Народный проект "Бельчонок"

[shmaller1]

По условиям ТС отношение длины к диаметру поршня 5/1
Тогда Lп=60*5=300мм что примерно равно dкатуна(с/ч) и 1/2D
что имеем, D=600мм и по 1/2Lп с каждой стороны, итого 900мм
Красиво 900мм и 900см3 ну и наверно 90мм толщины

    Про отношение длины к диаметру поршня 5/1 я как-то не увидел. Может быть это относится к отношению  общего хода поршня к собственно рабочему ходу? Потому что исходя из представленной мультяшки при заявленном рабочем ходе 55 мм и 2-х тактном цикле у меня на объём 933 см3 описанный диаметр
по днищам поршней без учёта головок неподвижных поршней/цилиндров получился примерно 394 мм. Для сравнения классический звездообразный двигатель с длиной шатуна     1,4*(ход поршня) при ходе поршня 55 мм в 4-х тактном двигателе будет иметь диаметр, описанный по днищам поршней (или точнее при положении поршней в ВМТ)  319 мм.
   Диаметр получается несколько больше, но! При данной схеме преобразования движения вращательного в поступательное боковая нагрузка на поршни стремиться к 0. Это в свою очередь позволяет поднимать обороты выходного вала практически без увеличения механических потерь, в "звезде" наоборот при увеличении оборотов потери растут очень быстро. Быстрее чем обороты. Поэтому представленная схема, на мой взгляд, имеет бОльший потенциал по увеличению литровой мощности.
    Про толщину в 90 мм при диаметре цилиндра 60 мм как-то не очень верится, я бы сказал, что будет 150 . . . 180 мм.

Да, отношение диаметра поршня к длине 1/5 и рабочего хода к общему тоже 1/5, характеристика по оборотам и нагрузкам первой схемы дана Вами правильно.
При диаметре поршня 60 мм поперечный диаметр двигателя будет порядка 1500 мм и высотой порядка 250 мм, если масштабировать предложенную схему.

 

[martensito]

И все таки если не затруднит изобразить на картинке все силы , моменты.
У меня не получилось получить 500Нм при ваших нач условиях.
Может есть какойто секрет? :-X

 

[shmaller1]

И все таки если не затруднит изобразить на картинке все силы , моменты.
У меня не получилось получить 500Нм при ваших нач условиях.
Может есть какойто секрет? :-X

Длительная медитация на кинематический мультик поможет разобраться с порядком и механизмом расчета, ну и немного работающей здоровой фантазии. Торопиться тут не нужно.

 

[JohnDoe]

А мое имха говорит, что не скорость для поршня вредна, а ускорение, расчеты через угловую скорость для кшм тут не подойдут, кинематика другая.

Моя имха круче твоей! Для вычисления средней скорости поршня абсолютно пофиг каким механизмом он приводится в движение, его может вообще не быть(как в СППГ, нпример). Так что кинематика тут дело десятое. А вот то, что с ростом ср.скорости поршня быстро(и отнюдь не линейно) растут мех.потери- это факт. И озвученный предел в 23 м/сек взят не с потолка. Или у Вас некие волшебные материалы предполагается использовать?

По соотношению диаметра к ходу поршня тоже есть вопросы.
Во-первых, нафига выбранно именно 1 к 5? Что это даёт? Ну кроме ограничений по оборотам(всилу вышеизложенного) и увеличенных теплопотерь в стенку/систему охлаждения.
ИМХУ

 

[Андрей Геннадиевич]

Продолжим.
Представленная схема хуже "классики" для форсирования по оборотам, т.к. имеет минимум вдвое более высокую среднюю скорость поршня. Например, у ранее заявленного ДВС можно поднять обороты до 4660 об/мин, свыше средняя скорость поршня превысит 23 м/сек.
Также вызывает сомнения район пересечения труб-цилиндров(в центре картинок). Поскольку они лежат в одной плоскости, то в этом месте образуется пустота(по условию "прскакивания" поршней). Тогда поршень будет испытывать ударные нагрузки при входе из-за неизбежных люфтов/перекосов при работе. Причем риск этого возрастает с уменьшением отношения рабочего хода к диаметру цилиндра. Отсюда, данная схема имеет определённые ограничения для увеличения объёма при заданном поперечном габарите.
Ещё данная схема не позволяет использовать подпоршневое пространство для работы в качестве продувочного компрессора. Следовательно, для 2тактного цикла потребуется внешний продувочный компрессор.
Ну, и с уравновешиванием двигателя придётся повозиться.
ИМХУ.

