Поршни-пилюли + кинематика Neander, есть ли перспективы?

И кто по Вашему должен на себя брать нагрузку от 170 сил? Хлипенькие лёгкие поршни, шатуны и прочие валы расчитанные на 50 сил?
Масса будет расти примерно пропорционально мощности.
С этим никто и не спорит, мяса надо будет нарастить (ширину/диаметр шеек, и т.п.). А может быть - и нет, зависит от изначально заложенных запасов прочности...

Речь больше про общие габариты, и принципиальную возможность. Сама по себе схема Неандер-а с круглым поршнем, особых плюсов не имеет, кроме баланса по силам инерции первого порядка, а с "пилюлями" - уже кажется поинтереснее.
Но моё суждение оценочное, соглашаться с ним не обязательно)

В роликовых механизмах усилие передаётся не по точке, а по линии.
Давление в этой линии можно регулировать размерами линии 🙂
В современных автомобильных ГРМ массово применяются роликовые коромысла и никого это не смущает.
А то что ролик этот с проскальзыванием по шайбе катится, вас таки не смущает? Радиусы то разные, на внешней и внутренней стороне. Ну и никакого "маслянного клина" и вот этого вот всего, за что классический КШМ до сих пор жив и прекрасно себя чувствует...

Возможно вот эта вариация была бы лучше, тут на первый взгляд проблем с подшипниками скольжения нет, и масло под давлением можно подавать :
1743433971924.png


Этот раздел форума как раз посвящён вопросу теории двигателей, обсуждению новых проектов и перспективных разработок.
Что-то мне подсказывает, что по этому движку есть отдельная тема)
правда, мёртвая какая-то(

Слово "сквозная" не употреблял.
Под словом "продувка" имел ввиду газообмен.
В 4-тактном моторе конкретная продувка происходит при перекрытии клапанов.
Ок

Была у меня мицубиси GDI. Там впуск был вертикально в центр головки. Возможно для Вашей схемы такое решение подойдёт.
Не очень уловил суть, предлагаете впуск через клапаны , которые ближе к центру, а выпуск - через те, что по краям цилиндра?
 
Развивая тему возможного макета:
коленвалы от Оки, шатуны - от классики, два "цилиндра", по 6 клапанов в каждом

2*7.3*(8*7.6+3.1415*(7.6/2)**2)
1550 кубиков объёма выходит

1743436220939.png
 
Сама по себе схема Неандер-а с круглым поршнем, особых плюсов не имеет, кроме баланса по силам инерции первого порядка
Вы же знаете как потряхивает двигатель на холостых оборотах? А дизельный особенно. Это от крутильных колебаний.
Neander на холостых оборотах не шелохнётся и работает очень тихо. Две маховичные массы, вращающиеся в разных направлениях, сами себя уравновешивают.
Для холостых оборотов решение идеальное, но повышающее массу двигателя. А мы всё-таки на авиационном форуме.
На высоких оборотах Neander не отличается от классического двигателя.
А то что ролик этот с проскальзыванием по шайбе катится, вас таки не смущает? Радиусы то разные, на внешней и внутренней стороне. Ну и никакого "маслянного клина"
Вы ошибаетесь. Двигатель Dyna-Cam имеет ролики не цилиндрические, а конические (усечённый конус). Наружний край роликов имеет чуть больший диаметр, потому как катится по большему радиусу. Шайба, по которой катятся ролики, имеет тоже соответствующий профиль. Там всё совсем не ровно, не как в армии 🙂
Подшипникам качения и роликам не нужно подавать масло под давлением. Достаточно масляного тумана.
Возможно вот эта вариация была бы лучше
Схема рабочая, но применительно к авиации лично мне никогда не нравилась. Возвратно-поступательные массы поршней и шатунов не уравновешены.
Схема Dyna-Cam уравновешена идеально, как оппозит. А так же является редуктором, понижающим обороты вдвое и с ведомого вала приводится грм, без каких либо дополнительных шестерней.
Не очень уловил суть, предлагаете впуск через клапаны , которые ближе к центру, а выпуск - через те, что по краям цилиндра?
Оно так и напрашивается.
Четыре центральных малых клапана всасывают через один общий впускной канал (обозначил синим кружком), а два больших выпускных клапана по краям "пилюли".
Впускные, например, от 16 клапанных Вазов (диаметр тарелки 29 мм; диаметр ножки 7 мм; длина клапана 96,9 мм)
Выпускные от 8 клапанных переднеприводных Вазов (диаметр тарелки 31,5 мм; диаметр ножки 8 мм; длина клапана 102,5 мм)
Screenshot_20250401-072517_Chrome.jpg

Развивая тему возможного макета:
коленвалы от Оки
Речь больше про общие габариты
Плющите поршни, превращая их в пилюли, и увеличиваете в два раза объём картера 🙂
Этим Вы явно увеличите габариты двигателя.
Ваша схема возможно имела бы какой-то смысл, но только не при 2-цилиндровой схеме.
Феррари изобразила 12 "пилюль" на единственном коленвале.

