Бесшатунные двигатели - 2

[georgii-2]

Синхронизирующие шестерни просятся на вынос из картера, к ним - две промежуточные, одна паразитка, вторая побольше - выходная, т.е. редуктор, поскольку движок намечается оборотистый.
При этом вполне подходит и четырёхцилиндровый вариант со смещением работы второй пары на 90 гр.

Ну и напрашивается применение двухстороннего поршня с самопродувкой, как у бескомпрессорного СПГГ фирмы ЭКИП.

 

[M.Gennadij]

в данной схеме сложнее обеспечить уравновешивание, т.к. планетарный КВ и полувалы вращаются в одну сторону и только маленькие серьги, в противоположную. Поэтому для размещения противовесов вводится еще одна опора по типу центрального опорного эксцентрика (ЦОЭ). Она вращается в противоположную сторону 

Если интересует, то можно попробовать обсудить уравновешивание такого типа двигателя (с силовыми серьгами) с помощю противовесов на полувалах и планетарном КВ (без дополнительного противовеса и противовесов на серьгах)

 

[Владимир Александрович]

Если интересует, то можно попробовать обсудить уравновешивание такого типа двигателя (с силовыми серьгами) с помощю противовесов на полувалах и планетарном КВ (без дополнительного противовеса и противовесов на серьгах) 

        Конечно интересует. Пока у меня это не получалось, так как массы на планетарном КВ и полувалах находятся в противофазе (вычитание сил) только для одной пары цилиндров. Для другой пары они попадают в фазу сложения сил. Поэтому нужно наличие в механизме элементов, имеющих противоположное направление вращения.

 

[M.Gennadij]

Готовых решений у меня нет, но есть некоторые мысли (возможно и неправильные), которые я хотел бы обсудить. Центростремительная (центробежная) сила, как известно пропорциональна квадрату линейной скорости и обратно пропорциональна радиусу. На рисунках (довольно корявых) условно изображены элементы двигателя, оси движения ползунов (пунктиром) ,планетарный коленвал, шток и поршень (красным), противовес (синим). Оранжевые стрелки-линейная скорость элементов. Для начала рассматривается уравновешивание с одним (двумя) поршнями. Если расположить противовес, как показано на рисунках, то на втором рисунке скорость противовеса будет в два раза (если размер противовеса равен размеру коленвала) превышать скорость ползуна (зелёный круг), а на третьем рисунке будет равна по значению (жёлтый круг). Радиус движения противовеса на втором и претьем рисунке будет отличатся в два раза. Центробежная сила от противовеса на втором рисунке будет больше, чем на третьем. Таким образом, если суммарная сила от поршня, противовеса и.т.д. на втором рисунке будет равна суммарной силе на третьем, то не сбалансированная сила будет иметь обратное вращение. Противовес при движении от положения на втором рисунке к положеню на третьем будет иметь отрицательное ускорение (по линейной скорости).

 

[Владимир Александрович]

Для начала рассматривается уравновешивание с одним (двумя) поршнями.

     Чтобы избежать ошибки надо рисовать хотя бы два поршня, движущихся по взаимно-перпендикулярным осям. Если Вы в свой рисунок внесете второй поршень, то увидите, что в положении 3-го рисунка груз и поршень совместятся и инерционные силы сложатся, т.е. дисбаланс удвоится. Я обращал внимание на то, что в БСМ балансирные грузы должны располагаться на элементах механизма, вращающихся в противоположную сторону. Тогда пары поршней всегда будут находиться в противофазе с ними.
     Единственное исключение - оппозитная схема БСМ, в которой можно и нужно располагать грузы примерно поровну по массе на элементах механизма, вращающихся в разных направлениях. 
 

 

[M.Gennadij]

Чтобы избежать ошибки надо рисовать хотя бы два поршня, движущихся по взаимно-перпендикулярным осям.

Рассматривалась схема с одним или двумя поршнями на одной оси.         

