Народный двигатель

[niksann]

Это коленвал на 2Т или замахнулись на 4Т?

4Т.
35 кг с обвесом, 40 л.с. при 3200 об/мин.

 

[Моторс-инжиниринг]

35 кг с обвесом

Это все ? Или редуктор, радиатор, ОЖ, масло, трубки системы охлаждения, трубки топливные, проводка, бензонасос, фильтр, блок управления (если инжектор), расширительный бачек , все это не считалось?

 

[niksann]

Это все ? Или редуктор, радиатор, ОЖ, масло, трубки системы охлаждения, трубки топливные, проводка, бензонасос, фильтр, блок управления (если инжектор), расширительный бачек , все это не считалось?

Двигатель воздушник с прямым приводом. Соответственно, ни радиатора ни редуктора нет. Масса голого 28 кг. Винт планируется композитный моноблок 1,4м.
Коленвал начал делать стальной.

 

[DeadDenne]

сброшу тебе для наглядности фото литья без разработки оснастки...

 

[DeadDenne]

 

[DeadDenne]

 

[DeadDenne]

 

[DeadDenne]

 

[DeadDenne]

 

[архимед]

Был. Только на своем внедорожнике, смог заехать в твои гаражи Геофизики 🤣 А выходить без резиновых сапог не захотелось. Так, что пока живи🤣

Нарисовал ГБЦ мотора. Вот такая будет. Это в варианте воздушника.
Оснастку для литья будет разрабатывать сотрудник "твоего производства" из Молодечно, Виктор. Убеждает, что без проблем сможет пролить.

С виду прям обыкновенная планетовская. Усиления бы добавить по кругу от шпильки к шпильке. А чем родная планетовская не устраивае.т Степень сжатия там не дюжая, можно еще малость разжать и точнув сквишь зону под ф76 и будет как раз для увеличившейся кубатуры

 

[Антон Алексеев]

Нарисовал ГБЦ мотора. Вот такая будет. Это в варианте воздушника.

Уклоны литейные обязательно нужно моделить (рёбра в виде клина, вдобавок, лучше тепло отводят). И скругления.

 

[архимед]

Да да, а то мужики то про это не знали

 

[Моторс-инжиниринг]

С виду прям обыкновенная планетовская.

Да, с нее нарисовано. Еще отредактирую. Родная под 1 свечу, поставлю две. И мне сделать ее проще чем покупать. Тем более, что сегодня они есть. А завтра может не быть или цену взвинтят. Я привык идти от простого к сложному. Сделаю рабочий прототип. Потом посмотрю на, что он способен. И начну дорабатывать.
Буду выкладывать чертежи. Мне не жалко. Коллективный разум всегда лучше. И Вам спасибо, за рецензии.

 

[Моторс-инжиниринг]

Уклоны литейные обязательно нужно моделить (рёбра в виде клина, вдобавок, лучше тепло отводят). И скругления.

Сделаю 🙂

 

[niksann]

Надо переходить на гипс.

Не надо было этого делать!
Столько времени потратил на исследовательскую работу по этой теме, куча опытов, экспериментов, разработал свой собственный рецепт формомассы, подобрал разделитель и т.д. и т.п.
А в итоге хрень хренью эта гипсовая технология. Самая главная надежда была на то, что в отличие от ХТС на смоле гипс можно нагревать перед заливкой метелла до 300 и выше градусов. Ну, типа алюминий будет хорошо проливать тонкие ребра при горячей форме. Но как оказалось, не знаю почему, но никаких бонусов это прогретость не дала. Один хрен ребра не пролились.
Опыты проводил на простейшей головке для двухтактника.
На фото слева отливка в гипс, справа серая - ХТСная (серая получилось после термообработки). Хтсная оказалась лучше, хоть и заливалась на холодную.
Кстати, Керхером вымывается мой состав, но лучше этого не делать )))) все вокруг становиться белым. Вода проделывает отверстия в гипсе между ребер и рикошетит во все стороны. Ужас просто!!!

 

[Stak]

Попалась в интернетах статья и видео о семействе (из двух штук) крайне интересных моторов Napier Nomad 1/2, появившихся на закате поршневой авиации, и скончавшихся вместе с ней. И если первый из них был избыточно сложным, то второй - уже более подходит на роль прототипа.

Как мне кажется, некоторые их технические решения, в различных комбинациях, могут быть использованы для пресловутого "народного двигателя", с широким использованием серийных компонентов.

