понятно)

 

[Андрей Миллер]

Х-образный - да, противовесами на кривошипах (или коленвале, для эксцентриковаго варианта).
С оппозитным (хотя он и не оппозитный, ну для простоты пусть так) - всё не так просто, см. видео выше. Или надо делать празитный ползун равно массы с основным, или изгаляться.

В общем, идея такая - добавляем в БШМ второй вал с противоположным вращением, и делаем общий шток. Эдакая помесь БШМ с Неандером... 😉
Тогда все нормальные силы скомпенсированы (рабочий ползун не нужен, остается только паразитный), и даже один модуль - полностью уравновешен противовесами на КВ.
Из недостатков - добавляются шестерни (что в ветке БШМ никого не пугает 🙂) и усложнятся конструкция, а также - растут габариты БШМ, что для сохранения объёмной эффективности - провоцирует добавить ещё ряд цилиндров.
Но, так как подвод продувочного воздуха к средним цилиндрам тогда возможен только с торца (ну или через картер, но это не очень вариант - там масло) - то такая компоновка двухтактника ограничена двумя модулями.

Если в этой конструкции сделать разрезной коленвал (кривошипы) и эксцентрики с шейкой, как у Вуля (коленчатый валик) и добавить синхровал - наверное, можно уменьшить габариты и увеличить ход поршня. Но шестерней уже будет существенно больше, двумя не отделаешься - по хорошему, надо тогда и мощность через синхровал выводить (опять же, как у Вуля), что бы ничего не перекашивало.

Посмотреть вложение 575341
все поршни рисовать было лень, и так понятно)

В 1990 году мы на Дагдизеле построили КАспий 65. Там было 2 БСМмеханизма поствленных рядом, параллельно. Был один общий соединительный вал, а пара балансиров передвигалась по общей поперечной направляющей. Выглядело это все еще страшнее, чем у Вас.
Но молодость и энтузиазм взяли свое. Двигатель почти с ходу взял величину мехпотерь МЗМА 407.

 

[Андрей Миллер]

ПАтент на Каспий 65 написан в файле. Можете найти патент и посмотреть схему.

 

[Stak]

ПАтент на Каспий 65 написан в файле. Можете найти патент и посмотреть схему.

Я видел, в статьях Ваших в журнале "Двигатель". И патент тоже, и на Каспий (где два вала) , и на ДНБ (один вал) .
И там, и там - нормальная сила воспринимается рабочим ползуном.

В моем варианте - она скомпенирована, аналогично Неандеру.
Ну и можно запилить вариант и с сихровалом, соединяющий опорные кривошипы, раз уж все равно шестерни появились.

 

[Адиль]

Задача бес шатунного двигателя, не в том, чтобы его применять везде в авто, самолётах и т.д., а в том, чтобы применять узко специализированно, где его выгоды очевидны.
Например в промышленных компрессорах, где требуется большая производительность, пусть и при больших габаритах. Например в качестве цилиндра компрессора применять газовые трубы диаметром до 1600 мм, большой длины и большого хода поршня. Такой компрессор, не имеющий трущихся и вращающихся частей мог бы работать вообще без смазки - круглосуточно, годами без тех обслуживания. Для производства здесь выгода просто очевидна. Да такой компрессор на тележку не загрузить, чтобы где то в поле или на стройке работать, но для этих целей есть другие аппараты.