Бесшатуннные двигатели-3

[Stak]

Кстати, возвращаясь к творчеству В.А. Ворогушина - попался весьма интересный его патент, позволяющий избавиться от синхровала и существенно уменьшить диаметр спаренных эксцентриков:

Также, из интересного (хотя и немного оффтоп для данной темы - ибо шатун там таки есть) - ШКМ, см. https://www.mashin.ru/files/av10_07.pdf , стр.27

По сути, реализация "почти крейцкопфа" практически без увеличения габарита ДВС, с существенным снижением износа ЦПГ и ростом мех. КПД - и всё это ценой одной дополнительной детали. С доп. плюшками, в виде возможности изменения степени сжатия.

П.С.: И ещё один интересный БШМ от того же автора, так же без синхровала, и статья по нему:

"Двигатель" №6 (72) 2010 г. НОВЫЕ БЕСШАТУННЫЕ МЕХАНИЗМЫ ДЛЯ ПОРШНЕВЫХ МАШИН

 

[surok1]

Уважаемый кандидат технических наук В.А.Ворогушин ошибается. Нельзя рассматривать БШМ с точки зрения КШМ, без второго ползуна. Я бы сказал, неправомочно. Если вы тоже подвержены такой логике, вы не будете способны понять кинематику и распределение сил.
Прежде всего, нужно себе уяснить, что траектория движения планетарного коленвала задетерминирована положением и движением ползунов (она круговая из-за этого, а не из-за посадки планетарного коленвала в подшипниках кривошипа). Сила, действующая на кривошип эксцентрика направлена всегда по окружности, тангенциально.
Процитируем: "... Дpугими словами, КШМ с отношением OC/AC = 1 неpаботоспособен..."
Какое счастье, что это не КШМ, верно?
Ещё: "...на поведении механизма сказывается наличие, или отсутствие на кpивошипе OC кpутящего момента, подведённого извне (от маховика, зубчатой паpы, или смежного цилиндpа)"
Того и гляди, что договорится до того, что поршень в КШМ, находящийся точно в ВМТ и НМТ без подвода извне крутящего момента обладает неопределённостью куда же ему вращать коленвал. Извините, но это рассуждение кажется, несколько абсурдно?
Причины клина изложу немного позже. Сейчас несколько занят.

 

[Stak]

Уважаемый кандидат технических наук В.А.Ворогушин ошибается. Нельзя рассматривать БШМ с точки зрения КШМ, без второго ползуна. Я бы сказал, неправомочно. Если вы тоже подвержены такой логике, вы не будете способны понять кинематику и распределение сил.
Прежде всего, нужно себе уяснить, что траектория движения планетарного коленвала задетерминирована положением и движением ползунов (она круговая из-за этого, а не из-за посадки планетарного коленвала в подшипниках кривошипа). Сила, действующая на кривошип эксцентрика направлена всегда по окружности, тангенциально.
Процитируем: "... Дpугими словами, КШМ с отношением OC/AC = 1 неpаботоспособен..."
Какое счастье, что это не КШМ, верно?
Ещё: "...на поведении механизма сказывается наличие, или отсутствие на кpивошипе OC кpутящего момента, подведённого извне (от маховика, зубчатой паpы, или смежного цилиндpа)"
Того и гляди, что договорится до того, что поршень в КШМ, находящийся точно в ВМТ и НМТ без подвода извне крутящего момента обладает неопределённостью куда же ему вращать коленвал. Извините, но это рассуждение кажется, несколько абсурдно?
Причины клина изложу немного позже. Сейчас несколько занят.

Странно, что Вы так возбудились на практически прямую цитату из Баландина)
Но он таки абсолютно прав - кшм с соотношением хода поршня равным длине шатуна - работать не может, т. к. на углах 90 и 270 от внешнего момента может провернуться на произвольный угол, и на этом всё.
Кстати, насчёт КШМ и ВМТ вы таки абсолютно правы - именно это позволяет запустить двухтактный ДВС в любом направлении, в зависимости от того, куда вы покрутили стартер м маховик (который и создаёт момент для прохождения вмт) .

Если внимательно посмотрите на то, что предлагает Ворогушин - увидите там ортогональные ползуны, абсолютно такие же, как у Баландина.
Отличия - исключительно в конструкции блока из промежуточного коленвала и его эксцентриковых вращающихся опор.

