Роторно-лопастной двигатель. Начало.

[DVSZ]

Да и еще, я дилетант в двигателях, но уважаемый Викторович63 обьясните мне пожалуйста каким образом профиль зуба механического привода ДВС состоящего из некруглых зубчастых колес зависит от обьема этого ДВС ?

 

[Викторович63]

Да , это пары эксцентриков с небольшой элипсоидностью, эвольвентный зуб вполне приемлем, на одной центр зуба по оси, на другой ось между зубьями , нарезаеться позубно, обычным модулем по заранее составленной таблице для нониуса. В связи с тем ,что небольшая элипсоидность всё же есть то и заготовку изготавливаем соответствующую. Все расчёты производим модельно - графическом способом и в увеличенном масштабе, для точности. Калим, нормализуем. Шлифуем и притираем попарно на притирочном станке. При изготовлении учитываем то, что после притирки межосевое расстояние изменится. И еще раз взгляните на фото №1 повнимательнее. Разве элипс  значительный, да его почти нет, а это работающий механизм. И сходите на экскурсию в редукторный цех ,то, что на бумаге не получается на практике не так уж сложно. Кстати,  если в данную конструкцию вести дополнение, то можно использовать и цилиндрические шестерни. 🙂

 

[DVSZ]

Поскольку редукторного цеха в радиусе 100 километров от места моего жительства нет то я учился проектировать некруглые зубчатые колеса по книге доцента Ф.Л. Литвина "НЕКРУГЛЫЕ ЗУБЧАТЫЕ КОЛЕСА конструирование, теория зацепления и производство" изданной государственным научно - техническим издательством машиностроительной литературы в 1950 году и любезно предоставленной мне интернетом. В ней, в отличие от Вас, автор несколько иначе излагает методы проектирования и производства некруглых колес. В книге в основном речь идет о нарезании колес методом обкатки нормальным зуборезным инструментом. Это когда центроида зубчатой рейки обкатывает без скольжения центроиду зубчатого колеса. Но мы снова отвлеклись от темы.
С точки зрения кинематики привод ДВС из некруглых колес работает. Это факт известный уже лет 100. Да могут быть конструктивные варианты состоящие из ЗК с внутренним и внешним зацеплением, которые обеспечивают один, два и более рабочих хода двигателя за один полный оборот рабочего вала и масса других особенностей. (В моей конструкции более 50 вариантов).
А как обстоит дело с прочностью? В проектировании это и есть тот камень преткновения, тот тупик который ставит крест на большинстве инженерных замыслов. Когда речь идет о динамике и силовом анализе казалось бы идеального механизма вдруг, с неприятным удивлением, обнаруживаешь такие проблемы, которые вылезают из таких щелей о которых и не помышлял. Одни инерционные нагрузки чего стоят !
Предлагаю Вам вместе со мной рассчитать зубчатое зацепление на прочность на уровне элементарной механики и физики. Не будем углубляться в ГОСТы.
Поскольку я дилетант в двигателестроении для начала подскажите мне пожалуйста величину рабочего давления на поршень в момент взрыва топливо - воздушной смеси, которую мы примем за изначальную.

 

[DVSZ]

А здесь анимация

http://s018.radikal.ru/i518/1207/a4/929ecd8c3eba.gif

 

[Викторович63]

Первое, забудьте слово взрыв - это процесс горения , и довольно медленный, взрыв это когда сверхзвуковые скорости. Тротил, динамит и т.п. Это не удар кувалдой по поршню или лопасти. Мощность двигателя это сумарное число,  а крутящий момент это крутящий момент и тоже является числом усредненым на оборот двигателя. О тех сверх нагрузках о которых Вы пишете речи не идёт. Расчитать традиционным способом это сложно прийдется считать позубно. При полном наполнении возьмите 50 кг/см 2 в момент вспышки , но и шестерни не стоят на месте, это похоже на рикошет попробуйте забить гвоздь в качающийся забор. 🙂

 

[Викторович63]

Забавная картинка,жаль ход малый, и я так понимаю- это качающийся механизм. Сейчас сделаю серию снимков своего.

 

[Varan]

Да, нагрузки велики, но в два раза меньше ,чем при элипсоидах

Хочу просто обратить в нимание что в обычном двс эти нагрузки коспринимают шатунные шейки, на всю площадь через масляный клин, а в любом зубчатом зацеплении зубья контактируют по линии (на самом деле небольшой площадке) и смазка там совсем по другому осуществляется если мало- сухой контакт, а если много -питинг возникает

То есть  чтобы получить такие же нагрузки как в шатунном подшипнике зубья должны быть больше этого самого шатунного подшипника, у них же зона контакта по поверхности скользит

 

[Викторович63]

Делаю один оборот. лопасти №1 и №2 по 90 гр.

 

[Викторович63]

Проворачиваем механизм так, чтобы лопасть №1 пошла четверть оборота. Лопасть №2 за это время проходит почти 3 четверти, вор это угол !!!

 

[Викторович63]

Лопасть №1 походит пол круга , а лопасть №2 ? 

 

[Викторович63]

Проходим еще четверть. Лопасть №1 стремительно догоняет лопасть №2

 

[Викторович63]

Перед финишем скорости их уравниваются . Вот так работает мой динозавр.

 

[Викторович63]

В.М.Т.

