Свободно-поршневые генераторы газа и компрессоры.

[KV1237542]

Графики в екселе в данном случае отбражают рост работы пв зависимости от продвижения поршня и не являются индикаторными диаграммами

 

[KV1237542]

Когда окончательно определюсь со схемой СПДК - выложу эскиз, бесступенчатый поршень не подойдет  - большое время цикла

 

[Владимир Александрович]

Валерий книгу выслал двумя сообщениями.   В.К. Кошкина в электронном виде у меня нет. Только в бумажном.

гидроаккумулятор рассчитан для ненскольких возможных пусков и, возможно для аккумуляции энергии из рабочего органа

     1.  Но это чисто гидравлическая свободнопоршневая машина. Вам же нужно компрессор? Гидроаккумулятор не регулируется. Там между жидкостью и газом резиновая диафрагма. Зарядка азотом. Частота регулируется задержками включения тактов. Требуется электронное управление. Нужно ли это Вам?
       

но все-же отобразите зеркально мой график скорости от положения поршня (у меня правда все от положения) и наложите на график Хирон (№4, скорость от положения)

      2. То, что эти графики имеют похожий "горб" еще не говорит о том, что они построены правильно. Позже, поработав с П.А.Шелестом, сами найдете ошибку. 

За расчетом нет реальной конструкции, я хотел посмотреть чисто теоретически упрощенно динамику поршня для такого случая:
объем цилиндра - 230см3

       Я это прекрасно понимаю. Идет процесс познания. К стати объем Вашего цилиндра у меня получился 222см[sup]3[/sup], если ход 63,8мм.

Меня сильно интересует СПД для которого многократный пуск возможен и неотличим от обычного режима и похоже это Хирон 

      Но ведь систему управления все-равно придется делать. Вала здесь нет. Системы управления - одно из слабых мест СПГГ/СПДК.

 

[Владимир Александрович]

рафики в екселе в данном случае отбражают рост работы пв зависимости от продвижения поршня и не являются индикаторными диаграммами 

        Тогда зачем Вы их складываете, чтобы получить третью зависимость?
    

 

[Владимир Александрович]

бесступенчатый поршень не подойдет- большое время цикла 

      Ничего не имею против.
    

 

[KV1237542]

Владимир Александрович. Спасибо за Шелеста, получил., смотрю

Но это чисто гидравлическая свободнопоршневая машина. Вам же нужно компрессор? Гидроаккумулятор не регулируется. Там между жидкостью и газом резиновая диафрагма. Зарядка азотом. Частота регулируется задержками включения тактов. Требуется электронное управление. Нужно ли это Вам?

   Я думаю в моем случае золотая середина да и думаю вообще у гибридов: 1 единственный элемент автоматики - открытие/закрытие клапана старта как в Хирон в зависимости от отклонения давления в ресивере от квазипостоянного на +/-  10-15% и работа СПД сериями по нескольку секунд, в зависимости от размера ресивера,  работа при постоянном усилии как в Хирон - возможна (см. график ускорения - оно постоянно от времени и/или положения не считая горба ДВС) Частотное управление - перебор, регулировка СПД в процессе работы - тоже. Естественно остановить точно у НМТ пневматику не получиться, необходим какой-то небольшой зазор, на всякий случай, когда поршень, проскочив отверстия клапанов начнет сжимать воздух больше давления в ресивере, через 1-2 сек воздух сдросселирует через неплотности в поршне и под действием слабенькой пружины поршень останеться в ВМТ до следующего пуска
Какой-то минимум автоматики нужен для этого, я не думаю что большой и сложный.

2. То, что эти графики имеют похожий "горб" еще не говорит о том, что они построены правильно. Позже, поработав с П.А.Шелестом, сами найдете ошибку.

Тогда зачем Вы их складываете, чтобы получить третью зависимость?

Насколько я понимаю для того что бы сжать воздух в полости ДВС нужно иметь необходимое количество энергии в буфере
При движении поршня пока выделяемая буфером энергия за 1 ед времени/движения превышает поглощаемую полостью ДВС - избыток идет на приращение кинетической энергии поршня, затем после некой точки, когда энергии уравняются  - далее идет обратный процесс. Я попытался отнять полную работу буфера при каждом положении поршня от работы полости ДВС и от полученной разницы через энергию сразу выйти на скорость в каждой точке. Разбираюсь дальше не исключены конечно ошибки.