А причины клина очевидны любому, кто не поленился с моделировать кинематику БШМ в любом cad, и поиграться с изменением размера звеньев - БШМ, внезапно, к этому гораздо критичнее КШМ.

 

[Сосед Николаич]

В бшм, массу считать нужно, и она не привЕденная а вся, и считать нужно чтобы рассчитать моменты инерции противовесов и их размеры
А приведённая масса шатуна а не поршя в кшм считается для упрощения расчётов, чтобы не путаться со сложным движением шатуна, хотя сейчас нетрудно наверное и более сложные формулы в расчёты забить, так как подобное давно программами считается, хотя наверное разница невелика будет

Согласен. Это был мой ответ для DVR

 

[Сосед Николаич]

Мало ли кто и чего говорит. Есть подтвержденные данные? Нет? Очень жаль. Следующий. Вот берем крейцкопфный ДВС, в нем тоже нет боковой силы на поршне и трения юбки тоже нет. Есть выигрыш по мех КПД? Няп нет. Так и с бсм. У него, как и у крейцкопфа, боковая сила и пр переехало со стенки цилиндра на ползун и все.
Имху

Т.к. крейцкопфные двигатели занимают очень обособленную часть моторов - судовые дизеля - то данных, насколько тронковые хуже, не существует.
НО! Самые эффективные ДВС с КШМ - судовые дизеля (кпд - около 50%), самый большой моторесурс - до 20000ч - у них же.
Так что Ваше " Имху" не обосновано.

 

[Varan]

Самые эффективные ДВС с КШМ - судовые дизеля (кпд - около 50%), самый большой моторесурс - до 20000ч - у них же.

А самый неэффективные авиамодельные
Так что эффективность всего лишь отражение того что объём растет быстрее поверхности при увеличении размеров, а долговечность связана с их низкими оборотами

 

[surok1]

Кстати, насчёт КШМ и ВМТ вы таки абсолютно правы - именно это позволяет запустить двухтактный ДВС в любом направлении, в зависимости от того, куда вы покрутили стартер м маховик (который и создаёт момент для прохождения вмт) .

Просто, врядли это причина клина. Явление это мне известно. Только, если нет внешнего момента, он так и будет стоять, какое бы давление на поршень ни оказывалось. Как буриданов осёл.
Рассмотрим ситуацию как на рисунке:

Коленвал и кривошип проходят мёртвую точку. Это половина хода. И тут распираюшие усилия будут между опорой эксцентрика и направляющей ползуна. Если плечо эксцентрика чуть больше, чем половина расстояния между осями шеек коленвала, давление будет на правую направляющую ползуна, если плечо эксцентрка будет меньше, то давление будет на левую направляющую. Давление это в углах 0, 180 градусов теоретически достигает бесконечности. Практически же, оно прогибает, продавливает, или разрушает опоры. Или клинит. По этому, нужно обращать особое внимание на точность изготовления коленвала и эксцентрика.
Если имеем "несоосность" выходного вала и пересечения средних линий направляющих, Половину пути вращения эксцентрик будет вести себя, как будто его плечо меньше половины расстояния между осями шеек коленвала, а другую половину пути вращения так, как будто его плечо больше этого расстояния.
Перекланки ползунов, шмерекладки, происходят своим порядком и практически ни на что не влияют. А вот этот момент влияет.
Лучше всего, в этом месте иметь зазор между ползуном и его направляющими, люфт. Но, к этому сопряжению предъявляют требование по масляной плотности. И вот это надо решить. Как раз, упругим поджатием. прокладки.

Возбудился я, или нет, а может я перманентно возбуждённый, дело это относительное. Я в данном случае апеллирую не к Баландину, а к своему пониманию. Тут гениальности не нужно, тут нужно правильно расставить акценты. А после этого задачу решит любой.

 

[JohnDoe]

Т.к. крейцкопфные двигатели занимают очень обособленную часть моторов - судовые дизеля - то данных, насколько тронковые хуже, не существует.
НО! Самые эффективные ДВС с КШМ - судовые дизеля (кпд - около 50%), самый большой моторесурс - до 20000ч - у них же.
Так что Ваше " Имху" не обосновано.