Итак, краткий исторический экскурс:
Napier Nomad Compound Aircraft Engine

Видео, для тех, кто осилил "то-что-теперь-нельзя-называть":

Упрощённая схема Napier Nomad 2:

Конструкция:

Конструктивно, Napier Nomad 2 это 12-и цилиндровый двухтактный дизельный двигатель, с газораспределением через продувочные окна и сухим картером, в конфигурации Flat-12 (не оппозитный, т.е. оба шатуна противоположных цилиндров на одной шатунной шейке, использован вильчатый шатун), и принудительным (комбинированным - механически через вариатор и от турбины) наддувом.

Что из этого можно было бы применить на практике в "народном двигателе"?
1. Базовую конфигурацию Р-4, с использованием серийного коленвала из автокомпонентов.
2. Газораспределение через продувочные окна, аналогично прототипу, с обеспечением наддува (см.ниже).
3. Дизель или бензин (во втором случае - с непосредственным впрыском, либо непосредственно в камеру сгорания, либо в цилиндр на такте сжатия после закрытия выпускных окон - в этом случае, вероятно, можно применить более простую и дешевую форсунку)
4. Водяное (с мокрыми гильзами) или воздушное охлаждение, заготовки гильз, кольца, пальцы, шатуны и вкладыши - доступны из автокомпонентов.
5. Наддув - тут возможно несколько вариантов:
а) В виде серийного центробежного нагнетателя с приводом поликлиновым или зубчатым ремнём от КВ через электромагнитную муфту, при этом ремень также приводит мотор-генератор (синхронный ЭД с постоянными магнитами). Наддув при запуске - осуществляется при выключенной муфте, с приводом нагнетателя от мотор генератора. Энергия выхлопных газов может частично утилизироваться в реактивных патрубках, создавая дополнительную тягу.
b) В виде турбокомпрессора, совмещенного с мотор-генератором. Наддув при запуске - осуществляется посредством мотор-генератора. Однако, серийных таких нет, а изготовление может быть затруднительно.
6. Вполне возможным выглядит и масштабирование до конфигурации Flat-8, при наличии такой потребности.

 

[свободник]

требую - ROTAX 503

...Дизель или бензин (во втором случае - с непосредственным впрыском...
...Водяное (с мокрыми гильзами...
...Наддув - тут возможно несколько вариантов...
...посредством мотор-генератора...
...масштабирование до конфигурации Flat-8...

Изобразите хотя бы в эскизе как всё это может выглядеть в моторе, например, 50 л.с., как имеющего наибольшую потребность в народной/самодельной авиации.

 

[Stak]

Изобразите хотя бы в эскизе как всё это может выглядеть в моторе, например, 50 л.с., как имеющего наибольшую потребность в народной/самодельной авиации.

Ок, давайте прикинем.
Двигатель примем безредукторный, перевернутый Р-4, воздушного охлаждения, для винта диаметром полтора метра. Скорость конца лопасти для начала примем по минимуму - 150м/с
150*60/(3.1415*1900) = 1.5м винт при 1900об/мин.

Как прототип качества организации двухтактного рабочего процесса в единичном цилиндре - возьмём Иж-П5 (72/85мм, 346 см3, 22л.с при 4850 об/мин).

Пересчитаем на размерность 76/80мм , что бы использовать готовые коленвалы и заготовки гильз.
8*3.1415*(7.6/2)**2 = 363 см3 - чуть больше, чем у прототипа, приемлемо.

Вычислим момент прототипа при 4850 об/мин: 9550*(22/1.36)/4850 = 31.85 Н*м.
Мощность, допуская, что момент постоянный, при 1900об/мин:
(31.85*1900*1.36)/9550 = 8.62 л.с.

Итого, с 4-х цилиндров 34.5 л.с. Маловато.

Пересчитаем на скорость конца лопасти 180м/с:
180*60/(3.1415*2250) = 1.527 винт при 2250 об/мин.

Мощность, допуская, что момент постоянный, при 2250 об/мин:
(31.85*2250*1.36)/9550 = 10.2 л.с., т.е. с 4-х цилиндров примерно 40 л.с.

Однако, мы не учитывали эффект от наддува (как, впрочем, и затраты мощности на привод продувочного компрессора), а также - наличие прямого впрыска и связанных с этим плюшек в виде возможности повышения степени сжатия.
Т.е. недостающие до ТЗ 10л.с. - вполне возможно получить от вышеперечисленного.

Также можно немного увеличить ход - есть тюнинговые валы ВАЗ 21213 на 85мм ход поршня.
тогда объём одного цилиндра будет уже 385.5 см3, а общая мощность около 45 л.с. без учёта наддува и впрыска.