Я это прекрасно понимаю. Идет процесс познания. К стати объем Вашего цилиндра у меня получился 222см3, если ход 63,8мм.

Да если рабочий объем - переменный объем, ок+ 5см3 - это 1/30 после сжатия в правой части

 

[KV1237542]

Например, в СПДК когда идет процесс сжатия в рабочем цилиндре, то в буфере в противофазе идет процесс расширения с передачей запасенной энергии поршню рабочего цилиндра. У Вас на графиках все идет в одной фазе. Получается, что поршень в рабочем цилиндре движется на сжатие и одновременно сжимает воздух в буфере. А за счет какой энергии все это делается?
Соответственно и кривые скорости и ускорения не соответствуют фактическим.

До меня дошло что вы имеете ввиду... Владимир Александрович если бы я строил графики давления в полостях от степени сжатия то да - справа кривая сжатия  с восхожденим слева направо а слева прямая линия P=сonst (работа "буфера")
Мой график отображает рост поглощенной работы полостью ДВС и рост отданной работы буфером от положения поршня - поэтому оба они возрастают слева направо буфер - линейно, а сжатие по кривой, отняв их я получил кинетическую энергию от положения поршня и от нее вышел на скорость, так что с физикой все ок. Мне показалось это самым простым способом прикинуть скорость в каждой точке

 

[Владимир Александрович]

Естественно остановить точно у НМТ пневматику не получиться, необходим какой-то небольшой зазор, на всякий случай, когда поршень, проскочив отверстия клапанов начнет сжимать воздух больше давления в ресивере, через 1-2 сек воздух сдросселирует через неплотности в поршне и под действием слабенькой пружины поршень останеться в ВМТ до следующего пуска

       В такой ситуации лучше иметь управляемый цанговый замок. Когда центральное тело отжато, цанги подтянуты внутрь к оси агрегата и блок движения свободно совершает циклы. Стоит только вернуть центральное тело в объем между цангами - их прогиб ограничивается и кольцевой буртик на блоке движения заскакивает на цанги - движение останавливается в НМТ до следующего пуска.

Насколько я понимаю для того что бы сжать воздух в полости ДВС нужно иметь необходимое количество энергии в буфере

    Это первое условие. Второе - достаточное начальное ускорение в начале обратного хода. От него зависят скорости движения и максимальное количество циклов в минуту.

При движении поршня пока выделяемая буфером энергия за 1 ед времени/движения превышает поглощаемую полостью ДВС - избыток идет на приращение кинетической энергии поршня, затем после некой точки, когда энергии уравняются- далее идет обратный процесс.

  Совершенно верно.




   

 

[Владимир Александрович]

а слева прямая линия P=сonst (работа "буфера")

            Прямая линия в Вашем случае была бы возможна только в том случае, если ресивер имеет несопоставимо больший объем (вплоть до бесконечно большого), чем объем буферной части. Так как реально объем ресивера составляет 5-15 объемов буферной части, то поршень при своем движении сжимает воздух в конечном объединенном объеме буфер+ресивер и давление в нем подрастет в пределах 1 атм. Считается также, как рост давления в рабочем цилиндре с учетом расхода воздуха из ресивера. Конечно, если расход из ресивера большой, давление в нем может  даже упасть, но тогда нарушится баланс обратного хода. Рискованно!
   

 

[KV1237542]

Естественно остановить точно у НМТ пневматику не получиться, необходим какой-то небольшой зазор, на всякий случай, когда поршень, проскочив отверстия клапанов начнет сжимать воздух больше давления в ресивере, через 1-2 сек воздух сдросселирует через неплотности в поршне и под действием слабенькой пружины поршень останеться в ВМТ до следующего пуска 

Да возможно рискованно, и стоит сделать компрессор с 1 стороны ДВС на обратном ходе, а ход ресивера сможет слегка меняться в пределах небольшого колебания давления, а заодно и объем всасываемого компрессором воздуха + гарантирован небольшой мертвый объем компрессора