P.S. Ещё такой момент. При равном рабочем объёме и ходе поршней, круглый цилиндр имеет меньшую площадь стенок, чем любые другие вариации фигур. Соответственно поршневые кольца имеют минимальную длину и вроде как меньшие силы трения.
Если для Вас это важно.
 
Ещё такой момент. При равном рабочем объёме и ходе поршней, круглый цилиндр имеет меньшую площадь стенок, чем любые другие вариации фигур. Соответственно поршневые кольца имеют минимальную длину и вроде как меньшие силы трения.
От длины/площади колец потери на трение не зависят. Зависят от давления, силы, прижимающей кольца к гильзе. Ну и коэффициента трения, ессно. Школьный опыт с динамометром волокущим кирпич плашмя и на ребре вспоминается.
 
В такие цилиндры просится шторковое газораспределение вместо клапанов. Ну, как вариант.
Имху
Это как?

Вы же знаете как потряхивает двигатель на холостых оборотах? А дизельный особенно. Это от крутильных колебаний.
Neander на холостых оборотах не шелохнётся и работает очень тихо. Две маховичные массы, вращающиеся в разных направлениях, сами себя уравновешивают.

У Неандера (или его варианта с овальным поршнем) силы инерции первого порядка - полностью скомпенсированы (противовесами коленвала), независимо от оборотов, и не скомпенсированы силы инерции второго порядка (и их скомпенсировать затруднительно из-за большой дезаксиальности ).

По силам второго порядка, картина будет точно такая же, как на картинке ниже :
1743493512371.png



Для холостых оборотов решение идеальное, но повышающее массу двигателя. А мы всё-таки на авиационном форуме.
На высоких оборотах Neander не отличается от классического двигателя.
Ещё раз повторюсь - как раз применение овального поршня совместно с кинематикой Неандер и может снизить его удельную массу до величины, сопоставимой с классическими конструкциями (рядными, по крайней мере), или даже несколько лучше.

Вы ошибаетесь. Двигатель Dyna-Cam имеет ролики не цилиндрические, а конические (усечённый конус). Наружний край роликов имеет чуть больший диаметр, потому как катится по большему радиусу. Шайба, по которой катятся ролики, имеет тоже соответствующий профиль. Там всё совсем не ровно, не как в армии 🙂
Спасибо, ступил, согласен)
Подшипникам качения и роликам не нужно подавать масло под давлением. Достаточно масляного тумана.
Это тоже усложение и удорожание) Но допустим)

Схема рабочая, но применительно к авиации лично мне никогда не нравилась. Возвратно-поступательные массы поршней и шатунов не уравновешены.
Схема Dyna-Cam уравновешена идеально, как оппозит. А так же является редуктором, понижающим обороты вдвое и с ведомого вала приводится грм, без каких либо дополнительных шестерней.
Я её привел чисто как пример реализации шарнира с подшипником скольжения и аксиальным расположением цилиндров, если нужен баланс - можно сделать ПДП с таким механизмом, наверное.

Оно так и напрашивается.
Четыре центральных малых клапана всасывают через один общий впускной канал (обозначил синим кружком), а два больших выпускных клапана по краям "пилюли".
Впускные, например, от 16 клапанных Вазов (диаметр тарелки 29 мм; диаметр ножки 7 мм; длина клапана 96,9 мм)
Выпускные от 8 клапанных переднеприводных Вазов (диаметр тарелки 31,5 мм; диаметр ножки 8 мм; длина клапана 102,5 мм)
Посмотреть вложение 573494
Тоже неплохой вариант, согласен. Качество продувки , наверное, будет выше. Хотя на месте синего кружка - должна быть свеча или форсунка, так что всё же два канала на впуск, попарно. Минус этой схемы - то, что нужно два выпускных коллектора, а это тоже масса, и немаленькая.

