Роторно-лопастной двигатель. Начало.

[Bиктор]

"Вам может показаться, что мы ... квакаем.
На самом деле - песню мы поём  😎 " ["Песняры"]

В свете беззазорных зацеплений - посмотрим на комбинацию трёх эксцентриков, имеющих смещение их центра от оси вращения, - как у "трехколески для езды по ступеням лестниц".

Андрею показалось, что эта идея - для инвалидных квакеров...
Надеюсь, Вы Андрей, осознали уже поспешность и незавершенность коротких, как у Буратино, - мыслей?  🙂

На рисунке каждый эксцентрик показан другим цветом.
Зубом его не назовешь.. стрёмно как-то :-/
Поэтому и зацепление на основе эксцентриков лучше бы вообще "зацеплением" не называть, имхо.

Однако, реальная жизнь назвала такие "зацепления" - эксцентриково-циклоидальными.
Еще пишут, что у них очень высокий [ch951].

Короче, они обкатываются по "фэйсам" других "зубов" почти так же идеально, как и по известной и привычной эвольвенте.
Да и ожидать-то иного от круглого эксцентрика [в роли зуба] - не привычно...
Кто может представить, что такое "зацепление", при обкатывании как у колеса,  происходит с ударами? 

 

[Bиктор]

Принцип построения "трех-лепестника" (в смысле - каждый эксцентрик, как лепесток в цветке) простой:

Для каждого из них - на трехлучевой "звезде Мерседессы" имеется свой край, на котором может находиться геометрический центр круглого эксцентрика.

В принципе, в РЛД имеется всего лишь ДВА блока лопастей - независимо от количества консолей в каждом блоке...

Следуя из этого, - сначала прибредилася "дву-лепестковая" "инвалидная коляска" "хромающему на обе ноги РЛД" [Адрей этот псевдо-бальзам Вам ...]

Для такого варианта справа изображен блок только из двух эксцентриков, - естественно они расположены симметрично, через 180°, а не через 120°.

Выше трех-лучевую звезду поместил в треугольник, вокруг и внутри которого описаны окружности.
Чтобы они значили?

Просто, эти окружности - это траектории... колена эксцентрикового "коленвала".
Именно эта траектория интересна для РЛД-синхронизатора  с эксцентриками.

Хоть "трех-лепестник", хоть "двух-лепестник"  вращаются на водиле равномерно:  как вокруг собственной оси [на орбите водила], так и равномерно - вместе с водилом вокруг центральной оси ВОМ (вала отбора мощности).

Что вообще заставляет эти монстры вращаться?
- они вынуждены обкатываться по "круглой лестнице", когда водило с ВОМ поворачивается, ибо "орбитальная лестница" - неподвижна.
Формально говоря, - эта лестница со ступеньками, - "солнечное колесо" - "внутреннего зацепления".

Да и попробуй, - не зацепись за "ступеньки"!
Никуда круглым эксцентрикам не деться - даже если "ступеньки" и весь круговой "профиль лестницы" ...

- выфрезерованы при точно таком же обкатывании фрезы... (имеющей размеры экцентриков)

 

[JohnDoe]

@ Bиктор, это сильно мне напоминает... 😉 индо-пакистанский инцидент.

 

[Bиктор]

индо-пакистанский инцидент

Что, там тоже были - три эксцентричных политика, которые все это там "заварили"?

А что Вы, Вячеслав, скажете по сути, чтоб я не гадал на гуще яичных скорлупков?  :-[

На рисунке слева - противофазно сдвинутые мотылевые шейки [белого цвета] "орбитального коленвала" - для большОй степени сжатия между консолями лопастей.

А справа - то же самое, но с мЕньшей степенью сжатия/инцидентности  :🙂

Обратите внимание:
у зеленого треугольника с окружностями - тот смысл, что даже при НЕИЗМЕННЫХ габаритах эксцентриков...

- их эксцентризмом можно конструктивно вариировать, если геометрические центры мотылевых шеек... перемещать на стадии конструирования между двумя зелеными окружностями - в пределах "зеленой зоны" так сказать 🙂

Ну и попутно...
Мотылевые шейки, каждая приводящая своим эксцентризмом к колебаниям каждый свой блок лопастей,

- эти шейки здесь отображены для симметричного встречного движения, как у "встречников" ВДП, - без отклонения фаз их движения и скоростей от симметрично-оппозитного...

- эти шейки ... можно располагать на эдаком "коленвале из эксцентриков"... НЕ ТОЛько симметрично, но и ... по идее Владимира hab'a из Усть-Каменогорского края...