 

[Викторович63]

Широкий но тонкий венец и проблеме конец. Нижняя шейка шатуна нужна для жесткости таковой конструкции - поэтому такая и толстая. Вспомните поршневой палец обычного Д. В. С. гораздо тоньше 😉, а если в двигателе несколько поршней то крайняя от маховика принимает всю нагрузку.

 

[DVSZ]

На этот вариант я получил патент:



А тут анимация

http://i049.radikal.ru/1207/0b/545c828b0486.gif

 

[DVSZ]

Уважаемый Викторович63 покажите пожалуйста работу механизма синхронизации лопастей Вашего двигателя. По Вашим снимкам трудно судить о чем либо. И мой вопрос остается в силе - какая величина максимального давления на поршень ну скажем в бензиновом двигателе (я уже понял, что не взрыв, а горение) ?

Поршень - одна из важнейших деталей двигателя внутреннего сгорания. Он передает энергию сгорания топлива через палец и шатун коленчатому валу. Он вместе с кольцами уплотняет цилиндр от попадания продуктов сгорания в картер. Во время работы на поршень действуют высокие механические и тепловые нагрузки.

Максимальное давление в цилиндре, возникающее при сгорании топливно-воздушной смеси, может достигать 65-80 бар в бензиновом двигателе и 80-160 бар в дизеле. Это эквивалентно силе в несколько тонн, действующей на поршень двигателя легкового автомобиля и в десятки тонн - на поршень тяжелого дизеля.

Во время работы поршень совершает возвратно-поступательное движение, периодически ускоряясь до скорости более 100 км/час, а затем замедляясь до нуля. Такой цикл происходит с удвоенной частотой вращения коленвала, т.е. при 6000 об/мин цикл ускорение-замедление происходит с частотой 200 Гц.

Максимальная величина ускорений, приходящаяся на верхнюю и нижнюю мертвые точки, может достигать 15000-20000 м/с2, что соответствует перегрузке 1500-2000g. Космонавт при выводе ракеты в космос кратковременно испытывает перегрузки в 150 раз меньше. От действия ускорений возникают инерционные силы по величине соизмеримые с теми, что действуют от давления при сгорании.

Сгорание топливовоздушной смеси происходит при температуре 1800-2600°С. Эта температура значительно превышает температуру плавления поршневого сплава на основе алюминия (~700°С). Чтобы не расплавиться, поршень должен эффективно охлаждаться, передавая тепло от камеры сгорания через кольца, юбку, стенки цилиндра, палец и внутреннюю поверхность охлаждающей жидкости и маслу. При нагревании поршня происходит снижение предела прочности материала, возникают термонапряжения от перепадов температуры по его телу, которые накладываются на напряжения от сил давления газов и инерционных сил. Таким образом, условия работы поршня можно определить как очень сложные.

 

[Викторович63]

Объясняю: У всех шестерен смещен центр на одну величину на пример 1:2 .Шестерни №3 и№4 соединены между собой и сидят на общем валу. Шестерни №1 и №2 на концах роторов лопастей. При вращении изменяется угол между осями, при сложении получается максимальный угол. Состояние равновесия один раз за оборот , это и есть та самая В.М.Т. Для справки, шестерни называются шестернями потому- что пара таковых имеет всегда зацепления в шести точках- по три на каждую , а не в одной как нас пугают. Кстати выше указанная анимация неверна! при двух парах элиптических шестерен лопасти будут сходится дважды -такая модель где то у меня валяется ,если жена не выбросила.

 

[Викторович63]

Кстати, если в остановленном Д.В.С создать давление в 50кг\см2 рабочей смеси ивоспламенить, то его порвет, по меньшей мере погнёт шатун, но дело в том ,что  такие условия практически никогда не создаются. Вы сами себя запугиваете. Прочитайте рассказ А.П.Чехова ..Репетитор.., поучительная вещь и очень весёлая. хотя рассказ очень короткий, 🙂 но всем механикам полезный.

 

[DVSZ]

Лично мне больше нравится Дориан Грей. И если на клетке со львом висит табличка "кролик" то я не верю глазам своим.
Но мы снова почему то уходим от сути разговора.

1. В результате прочитанной и просмотренной информации я пришел к выводу, что в качестве механизма синхронизации лопастей РЛД вы используете две одинаковые пары некруглых зубчатых колес с периодически изменяемым передаточным отношением. Это так? Потому что термин "центр смещен на одну величину" ничего никому не говорит.

2. Почему вы уверены, что блок колес будет вращаться с постоянной угловой скоростью а не с периодически изменяемой?

3. Вы согласны, что максимальное давление в цилиндре, возникающее при сгорании топливно-воздушной смеси, может достигать 65-80 бар (атмосфер)? Неважно возникает ли оно внезапно или увеличивается постепенно.

4. Мой двигатель проверяли специалисты и могу Вас заверить, что с кинематикой там все в порядке. Он совершает один рабочий ход за полный поворот выходного вала. Могу это доказать хоть на пальцах.

 

[DVSZ]

В дополнение п.4 еще одна картинка




... и анимация к ней


http://s45.radikal.ru/i107/1207/53/902ee627ca03.gif

Желтым цветом показан поршень а серым цилиндр. Цилиндро - поршневая группа разрезана перпендикулярно оси вращения.