Плющите поршни, превращая их в пилюли, и увеличиваете в два раза объём картера 🙂

Этим Вы явно увеличите габариты двигателя.
Ваша схема возможно имела бы какой-то смысл, но только не при 2-цилиндровой схеме.
Феррари изобразила 12 "пилюль" на единственном коленвале.
2 цилиндра - это тот минимум для демонстратора, который относительно несложно изготовить с использованием готовых запчастей.
Имхо, в данной схеме есть смысл только в рядных двигателях - 2, 4, 6 цилиндров (т.к. дезаксиал не позволяет сделать оппозитник или флэт с равными фазами на противолежащих цилиндрах, а без дезаксиала - получается экстремально длинный поршень).

P.S. Ещё такой момент. При равном рабочем объёме и ходе поршней, круглый цилиндр имеет меньшую площадь стенок, чем любые другие вариации фигур. Соответственно поршневые кольца имеют минимальную длину и вроде как меньшие силы трения.
Если для Вас это важно.

От длины/площади колец потери на трение не зависят. Зависят от давления, силы, прижимающей кольца к гильзе. Ну и коэффициента трения, ессно. Школьный опыт с динамометром волокущим кирпич плашмя и на ребре вспоминается.
Если сравнить периметр одного овального цилиндра, и двух круглых, равной суммарной площади, то у овального он меньше, и значит потери на трение - тоже меньше (при одинаковом давлении).

2*3.1415*7.6
47.75 см - периметр двух круглых цилиндров Д 76мм

3.1415*7.6+2*8
39.88 см - периметр одного овального цилиндра 76х156мм
 
 
Если сравнить периметр одного овального цилиндра, и двух круглых, равной суммарной площади, то у овального он меньше, и значит потери на трение - тоже меньше (при одинаковом давлении).

2*3.1415*7.6
47.75 см - периметр двух круглых цилиндров Д 76мм

3.1415*7.6+2*8
39.88 см - периметр одного овального цилиндра 76х156мм
Площадь Вашей "пилюли" ~106,2 см2
Два круглых поршня такой же суммарной площади будут иметь диаметр ~82,2 мм и суммарный периметр ~ 51,7 см.
Только почему Вы решили сравнивать один поршень/пилюлю с двумя поршнями/натуралами?
Периметр Вашей "пилюли" на ~9,2% длиннее круглого такой же площади.
применение овального поршня совместно с кинематикой Неандер и может снизить его удельную массу
Ваша "пилюля" имеет ширину аж 156 мм, два коленвала и сложную систему газораспределения с хитрыми патрубками.
Круглый поршень такой же площади имеет диаметр 116,3 мм. И, по классике, один коленвал.
С чего бы ради Вашей конструкции быть легче?
Это тоже усложение и удорожание) Но допустим
По Вашему просто разбрызгивать масло по картеру - это сложнее, чем городить систему маслонасосов и каналов для подачи масла под определённым давлением?
 
на месте синего кружка - должна быть свеча
Вы рисуете короткоходный двигатель, который должен крутиться не менее чем 3300 об/мин, имея размер поршня 156 мм. При этом планируете обойтись одной свечой?
Скорость распространения пламени - величина ограниченная. Предётся увеличивать угол опережения зажигания. Упадёт кпд и мощность.
a2e9de4s-960 (1).jpg
 
Да, с поступательно двигающейся гильзой - тоже как вариант, вполне может работать. Но какие преимущества перед клапанами для 4Т? Или, если для 2Т, окнами?

Но вообще, овальные поршни хорошо сочетаются ещё и со схемой "scotch yoke" в варианте от Sytech, как бы даже не лучше чем с Неандером:
1743498802969.png


Вот только этот узел у них проблемным кажется, и не мне одному.
1743500418885.png

Если вместо него игольчатый подшипник с циркуляцией тел качения вкорячить - может получиться поинтереснее.
как-то так:
1743502567946.png



Площадь Вашей "пилюли" ~106,2 см2
Два круглых поршня такой же суммарной площади будут иметь диаметр ~82,2 мм и суммарный периметр ~ 51,7 см.
Только почему Вы решили сравнивать один поршень/пилюлю с двумя поршнями/натуралами?
Периметр Вашей "пилюли" на ~9,2% длиннее круглого такой же площади.
Исходя из допущения , что двигатели разной кинематической схемы , но одного рабочего объёма позволяют снять близкую мощность.
Условно, 1.55л 2Ц с овальными поршнями и коленвалом от ВАЗ1111 ~ соответсвует 4Ц 1.5л ВАЗ21083.

При этом, первый - вдвое короче (но картер в месте расположения КВ у него шире вдвое - т.е. вдвое длиннее перегородки коренных шеек, остальное - воздух, и блок в районе "цилиндров" - тоже шире - на 80мм, если конкретно). Имхо, такой блок 2Ц - будет легче чем сопоставимый 4Ц.