В такой ситуации лучше иметь управляемый цанговый замок. Когда центральное тело отжато, цанги подтянуты внутрь к оси агрегата и блок движения свободно совершает циклы. Стоит только вернуть центральное тело в объем между цангами - их прогиб ограничивается и кольцевой буртик на блоке движения заскакивает на цанги - движение останавливается в НМТ до следующего п

Интересно, где можно глянуть, замок не должен принимать полное усилие от буфера, как я понимаю

Прямая линия в Вашем случае была бы возможна только в том случае, если ресивер имеет несопоставимо больший объем (вплоть до бесконечно большого), чем объем буферной части. Так как реально объем ресивера составляет 5-15 объемов буферной части, то поршень при своем движении сжимает воздух в конечном объединенном объеме буфер+ресивер и давление в нем подрастет в пределах 1 атм. Считается также, как рост давления в рабочем цилиндре с учетом расхода воздуха из ресивера. Конечно, если расход из ресивера большой, давление в нем можетдаже упасть, но тогда нарушится баланс обратного хода. Рискованно!

Да это грубоватое допущение, падение будет, нужно ограничить отдельный "пусковой" ресивер и не перепускать воздух в основной ресивер при падении давления до минимального пускового.

 

[Владимир Александрович]

объем всасываемого компрессором воздуха + гарантирован небольшой мертвый объем компрессора

        Валерий, я не понял к чему отнести эту часть фразы. Все-таки изъясняться надо с эскизом. Иначе с моей стороны возможны ошибочные заключения. Вариантов исполнения СПГГ/СПДК довольно много. Рисунок сразу показывает что к чему.

Интересно, где можно глянуть, замок не должен принимать полное усилие от буфера, как я понимаю

     Такой замок используется, например, в гидравлическом подкос-цилиндре основных стоек шасси самолета Ту-154, которые выпускаются по полету вперед, а убираются назад. После того, как основная опора заканчивает цикл выпуска, торец штока набегает на цанги и защелкивается - это и есть упор выпущенного положения опоры.
        А вот среднеразмерный отечественный СПДК 1ДК для Вашего проекта, как прототип, подошел бы лучше всего. Тем более, что он в Советском Союзе был разработан специально для передвижных компрессорных станций, производился серийно и успешно эксплуатировался в конце 50-х начале 60-х годов. Там пуск блока поршней был с торцевого упора, который освобождался топливным гидроцилиндром через подвижные звенья.
        Полное описание конструкции 1ДК, методы расчета и пример расчета (что очень важно) есть в книге Н.В. Пульманов "Дизель компрессоры со свободно-движущимися поршнями" Москва Машиностроение 1959г. Там же есть краткое описание отечественного СПДК ДК-2 (до сих пор выпускается в Санкт-Петербурге), отечественного СПДК КС-10, немецкого трофейного СПДК 2FK200А и 2FK115А фирмы Юнкерс. Фактически этой книги Вам достаточно, чтобы грамотно сделать все необходимые расчеты и создать работоспособную конструкцию, упростив некоторые  узлы. 
      К сожалению, эта книга у меня, как и монография В.К. Кошкина, тоже только в бумажном варианте. Там почти 300 страниц. В интернете ее не встречал. Вы можете заказать себе копию в одной из крупных технических библиотек. Такие услуги по заказу предоставляются. Она стоит того. Полностью посвящена СПДК. Написана доходчиво, простым техническим языком. Даны примеры конструкций узлов. Хорошо и понятно иллюстрирована. Причем есть и методики расчета на прочность всех основных деталей.
После изучения этой книги Вы будете совершенно свободно ориентироваться в проектировании СПДК нужной мощности. 

   

 

[KV1237542]

Валерий, я не понял к чему отнести эту часть фразы. Все-таки изъясняться надо с эскизом. Иначе с моей стороны возможны ошибочные заключения. Вариантов исполнения СПГГ/СПДК довольно много. Рисунок сразу показывает что к чему. 

Cогласен, Владимир Александрович, в чужих расчетах и фразах сходу не просто разобраться... Не могу пока найти время, на эскиз, в голове 2-3 варианта крутяться, кое- что на бумаге сейчас тяжеловатый период в жизни...

