Роторно-лопастной двигатель. Начало.

[Bиктор]

Все перекроет тепловое расширение метала а микроные зазоры

Согласен, при условии, что слово "металл" не заменено на слово "ситалл" с нулевым расширением...

Да и еще:  такой сухо-смазочный пьезовибратор должен бы обладать достаточной мощностью, чтобы хотя бы в диапазоне нескольких микрон колебать массивную лопасть с частотой раз в 20 чаще, чем текущие обороты РЛД, чтобы она приобрела свойства "жирности" при  нерасчетных механических касаниях лопасти о статор.

 

[Bиктор]

Но ведь именно так и происходит в этом "совершенном" механизме.
Возвратно-поступательное движение есть? Нету? Есть

Я тоже не в восторге от ё-механизма связи лопастей с валом равномерного вращения.

А понятие "возвратно-поступательное" движение, по сути однонаправленное угловое движение с периодически изменяемой скоростью. Как бы "аспект" возвратности отсутствует... 
Хотя с инерционными нагрузками РЛД можно также "мирно спать", как и с инерционными силами поршневиков, бесшатунников и др. циклических объемных машин.

Не нравится ё-,  придумайте "своё" ! Здесь приветствуется активность молодых людей, которые не знают, что не-что "низ-зя" улучшить!

 

[An77]

...
А понятие "возвратно-поступательное" движение, по сути однонаправленное угловое движение с периодически изменяемой скоростью. Как бы "аспект" возвратности отсутствует... 

Периодически изменяемая скорость не обходится без опоры, на которую и падает вырабатываемая мощь. Хорошо, хотя бы снимается (передаётся прямо) её компрессионная часть. Не самым изящным методом.
Стало быть, механизм возвратно-поступательный, двойного действия. Но - зачем-то всем своим весом по кругу бегает.
Чуть не забыл, и всё это - консольно.
Как-бы... кроме того, растёт (относительно поршневой классики) модуль средней и пиковой скорости поршня относительно цилиндра.

 

[Bиктор]

растёт (относительно поршневой классики) модуль средней и пиковой скорости поршня относительно цилиндра

Да, но если оставаться справедливым к РЛД, нельзя забывать, что поршень испытывает от тех же самых инерционных сил... нехилую составляющую вектора этих сил, - направленную на ПРИЖАТИЕ бока поршня к цилиндру... чего естественно НЕТУ у РЛД 

Тот самый низкий механический КПД поршневика и КШМ лишь смягчен фокусами со скользскими покрытиями, но причина не устраняется:  сила трения пропорциональна произведению боковой силы на коэф. трения пары поршень-цилиндр.

Да, лопасть может иногда КОСНУТься стенок неподвижного статора, НО БЕЗ сколь-нибудь сравнимой с поршневиком силы.

Сила "прижатия" лопасти к статору от силы газов отсутствует, в то время как в поршневике она пропорциональна давлению ГАЗОВ на дно поршня...
Та самая "горькая пилюля", которую не замечают, потому что она "естественна".
Вот где РЛД выигрывает, - он может позволить себе где-то (в синхронизаторе) "проиграть"     

Отчего, по-Вашему испытания Прохоровцев УЖЕ доказали общий КПД= 45-50% у РЛД? 
Значит, доля механических потерь в РЛД - это "страшилки", рассказываемые "Буратинам" лоббистами чего-то другого...

 

[Bиктор]

Периодически изменяемая скорость не обходится без опоры, на которую и падает вырабатываемая мощь.

Не могли бы Вы пояснить: что понимается в таком контексте под "опорами", на которую "падает" мощь?

Попрошу заменить отмеченные слова на синонимы с более специальным значением

 

[Bиктор]

Поэтому данная затея - шаг назад. 

Техническое решение с таким круговым ё-осликом и я не называю элегантным   Но... оно работает.