       Во-первых, большая скорость поршня "страшна" только при наличии боковой прижимной силы, при отсутствии оной, скорость можно увеличивать сколь угодно много. Например до достижения скорости звука в каналах продувки.
       Во-вторых, в данной схеме большая скорость достигается в центре при "пролёте" от края к краю. А вот на краях скорость вполне привычная.
        В-третьих, конструктивные сложности пока не рассматриваем по просьбе ТС.
       Со всеми Вашими сомнениями я вполне согласен, но пока рано об этом говорить, тем более, что это всё вполне решаемо технически.

       И просьба к ТС: поясните пожалуйста, почему отношение диаметра поршня к рабочему ходу должно быть 1/5? Сломал себе голову, но так ничего понятного и разумного не придумал.

 

[Андрей Геннадиевич]

Моя имха круче твоей!Для вычисления средней скорости поршня абсолютно пофиг каким механизмом он приводится в движение, его может вообще не быть(как в СППГ, нпример). Так что кинематика тут дело десятое. А вот то, что с ростом ср.скорости поршня быстро(и отнюдь не линейно) растут мех.потери- это факт. И озвученный предел в 23 м/сек взят не с потолка. Или у Вас некие волшебные материалы предполагается использовать?

   Ну вот, опять ИМХОЙ мериться начали. . В СПГ при увеличении скорости движения поршней механические потери на трение растут незначительно, а при достижении определённой скорости вообще начинают снижаться (смотри расчёт газовых подшипников скольжения).
   Материалы все известны и не секретны: например набившая всем оскомину керамика. Здесь она вполне уместна и по цене  - копейки. Оснастка правда около 20 000 долларов. Либо нанесение силиката магния, что ещё дешевле. Вариантов ещё очень много и перебирать можно долго. Но эта ветка не по материлоедению.

 

[Алексей Костенко (А.Г.К)]

Либо нанесение силиката магния, что ещё дешевле.

Вы знаете способ выращивания стеатита на металлической поверхности цилиндра? Поделитесь.

 

[JohnDoe]

о-первых, большая скорость поршня "страшна" только при наличии боковой прижимной силы, при отсутствии оной, скорость можно увеличивать сколь угодно много. Например до достижения скорости звука в каналах продувки. Во-вторых, в данной схеме большая скорость достигается в центре при "пролёте" от края к краю. А вот на краях скорость вполне привычная.

Во-первых, боковая прижимная сила не главный источник потерь, гораздо бОльшее влияние оказывают газовые силы(газы, проникая в зазор канавки прижимают кольцо к зеркалу цилиндра). Также, с ростом ср.скорости поршня, возрастает опасность разрыва маслянной пёлнки на стенке цилиндра и пр. неприятности типа инерционных нагрузок в МТ. Хотя в данной конструкции "двухсторонность" рабочего процесса как раз инерционные нагрузки несколько снижает(по сравнению с "односторонним" при прочих равных), т.к. НМТ тут как бы нет, есть две ВМТ в противоположных концах трубы. А в ВМТ инерционные нагрузки внижаются за счёт работы совершаемой поршнем над газом(сжатие). Но это не перекрывает увеличения хода поршня минимум вдвое в сравнении с КШМ.
Во-вторых, упоминается СРЕДНЯЯ скорость поршня, она же(в основном) и берётся в расчёт. Её тупо проще считать.
ИМХУ(безразмерное)  ;D

 

[shmaller1]

Материаловедение штука хорошая, как и газодинамика. Дисциплины мгновенно находят сторонников и противников, собирая дискуссии на тему "а я так вижу".
Делать можно хоть из свинца, шибко сильно не крутить только, и давляк не более 5тонн/см2. Важнее понять, что тут в расчетах Пи, а не 2Пи, размеры рычагов приложения сил и прочие очевидные вещи, для которых еще нет формул, не позволяют напрямую сравнивать с чем-то существующим и применять разные лерки и мерки из учебников.
1/5 позволяет пальцу поршня находиться в цилиндре, когда край поршня попадает в другой цилиндр, после пересечения центра, и увеличивает рабочий ход для поворота Катуна на 45°. Можно больше или меньше, это  кому как удобнее.