Вполне обоснованно. В бсм боковая сила перенесена со стенок гильзы на стенки ползунов. Как и в крейцкопфном.
Раздражающее ИМХУ

 

[Сосед Николаич]

А самый неэффективные авиамодельные
Так что эффективность всего лишь отражение того что объём растет быстрее поверхности при увеличении размеров, а долговечность связана с их низкими оборотами

А вот применяют почему-то не тронк, а крейцкопф! Увеличить объём в тронковом варианте что мешает, вера?!! Схема в крейцкопфном варианте значительно сложнее, масса больше, габариты чуть ли в два раза больше - а тронковые не делают!

 

[Сосед Николаич]

Вполне обоснованно. В бсм боковая сила перенесена со стенок гильзы на стенки ползунов. Как и в крейцкопфном.
Раздражающее ИМХУ

"Мало ли кто и чего говорит. Есть подтвержденные данные? Нет? Очень жаль. Следующий. Вот берем крейцкопфный ДВС, в нем тоже нет боковой силы на поршне и трения юбки тоже нет. Есть выигрыш по мех КПД? Няп нет. Так и с бсм. У него, как и у крейцкопфа, боковая сила и пр переехало со стенки цилиндра на ползун и все.
Имху" - это Ваши слова?
Для Вас, ещё раз: НЕТ данных, что крейцкопфный ДВС выгоднее по мех КПД. Потому, что нет НЕТ двигателей с тронком, в той размерности, оборотов и мощности. Но на основании отсутствия данных УТВЕРЖДАТЬ, что выигрыша в мех КПД нет - ОШИБОЧНО. Так понятно Вашему ИМХУ?

 

[Stak]

Просто, врядли это причина клина. Явление это мне известно. Только, если нет внешнего момента, он так и будет стоять, какое бы давление на поршень ни оказывалось. Как буриданов осёл.

так никто и не говорил, что это - причина клина в БШМ. Имхо, в БШМ причина клина - наличие избыточных кинематических связей, и технологическая сложность в точном выдерживании заданных зазоров.

Рассмотрим ситуацию как на рисунке:

Посмотреть вложение 586525
Коленвал и кривошип проходят мёртвую точку. Это половина хода. И тут распираюшие усилия будут между опорой эксцентрика и направляющей ползуна. Если плечо эксцентрика чуть больше, чем половина расстояния между осями шеек коленвала, давление будет на правую направляющую ползуна, если плечо эксцентрка будет меньше, то давление будет на левую направляющую. Давление это в углах 0, 180 градусов теоретически достигает бесконечности. Практически же, оно прогибает, продавливает, или разрушает опоры. Или клинит. По этому, нужно обращать особое внимание на точность изготовления коленвала и эксцентрика.
Если имеем "несоосность" выходного вала и пересечения средних линий направляющих, Половину пути вращения эксцентрик будет вести себя, как будто его плечо меньше половины расстояния между осями шеек коленвала, а другую половину пути вращения так, как будто его плечо больше этого расстояния.
Перекланки ползунов, шмерекладки, происходят своим порядком и практически ни на что не влияют. А вот этот момент влияет.
Лучше всего, в этом месте иметь зазор между ползуном и его направляющими, люфт. Но, к этому сопряжению предъявляют требование по масляной плотности. И вот это надо решить. Как раз, упругим поджатием. прокладки.

Определенно, вы не прочитали статью Ворогушина целиком, там именно об этом и говорится, применительно к БШМ.
Самое интересное - на этой странице, с картинками:

Возбудился я, или нет, а может я перманентно возбуждённый, дело это относительное. Я в данном случае апеллирую не к Баландину, а к своему пониманию. Тут гениальности не нужно, тут нужно правильно расставить акценты. А после этого задачу решит любой.

Ну Вы же её не решаете, а лишь предлагаете решить другим)

"Мало ли кто и чего говорит. Есть подтвержденные данные? Нет? Очень жаль. Следующий. Вот берем крейцкопфный ДВС, в нем тоже нет боковой силы на поршне и трения юбки тоже нет. Есть выигрыш по мех КПД? Няп нет. Так и с бсм. У него, как и у крейцкопфа, боковая сила и пр переехало со стенки цилиндра на ползун и все.
Имху" - это Ваши слова?
Для Вас, ещё раз: НЕТ данных, что крейцкопфный ДВС выгоднее по мех КПД. Потому, что нет НЕТ двигателей с тронком, в той размерности, оборотов и мощности. Но на основании отсутствия данных УТВЕРЖДАТЬ, что выигрыша в мех КПД нет - ОШИБОЧНО. Так понятно Вашему ИМХУ?