Если Вы в свой рисунок внесете второй поршень, то увидите, что в положении 3-го рисунка груз и поршень совместятся и инерционные силы сложатся, т.е. дисбаланс удвоится. 

Если добавить поршень на второй оси, то необходимо добавить и второй противовес. Из рисунка видно, что схема уравновешивания симметрична относительно поворота на 90 градусов, по этому будем рассматривать только второй рисунок. В горизонтальном направлении инерционные силы равны нулю. В вертикальном направлении силы будут складыватся из силы от ускоренного движения конструкции без горизонтального поршня, силы от верхнего противовеса (вращающегося относительно жёлтого шарнира) и силы от нижнего противовеса и планетарного К.В. (вращающихся относительно жёлтого шарнира). Если будет доказано, что при определённых массах и выносах противовесов, суммарная вертикальная сила будет равна нулю, то конструкция будет сбалансированна.

 

[Varan]

M.Gennadij, вы так упражняться с противовесами можете до бесконечности, есть наука такая теоретическая механика, пишете формулы для этого движения и находите все интересующие вас силы, как это делается можно посмотреть вначале для кшм, методики и формулы есть, а потом для баландинского двигателя, ну и по аналогии делаете точный расчет а не на глазок

 

[Владимир Александрович]

Если добавить поршень на второй оси, то необходимо добавить и второй противовес. 

     Еще нужно добавить центр оси вращения планетарного вала. Он лежит посередине на прямой соединяющей зеленый и желтый узлы его кривошипов. Для наглядности через точку оси планетарного вала желательно провести окружность - тректорию его кругового движения.

В вертикальном направлении силы будут складыватся из силы от ускоренного движения конструкции без горизонтального поршня, силы от верхнего противовеса (вращающегося относительно жёлтого шарнира) и силы от нижнего противовеса и планетарного К.В. (вращающихся относительно жёлтого шарнира).

        Противовесы вращаются относительно оси вращения планетарного КВ, которой у Вас на чертеже нет. Зеленый и желтый узлы - это штоковые шейки планетарного КВ.
         С учетом этого обстоятельства, противовесы вращаются на одинаковых радиусах и взаимно уравновешиваются, т.е. их можно убрать и ничего не изменится. Поступательно движущиеся детали останутся неуравновешенными. 
         Вопросы уравновешивания БСМ в книге С.С.Баландина подробно рассмотрены в параграфе 15 и 16 стр.93,97. Особенности определения и сложения скоростей и ускорений в параграфе 11 стр.87,88. Выведенные зависимости можно использовать для любой схемы БСМ.

 

 

[M.Gennadij]

есть наука такая теоретическая механика

Не стОит говорить банальности. Что такое теоретическая механика я знаю не хуже Вас. Уверяю Вас, что если мне понадобится рассчитать уравновешивание, то я это сделаю на основе собственных знаний, не прибегая к указанной Вами литеретуре. В данном случае, ставилась задача, показать теоритическую ВОЗМОЖНОСТЬ уравновесить эту систему.

 

[M.Gennadij]

противовесы вращаются на одинаковых радиусах и взаимно уравновешиваются, т.е. их можно убрать и ничего не изменится.

Здесь Вы ошибаетесь. Центрам масс противовесов абсолютно безразлично относительно чего они вращаются. Важно то, как меняется их координата в ПРОСТРАНСТВЕ в зависимости от времени.

 

[Владимир Александрович]

Здесь Вы ошибаетесь. Центрам масс противовесов абсолютно безразлично относительно чего они вращаются. Важно то, как меняется их координата в ПРОСТРАНСТВЕ в зависимости от времени. 

     Я не согласен.
     Вы знаете, что в формулу центробежной силы кроме массы грузов входит радиус до точки, относительно которой вращается центр масс и угловая скорость в квадрате. В двойном вращении должны учитываться две составляющие радиуса - относительная и переносная, а также две составляющие скорости - тоже относительная и переносная.
     Центрам масс может и безразлично, относительно  чего они вращаются, а величине возникающей при этом центробежной силе не все равно.

 

[M.Gennadij]

Я не согласен. 