Полное описание конструкции 1ДК, методы расчета и пример расчета (что очень важно) есть в книге Н.В. Пульманов "Дизель компрессоры со свободно-движущимися поршнями" Москва Машиностроение 1959г. Там же есть краткое описание отечественного СПДК ДК-2 (до сих пор выпускается в Санкт-Петербурге), отечественного СПДК КС-10, немецкого трофейного СПДК 2FK200А и 2FK115А фирмы Юнкерс. Фактически этой книги Вам достаточно, чтобы грамотно сделать все необходимые расчеты и создать работоспособную конструкцию, упростив некоторыеузлы.
К сожалению, эта книга у меня, как и монография В.К. Кошкина, тоже только в бумажном варианте. Там почти 300 страниц. В интернете ее не встречал. Вы можете заказать себе копию в одной из крупных технических библиотек. Такие услуги по заказу предоставляются. Она стоит того. Полностью посвящена СПДК. Написана доходчиво, простым техническим языком. Даны примеры конструкций узлов. Хорошо и понятно иллюстрирована. Причем есть и методики расчета на прочность всех основных деталей.
После изучения этой книги Вы будете совершенно свободно ориентироваться в проектировании СПДК нужной мощности.

Да, спасибо, попробую добарться до бибилиотеки
Странно, почему все-таки СПД небольших размеров сейчас не встречаются, видимо пошли не в том направлении...как написано в статье по Хирону - квазистандарт на механизмы с вращением...
Владимир Александрович, а как Вы выкручивались с клапанами, я так понимаю у Вас 1 вариант есть в металле, думаю на мою размерность - скорее пластинчатые, самодельные, возможно композитные (из готового ламината), клапан на выхлопе в1 варианте, вообще лишний, так что температуры невысокие.

 

[JohnDoe]

@ KV1237542
Какое нафиг, "квазистандарт"! Нет такого(ну, может тоьео в воображении некоторых)  НСпример, судовой двухтактник и такой же двузтактник на бензоинструметнте будут различаться в разы. Но это не значить отмену применимости и там и тут. Всё дкло в "людях в белых халатах", т.е. конструкторах, лаборантах, технологах и пр. Забейте и долбите стену. К сожалению у нас никто за идеями не гоняется, всем подай рабочий образец, да ещё и с полнчм комплектом КД и с бизнес-планом, далее со свеми остановками. 🙁

 

[KV1237542]

Какое нафиг, "квазистандарт"! Нет такого(ну, может тоьео в воображении некоторых)НСпример, судовой двухтактник и такой же двузтактник на бензоинструметнте будут различаться в разы. Но это не значить отмену применимости и там и тут. Всё дкло в "людях в белых халатах", т.е. конструкторах, лаборантах, технологах и пр. Забейте и долбите стену. К сожалению у нас никто за идеями не гоняется, всем подай рабочий образец, да ещё и с полнчм комплектом КД и с бизнес-планом, далее со свеми остановками. Печаль

Возможно, хотите статью, там реальный образец+графики?, могу сбросить по почте 380Мб

 

[Владимир Александрович]

Странно, почему все-таки СПД небольших размеров сейчас не встречаются, видимо пошли не в том направлении...как написано в статье по Хирону - квазистандарт на механизмы с вращением...

     В свое время мне это тоже показалось нелогичным, когда я впервые познакомился с СПДК 1ДК. Компактный, простой, долговечный. Двухколесный прицеп, с которым он выпускался, был гораздо меньших размеров по сравнению с установками, содержащими ДВС+ПК. Я бы даже сказал, добротная разработка была. Несколько картинок по СПДК 1ДК послезавтра отсканирую на работе и покажу здесь.

Владимир Александрович, а как Вы выкручивались с клапанами, я так понимаю у Вас 1 вариант есть в металле, думаю на мою размерность - скорее пластинчатые, самодельные, возможно композитные (из готового ламината), клапан на выхлопе в1 варианте, вообще лишний, так что температуры невысокие.

