Автомобильные роторно-поршневые двигатели (1964 год)

Главная Книги - Разные Автомобильные роторно-поршневые двигатели (Ханин Н.С.) - 1964 год

Автомобильные роторно-поршневые двигатели (1964 год) - часть 4

Схемы двигателей с несколькими поршнями, движущимися неравномерно в замкнутой рабочей полости

Логическим развитием схемы РПД с торообразной рабочей полостью круглого сечения (фиг. 4) является схема, показанная на фиг. 6. Отличительной особенностью этой схемы является использование двух или более пар непрерывно вращающихся поршней. Среди авторов, схем РПД данной группы следует отметить Г. А. Киселева, Г. Бредшоу и др.

Каждые два поршня сочленены со спарниками, вращающимися вокруг оси тороидной полости. Вследствие вращения каждого из спарников с циклически изменяемой угловой скоростью и несовпадения фаз их движения, угол между осями поршневых пальцев крестовины и неподвижной осью периодически изменяется, и поршни движутся вращательно-возвратно по отношению к «цилиндрам». Этим обеспечивается необходимое для осуществления цикла двигателей внутреннего сгорания изменение объемов рабочих отсеков.

Требуемый закон движения поршней достигается с помощью рычажного сочленения спарников с валом отбора мощности (фиг. 7). Кривошипы 1 вала отбора мощности посредством шатунов 2 соединены с рычагами 3 сочлененными со спарниками. При постоянной угловой скорости кривошипов вращательное движение спарников происходит с переменной угловой скоростью. В свою очередь, при действии на поршни периодических сил работа, совершаемая последними при изменении объема рабочих отсеков, равна работе, отдаваемой валом отбора мощности. Для обеспечения непрерывного вращения спарников и поршней необходимо, чтобы корпус вращался вокруг оси, совпадающей с осью вращения спарников и осью тороидных рабочих отсеков; при этом в корпусе должны быть сделаны прорези для прохода спарников. Вследствие этого данный двигатель обладает рядом специфических недостатков, свойственных всем РПД с тороидной рабочей полостью.

Фиг. 6. Двигатель Бредшоу «Омега»:
А — рабочий отсек; 1 — поршень; 2 — кожух; 3 — свеча зажигания; 4 — спарник.

Фиг. 7. Схема механизма двигателя Бредшоу «Омега» для преобразования движения поршней во вращательное движение вала отбора мощности.

При реализации данной схемы РПД не удается устранить те недостатки, которые препятствуют повышению быстроходности и увеличению числа оборотов коленчатых валов ПД. Из-за неравномерного движения поршней силы инерции, действующие на детали механизма, имеют большую амплитуду.

Как и в других рассмотренных выше схемах РПД, скорость относительного движения поршней ограничена ростом потерь на трение в сопряжениях цилиндровопоршневой группы, увеличенных вследствие действия центробежных сил на детали. Кроме того, технология изготовления тороидной полости круглого сечения, а также поршней и поршневых колец отличается большой сложностью.

Вследствие отмеченных недостатков при относительно малой степени приближения к целям, которые ставятся при создании РПД, данная схема двигателя не нашла практического применения.

Недостатки двигателей с переменным движением поршней проявляются тем резче, чем выше наибольшее ускорение цикла движения, так как при этом увеличиваются инерционные нагрузки на детали. Если в начале и конце цикла поршни застопориваются, как это определяется формулировкой наименования подкласса 5

отечественной классификации, то ускорение может возрастать до бесконечности, что соответствует ударной нагрузке на детали. Естественно, что в этом случае механизм не может работать продолжительное время.

Аналогично этому не могут быть надежными и РПД, в которых применяют храповые механизмы или муфты свободного хода. Для кинематики таких механизмов характерен циклический закон движения с мгновенным нарастанием скорости от нуля до конечного значения. При таком ударном характере сопряжения звеньев контактные напряжения в их сопрягающихся частях недопустимо велики. Недопустимая перегрузка сопрягающихся деталей обусловлена также тем, что зона контакта имеет точечный или линейный характер. Поэтому для РПД практически невозможно применять механизмы с застопориванием поршней, а также использовать храповые механизмы или муфты свободного хода.

Схемы двигателей с заслонками скользящими в пазах ротора

Несколько типичных схем РПД, предложенных рядом изобретателей, основаны на использовании принципов, предложенных в области объем.ных воздушных нагнетателей или насосов так называемого коловратного типа (фиг. 8 и 9, а). Особенно много таких схем предлагалось в первой половине XX в.

Как видно из этих иллюстраций, отличительной чертой схем РПД данной группы является применение пластин, которые могут скользить в пазах ротора. Такие схемы в первой половине XX в. предлагались рядом изобретателей, например, А. П. Федоровым и П. И. Парри, П. Патерсоном, Г. Рожицким и др.

Ротор располагают дезаксиально по отношению к цилиндрической полости корпуса (фиг. 8) или последнюю делают сложного профиля, с переменным радиусом-вектором, проведенным из центра сечения ротора до линии профиля корпуса (фиг. 9). Чтобы избежать увеличения содержания остаточных газов в свежем заряде, стремятся уменьшить до необходимого минимума наименьший зазор между образующей ротора и отверстием корпуса. В этих РПД используют бесклапанные системы газораспределения.

В РПД данной группы часто предусматривают специальные виды элементов уплотнения рабочих отсеков, чтобы уменьшить утечки заряда. Одна из типичных систем уплотнения показана на фиг. 9, б. Плоскости симметрии уплотняющих радиальных элементов 3 пересекают ось ротора. Элементы 3 имеют контактную пяту в виде цилиндра относительно малого радиуса. Они прижимаются к поверхности корпуса силой давления пружин 4 и центробежными силами, величина которых циклически изменяется при вращении ротора вследствие

непостоянства радиуса кривизны профиля корпуса. Таким образом, обеспечивается теоретически беззазорное сопряжение уплотняющих элементов с поверхностью корпуса. Наряду с этим предусмотрено уплотнение сопряжений торцовых частей ротора и корпуса. Для этого радиальные уплотняющие элементы сделаны составными со ступенчатым соединением частей и системой пружин. Другая система спиральных пружин с осью, параллельной оси ротора, позволяет компенсировать разницу аксиальных размеров ротора и корпуса. Следовательно, в данном РПД предусмотрена система уплотнений практически всего периметра рабочей полости.

уменьшает габариты двигателя. Однако большим недостатком РПД данной группы являются значительные знакопеременные инерционные нагрузки, действующие на уплотняющие элементы, что объясняется их большим радиальным перемещением за один цикл, большим значением центробежных сил и непостоянством радиуса кривизны корпуса.

При значительных давлениях на элементы уплотнения и поверхность корпуса скорость скольжения по его поверхности очень велика, а работа трения локализуется на относительно малом участке контактной пяты. Следовательно, при создании РПД по данной схеме не удается устранить те факторы, которые препятствуют повышению скоростного режима ПД.

содержание .. 2 3 4 5 ..