- с целью не только вдвое быстрее реагировать на резкое поднятие температуры/давления [при проходе мимо "вечного огня" имени Холодного из Ростова-на-Дону], но и...

- удлинять такт отрабатывания энергии газов в мех. энергию!

 

[Bиктор]

Уточню, для верности понимания:

выше условно изображены оба "оппозитных" эксцентрика, принадлежащих разным блокам лопастей, движимых ими в противо-фазе 180°.

На самом деле на одном "трех-листнике" - с тремя эксцентриками, пере-катывающимися внутри "ступенчатого" окружного неподвижного профиля,
- имеется только одна ведомая мотылевая шейка
- только для ОДНОГО блока лопастей .

Именно она, - единственная мотылевая шейка на данной половине синхронизатора -
изображена синим цветом...

НА рисунке снизу я изобразил эту единственную у каждого блока лопастей... мотылевую приводную шейку, - синим цветом.
Цель - показать, что центр этой мотылевой шейки находится на мЕньшей зеленой расчетной окружности.

Для чего это релевантно?
Чтобы было ясно, что именно диаметр этой принятой к расчету зеленой окружности,
- определяет степень сжатия/инцидентности.

На левом варианте изображения, - условно показано, какие положения будет занимать ось мотылевой шейки на этой зеленой окружности, - по мере обхода орбиты и по мере собственного вращения...

 

[Bиктор]

Вопрос, трудно ли теперь будет определить степень углового хода одного блока лопастей?

Уверен, китайский калькулятор Андрея уже вскипел от нетерпения - он уже все просчитал.

На рисунке снизу единственная мотылевая шейка снова изображена белым - для лучшей контрастности.

Даны размеры каждой из нужных окружностей...

Вопрос к Андрееву калькулятору:
Какой размер должен быть у "окружной лестницы", если у ролика, по нему обкатывающемуся, - диаметр равен 45мм ?
Ах да, - количество консолей в одном блоке лопастей, - 4!

Что нам "навевает" диаметр эксцентризма мотылевой шейки, равный чуть больше 11м ?

 

[Bиктор]

Последние черточки:

На рисунке показаны основные зависимости для синхронизатора на основе "трех-лепестковика" инвалидной "трех-коляски".

Радиус водила, несущего по кругу "трехлепестник" указанных размеров (для четырех-консольного блока лопастей РЛД) = 90мм

А угол задаваемый тангентами, исходящими из центра "орбиты" и прикладываемых к разным сторонам "зеленой окружности" - меры эксцентризма/степени сжатия, - этот угол здесь получился 7,93°

Этот угол и есть половина углового рабочего хода!
А поскольку у камеры, образуемой консолями, - две ограничивающие поверхности, - то и два встречных хода - по 7,93° делает качание навстречу другой каждая смежная лопасть, образующая камеру.

А насколько отличается в пределе угловая скорость одной лопасти от ... равномерной скорости ВОМ?

Верно! Только на половину качания : 7,93/2= 3,965°
Это почти невероятно малое отклонение амплитуды угловых колебаний одного блока лопастей от ... равномерной скорости ВОМ.
Такой синхронизатор мне и самому НАДь! 😎

 

[Bиктор]

На рисунках размер эксцентриситета в 11,16мм - это одновременно и разность радиусов плеч, - диапазон изменения действующего радиуса синхронизатора.

На таком расстоянии друг от друга расположились бы две окружности, еслиб мы захотели показать "коридор" гуляния радиусов-векторов плеч- посредством которого производится управление всем рабочим процессом, - управление текущим объемом  одной из восьми камер между лопастями...

Учитывая то, что 11,16мм много меньше, чем действующие в диапазоне "коридора" радиус-векторы, - можно сделать вывод...

- искажения гармонических синусоид в сторону "циклоидности" НЕ ЗНАЧИТЕЛьны!

То есть, у синосоид не будет одна из ветвей сильно заостряться, а другая ветвь - сильно "затупляться", - конечно, в сравнении с идеальной синусоидой.

Это дает нам несколько расслабиться:  пики ускорения, обычно обусловливаемые "заострением" той ветви синусоиды, которая при проходе по орбите вынуждена приближаться к оси вращения, - эти "пики" и на пики-то НЕ похожи.

Значит, искусственно затяжелять материалом консоли лопастей - не потребуется...

 

[JohnDoe]

Что, там тоже были - три эксцентричных политика, которые все это там "заварили"?

