Роторно-лопастной двигатель. Начало.

[Андрей Миллер]

поршни в КШД и БСМ неподвижны и масло с них "не стряхивается" при работе...

У Евгения был вопрос, не влияет ли особенности РЛД на распределение масла в цилиндре. Я ответил что  влияет и как влияет, Вы считаете, что нет, но объяснить не можете... ;D
В общем, при таком подходе, бедный РЛД....

 

[Bиктор]

С Днем Победы всех!   Немцы поминают в это день их павших отцов... не без причины.  А в следующее воскресенье - день матерей, - оставшихся без мужей.

Я исправил ошибки в моем расчете ускорений блока лопастей, вышел на моменты и силы инерции, действующие на один блок лопастей,  - они сопротивляются газовым силам.

Составил диаграмму зависимости моментов инерции от диаметров статора в диапазоне [ch216]220мм ~ [ch216]110мм.

ОООччень круту спадают силы инерции по мере уменьшения диаметров.
Значит - силы противодействия газовым силам - резко спадают тоже!  То есть обороты поднимать таким движкам можно смелее, чем думал Андрей, когда сравнивал уменьшенный диаметр РЛД Холодного, и диаметр РЛД Лутца.
Для моего проекта пока принят статор [ch216]150мм - в 1,47 раза меньший, чем у Геннадия Константиновича Холодного.
И ... видно, во сколько раз понизились инерционные силы?  [примерно, в 7,2 раза!!!!]

Стало быть - во столько же раз [~ 7 раз] можно теоретически поднять обороты РЛД [ch216]150мм - не увеличивая веса... по сравнению с РЛД Холодного!



На нижнем рисунке - показана кривая спадания рабочего объема, приходящаяся на ... пол-оборота ВОМ, когда все 8 камер РЛД отработают рабочий ход.

Опять можно не на глазок одной бабки, которая сказала Андрею, - а инженерно прикинуть:

- при уменьшении диаметра статора в 1,47 раза
- физический рабочий объем РЛД  уменьшается всего лишь в 3,1 раза.

Это гораздо меньшая скорость снижения рабочего объема, чем скорость снижения инерционных сил, противодействующих рабочим газам - и ограничивающим частоту вращения РЛД.
Еще один вывод:
- чем меньше диаметр статора РЛД, тем больше потенциал повышения оборотов,
- больше потенциал повышения удельной мощности, приходящейся на 1 кГ веса РЛД (а момент вращения у него и так уж более высокий, чем у поршневиков, тем более 2-х тактников)

 

[Bиктор]

В синхронизаторе, на основе "трехлепестникового зацепления" радиус водила лопастей, на который действуют только тангенциальные силы - переменный. 
Так же, как и во многих других синхронизаторах.

Изменение эффективного радиуса действия на блок лопастей показано в функции поворота ВОМ, - вала отбора мощности, вращающегося с равномерной угловой скоростью.  Это волнистая линия по кругу - не имеет острых ямок и бугров, - очень близка с синусоиде...

Рядом с графиком радиус-вектора действующих сил показано амплитудное изменение инерционных сил, - опять же при тех же значениях углового поворота ВОМ, - как полярная проекция на один оборот выходного вала...

На графике сил уже заметна небольшая асимметрия ветви нарастания силы и ее спадания в каждом цикле действия эксцентрика, ведомого "трехлепестником"...
Ветви выглядят как эстетичная лопасть пропеллера.

Фазы изображения функции радиуса и сил - отнесены к одним и тем же углам поворота ВОМ!
Значит и смещения амплитуд радиуса и сил относительно друг друга - реальны...

На среднем рисунке это видно по лучам фаз поворота, идущим из центра полярной системы координат.

Кто что думает, почему на "розе сил инерции" плотность точек графика разная на разных сторонах "лепестка розы" (или "лопасти пропеллера") ? :-[

Величины сил инерции можно оценить по нижнему графику линейного типа: 
- выше - при холостом ходе в 30 об/мин
- ниже - при 6000 об/мин

По вертикальной шкале видно, что поднятие оборотов в 20 раз повышает инерционные силы в 100 раз.
Значит при поднятии проектных частот вращения можно быстро "упереться" в проблему прочности лопастей [или шпонок, как было у Г.К. Холодного]

На линейно вытянутом графике заметно чуть-чуть асимметрия волн синусоиды:  нарастающая линия более пологая, чем спадающая...

