Альтернативные варианты кинематических схем авиационных двигателей

[niksann]

Странно, что Вас еще не удивили зубчатые передачи на коленчатых валах.

А что с ними не так? У многих современных мотоциклов коленвал не имеет маховика, но имеет монолитную шестерню. Маховик уже на вторичном валу в виде блока сцепления. Кажется дикость, но работают!
Меня больше смутило - 7000 об/мин и дизель. На обложке видео так написано.

были публикации об алюминиевых коленвалах в "иномарках

Тоже как-то задумывался над этим вопросом. Алюминиевые поршни же работают, а ведь именно они воспринимают первыми всю нагрузку, причем еще и с тепловыми нагрузками не маленькими. При этом толщины стенок поршней исчисляются миллиметрами а толщины коленвала сантиметрами.
Кроме того алюминий широчайше применяется в лопастях самолетов вертолетов, в лонжеронах крыльев, а в таких местах напряжения в том числе и переменные, думаю, поболе будут.
Если не ошибаюсь, пределы прочности алюминиевых сплавов примерно такие же как и у чугуна. На счет жесткости еще не выяснял. Чугунные коленвалы же работают!
Да, у них переразмерены шейки, ну так и в алюминии можно переразметить.

Вот насчет алюминиевых шатунов конечно это экстрим. Мало того, что там нагрузки нечеловеческие, да еще и знакопеременные, да еще и термо-удлинение шатуна ощутимо влияет на геометрическую степень сжатия.

Так что тема алюминиевых КВ наверное интересна, особенно для коротких коленвалов, но сам я сейчас пока мудохаюсь со стальным.
А как было бы заманчиво - сразу 4 кг экономии на тебе в подарок.

 

[Jbiplane]

ИМХО, нестандартной кинематикой прорыва не достичь.
Мы сделали и испытываем
- экспериментальные цилиндры воздушного охлаждения с тепловыми трубками
- самонастраивающаяся система впрыска на алгоритмах нечеткой логики
Первоначальные результаты превзошли ожидания.
Намечался европейский инвестор, но в связи с ситуацией справимся сами.

 

[KarnoKul]

ИМХО, нестандартной кинематикой прорыва не достичь.
Мы сделали и испытываем
- экспериментальные цилиндры воздушного охлаждения с тепловыми трубками
- самонастраивающаяся система впрыска на алгоритмах нечеткой логики
Первоначальные результаты превзошли ожидания.
Намечался европейский инвестор, но в связи с ситуацией справимся сами.

Вопрос: а что с теплом будете делать, которое по тепловым трубкам потечет – обратно в полезную работу предполагаете преобразовать (и тогда случится "прорыв"), или в атмосфере рассеять (как все это делают)?

Хотя, само по себе использование тепловых трубок для рассеивания остаточного тепла охлаждения, оставшегося после преобразования обратно в полезную работу – конструктив довольно новый (поделитесь теорией и примерами, если возможно).

 

[RVD]

А что с ними не так? У многих современных мотоциклов коленвал не имеет маховика, но имеет монолитную шестерню. Маховик уже на вторичном валу в виде блока сцепления....
....Тоже как-то задумывался над этим вопросом. Алюминиевые поршни же работают, а ведь именно они ....

Знаете не расположен читать лекции, но именно в вашем случае они и нужны. Именно потому, что отсутствие знаний и порождает такие вопросы. Вы слышали например такую фразу: расчет на прочность, на выносливость, на крутильные колебания... себестоимость продукции, технология изготовления, термообработка... . Что к примеру дешевле: индукционная закалка шеек чугунного коленвала или никосиливое покрытие, но уже алюминиевого вала; литье чугунного вала или вала из алюминиевого сплава, что долговечнее, вал из чугуна, или вал из люминя. Вот когда вы нарисуете два столбца по признакам преимуществ и недостатков чугуна и люминя, то даже меньший вес вала из алюминия будет в числе главных его недостатков, потому как вращающейся массе нужна как можно больший момент инерции, от вала и его маховика, потому как чем легче вал, тем больше угловые колебания и амплитуда вращающихся масс. Именно поэтому гоночные моторы вырабатывают весь свой ресурс через несколько часов после старта.