 

[Bиктор]

Стало быть, механизм возвратно-поступательный, двойного действия

Андрей, это Вы?
Мне нравится, что Вами отмечено "двойное" действие лопастей.

Учтем, что РЛД почти не отличается от ... мотора схемы Юнкерса (см.рис) со встречно движущимися поршнями, - по критерию "поршни/лопасти идут навстречу друг другу", чтобы совместно преодолеть то же самое расстояние, которое в одно-поршневом цилиндре приходится преодолевать ЕДИНСТВЕННОМУ поршню...

Если вдуматься, то увидим, что по упомянутой причине инерционные силы поршня/лопасти в схемах Юнкерса и в РЛД, - вдвое меньше, чем, например, в любимых некоторыми мото-байках, при прочих равных условиях

В "коротких ходах" обоих схем, - Юнкерса и РЛД, средняя скорость поршня/лопасти НИЖЕ, чем у одно-поршневого длинноходового ДВС.

Однопоршневой проходит бОльшее расстояние при одних и тех же оборотах, и ускорения (инерционные силы) на этом поршне приходится допускать значительнее. 

Пусть шатун одно-поршневика не нагружен на изгиб, но он тем не менее загружен "по горло" сжатием/растяжением. И гоночные моторы показывают жизнь, типа "халиф на час".

Этого НЕ требуется РЛД в той же степени - рычаги могут и на изгиб поработать...

НЕ СТОИТ ТАК СИЛьно "поклоняться поршневикам"!
Ибо даже в авторитетном решении Юнкерса - боковое трение поршней, прижимаемых "со страшной силой" к цилиндру, - НЕ УСТРАНЕНО.

Впрочем, и у двух-коленвального аналога РЛД, - решения Юнкерса, - кажется, больше шестерен и др. проблем, чем у РЛД с "шестеренно-коленвальным синхронизатором", имхо

 

[Bиктор]

Как раз вчера, кстати, прочитал о студентиках-немцах, взявшихся построить одно-коленвальный моторчик по схеме Юнкерса, для каких-то европейских экологических соревнований (эко-марафон) технической молодежи.

Есть там разные подробности http://www.inw.hs-merseburg.de/index.php?id=640
http://www.inw.hs-merseburg.de/index.php?id=647
(в самом низу страниц есть фотографии: мотора и гонок)

Идея у них была поставить рекорд по экономичности на легком колесном аппарате.
Они испробовали в ряде лет несколько конструктивных особенностей двух-поршневика.

Я бы не обратил особенного внимания на их проделки, но на одном из этапов они пошли по пути устранения колец в поршнях и достижения минимального зазора в паре поршень/гильза.
Как Вы догадались, они экспериментировали с целью поддержания минимального зазора почти неизменным - путем подбора материалов для поршня и гильзы, с подходящими коэффициентами термического расширения.
И пошло у них не сразу.
Сравнительно удалась их затея с бес-кольцовыми поршнями, только когда они взяли поршни из Carbon (графитовые?), а гильзу из инвара (спец.стали). За ценой они не постояли...

Я ждал, что они в конце истории применили бы в этой паре ситалл с нулевым коэф. расширения. Но не дождался    Однако у студентиков - все еще впереди!

 

[Bиктор]

Продумать РЛД из ситалла ... Эта мысль не затухает.
Выяснил, что в Германии уже с 1968г фирмой Schott под городом Майнц ситаллы выпускаются.
Начинающей тогда фирме пришлось трудно с заказами. Но с годами они находили заказы и для космической техники и др.
Держатели самых больших зеркал (диаметром 8-10метров) телескопов делали из ситалла с практически нулевым терморасширением. Назван этот материал Zerodur. - Ни размеров не меняет, ни оптических свойств, ни циклического термошока до 820[ch186] не замечает. 
Из сталей к нему отдаленно приближается по низкому терморасширению дорогой сплав Invar, из которого немцы, оказывается еще до войны, делали ободки вокруг донышка высоко термонагруженных поршней.