Не совсем понял с чем Вы не согласны. С тем, что сила действующая на тело определяется изменением координаты в пространстве в зависимости от времени? Посчитал линейные скорости противовесов и радиусы их движения в интересующих точках. Результатом явилось то, что подобным образом уравновесить конструкцию не получится.

 

[Владимир Александрович]

Не совсем понял с чем Вы не согласны. С тем, что сила действующая на тело определяется изменением координаты в пространстве в зависимости от времени? 

      Тело, движущееся в пространстве равномерно, изменяет свои координаты в нем с течением времени, но на нем не возникает сил пока не появится положительное или отрицательное ускорение. Какую силу Вы имели ввиду в своих рассуждениях?

 

[M.Gennadij]

Какую силу Вы имели ввиду в своих рассуждениях?

Зная массу тела и изменеие координат во времени, сила определяется второй производной координат по времени умноженное на массу. Планетарный К.В. относительно полувалов вращается в не инерциальной системе отсчёта, по этому правильнее рассматривать его движение в пространстве, а не относительно полувалов.

 

[Андрей Миллер]

Если будет доказано, что при определённых массах и выносах противовесов, суммарная вертикальная сила будет равна нулю, то конструкция будет сбалансированна. 

Все правильно, так и уравновешивается БСМеханизм на заводе. Ставиться имитатор на реальные кривошипы вместо КВ и проводится динамическая баллансировка.
Масса имитатора равна массе деталей поступательного перемещения и КВ.

 

[Владимир Александрович]

Зная массу тела и изменеие координат во времени, сила определяется второй производной координат по времени умноженное на массу.

        Но зачем такой слишком обобщенный подход к вопросу? Изменение координат по времени - это скорость. Вторая производная от изменения координат по времени - это ускорение. Произведение массы на ускорение дает силу. Для тел движущихся по вращательным траекториям в относительном и переносном движении есть готовые выведенные формулы в книге С.С. Баландина с ясной логикой расчета. Вероятность ошибки наименьшая. 
 

 

[Андрей Миллер]

Исторический экскурс 

У меня есть более интересный экскурс. Вчера узнал от сотрудников кафедры ДВС Политеха:
Недавно прошла защита проекта двигателя Стирлинга с БСМ. Аспирант кафедры представил проект, потом в качестве оппонента выступил известный у нас в Питере двигателист и заявил: бесшатунные двигатели не работают и работать не могут. Я очень хорошо разбираюсь в этой теме, я ее долго занимался  и тд...:
На что аспирант (молодец!) ему ответил: на кафедре ДВС уже много лет работает двигатель с БСМ и ЕМУ ВСЕ РАВНО, ЧТО О НЕМ ДУМАЮТ УЧЕНЫЕ!
- КАК так? !!!
- Вот так!
Все кто был на защите, упали со смеху!
Я, г. Седунов, очень рад, что дожил до такого дня, что над такими как Вы стали смеятся... ;D
Переложил суда мой пост с другой ветки, так как это интересно для сторонников БСМ...
Для противников тоже! ;D

 

[Владимир Александрович]

На что аспирант (молодец!) ему ответил: на кафедре ДВС уже много лет работает двигатель с БСМ и ЕМУ ВСЕ РАВНО, ЧТО О НЕМ ДУМАЮТ УЧЕНЫЕ!
- КАК так? !!!
- Вот так!
Все кто был на защите, упали со смеху!

      Поучительный момент для тех, кто любит себя в науке, а не  науку в себе. Знания, умения и ранги ничего не стоят, если у их носителя нет внутренней культуры.

 

[Андрей Миллер]

Главное, что нет желания узнавать новое и критически осмысливать прочитанное. Мощь массовых средств информации состоит в том, что если много раз и от разных "имен" повторяют одно и тоже, то это становится "истиной". Некоторые на это ведутся и перестают думать вообще...

 

[А.Г.К]

Некоторые на это ведутся и перестают думать вообще...

Опять золотые слова! Андрей ты прямо прогрессируешь.