 

[Андрей Миллер]

ИМХО, нестандартной кинематикой прорыва не достичь.
Мы сделали и испытываем
- экспериментальные цилиндры воздушного охлаждения с тепловыми трубками
- самонастраивающаяся система впрыска на алгоритмах нечеткой логики
Первоначальные результаты превзошли ожидания.
Намечался европейский инвестор, но в связи с ситуацией справимся сами.

"Падре, я верил в Вас как в Бога!"
А как же "ВАш" Руггер в 35 000 оборотов? ВЫ же обещали нас всех удивить!

 

[kamuta]

Вы слышали например такую фразу: расчет на прочность, на выносливость, на крутильные колебания... себестоимость продукции, технология изготовления, термообработка... . Что к примеру дешевле: индукционная закалка шеек чугунного коленвала или никосиливое покрытие, но уже алюминиевого вала; литье чугунного вала или вала из алюминиевого сплава, что долговечнее, вал из чугуна, или вал из люминя.

Детальный состав "супер магниевых" сплавов уже известен до мельчайших подробностей и в наших публикациях и в западных - будете делать "расчет на прочность, на выносливость, на крутильные колебания"?
Покрытие никосилем нынче используют чтобы заработать на запчастях - меняется деталь (иногда даже блок) целиком...
Я предлагаю использовать и наружные и внутренние вкладыши одновременно, а также быстрозаменяемые гильзы и поршня...

 

[niksann]

Вы слышали например такую фразу: расчет на прочность, на выносливость, на крутильные колебания...

Такой же вопрос я и Вам могу задать.
Знания такая вещь, сегодня их нет, а завтра они могут появиться. Было бы желание их находить. Так вот у меня оно есть, и было с детства.
По поводу коленвала из алюминия. Пока ничего не считал, но появилось желание проработать этот вопрос. Если не пройдет, значит не пройдет.
Коленвал у меня короткий, если делать его из алюминия, то проблемы напрессовать на опорные шейки стальные кольца (наружные обоймы от подшипников подходят) не проблема. А шатунные шейки оставить алюминиевые, но из шатунов убрать вкладыши, поверхность отполировать.
В результате, в моем конкретном случае диаметр шатунной шейки возрастает до 60мм, и это при цилиндре 92мм.

А теперь про технологию, о которой Вы заговорили.
Кто мне будет отливать коленвалы из ВЧ? Отпадает. Да и смысл чугун. Его не облегчишь толком, и двигатель теряет смысл, потому что не пройдет для аппаратов 115. Масса в данном случае - важнейший, решающий критерий.
Теперь сталь. Чтобы выточить мой КВ из целого круга, то нужна заготовка 200мм в диаметре и 240 длиной. Представляю, как я буду заталкивать 60-ти килограммовую заготовку в свой хоббийный станок, чтобы осталось от нее 6 кг веса. Сколько же я ее грызть буду???
Другой вариант, что я сейчас делаю. Выточить КВ из отдельных элементов, закалить, отшлифовать и собрать на прессовую посадку. Как делают КВ Уралов или тех же Ротаксов. Но прессовая посадка добавляет килограмм веса и по факту говниццо. Лично мне вообще не нравится. Делаю чисто пока так, типа дальше видно будет.

 

[Jbiplane]

"ВАш" Руггер

В отличие от многолетнего пустобреха АМ двс данного типа был изготовлен, видео работы выложено. Так же как 208см ванкель и другие наши проекты. Помещаю бездарность АМ в игнор чтобы не видеть сообщения. Замечательная кстати функция форума.

 

[RVD]

Знания такая вещь, сегодня их нет, а завтра они могут появиться. Было бы желание их находить..

...А теперь про технологию, о которой Вы заговорили.
Кто мне будет отливать коленвалы из ВЧ? Отпадает.