Не, там были двое. 😉
Но я об "напоминании" упомянул в связи с тем, что схемка(равносторонний треугольник и пр.) живо напомнило мне мою ДПМ 😉, а упоминание "вала, состоящего из эксцентриков - БСМ механизм движка cloud-a(или кого-то ещё из безшатунников), у которого/-ых такой вал вполне успешно трудится. Кстати, это навело меня на мысль, может можно, как раз используя наработки данных товарищей, создать безударный, надёжный, етц. синхронизатор для РЛД?! Ведь, по-сути, что КВ в КШМ, что различные вариации БСМ и пр. есть ничто иное как синхронизатор, только у некоторых он ещё совмещён с валом отбора мощности. У кого, что первично, а что - доп.функция дело религиозных предпочтений. 🙂

 

[Андрей Миллер]

Ведь, по-сути, что КВ в КШМ, что различные вариации БСМ и пр. есть ничто иное как синхронизатор, только у некоторых он ещё совмещён с валом отбора мощности.

Правильно, только скорости скольжения в КШм и БСМ грамотные, а в РЛД - индо-пакистанские.. ;D

 

[JohnDoe]

Правильно, только скорости скольжения в КШм и БСМ грамотные, а в РЛД - индо-пакистанские..

Скорости скольжения ЧЕГО? Прально, поршней/колец/етц., т.к. скорости скольжения в КВ, например(ежели применяют их), будут одинаковые что в ПД с КШМ, что в РЛД. ;D Нет? 😉

 

[Андрей Миллер]

Придется еще раз процитировать себя, любимого: ;D

Bиктор писал(а) 19.03.13 :: 01:24:20:Выводы для себя:Для легкого ЛА личного пользования не надо, пожалуй, мотора такой размерности РЛД как у Г.К. Холодного - 220мм внутренний диаметр цилиндра, и - мощность 240 л.с. при весе 65кг- при максимальных оборотах около 6000 об/мин и - крутящим моментом 29 кГ на метр при 2000 об/мин (80л.с.)Виктор, я потом отвечу Вам на Ваше письмо, а сейчас лично для Вас!
Итак, возьмем скромные 3000 об/мин и примем, что лопасти РЛД идут один за другим по кругу.Длина окружности РЛД Холодного- 0,22 м х 3,14 = 0,6908м.Путь лопасти при 3000 об/мин - 0,6908м х 3000 = 2072,4 м.Итого, окружная скорость лопасти на диаметре 220 мм при 3000 об/мин - 2072,4/60 = 34,54 м/ сек. Если просчитался, поправляйте.
Скорость поршня в форсированных поршневых ДВС до 13 м/c.Диаметр шейки КВ дизеля КАМАЗ - 95 мм, при макс. оборотах - 3000 Об/мин.Понятно почему я называю РЛД "машиной трения"?!
Вы, конечно скажете, что только в РЛД возможно бесконтактное уплотнение лопастей.Ноя Вам скажу, что если оно станет возможно в РЛД, то оно станет возможно и в ДВС. При этом скорости скольжения деталей в поршневом ДВС останутся ниже. Извините, но я высказал свое мнение по РЛД... 

 

[Андрей Миллер]

Итак, скорость скольжения уплотняющих колец (или лопаток) двигателя Холодного при всего лишь 3000 об/мин более чем в 2 раза выше, чем аналогичная скорость поршня самого крутого ДВС. А он пишет о 6000!
Здесь не учитываются еще условия работы этих элементов.
А эти условия в поршневых ДВС лучше. Шейка КВ дизеля КАМАЗ -имеет Д = 95 мм при 3000 об/мин.
Можно и дальше продолжать... 🙂
Но у Виктора ситтал! ;D
Там все можно! 😱

 

[JohnDoe]

Придется еще раз процитировать себя, любимого: "....Вы, конечно скажете, что только в РЛД возможно бесконтактное уплотнение лопастей.Ноя Вам скажу, что если оно станет возможно в РЛД, то оно станет возможно и в ДВС. При этом скорости скольжения деталей в поршневом ДВС останутся ниже."

Если в поршневом ДВС скорость движения поршня сравнится со скоростью движения законцовки лопасти РЛД, то можете сами прикинуть КАК возрастут обороты КВ(и как это повлияет на трение в его опорах, например). В поршневике в принципе такие скорости возможны, например смотрите тему Владимира Александровича про СПГГ. Там упоминался некий СПГГ(ЭКИПовский кажется) в котором скорость движения поршня сопоставима. Дык гляньте как мы там глотки рвали и до чего там додумывались, чтоб сию "машину трения" победить. ;D В частности предлагался газовый подвес/центрирование пршней и много ещё чего.

 

[JohnDoe]

Здесь не учитываются еще условия работы этих элементов.