В другой статье вышеупомянутого Ворогушина, в профильном журнале приведены значения мех.КПД, как общеизвестные:
для БШМ Баландина 94%
для крейкопфа 90%
для КШМ 85%

Имхо, не доверять этим данным - нет оснований, примерно так и должно быть.
Полагаю, у Неандера - мех.КПД близок к крейцкопфу/БШМ, т.к. там так же скомпенсированы боковые силы на поршне (это к вопросу о компактности).

 

[Varan]

а тронковые не делают!

Делают, набираете в поиске судовые тронковые двигатели и наслаждаетесь

 

[Сосед Николаич]

Просто, врядли это причина клина. Явление это мне известно. Только, если нет внешнего момента, он так и будет стоять, какое бы давление на поршень ни оказывалось. Как буриданов осёл.
Рассмотрим ситуацию как на рисунке:

Посмотреть вложение 586525
Коленвал и кривошип проходят мёртвую точку. Это половина хода. И тут распираюшие усилия будут между опорой эксцентрика и направляющей ползуна. Если плечо эксцентрика чуть больше, чем половина расстояния между осями шеек коленвала, давление будет на правую направляющую ползуна, если плечо эксцентрка будет меньше, то давление будет на левую направляющую. Давление это в углах 0, 180 градусов теоретически достигает бесконечности. Практически же, оно прогибает, продавливает, или разрушает опоры. Или клинит. По этому, нужно обращать особое внимание на точность изготовления коленвала и эксцентрика.
Если имеем "несоосность" выходного вала и пересечения средних линий направляющих, Половину пути вращения эксцентрик будет вести себя, как будто его плечо меньше половины расстояния между осями шеек коленвала, а другую половину пути вращения так, как будто его плечо больше этого расстояния.
Перекланки ползунов, шмерекладки, происходят своим порядком и практически ни на что не влияют. А вот этот момент влияет.
Лучше всего, в этом месте иметь зазор между ползуном и его направляющими, люфт. Но, к этому сопряжению предъявляют требование по масляной плотности. И вот это надо решить. Как раз, упругим поджатием. прокладки.

Возбудился я, или нет, а может я перманентно возбуждённый, дело это относительное. Я в данном случае апеллирую не к Баландину, а к своему пониманию. Тут гениальности не нужно, тут нужно правильно расставить акценты. А после этого задачу решит любой.

Вы, к сожалению, недостаточно читали книгу С.Баландина "Бесшатунные двигатели". Такого "клина", как Вы описали, при точности изготовления в гаражных условиях, можно добиться только специально. А в реальном механизме ползун "А" находиться в перекладке от опоры "а" к опоре "а*", и никак заклинить не может. А боковая сила прикладывается ползуном "B" на опоре "b". Тема с правильными зазорами разъяснена в том числе и работами В.А. Ворогушина.

 

[Сосед Николаич]

Делают, набираете в поиске судовые тронковые двигатели и наслаждаетесь

Ага, судовые тронковые двигатели - 10% по числу за 30 лет производства. По мощности даже данных нет. Обороты - от 500 до 1500, у КрейцДВС - 300 (прямой привод на винт). НИКАКИХ тронковых дизелей в той же размерности, оборотах, мощности для СРАВНЕНИЯ эффективности решения "боковая сила перенесена со стенок гильзы на стенки ползунов".

По материалам MirMarine – образовательный морской сайт для моряков.
Наслаждайтесь

 

[Varan]

Ага, судовые тронковые двигатели - 10% по числу за 30 лет производства

А чуть-чуть подумать не судьба почему так?
Для судна даже вдвое большие габариты и масса двигателя принципиального значения не имеет
Так что крейцкопферные двигатели используют в основном по причине экономической выгоды
Они наверное подороже, но эта дороговизна окупается большим сроком службы ну и жрут они наверное поменьше
Других причин их распространения на судах я не вижу.
То есть в этом и есть их преимущества, только и всего.
Для автомобильных и авиационных ДВС важны другие параметры

 

[свободник]

...у Неандера...
...к вопросу о компактности...

Неандер требует большого отношения диаметра цилиндра к ходу поршня. В авиационных моторах обычно наоборот.
Объём картера Неандера больше, чем с традиционным коленвалом.