 

[martensito]

И все таки если не затруднит изобразить на картинке все силы , моменты.
У меня не получилось получить 500Нм при ваших нач условиях.
Может есть какойто секрет? :-X

Длительная медитация на кинематический мультик поможет разобраться с порядком и механизмом расчета, ну и немного работающей здоровой фантазии. Торопиться тут не нужно.

Неторопливая и длительная "медитация" на кинематический мультик мне не интересна. Здесь не спортлото, и угадывать никому не интересно.
Сказал А говори Б .
И побольше здоровой фантазии

 

[JohnDoe]

1/5 позволяет пальцу поршня находиться в цилиндре, когда край поршня попадает в другой цилиндр, после пересечения центра, и увеличивает рабочий ход для поворота Катуна на 45°.

Я не понял, а диаметр поршня на это как влияет? :-?

 

[shmaller1]

И все таки если не затруднит изобразить на картинке все силы , моменты.
У меня не получилось получить 500Нм при ваших нач условиях.
Может есть какойто секрет? :-X

Длительная медитация на кинематический мультик поможет разобраться с порядком и механизмом расчета, ну и немного работающей здоровой фантазии. Торопиться тут не нужно.

Неторопливая и длительная "медитация" на кинематический мультик мне не интересна. Здесь не спортлото, и угадывать никому не интересно.
Сказал А говори Б .
И побольше здоровой фантазии

Прежде, чем тыкать и что-то требовать, потрудитесь предоставить расчеты, где "у меня не получилось", пойдет даже фото с каракулями на промокашке. Тогда беседа с Вами станет явно продуктивной, а не с позиции "дай мне...". Читайте название темы и первый пост.

 

[shmaller1]

1/5 позволяет пальцу поршня находиться в цилиндре, когда край поршня попадает в другой цилиндр, после пересечения центра, и увеличивает рабочий ход для поворота Катуна на 45°.

Я не понял, а диаметр поршня на это как влияет? :-?

Только отношение.

 

[martensito]

И все таки если не затруднит изобразить на картинке все силы , моменты.
У меня не получилось получить 500Нм при ваших нач условиях.
Может есть какойто секрет? :-X

Длительная медитация на кинематический мультик поможет разобраться с порядком и механизмом расчета, ну и немного работающей здоровой фантазии. Торопиться тут не нужно.

Неторопливая и длительная "медитация" на кинематический мультик мне не интересна. Здесь не спортлото, и угадывать никому не интересно.
Сказал А говори Б .
И побольше здоровой фантазии

Прежде, чем тыкать и что-то требовать, потрудитесь предоставить расчеты, где "у меня не получилось", пойдет даже фото с каракулями на промокашке. Тогда беседа с Вами станет явно продуктивной, а не с позиции "дай мне...". Читайте название темы и первый пост.

Прежде, чем  что-то требовать, потрудитесь предоставить расчеты, где [highlight]"у меня получилось",[/highlight] пойдет даже фото с каракулями на промокашке. Тогда беседа с Вами станет явно продуктивной, а не с позиции "потрудитесь предоставить...".

 

[shmaller1]

И все таки если не затруднит изобразить на картинке все силы , моменты.
У меня не получилось получить 500Нм при ваших нач условиях.
Может есть какойто секрет? :-X

Длительная медитация на кинематический мультик поможет разобраться с порядком и механизмом расчета, ну и немного работающей здоровой фантазии. Торопиться тут не нужно.

Неторопливая и длительная "медитация" на кинематический мультик мне не интересна. Здесь не спортлото, и угадывать никому не интересно.
Сказал А говори Б .
И побольше здоровой фантазии

Прежде, чем тыкать и что-то требовать, потрудитесь предоставить расчеты, где "у меня не получилось", пойдет даже фото с каракулями на промокашке. Тогда беседа с Вами станет явно продуктивной, а не с позиции "дай мне...". Читайте название темы и первый пост.

Прежде, чем  что-то требовать, потрудитесь предоставить расчеты, где [highlight]"у меня получилось",[/highlight] пойдет даже фото с каракулями на промокашке. Тогда беседа с Вами станет явно продуктивной, а не с позиции "потрудитесь предоставить...".

Будьте внимательны в расчетах.   

 

[martensito]

И все таки если не затруднит изобразить на картинке все силы , моменты.
У меня не получилось получить 500Нм при ваших нач условиях.
Может есть какойто секрет? :-X

Длительная медитация на кинематический мультик поможет разобраться с порядком и механизмом расчета, ну и немного работающей здоровой фантазии. Торопиться тут не нужно.