Если вы имеете в виду интерметаллиды - сверхпрочные сплавы алюминия с цинком и титаном, то они также далеки от от алюминия как и от чугуна. Их используют в современных узлах механизмов. Однако цена вопроса в этом случае очень высока. Если кто-то хочет в домашних условиях получить такой коленвал, то Бог ему в помощь. Однако имейте в виду, что алюминиевые сплавы теряют уже треть своей прочности при нагреве до 200 градусов. Если хотите действительно сделать лёгкое колено "склейте" его из кевлара (пара-армидного волокна), волокна этого материала в 6 раз прочнее стали, и он очень легкий, прочный, упругий. А вот карбоновые шатуны ("кованный карбон") уже продаются, комплект стоит всего 18 тыс. долларов. Почему бы не попробовать изготовить из карбона коленвал, он будет в пять раз легче стального, и в два раза алюминиевого. В любом случае это заставит задуматься о том, а что делать с противовесами .

 

[KarnoKul]

...Так что тема алюминиевых КВ наверное интересна, особенно для коротких коленвалов, но сам я сейчас пока мудохаюсь со стальным.
А как было бы заманчиво - сразу 4 кг экономии на тебе в подарок.

Нигде не встречал и такого варианта исполнения алюминиевого/магниевого коленчатого/эксцентрикового вала: литой коленвал из "легкого" сплава со стальным трубчатым "хребтом" и стальными обоймами на коренных/шатунных шейках методом алитирования (по типу нирезистовых вставок в поршни из алюминиевых сплавов).
Если Вам при изучении темы легкосплавных коленвалов вдруг попадется нечто подобное – поделитесь.

 

[Jbiplane]

Топологически оптимизированный коленвал Хонды изготавлен печатью на 3d принтере. Шатуны и поршни тоже в 2+ раза легче полученных классическими технологиями.

 

[Алексей Костенко (А.Г.К)]

Наконец то добрался до форума. Хочу выступить, в некоторой степени, в защиту новосибирцев. Причиной того что их "понесло", а по другому это ни как нельзя назвать, является отсутствие чёткого понимания что же хотят наши министерские работники. Нет чётких технических требований к авиационным поршневым авиамоторам, каждый разработчик делает в меру своего понимания данной темы. Опыт предшествующих поколений отвергнут напрочь. Сплошные "половецкие пляски" вокруг универсализации всего и вся.
Мировая практика показала, авиации общего назначения и в военной авиации (современная вспомогательная авиация) нужны двигатели воздушно-масляного охлаждения ну и как исключение, масляно-воздушного. Этот опыт, полученный кровью и большими финансовыми потерями был получен по результатам 2-й Мировой войны. "Водянки" были выведены из эксплуатации и в дальнейшем не проектировались. Зачем опять наступать на те же грабли? Жидкостное охлаждение удел водного и наземного транспорта, в силу специфических условий эксплуатации.
Новосибирцы отработали технологию нанесения МДО покрытия на детали ЦПГ, этот опыт нужно использовать, в этом направлении пусть продолжают работы. Нужно поддержать. Интересно сделали систему питания 2-х тактника, тоже следует поддержать.
Насчёт коленвала и алюминиевого редуктора. Я не сторонник такого решения, пусть "понабивают шишки", должны сами убедиться. Пусть посидят в моторном боксе и послушают рёв мотора хотя бы часов 200, это лучше прочищает мозги. 2-х тактная восьмёрка эквивалентна 16-ти цилиндровому 4-х тактнику по равномерности крутящего момента, характер нагружения пульсирующий. Для редуктора это хорошо. У 4-х цилиндрового двигателя уже потребуется применение демпфера, хотя он еяляется аналогом 8-ми цилиндрового 4-х тактника по неравномерности крутящего момента.
Их двигатель имеет смысл только в качестве мало ресурсного двигателя для ударного беспилотника, конечно если удастся получить приемлемую стоимость двигателя. А вот со стоимостью двигателя всё будет очень печально. У нас просто нет моторных заводов готовых заняться подобным двигателем.
Моё мнение, авторы оказались в плену своей идеи лёгкого, полностью алюминиевого двигателя, хотя ряд рациональных решений, пусть и технологических, там есть.

 

[Jbiplane]

МДО покрытия

МДО покрытие тоже дрянь, использовать можно только от безысходности или гиперэкономии.
Даже китайцы перестали его применять на своих клонах Хонды и 5200 6400 сериях бензопил.
Циклическая прочность деталей снижается кратно. Единственный плюс очень просто организуемый процесс.
И никасил и электрофужн и айрон-борон и плазменные напыления и сверхтонкие раскатанные гизьзы
дают на порядок лучшие результаты.