ВОТ ИМЕННО! ;D

А эти условия в поршневых ДВС лучше. Шейка КВ дизеля КАМАЗ -имеет Д = 95 мм при 3000 об/мин. 

"ХА-ХА. Три раза"(с) Не подскажите по памяти какова величина давления в ВМТ у КАМАЗа на 3000 об/мин? 😉 А потом прикинте(Вы же должны ТММ знать? 😉) каков был бы диаметр той шейки лишь для воссприятия и передачи крутящего момента(с необходимым запасом, как у КАМАЗа). 🙂

 

[Андрей Миллер]

Три раза"(с) Не подскажите по памяти какова величина давления в ВМТ у КАМАЗа на 3000 об/мин?А потом прикинте(Вы же должны ТММ знать? ) каков был бы диаметр той шейки лишь для воссприятия и передачи крутящего момента(с необходимым запасом, как у КАМАЗа).

Джон, дело в том, что на кольца боковая сила поршня не действует по определению. Поэтому величина давления на кольца мы берем одинаковую, что для КАМАЗа, что для РЛД.
А вот скорость скольжения/трения я посчитал - нет,  РЛД не жилец... :-/
Что касается шейки КАМАЗа, то она воспринимает ту нагрузку,  которая есть при диаметре 95 мм!
А у РЛД Холодного - 220 мм.
У КАМАЗа трутся кольца и поршень, у РЛД только кольца. По последним данным на трение колец уходит  более 50% потерь на трение. НО! У РЛД скорость скольжениф - 35 м/сек, а у поршня КАМАЗа - 5-8 м/сек (на 3000 об/мин)...
Где потери на трение будут меньше?
У КАМАЗа... 🙁

 

[JohnDoe]

По последним данным на трение колец уходит  более 50% потерь на трение.

Ну, это секрет Полишинеля и уже давно.

НО! У РЛД скорость скольжениф - 35 м/сек, а у поршня КАМАЗа - 5-8 м/сек (на 3000 об/мин)...
Где потери на трение будут меньше?
У КАМАЗа... 

Не факт. Я уже приводил пример СПГГ. Там скорости движения могут быть значительно больше чем в КАМАЗе, или других тронковых. Я думаю Вы знаете ответ из БСМ-примеров?! 😉 Да-да, в РЛД также как в СПГГ и БСМ отсутствует боковая сила прижимающая поршень к стенке, находящаяся ещё и в поле высоких температур(коряво выразился, ну да как получилось). Например, я уверен, что в крейцкопфных КШМ скорость поршня может быть выше, чем в тронковых в т.ч. именно из-за того, что трение происходит при существенно меньших температурах. Да и рытьё на тему зависимости потерь на трение от скорости не дало однозначного ответа на этот вопрос. Например, Виктор, ЕМНИП, мне сбрасывал отчёт по опытам(школьная лаба), где этот вопрос исследовался. Дык там очень забавно получалось: сначала сила трения с увеличением скорости растёт, а потом начинает падать, потом вновь растёт. И зародилась уменя одна мысль, а ну как это вообще может выродиться в этакую синусообразную линию? Чем не тема для НИОКР? 😉 Но это, ессно, относится к сухому трению.

 

[Андрей Миллер]

сначала сила трения с увеличением скорости растёт, а потом начинает падать, потом вновь растёт.

Джон это не секрет Полишинеля. Трение вообще вещь в себе.
Разговор идет о СПОСОБНОСТИ КОНСТРУКЦИИ получать конкретную мощность при меньших скоростях скольжения  уплотняемых поверхностей. Тут РЛД (обсуждаемых конструкций) проигрывает КШМ/БСМ вчистую.
Именно от этого уходил в свое время Сейрич в своем РПД, именно поэтому у Ванкеля ротор делает два оборота, а выходной вал - три...

 

[JohnDoe]

Тут РЛД (обсуждаемых конструкций) проигрывает КШМ/БСМ вчистую.

у Ванкеля ротор делает два оборота, а выходной вал - три

Ну и прикиньте скорость движения вапексов у Ванкеля при оборотах ротора в 6000 об/мин.  Хоть ниткой длину внутренней поверхности ротора померьте, а может и есть у Вас такие данные? Поделитесь, плиз. Интересно.

 

[Андрей Миллер]

Хоть ниткой длину внутренней поверхности ротора померьте, а может и есть у Вас такие данные? Поделитесь, плиз. Интересно.
           

Для этого надо хорошо знать Ванкель. У меня его нет и я его знаю недостаточно хорошо. Но смысл понятен и без нитки. 🙂
Ну а мы говорим о РЛД...