Неторопливая и длительная "медитация" на кинематический мультик мне не интересна. Здесь не спортлото, и угадывать никому не интересно.
Сказал А говори Б .
И побольше здоровой фантазии

Прежде, чем тыкать и что-то требовать, потрудитесь предоставить расчеты, где "у меня не получилось", пойдет даже фото с каракулями на промокашке. Тогда беседа с Вами станет явно продуктивной, а не с позиции "дай мне...". Читайте название темы и первый пост.

Прежде, чем  что-то требовать, потрудитесь предоставить расчеты, где [highlight]"у меня получилось",[/highlight] пойдет даже фото с каракулями на промокашке. Тогда беседа с Вами станет явно продуктивной, а не с позиции "потрудитесь предоставить...".

Будьте внимательны в расчетах.   

Далее не интересно :-?

 

[Андрей Геннадиевич]

Либо нанесение силиката магния, что ещё дешевле.

Вы знаете способ выращивания стеатита на металлической поверхности цилиндра? Поделитесь.

   Тема не совсем моя, но из того чем мы пользуемся: в обычное масло добавляется триботехнический состав, содержащий серпентин, производится холодная приработка в масле, примерно 3 . . . 5 часов, далее моющим маслом всё это промывается, контролируется нанесение покрытия и впрёд в работу.

 

[shmaller1]

Ну и замечательно.
Для всех остальных публикую выдержку из таблицы расчетов для диаметра поршня нестандартного сечения 30мм, для определенной "компоновки", хвостики на графике появились из-за расчетного действия поршня на маховик до 80°, вместо 45 в месте пересечения действия рабочего хода поршней.
Также сводные цифры по той же 80-ке, что были озвучены в вопросе: общий ход поршня 690 мм, плечо (максимальное) 345 мм, диаметр цилиндра 60 мм,  70000 ньютон*метр/1000об/мин, 5 атм.

 

[Андрей Геннадиевич]

Во-первых, боковая прижимная сила не главный источник потерь, гораздо бОльшее влияние оказывают газовые силы(газы, проникая в зазор канавки прижимают кольцо к зеркалу цилиндра). Также, с ростом ср.скорости поршня, возрастает опасность разрыва маслянной пёлнки на стенке цилиндра и пр. неприятности типа инерционных нагрузок в МТ. Хотя в данной конструкции "двухсторонность" рабочего процесса как раз инерционные нагрузки несколько снижает(по сравнению с "односторонним" при прочих равных), т.к. НМТ тут как бы нет, есть две ВМТ в противоположных концах трубы. А в ВМТ инерционные нагрузки внижаются за счёт работы совершаемой поршнем над газом(сжатие). Но это не перекрывает увеличения хода поршня минимум вдвое в сравнении с КШМ.
Во-вторых, упоминается СРЕДНЯЯ скорость поршня, она же(в основном) и берётся в расчёт. Её тупо проще считать.
ИМХУ(безразмерное)  

   Если газы на больших скоростях слишком сильно прижимают кольцо к зеркалу цилиндра (правда я так и не понял зависимости между скоростью движения цилиндра и давления газов на кольцо изнутри), то надо убрать либо газы, либо кольцо. Получим лабиринтное уплотнение. Если масляную плёнку сдерёт, так и слава богу - мешаться не будет - смотри пост 85. У силиката магния при поверхностной твёрдости до HRC 86, коэффициент сухого трения, то что мы в 2015 году замерили в ГУППИ на машине трения, составил 0,03 . . . 0,09. И масло не обязательно.

 

[Андрей Геннадиевич]

Я не понял, а диаметр поршня на это как влияет? 

   Вероятно при увеличении диаметра поршня увеличивается и диаметр пальца. Хотя все равно не очень понятно.

Ну и замечательно.
Для всех остальных публикую выдержку из таблицы расчетов для диаметра поршня нестандартного сечения 30мм, для определенной "компоновки", хвостики на графике появились из-за расчетного действия поршня на маховик до 80°, вместо 45 в месте пересечения действия рабочего хода поршней.
Также сводные цифры по той же 80-ке, что были озвучены в вопросе: общий ход поршня 690 мм, плечо (максимальное) 345 мм, диаметр цилиндра 60 мм,  70000 ньютон*метр/1000об/мин, 5 атм.

  Более чем впечатляюще! Даже как-то фантастично.