Два поршня с периметром 52см , имхо, дадут при прочих равных большие мех.потери чем один овальный с периметром 40см. Даже не принимая во внимание пресловутую "нормальную силу" и трение юбки поршня по цилиндру, которой с кинематикой Неандер - как бы и нет.

Ваша "пилюля" имеет ширину аж 156 мм, два коленвала и сложную систему газораспределения с хитрыми патрубками.
Круглый поршень такой же площади имеет диаметр 116,3 мм. И, по классике, один коленвал.
С чего бы ради Вашей конструкции быть легче?
Ок. Такая конструкция может иметь меньшую удельную массу, чем 2Ц Неандер с круглым поршнем, с этим тезисом согласны?
Эквивалентный по объёму 2Ц с поршнем 116мм - будет иметь большую длину (но меньшую ширину), и будет ещё более короткоходным, какая у него будет удельная масса и прочие хар-ки - так сразу и не скажешь.
Имхо, корректнее сравннивать с 4Ц аналогичного объёма, см. выше - тут вроде как с цифрами всё понятно.


По Вашему просто разбрызгивать масло по картеру - это сложнее, чем городить систему маслонасосов и каналов для подачи масла под определённым давлением?
Нет, не сложнее. Речь о том, что в ДВС передача усилия от поршня катящемся по шайбе роликом - решение для малых нагрузок, т.к. передаваемая мощность ограничена напряжениями по линии контакта ролика с шайбой.

Вы рисуете короткоходный двигатель, который должен крутиться не менее чем 3300 об/мин, имея размер поршня 156 мм. При этом планируете обойтись одной свечой?
Скорость распространения пламени - величина ограниченная. Предётся увеличивать угол опережения зажигания. Упадёт кпд и мощность.
Посмотреть вложение 573507
Я рисую то, что можно относительно просто собрать с использованием доступных ЗЧ. Так что геометрия определяется именно ими, возможно - она не самая оптимальная. Так, у лодочного Неандер шатуны явно длиннее.
По поводу свечей - согласен. Поэтому дизель с КС в поршне - интереснее. На бензине - вы правы, нужна вторая свеча, правда, хз куда её впихнуть при такой конфигурации клапанов.
 
Да, с поступательно двигающейся гильзой - тоже как вариант, вполне может работать. Но какие преимущества перед клапанами для 4Т? Или, если для 2Т, окнами?
Ну, по ссылке вроде преимущества описаны. Большее проходное сечение окон в сравнении с клапанами. Возможная продувка прямотоком без застойных зон = меньше коэфф.остаточных газов = лучше наполнение = выше полнота сгорания = выше мощность = меньше склонность к детонации = выше СС.
Свободная от клапанов верхняя часть головы, хоть четыре свечи втыкай. И ТД.
Имху
 
дизель с КС в поршне - интереснее. На бензине - вы правы, нужна вторая свеча
Нет разницы дизель или бензин. Скорость распространения пламени примерно одинаковая.
Я рисую то, что можно относительно просто собрать с использованием доступных ЗЧ
Это Вы про овальные поршни с двумя поршневыми пальцами и про овальные кольца? 🙂
Эквивалентный по объёму 2Ц с поршнем 116мм - будет иметь большую длину (но меньшую ширину), и будет ещё более короткоходным
Считаете размерность поршневой 116×73 короткоходнее, чем 156×73?
Условно, 1.55л 2Ц с овальными поршнями и коленвалом от ВАЗ1111 ~ соответсвует 4Ц 1.5л ВАЗ21083.

При этом, первый - вдвое короче (но картер в месте расположения КВ у него шире вдвое - т.е. вдвое длиннее перегородки коренных шеек, остальное - воздух, и блок в районе "цилиндров" - тоже шире - на 80мм, если конкретно). Имхо, такой блок 2Ц - будет легче чем сопоставимый 4Ц
1) Работает 4-цилиндровый мотор в два раза плавнее, чем 2-цилиндровый.
2) Трёхопорный коленвал не может быть в два раза короче пятиопорного.
Два трёхопорных коленвала не могут быть легче одного пятиопорного с точно такими же длинами и диаметрами коренных и шатунных шеек.
3) "...остальное - воздух..." То есть, делаем овальные поршни ради уменьшения габаритов мотора, при этом в картере появляется лишнее воздушное пространство 🙂
 
Подшипникам качения и роликам не нужно подавать масло под давлением. Достаточно масляного тумана.
Масло нужно, ну и контур подшипника качения должен быть замкнут и даже выполнен с натягом. Иначе ничего хорошего с телами качения не будет.
Здесь как я понимаю этого нет.
 