 

[Bиктор]

Синусоидность кривых, параметров синхронизатора для 8-ми камерного РЛД,
-  на основе "трехлепестника" сохраняется лучше, чем например, в синхронизаторе для 4-х камерного РЛД.

Ниже приведены кривые, любезно предоставленные ранее Михаилом Павловичем...

Графики сверху вниз:

- график перемещений лопасти
- скорость перемещения лопасти
- ускорение перемещения лопасти

 

[Bиктор]

Однако, выявился и неприятный момент ... для 8 камерного РЛД, с расчетными 16-ю рабочими ходами за один оборот:

- характер изменения угловой скорости отдельного блока лопастей [одного из двух] - имеет не только нарастающие участки [показан зеленой касательной], но и спадающие [показан красной - отрицательной касательной]
,
- это свидетельствует, что в таком типе РЛД УЖЕ появляются и небольшие попятные движения лопастей, а не просто сильное замедление...

Таким образом, 8-ми многокамерность - вместе с положительными свойствами,

- уменьшение угловых амплитуд колебаний би-ротора,
- сближает РЛД по свойствам с поршневым ДВС, имеющим сильно выраженные свойства возвратно-поступательного движения поршня в цилиндре...




Ессли провести касательные к верхнему графику Михаила Павловича, - в наиболее крутом и наиболее пологом участке перемещений двух противофазно-движущихся лопастей в его РЛД с 4-мя камерами,

- то видно, что пологая ветвь имеет еще положительный тангенс угла касательной к кривой...
- то есть в 4-х камерном РЛД  чаще всего "замедленная" лопасть не останавливается и не пятится, по отношению к статору.

 

[МаГент]

Я ответил что  влияет и как влияет,

Вы ответили как масло распределяется по вашим ладошкам. ;D Вряд ли вас об этом спрашивали... 😱 Вы еще про "стюдень" научно расскажите, который ложками из КС выгребали... тоже поучительно будет... Как я уже вам сказал, будьте внимательнее.. 😉

 

[МаГент]

в таком типе РЛД УЖЕ появляются и небольшие попятные движения лопастей, а не просто сильное замедление..

Виктор, полагаю, что обратный ход лопастей связан с неточной настройкой синхронизатора. Его скорее всего можно избежать уменьшением радиуса эксцентриситета мотылевой шейки.

 

[Bиктор]

обратный ход лопастей связан с неточной настройкой синхронизатора. Его скорее всего можно избежать уменьшением радиуса эксцентриситета мотылевой шейки

Согласен.
Если уменьшать амплитуду "мотыляния" [~18,4мм] эксцентрика по сравнению с константным радиусом водила [~69мм] трехлепестника, на котором "сидит" эксцентрик, то можно избежать попятных движений лопастей, сократив диапазон изменения эффективного радиуса у водила блока лопастей [см. нижний рисунок].

Одновременно, на мой взгляд, придется для сохранения степени сжатия неизменной [при уменьшенном эксцентриситете эксцентрика],
- увеличивать искусственно "угол раскрыва лопасти", как выражается Михаил Павлович, - то есть секторный размер отдельной лопасти.

Следствием будет:

- уменьшение полезного объема межлопастных камер  (приращение секторного угла  лопасти - одновременно декременирует остающиеся углы между лопастями),
- искусственное завышение массивности и инерционности блоков лопастей,
- и... снижение потенциала наращивания высокооборотности РЛД

- как за счет вынужденного увеличения размеров статора РЛД (чтоб сохранить рабочий объем на уровне расчетного)-
- это означает рост веса РЛД в кубической зависимости от коэффициента повышения линейного размера,
- что в свою очередь повысит инерционные силы
- и еще раз снизит потенциал виртуальный - повышение оборотности/мощности при прежнем весе...