Зеродур - полупрозрачный ситалл, позволяет делать из него ЧТО УГОДНО. Только я пока не нашел ценника, - насколько он дорог?.

Впрочем, не удивлюсь, если наши стеклозаводы такие же материалы тоже выпускают, но никому его, кроме "оборонки", брать "низ-зя".  Пусть отечественные инициаторы - переплачивают загранице?

На рисунках - Zerodur. (Zero - означает нуль)
Особо отмечают его пригодность для сложных, филигранных и полированных изделий.
Мне попалось фото ... с сотовым ситаллом. Голова закружилась при попытке представить, какова жесткость и легкость изделия из такого "чугуно-люминя"...

На крайнем фото - НЕ заготовка сотового крыла

 

[Bиктор]

Вчера я согрешил:  по идее товарища с форума написал на один из немецких заводов авиационных двигателей майл с запросом о применимости, на их взгляд, ситалла в паре поршень/цилиндр.

Сегодня еще не ответили.
Сочтут ли за провокатора и диверсанта ?

А может быть сработает экономическое правило - делать и продавать (пока покупают) то, - что подороже?

Кстати, другая фирма Mahle, опять наняла "писак"... пишущих о "гениальном синтезе" FerroTherm для дизельных поршней, которые, не зная историю, выдают за гениальный писк - составной поршень:  сверху - сплав инвара, юбка - алюминиевая.

На рисунке - то, что похоже делали уже в 1927г.
Я бы "прошел мимо", но рекламеры похвастались большим заказом таких поршней для РОССИИ.

Кому интересно заглянуть в историю поршней назад на 100 лет, (и на поршни с ободками из инвара)
могут посмотреть картинки из замечательной книги "Motorkolben: Bauarten, Betrieb, Sch[ch228]den" автора с фамилией Zima. Книга профессиональной серии: Моторные поршни: строение, эксплуатация, дефекты.

Гугле выдаст эту книгу открытой на многих страницах (если задать немецкие поисковые ключи, как я привел выше). Есть многочисленные фотографии поршней ... и можно  проследить напряженную борьбу за постоянство зазора между поршнем и гильзой цилиндра, не покупая книгу.

Постоянство зазоров между лопастями и статором РЛД - тема актуальна особенно, - для нежелающих больше ставить уплотнительные кольца или тем более множество "осколков" линейный уплотнителей на свои конструкции роторно-лопастных-двигателей...

Постоянство зазоров, мизерная люфт-игра, - достигаются тем легче, чем постояннее размеры ... лопасти и статора!

 

[Bиктор]

Износостойкость ситалла,
столь привлекательная для роторно-лопастного ДВС,

в Узбекистане намечена учеными к использованию в ...
"ситалловых нитеводителях и нитенаправителях".

Видимо, такие детали, где нить годами "пилит" одно и то же место - хороший индикатор применимости ситалловых лопастей с большим ресурсом на истирание!

   Высокой износостойкостью и коррозионной стойкостью обладают:
петроситаллы (на осное габбро-норитовых, базальтовых и других горных пород;
пироксеновые ситаллы (CaO-MgO-Al2O3-SiO2);
шлакоситаллы (полученные из стекол, сваренных на основе металлургических и топливных шлаков).

Из них изготавливают плунжерные пары, детали трения насосов для химического машиностроения, футеровку мельниц, фильеры для синтетических волокон, точные калибры, нитепроводящие
детали текстильных машин и другие детали, подверженные интенсивному абразивному изнашиванию.

Иногда ситаллы используют в качестве наполнителей      металло-стеклянных    износостойких      материалов.

Ситалло-эмали применяют в качестве антикоррозионных, термостойких (до 840оС) и износостойких покрытий.

Приходит в голову, не окажется ли достаточно гладкости поверхности некоторой детали РЛД, просто покрытой ситалло-эмалью? Не годится ли такое покрытие - для маскировки дефектов изготовления и подгонки под нужные размеры?