 

[Алексей Костенко (А.Г.К)]

МДО покрытие тоже дрянь

Если делать не умеешь, конечно дрянь, как впрочем и все остальные виды покрытий, как бы они красиво не назывались. Мой личный опыт говорит об обратном. Наш двигатель с МДО прекрасно прошёл ресурсные испытания и отработал ещё 2,5 срока выше требуемого по ГОСТ ресурса. Нам делали МДО покрытие в Москве и в Омске. Вот в Омске действительно дрянь. Нужно просто понимать где целесообразно применять МДО покрытие, а не пихать его куда попади. МДО на шестерне силового авиационного редуктора это конечно "сильно". Ну пусть ребята "похлебают собственное дерьмецо", так оно лучше доходит.

на порядок лучшие результаты

Я не знаю материалов способных на порядок (в 10 раз) дать лучшие результаты чем к примеру тот же чугун. Поскромней нужно как то.

 

[Андрей Миллер]

Наконец то добрался до форума. Хочу выступить, в некоторой степени, в защиту новосибирцев. Причиной того что их "понесло", а по другому это ни как нельзя назвать, является отсутствие чёткого понимания что же хотят наши министерские работники. Нет чётких технических требований к авиационным поршневым авиамоторам, каждый разработчик делает в меру своего понимания данной темы. Опыт предшествующих поколений отвергнут напрочь. Сплошные "половецкие пляски" вокруг универсализации всего и вся.
Мировая практика показала, авиации общего назначения и в военной авиации (современная вспомогательная авиация) нужны двигатели воздушно-масляного охлаждения ну и как исключение, масляно-воздушного. Этот опыт, полученный кровью и большими финансовыми потерями был получен по результатам 2-й Мировой войны. "Водянки" были выведены из эксплуатации и в дальнейшем не проектировались. Зачем опять наступать на те же грабли? Жидкостное охлаждение удел водного и наземного транспорта, в силу специфических условий эксплуатации.
Новосибирцы отработали технологию нанесения МДО покрытия на детали ЦПГ, этот опыт нужно использовать, в этом направлении пусть продолжают работы. Нужно поддержать. Интересно сделали систему питания 2-х тактника, тоже следует поддержать.
Насчёт коленвала и алюминиевого редуктора. Я не сторонник такого решения, пусть "понабивают шишки", должны сами убедиться. Пусть посидят в моторном боксе и послушают рёв мотора хотя бы часов 200, это лучше прочищает мозги. 2-х тактная восьмёрка эквивалентна 16-ти цилиндровому 4-х тактнику по равномерности крутящего момента, характер нагружения пульсирующий. Для редуктора это хорошо. У 4-х цилиндрового двигателя уже потребуется применение демпфера, хотя он еяляется аналогом 8-ми цилиндрового 4-х тактника по неравномерности крутящего момента.
Их двигатель имеет смысл только в качестве мало ресурсного двигателя для ударного беспилотника, конечно если удастся получить приемлемую стоимость двигателя. А вот со стоимостью двигателя всё будет очень печально. У нас просто нет моторных заводов готовых заняться подобным двигателем.
Моё мнение, авторы оказались в плену своей идеи лёгкого, полностью алюминиевого двигателя, хотя ряд рациональных решений, пусть и технологических, там есть.

Министерские работники по идее должны хотеть получить двигатель за которым будет стоять очередь по всему миру. Думаю это понятно.
Опыт предшествующих поколений не отвергнут напрочь, а плохо скомпрометирован всякими седуновыми, Юбипленами и др., которые просто не имеют нужных знаний и идей. Причем и в компрометации эти ребята ниже плинтуса!
Кстати, завод строят только тогда когда есть что выпускать то есть товар...А его ни у кого нет, есть Агат по 8 миллионов.
До тех пор пока не будет ЧЕСТНОГО СОРЕВНОВАНИЯ идей и результатов, то тех пор ничего не будет. Нигде и никогда!