Как Вы думаете, может быть лучше попытаться сделать "пятящиеся слегка" лопасти - максимально облегченными - но смириться с возрастанием  инерционных нагрузок на них...

Где-то эти две тенденции - облегчение лопастей и их прочность - однозначно сойдутся...

Главное, чтобы они сошлись ... еще при нашей жизни!! 🙂

 

[Bиктор]

А ... если представить, как Вячеслав, что...

поползновения к "попятному движению" конца лопасти  предотвращать де факто, специально введенной динамически [и желательно, автоматически] включающейся ... хитрой кинематической связью с корпусом...

- возникнет ли эффект отталкивания концов от статора и импульс "пока я ходить умею - я буду идти ВПЕРЕД", и ни разу не назад ?

- сможет ли специалист по клиньям, Андрей, поздравить нас с проектом "активных АНТИклиньев" для РЛД?

 

[Bиктор]

В прилагаемой таблице Ехсель (архивирована 7z в формат zip):

1.  Ряд различных основных размеров РЛД, как основа для выбора размеров 8-ми камерного РЛД...
Обусловленные размерами и формой такого РЛД моменты инерции, относительно оси вращения би-ротора, - тоже там.

2. Вкладка, имеющая кинематические зависимости синхронизатора на основе "трехлепестника".

3. Вкладка, в которой есть начала динамического расчета сил инерции от колебаний лопастей РЛД по углу поворота би-ротора.  И кое-что еще...

Поясняющие картинки пришлось из вкладок выбросить, - они сильно увеличивают объем таблицы и она тогда не вмещается сюда на ветку...
Если будут вопросы, я могу картинки подсказать, - какие куда.  Они уже на ветке бОльшей частью выкладывлись...

Диаграммы я убрал тоже, чтобы облегчить "вес архива".
Вы вправе делать себе любые диаграммы - данных довольно-таки много.

 

[МаГент]

Если уменьшать амплитуду "мотыляния" [~18,4мм] эксцентрика по сравнению с константным радиусом водила [~69мм] трехлепестника, на котором "сидит" эксцентрик, то можно избежать попятных движений лопастей, сократив диапазон изменения эффективного радиуса у водила блока лопастей [см. нижний рисунок].

Виктор, я пока не вник досконально, но я не вижу принципиальных ограничений точной настройки синхронизатора, чтобы и обратного хода не было, и достаточная СС получалась без утолщения поршня. Все определяется размерами и соотношениями плеч рычагов (шатунов) и величиной эксцентриситета. Поиграйте этими параметрами, должно получиться.

 

[Андрей Миллер]

Я исправил ошибки в моем расчете ускорений блока лопастей, вышел на моменты и силы инерции, действующие на один блок лопастей,- они сопротивляются газовым силам.Составил диаграмму зависимости моментов инерции от диаметров статора в диапазоне [ch216]220мм ~ [ch216]110мм.

Ну все готово! Кольца прилегают, скорости скольжения нормальные и масло не стряхивается! Можно ехать! ;D

 

[Андрей Миллер]

Я ответил чтовлияет и как влияет,Вы ответили как масло распределяется по вашим ладошкам.Вряд ли вас об этом спрашивали...

Почитайте сами, кто и о чем спрашивал. Ваша нарочитая невнимательность смешна и все понимают отчего она... :'(

 

[МаГент]

был вопрос, не влияет ли особенности РЛД на распределение масла в цилиндре. Я ответил что  влияет и как влияет, Вы считаете... 

Вы не читаете что ли что сами пишете? 😱 Или вы не понимаете термина "быть повнимательнее"? 😉 Масло в ЦИЛИНДРЕ! А вы все про ладошки... Еще раз, давайте повнимательнее....

 

[Андрей Миллер]

Еще раз, давайте повнимательнее....
           