Теперь по компоновке - перевернутая потребует сухого картера и двух маслонасосов.
Размещение вспомогательных агрегатов (наддув, мотор-генератор) - с задней стороны, с приводом от носка коленвала.
Впуск и выпуск в такой размерности кажется удобным и целесообразным разнести на разные стороны.
Реактивные выхлопные патрубки - можно использовать и в качестве эжекторов для прокачки охлаждающего воздуха.
Подачу охлаждающего воздуха - можно реализовать центробежным вентилятором на переднем конце коленвала, зубчатый венец стартера - на нем же.
Направление охлаждающего воздуха к цилиндрам - капотами вокруг двигателя, и перегородками.

 

[свободник]

...Как прототип...
...возьмём Иж-П5 (72/85...
...валы ВАЗ 21213...

Стенка цилиндра + рёбра охлаждения получаются не более 9 мм между цилиндрами. Придётся рёбра в плане делать квадратоподобными. Значит литьё. Значит люминий. Значит вставные гильзы.
Проще и дешевле выглядит вариант фрезернуть рёбра из стальной толстостенной трубы. Без литья и вставных гильз.

Зачем на 4-тактном колене 2-тактный мотор? Плавность хода останется как у 2-цилиндрового.
С какой целью в расчётах применяете окружные скорости лопастей 150 и 180 м/с?
2250 об/мин при ходе поршя 85 мм - это средняя скорость поршней ~6,4 м/с.
Обычна она лежит в диапазоне 8...11 м/с.

 

[Stak]

P.S. Сразу практическая задачка.
Например, нужен 4-тактный безредукторный двигатель воздушного охлаждения на самолёт типа Арго. Допустим на 35 л.с. при 2800 об/мин. Пропеллер у Арго диаметром 1,5 м.
Каковы по Вашему должны быть его параметры?
...

Исходил из Вашего же запроса 🙂 Однако, требование 4Т - кажется не совсем корректным)

Стенка цилиндра + рёбра охлаждения получаются не более 9 мм между цилиндрами. Придётся рёбра в плане делать квадратоподобными. Значит литьё. Значит люминий. Значит вставные гильзы.
Проще и дешевле выглядит вариант фрезернуть рёбра из стальной толстостенной трубы. Без литья и вставных гильз.

Размерность, в принципе, можно и пересмотреть - сделать менее 76мм. Однако, 76мм кажется лучше с точки зрения доступности элементов поршневой - колец, пальцев.
Я думал о литье (в кокиль ?), с использованием готовых заготовок гильз для формирования внутренней полости цилиндра. Вроде этих:

Т.е. цилиндры отдельные, крепятся на шпильках к картеру. Если внешний диаметр залитой гильзы 81мм, а толщина литой оболочки минимум 3мм, то ребра получаются всего 3.4мм высотой в просвете между цилиндрами.

Возможно, вариант с фрезерованными цилиндрами и проще.

Зачем на 4-тактном колене 2-тактный мотор? Плавность хода останется как у 2-цилиндрового.

1. Такое колено легкодоступно - мы же хотим просто и, желательно, дешево?
2. У 2Т нет ГРМ, он технически проще и легче.
3. У 2Т выше удельная мощность.
4. Плавность хода у 2Т Р-4 будет такая же, как у 2Т Р-2 - однако, он, всё же, сбалансирован по силам инерции первого порядка и их моментам.

С какой целью в расчётах применяете окружные скорости лопастей 150 и 180 м/с?
2250 об/мин при ходе поршя 85 мм - это средняя скорость поршней ~6,4 м/с.
Обычна она лежит в диапазоне 8...11 м/с.

1. Окружные скорости лопастей 150 и 180 м/с задавались исходя из рекомедаций в литературе, емнип - не рекомендуется превышать 180 м/с.
2. Что плохого в относительно низкой скорости поршня? Как минимум, это положительно отразится на ресурсе.
3. Если вернуться к Вашему ТЗ, то для винта 1.5м без редуктора - приемлемо 2800 об/мин, при этом и мощность вырастет (можно уменьшить размерность, если что), и скорость поршня будет ближе к указанному вами диапазону.
На размерности 72/85 при 2800 об/мин можно получить (31.85*2800*1.36)/9550 = 12.7 л.с. с цилиндра.

П.С: по здравому размышлению, кажется что электрически управляемую муфту из привода центробежного компрессора - можно исключить, сделав привод постоянным от коленвала (ремнём с задней стороны от шкива на носке коленвала). кроме того, можно исключить и отдельный стартер, заменив его стартер/генератором на переднем конце коленвала.