 

[Bиктор]

На пользу изготовителям РЛД из ситалла, могут пойти результаты исследований по обработке конструкционных материалов  фирмы Toрвальд:

Проведенные исследования показали, что ультразвуковое развертывание (это операция по уточнению размеров отверстий) значительно повышает точность обработки и стойкость размеров разверток.

Твердые неметаллические материалы — ситаллы, различные виды стекол, керамика и др. — обладают высокой твердостью, термостойкостью, большой абразивной способностью и малой теплопроводностью.

Описаны наиболее трудные и сложные операции обработки деталей из хрупких неметаллических материалов вращающимся алмазным инструментом с воздействием ультразвуковых колебаний

Нарезание резьбы. При наложении ультразвуковых колебаний на метчик, на его боковых гранях режущей части резко уменьшается сила трения, практически полностью устраняется их защемление, а также заметно уменьшается сила резания.

Эффект снижения силы резания и необходимого крутящего момента при воздействии ультразвуковых колебаний на метчик целесообразно использовать в процессе нарезания внутренних резьб в материалах, обладающих очень большой вязкостью и высокой твердостью

Такой опыт говорит в пользу микронных высокочастотных вибраций, которые следовало бы АВТОвозбудить у деталей РЛД:  силы трения снижаются дополнительно!

 

[Bиктор]

На кафедре “Металлорежущие станки и инструменты” ДонНТУ в Донецке ...

накоплен богатый опыт по разработке технологических процессов механической обработки, выбору инструмента и режимов резания керамики, ситаллов и стекла.

На сайте http://www.bestleasing.ru/prom-leasing/080/25/ есть описания практического применения ситаллов и результаты испытаний.  Частично привожу существенное (на случай, если сайт "замрет"):

В отличие от обычного стекла ситаллы имеют микрокристаллическую структуру с мелкими, величиной 0,01 -1,0 мкм кристаллами, равномерно распределенными по объему материала. Наличие мельчайших кристаллов, образующихся по специальной технологии изготовления, повышает механическую прочность стекла.

Промышленностью выпускаются технические литиевые ситаллы СТД, технические магниевые ситаллы (СТМ), технические борнобариевые ситаллы(СТБ) и др.

Они отличаются физико-механическими свойствами.
Заготовки для втулок подшипников из ситалла выполняют методом пресс-литья и обрабатывают алмазным шлифованием, которое обеспечивает 10-12-й класс шероховатости поверхности.

Полирование поверхности производят окисью хрома, крокусом с использованием войлока, фетра или алмазными эластичными дисками и пастами.

Отверстия сверлят алмазным инструментом. Как и все керамические материалы, ситалл имеет низкую ударную вязкость (6-12 кгс-см/см), поэтому его применение в подшипниковых узлах, подверженных воздействию ударных нагрузок, недопустимо.

 

[Bиктор]

Свойства ситалла, важные для роторно-лопастного-двигателя:

В США ситалл под названием пирокерам выпускается для изготовления подщипников, работающих без смазки при температурах до 540 °С.

Так какой же у ситаллов коэффициент сухого трения?

В результате испытаний на трение и изнашивание ситалла, проведенных ... на машине трения МИ-1М, получен коэффициент трения ситалла по ситаллу всухую 0,1 и по стали Х34Л 0,1-0,12, что подтверждает его высокие антифрикционные свойства.

Есть и неожиданности:

Однако, оказалось, что (некоторый) ситалл малостоек при изнашивании в паре со сталью и допускает давления не более 2-2,5 кгс/см[ch178]. (Есть данные и о 3кгс/см[ch178])

При давлении 5 кгс/см[ch178] за 30 мин работы износ в паре со сталью без смазки (тяжелонагруженного подпятника скольжения) составил около 1 мм.

Вода в качестве смазки для ситалла парадоксально повышает трение!!

С введением в зону трения смазки - воды - коэффициент трения ситалла по ситаллу увеличивается до 0,5, а при трении по стали остается примерно на прежнем уровне порядка 0,1 - 0,17.