Только для Вас.  ;D
Поршень (лопасть) РЛД двигается по окружности, а не по линии.
Масло находящееся на поверхности поршня вместе с ним находится под воздействием центробежной силы.
Вам понятно или помедленнее?  🙂
Далее, поршень к стенке цилиндра РЛД не прижимается, а вот масло - жидкое, но имеет массу. Далее, я думаю, что все понятно даже ВАм, но если и сейчас вдруг не поняли, то  🙁 🙁 🙁 🙁

 

[Bиктор]

поршень к стенке цилиндра РЛД не прижимается, а вот масло - жидкое, но имеет массу

Андрей, Вы имеете в виду, что масло - СОСКОБЛЕННОЕ со статора - опять отлетит к статору?

Если оно под действием ЦБ сил отлетит в зазор, который остается между лопастью и статором, - значит его капиллярная способность удерживаться в узком зазоре, - будет автоматически уплотнять - этот самый зазор?

Расскажите, где засада, когда на хонингованной гильзе цилиндра, - масло точно также удерживается во вмятинках, оставленным хоном? 
В чем разница физическая?

В том что, у поршневиков масло не загоняется отсутствующей ЦБ силой в уплотняемые зазоры, в отличие от РЛД?

ЦБ силы ведь - направлены перпендикулярно К КОРПУСУ, на котором Вами ожидается скольжение [без нажима]...
Чем это так плохо? 

Масло дальше поверхности статора все равно НЕ  ОТЛЕТИТ?   Разве что соскоблится... и опять отлетит, - соскоблится .... и опять отлетит  :🙂

То, как Вы доходчиво объясняете даже по смазке недостатки поршневиков и достоинства РЛД, - мне нравится!  🙂
Приходите в нашу команду - пока на полставки ?

 

[Bиктор]

Ну все готово! Кольца прилегают, скорости скольжения нормальные и масло не стряхивается! Можно ехать

Терпение, мой друг Горацио!

Начал "фрезеровку ласточкина хвоста" на втулке - под крепление лопастей... Да вот беда: фреза "взяла и сломалась"  😱
Кто знает, чем "смазывать" удаление тех кусков, которые застряли после "вырезания лазером" ?

Их четыре штуки, - никак не выпадают, хотя уже ничем не удерживаются, вроде бы... :-[

 

[Eugeny]

а вот есть всякие автомобильные присадки для компенсации износа. в масло добавляют. в прцессе работы двигателя на трущихся поверхностях осаждается что-то типамкерамики. не помогут они в вопросе уплотнения?

http://www.khapov.ru/?p=1273
комментарий интересный.

 

[Андрей Миллер]

Андрей, Вы имеете в виду, что масло - СОСКОБЛЕННОЕ со статора - опять отлетит к статору?

Нет, масло, которое кольца снимают со стенок цилиндра при ходе поршня поступает на его стенки и из за центробежной силы откидывается на внешний диаметр "статора".
То есть на внутреннем диаметре его будет мало, на внешнем много... 🙂

 

[МаГент]

Только для Вас.  

Ну что вы Андрей, моя скромная персона совершенно не стоит вашей драгоценной невнимательности... ;D

Поршень (лопасть) РЛД двигается по окружности, а не по линии.
Масло находящееся на поверхности поршня вместе с ним находится под воздействием центробежной силы.

Это самый интересный текст, что мне приходилось читать за последнее время... ;D Андрей я уже намекал вам на то, что в любимом вами КШД (ничего, что я его так называю?... 😉), а равно и БСМ, поршни, эээ кагбэ тоже испытывают воздействия различных сил... не смотря на то, что движутся вроде и по прямой (как вы вероятно хотели нам сказать... 😉) линии. А теперь посчитайте величины УСКОРЕНИЙ и соответственно сил, которые по вашей теории должны действовать на масло от окружного движения в РЛД и возвратно-поступательного в КШМ. Разница ПОРЯДКОВ я думаю вас удивит... 😉 (хотя последнее время начинаю сомневаться, что вас еще можно удивить... 😉) Ну а как это будет влиять на распределение масла в цилиндре поговорим позже... 😱

Далее, поршень к стенке цилиндра РЛД не прижимается, а вот масло - жидкое, но имеет массу. 

Это гениально! Предлагаю выделить отдельную ветку под названием "Гениальные цитаты"...  и заносить туда примеры вроде этого...🙂