Нет разницы дизель или бензин. Скорость распространения пламени примерно одинаковая.
У дизеля КС в виде выемки в днище поршня, емнип большая часть топлива сгорает в ней.

Это Вы про овальные поршни с двумя поршневыми пальцами и про овальные кольца? 🙂
Это не совсем гаражные технологии, но на заказ для действующего макета - вполне могут и напечатать поршни на SLS принтере, и кольца нарезать лазером.
Задорого, наверное... но, могут же.

Считаете размерность поршневой 116×73 короткоходнее, чем 156×73?
1) Работает 4-цилиндровый мотор в два раза плавнее, чем 2-цилиндровый.
2) Трёхопорный коленвал не может быть в два раза короче пятиопорного.
Два трёхопорных коленвала не могут быть легче одного пятиопорного с точно такими же длинами и диаметрами коренных и шатунных шеек.
3) "...остальное - воздух..." То есть, делаем овальные поршни ради уменьшения габаритов мотора, при этом в картере появляется лишнее воздушное пространство 🙂
Я хз, как определять короткоходность у овальных поршней) Но как писал выше, один овальных ~ это примерно 2.3 круглых, если на тех же шатунах и коленвалах.
1) да. Но 2Ц без на классике без балансирных валов - это печаль. А с кинематикой неандер-а - вполне ничего, не хуже Р4.
2) по осям крайних коренных шеек - он ровно в два раза короче. С учётом посадочных мест под маховик и шкивы навесного - чуть менее. По массе - да, согласен, два от Оки - тяжелее одного от Восьмеры.
3) Ну дык второй коленвал иначе не поместится 🙂
 
Подшипникам качения и роликам не нужно подавать масло под давлением. Достаточно масляного тумана.
Масло нужно, ну и контур подшипника качения должен быть замкнут и даже выполнен с натягом. Иначе ничего хорошего с телами качения не будет.
Здесь как я понимаю этого нет.
Если Вы про эту картинку - то по похожей схеме делают направляющие на различных станках, но там используют консистентные смазки.
Если подавать масло под давлением в ненагруженную ветвь цепочки из тел качения - они буду не только эффективно смазываться, но и немного раздвигаться давлением масла, выбирая зазоры между собой.
1743522249253.png

Проблем в этой схеме до хрена. И в первую очеред сама косая шайба. Карданы есть карданы, а вот шайба сидит либо на ШРУСЕ, либо за зубчатом коническом колесе.
Разве? Там вроде бы просто косая ось с подшипником скольжения...
 
Если Вы про эту картинку - то по похожей схеме делают направляющие на различных станках, но там используют консистентные смазки.
Если подавать масло под давлением в ненагруженную ветвь цепочки из тел качения - они буду не только эффективно смазываться, но и немного раздвигаться давлением масла, выбирая зазоры между собой.
Посмотреть вложение 573521

Разве? Там вроде бы просто косая ось с подшипником скольжения...
Наравляющие делают, но самые дешевые и медленные. На пилах - торцовках например, там где рукой тянут.
Но в двигателях такие схемы не работают.
Косая ось с подшипником скольжения не работает. Он скользит вдоль оси. .
 
Наравляющие делают, но самые дешевые и медленные. На пилах - торцовках например, там где рукой тянут.
Не только в торцовках. Но и в более ответственных механизмах. Направляющие с циркуляцией тел качения — Студопедия
Но в двигателях такие схемы не работают.
Почему? Не вижу причин, почему бы такой конструкции не иметь хороший ресурс.


Косая ось с подшипником скольжения не работает. Он скользит вдоль оси. .
Возможно, не вникал в детали. Лишь предположил, что в шайбе есть масляные каналы для подачи смазки к переферийным шарнирам.
 
Не только в торцовках. Но и в более ответственных механизмах. Направляющие с циркуляцией тел качения — Студопедия

Почему? Не вижу причин, почему бы такой конструкции не иметь хороший ресурс.



Возможно, не вникал в детали. Лишь предположил, что в шайбе есть масляные каналы для подачи смазки к переферийным шарнирам.
ПРичины простые - мало пятно контакта. При гидродинамической паре трения пятно контакта на порядок больше, чем у тел качения. Поэтому более равномерная нагрузка и меньшие удельные давления. Есть и много других причин - лучшее охлаждение, вынос продуктов износа и тд.
 
Назад
Вверх