       Клапаны я разрабатывал и изготавливал сам. Пластинчатые вполне могут подойти. В 1ДК, к стати, такой клапанный блок называется клапанной плитой. Она состоит из двух профилированных шайб и содержит сразу и всасывающие и нагнетательные зоны.
        С выбором конструкции клапанов надо быть очень аккуратным. От их работоспособности в сильной степени зависят технические характеристики СПДК и СПГГ.
        У металлических пластинчатых полосовых клапанов есть серьезный недостаток. При числе циклов более 3500 они начинают резонировать и в тактах всасывания/нагнетания происходят сбои. Возможно ламинатные пластины с их высокой внутренней энергией затухания не будут иметь этого недостатка. Все-таки двухтактные двигатели с ними выходят на очень большие частоты. Ограничения для материала будут связаны с допустимой рабочей температурой, а она в свою очередь будет зависеть от параметров сжатого воздуха на выходе, которые Вы планируете иметь.
          Поскольку мне нужна была цикличность около 6000 и давление на выходе 5,5-6атм, то мне пришлось изобретать другую конструкцию. Пока она остается закрытой для публикации. Слишком крутые характеристики. 
   

 

[Владимир Александрович]

Валерий!
По приведенным ниже адресам можно заказать книгу Н.В. Пульманова
http://opac.skunb.ru/index.php?url=/notices/index/IdNotice:772804/Source:default#

http://bek.sibadi.org/cgi-bin/cgiirbis_64.exe?Z21ID=&I21DBN=IBIS&P21DBN=IBIS&S21STN=1&S21REF=&S21FMT=fullwebr&C21COM=S&S21CNR=20&S21P01=0&S21P02=1&S21P03=A=&S21STR=%D0%9F%D1%83%D0%BB%D1%8C%D0%BC%D0%B0%D0%BD%D0%BE%D0%B2,%20%D0%9D.%20%D0%92.

http://www.alib.ru/5_pulmanov_n_v_dizel_kompressory_so_svobodno_dvizhuschimisya_porshnyami_w1t239151ae4d00b848971b1c87605abfd6db21.html

http://lib.omgtu.ru/?id=6&lf=1&rc=20&idx=K%3D&us=on&fmt=brief&term=&query=%28%22K%3D%D0%93%D0%98%D0%9B%D0%AC%D0%97%D0%90%22%29&o=Search&ob=%D0%9F%D0%BE%D0%B8%D1%81%D0%BA&base[]=E_ARBUZ

http://www.alib.ru/findp.php4?author=%CF%F3%EB%FC%EC%E0%ED%EE%E2&title=%C4%E8%E7%E5%EB%FC+%EA%EE%EC%EF%F0%E5%F1%F1%EE%F0%FB+%F1%EE+%F1%E2%EE%E1%EE%E4%ED%EE+%E4%E2%E8%E6%F3%F9%E8%EC%E8%F1%FF+%EF%EE%F0%F8%ED%FF%EC%E8+

 

[KV1237542]

Владимир Александрович! Спасибо за ссылки возможно куплю по 2 последним либо придется ксерить/сканировать здесь в Минске.

У металлических пластинчатых полосовых клапанов есть серьезный недостаток. При числе циклов более 3500 они начинают резонировать и в тактах всасывания/нагнетания происходят сбои. Возможно ламинатные пластины с их высокой внутренней энергией затухания не будут иметь этого недостатка. Все-таки двухтактные двигатели с ними выходят на очень большие частоты. Ограничения для материала будут связаны с допустимой рабочей температурой, а она в свою очередь будет зависеть от параметров сжатого воздуха на выходе, которые Вы планируете иметь.

Да читал про резонанс клапанов на 2-х такных ДВС, фактически на некоторых режимах пластина все-время колеблется по 2-3 точкам, Думаю хорошо бы заставить пластину работать на растяжение.

 

[Владимир Александрович]

Как и обещал, даю несколько страниц из книга Н.В.Пульманова "Дизель-компрессоры со свободнодвижущимися поршнями.
На картинке ниже сводная таблица данных по разным СПДК, в том чиле !ДК.

 

[Владимир Александрович]

На этих страницах изображение компактного полуприцепа, с которым производился СПДК 1ДК.

 

[Владимир Александрович]

Здесь продльный разрез СПДК 1ДК с компрессорными полостями, имеющими жидкостное охлаждение.