 

[Stak]

Неандер требует большого отношения диаметра цилиндра к ходу поршня. В авиационных моторах обычно наоборот.
Объём картера Неандера больше, чем с традиционным коленвалом.

Если с крейцкопфом сравнивать - то может быть не всё так плохо. Но да, судовые - обычно длинноходные, так что тут крейцкопф вне конкуренции.

но вообще, речь исходно шла про мех.кпд, а не про плюсы/минусы для конкретного применения.

 

[свободник]

...Но да, судовые - обычно длинноходные, так что тут крейцкопф вне конкуренции.

но вообще, речь исходно шла про мех.кпд...

Так в этом и есть смысл крейцкопфа - дать возможность применить относительно маленький диаметр цилиндров при большом ходе. В длинном узком цилиндре шатуну негде было бы размахнуться. Повышенный кпд получается сам собой при увеличении размеров агрегата и снижении оборотов.
На микромоделях крейцкопфных двигателей кпд ниже плинтуса.
Масса крейцкопфного двигателя раза в полтора больше чем обычного, если это всё ещё важно для авиации.
Про габариты сами знаете.
На судовых двигателях, где диаметр цилиндра и ход поршня находятся в приемлемых соотношениях, никто в здравом уме не применит крейцкопф. Ну разве только ради двустороннего действия. Так там поршни над изнутри водой охлаждать.

 

[surok1]

Определенно, вы не прочитали статью Ворогушина целиком, там именно об этом и говорится, применительно к БШМ.

Мне показалось, что Ворогушин предлагает не это. Он предложил менять жёсткость направляющих, при этом в другом месте. Он предложил поменять длину плеча кривошипа эксцентрика на величину дельта. Первое к клинению не относится, второе как раз, клинение вызывает. И всё это из странной логики.

Ну Вы же её не решаете, а лишь предлагаете решить другим)

Я говорю, что клинение происходит около "положений мёртвых точек" . Предлагаю ввести в этом месте люфт, люфт в направляющих ползунов, чтобы расшить эти самые избыточные кинематические связи. А масляную плотность обеспечить прокладками. Прокладка это пластина с приваренной перпендикулярно трубкой, которая вставляется в маслопроводное отверстие в направляющей и она должна быть подпружиненна снизу. Речь идёт о компенсации десятых долей миллиметра (полагаю что, до полумиллиметра) для масляной плотности.
Это ли не решение? Я полагаю, что это необходимо/достаточно. В комплекте с отвязкой зазоров в ползунах от зазоров в ЦПГ, которую предложил, как ни странно, тоже я. Чего же вы от меня ещё хотите?

 

[surok1]

Впрочем, я наверное погорячился, коленвал ведь не просто гоняет туда-сюда ползуны, но испытывает давление от газов. И в случае зазоров, испытывает напряжение на изгиб. Не могли бы вы сказать мне какая точность изготовления действительно достижима на валовом производстве?
Особенность сборки картера БШМ это торцевые крышки, в которых посажены эксцентрики. По этому, к несоразмерности плечей кривошипов может добавиться несоосность даже не изготовления, а именно сборки двигателя. Может быть, и недостаточная жёсткость сборки.
При хорошо (точно) изготовленных коленвале и эксцентриках, можно посадить подшипники эксцентриков в эластомерную (резиновую) обойму. Вибраций это скорее всего не вызовет, на оборотах они просто выставятся в оптимальное положение (из-за инерции). Речь опять же, о десятых долях миллиметра.

Вы, к сожалению, недостаточно читали книгу С.Баландина "Бесшатунные двигатели". Такого "клина", как Вы описали, при точности изготовления в гаражных условиях, можно добиться только специально. А в реальном механизме ползун "А" находиться в перекладке от опоры "а" к опоре "а*", и никак заклинить не может. А боковая сила прикладывается ползуном "B" на опоре "b". Тема с правильными зазорами разъяснена в том числе и работами В.А. Ворогушина.

Скажите мне пожалуйста, как перекладка ползуна может вызвать клинение? Что-то не понимаю я. А про книгу многими сказано, что про клинение там ни слова. Претензии у производственников к БШМ сводятся к необходимости доводки, что не технологично. И к непониманию природы клинения на БШМ. Ну, тогда бы хоть зафиксировали углы поворота, при которых оно происходит?
Я вывел свою причину из простой геометрии. Мать-школьная эвклидова геометрия, это то, с чем вообще-то спорить трудно.