Выводы для ситалловых подшипников скольжения:

ыло установлено, что при невысоких давлениях и скоростях скольжения до 5-8 м/с [ру < 15 кгс-м/(см2-с)] подшипники из ситалла работоспособны. Их низкая стоимость, высокая химическая стойкость и способность работать при высоких температурах позволяют рекомендовать их для применения в различных отраслях техники.

Ну и попутно, - есть солидная работа по другим -  порошковым и керамическим опорным подшипникам:
http://masters.donntu.edu.ua/2007/fema/nazarchuk/library/index_2.htm

 

[Bиктор]

Теперь не надо удивляться, что ситалл относится и к антифрикционным материалам.
Конечно, с масляной смазкой его не сравнить. Но во многие композиционные подшипниковые материалы добавляют идеальной формы ситалловые шарики размером 50-80 микрометров..
Кто еще не придумал, как такие шарики применять "для смазки" в своих аппаратах?  Они продаются тоннами

Может смутить истирание ситалла в паре трения скольжения со сталью, если давить очень сильно и главное - БЫСТРО тереть (в присутствии воды?)...

Я уверен, что дело здесь не в ситалле, а в стали! Сталь страдает "задирами", - ситалл не виноват...
Поправьте меня, кто обоснует иное.
А свойство это - подчеркивает технологичность ситалла при резке, сверлении, шлифовке...

Однако, для РЛД вполне может оказаться полезным и такое свойство ситалла, как высокая способность к контактным  безударным напряжениям.
Объясняют это высокой твердостью ситаллов:

Естественные камни (агат), искусственные (рубин, корунд) минералы или их заменители – ситаллы (стеклокристаллические материалы) применяют для миниатюрных подшипников скольжения – "камневых" опор.

Камневые опоры используют в прецизионных приборах – часах, гироскопах, тахометрах и т. д.
Главное достоинство таких опор – низкий и стабильный момент трения.
Низкое трение достигается малыми размерами опор, что уменьшает плечо действия силы трения, а также низким коэффициентом трения вследствие слабой адгезии минералов к металлу цапфы.

Постоянство момента трения обусловлено высокой износостойкостью минералов, способных из-за высокой твердости выдерживать громадные контактные давления.

Всем, кто все еще способен спутать ситалл со стеклом, из которого его получают, справка:  ситаллы прочнее катанного стекла в среднем в 9 раз!

Вот почему следовало бы, наверное, попробовать ситалл на зубчатых зацеплениях, где оно критично именно по контактному давлению?

В шестеренных синхронизаторах?  В кулачковых синхронизаторах...

 

[JohnDoe]

@ Bиктор
В личку гляньте.

 

[Bиктор]

В личку гляньте

Окей, почитаю

 

[Beatle]

Я немного разобрался со здоровьем.
Завтра буду готов подискутировать. Тем более есть новости всякие.

 

[Bиктор]

буду готов подискутировать

Приветствуем, Макс! Ждем-с новостей

 

[Beatle]

@ Bиктор


Виктор я уже неоднократно писал об таком механизме связи. Псковские ученые применили кулачковый механизм. И придуман он так давным давно. Для двигателя внутреннего сгорания он непригоден. Однако для двигателя внешнего сгорания - это рабочий механизм синхронизации. Какой ресурс - не знаю. Ресурс можно посчитать, поменять и подстроить. Но есть у такого механизма и весомый минус: он гремит так, что уши закладывать должно - это сообщение к Двигателю Внешнего сгорания.
Потихоньку читаю ветку, офигеваю иногда, но все же!

Виктор, я тоже рад Вас видеть. Как и всех сторонников или противников. =) Пока я болел, занимался вопросом более глубоко.
Так что нашлось много ответов. Новостей и Идей, которые могут случиться, а могут и не случиться.
В общем, все буду рассказывать порциями.