 

[Андрей Миллер]

Такой же вопрос я и Вам могу задать.
Знания такая вещь, сегодня их нет, а завтра они могут появиться. Было бы желание их находить. Так вот у меня оно есть, и было с детства.
По поводу коленвала из алюминия. Пока ничего не считал, но появилось желание проработать этот вопрос. Если не пройдет, значит не пройдет.
Коленвал у меня короткий, если делать его из алюминия, то проблемы напрессовать на опорные шейки стальные кольца (наружные обоймы от подшипников подходят) не проблема. А шатунные шейки оставить алюминиевые, но из шатунов убрать вкладыши, поверхность отполировать.
В результате, в моем конкретном случае диаметр шатунной шейки возрастает до 60мм, и это при цилиндре 92мм.

А теперь про технологию, о которой Вы заговорили.
Кто мне будет отливать коленвалы из ВЧ? Отпадает. Да и смысл чугун. Его не облегчишь толком, и двигатель теряет смысл, потому что не пройдет для аппаратов 115. Масса в данном случае - важнейший, решающий критерий.
Теперь сталь. Чтобы выточить мой КВ из целого круга, то нужна заготовка 200мм в диаметре и 240 длиной. Представляю, как я буду заталкивать 60-ти килограммовую заготовку в свой хоббийный станок, чтобы осталось от нее 6 кг веса. Сколько же я ее грызть буду???
Другой вариант, что я сейчас делаю. Выточить КВ из отдельных элементов, закалить, отшлифовать и собрать на прессовую посадку. Как делают КВ Уралов или тех же Ротаксов. Но прессовая посадка добавляет килограмм веса и по факту говниццо. Лично мне вообще не нравится. Делаю чисто пока так, типа дальше видно будет.

Посмотреть вложение 505340

А что такой КВ нельзя получить из готового БУ? Таких элементов в существующих КВ полно. Останеться только отрезать то что Вам не нужно.

 

[niksann]

литой коленвал из "легкого" сплава со стальным трубчатым "хребтом" и стальными обоймами на коренных/шатунных шейках методом алитирования (по типу нирезистовых вставок в поршни из алюминиевых сплавов).
Если Вам при изучении темы легкосплавных коленвалов вдруг попадется нечто подобное – поделитесь.

На шатунных шейках стальные манжеты или обоймы, не знаю как их правильно назвать, не получается. Если их уложить в форму перед заливкой, то после отверждения КВ они полюбому будут болтаться, усадка при кристаллизации никуда не денется.

А что такой КВ нельзя получить из готового БУ? Таких элементов в существующих КВ полно. Останеться только отрезать то что Вам не нужно.

Ни с помощью бинокля, ни с помощью микроскопа ничего подходящего разглядеть не удалось. Нету ничего подходящего, чтобы просто отрезать, но не стыковать.
Разве что от Субару, хотя там и больше расстояние между шейками, чем мне нужно, но со скрипом бы пошло. Вот только такой коленвал потянет с собой и шатуны и вкладыши и поршни прицепом. Бесперспективно!
Надо за основу брать отечественное.

 

[Алексей Костенко (А.Г.К)]

Ни с помощью бинокля, ни с помощью микроскопа ничего подходящего разглядеть не удалось.

Нужно было как лесковский Левша "глаз пристрелямши"

 

[Jbiplane]

МДО прекрасно

МДО очень плохо работает если цилиндр имеет окна. Кусочки покрытия в зоне окон отваливаются и попадают в цилиндр.
Не спасают даже большие радиуса в зонах перехода. Израильские ванкели с МДО делают на одноразовые БПЛА типа Фурия,
абсолютно те же модели ванкелей, но с покрытием Никасил отхаживают 500+ часов.

 

[KarnoKul]

На шатунных шейках стальные манжеты или обоймы, не знаю как их правильно назвать, не получается. Если их уложить в форму перед заливкой, то после отверждения КВ они полюбому будут болтаться, усадка при кристаллизации никуда не денется.

Читал как-то историю отработки технологии изготовления литых алюминиевых поршней с нирезистовой вставкой — там тоже долго бились, но победив, научились!
Глаза боятся — голова думает, а руки делают!

Представьте, что поршень это алюминиевый коленвал, а нирезистовая вставка — стальная обойма (обечайка с просечками), заливаемая изнутри и снаружи, по отработанной "поршневой" технологии. Затем наружный слой над обечайкой механически удаляется, а шейка шлифуется.