Главная страница Контакты Карта сайта Поиск по сайту:
Barque.ru
 
  • Судостроение
  • Моторы
  • Проекты
  • Спорт
  • Консультации
  • Кругозор
  • Истории
  • Главная / Моторы / Устройство моторов / 1965 год / Роторный двигатель упрощенной конструкции
    Краткое оглавление
    Технология изготовления двигателя мощностью до 49 л. с. Заключение


    Подкатегории раздела
    Описание моторов Устройство моторов Самодельные моторы Тюнинг моторов Обслуживание моторов Дистанционное управление


    Поделитесь информацией


    Похожие статьи
    Роторный двигатель Ванкеля для яхты
    Роторный двигатель «РС2-60» для катера
    О конструкции поворотно-откидной колонки на 120 л. с.
    Конструкции буеров для спортивных соревнований
    Развитие конструкции яхт «Звездного класса»
    Усовершенствованный двигатель «М-21»
    Швертбот «Юнга» бесшпангоутной конструкции
    Стеклоцементные суда сборной конструкции
    Гоночный скутер конструкции Шульце
    Легкий и простой по конструкции катер «водный пикап»
    Винт регулируемого шага (ВРШ) новой конструкции
    Краткий словарь терминов, относящихся к конструкции корпуса
    Принципы конструкции и движения экранопланов
    Корпуса лодок скорлупной конструкции


    Роторный двигатель упрощенной конструкции

    Год: 1965. Номер журнала «Катера и Яхты»: 4 (Все статьи)
              1


    Потребность в двигателе малых габаритов и большой мощности заставляет изобретателей и конструкторов продолжать поиски новых решений. Несколько лет назад в ФРГ появился роторный двигатель Ванкеля. Приводимые в печати его показатели гораздо выше, чем у поршневых двигателей. Но, в то же время, двигатель Ванкеля и по сей день не смог вытеснить обычные бензиновые моторы, в первую очередь, потому, что до сих пор не найдены надежные конструкции скользящих ребер ротора и системы охлаждения ротора, а также планетарной передачи на выходной вал двигателя.

    В 1960 г. автор этой статьи совместно с инженером А. А. Светикас сконструировал маленький вертолет ранцевого типа, для которого необходимо было создать двигатель малого веса, но большой мощности. За основу была взята упомянутая система Ванкеля, но цилиндр сложной формы (по кривой, называемой эпициклоидой) был заменен двумя спаренными простыми цилиндрами, а планетарная передача была заменена эксцентриком на валу двигателя; уплотнение было принято пластинчатое.

    Первая модель двигателя нашей конструкции представляла собой роторный (беспоршневой) двигатель, имеющий очень небольшие габариты и высокую удельную мощность. Приведем сравнение объема цилиндра и веса, приходящихся на 1 л. с. мощности, нашего двигателя и обычного поршневого четырехтактного двигателя:

    ПоршневойРоторный
    Объем цилиндра, см3404
    Вес, кг2,80,38

    Такие высокие показатели роторного двигателя достигаются главным образом благодаря отсутствию кривошипно-шатунного механизма и большому числу оборотов двигателя; используются высокие степени сжатия, а это важный фактор обеспечения экономичности двигателя. Кроме того, полное отсутствие клапанного устройства делает роторный двигатель значительно менее сложным и более дешевым в производстве, чем поршневой. В роторном двигателе нет движущихся возвратно-поступательно инерционных масс, что также представляет большое преимущество перед обычными поршневыми двигателями.

    Информация об изображенииРис. 1
    Рис. 1
     
    Роторный двигатель при габаритах 150X150X230 мм развил мощность 30 л. с. при 1300 об/мин, степени сжатия ξ = 6 и удельном расходе топлива 240 г/л., с.-час. Двигатель имеет только десять основных деталей (без карбюратора и свечи зажигания). Двигатель работает по четырехтактному циклу; за один оборот ротора и вала производится три рабочих хода.

    В положении I (рис. 1) объем всасывания минимален и заключен между уплотняющими ребрами А и С. Между ребрами А и В происходит сжатие, а между В и С — рабочий ход, т. е. горение рабочей смеси.


    В положении II уплотнительное ребро С откроет выхлопное отверстие, и начнется фаза выхлопа; объем всасывания, заключенный между ребрами А и С, увеличился по сравнению с положением I; сжатие происходит между ребрами А и В, а между ребрами В и С завершается рабочий ход.

    В положении III выхлопное и впускное отверстия разделены между собой ребром С; происходят одновременно выхлоп и всасывание. Объем между ребрами А и В минимален — производится зажигание смеси.

    Информация об изображенииРис. 2
    Рис. 2
     
    В положении IV объем между ребрами А и В увеличивается, причем расстояние от центра вала до ребра В больше, чем до ребра А, и ротор поворачивается по часовой стрелке. Зазор между ротором и корпусом в точке D должен быть не более 0,2÷0,5 мм, чтобы выхлопные газы не могли зажечь смесь, поступающую в двигатель из карбюратора. Кинематическая схема двигателя приведена на рис. 1 (справа внизу), а конструктивная схема — на рис. 2.

    В корпусе 1 двигателя на меднографитовых подшипниках 5 вращается трехгранный ротор 2 с тремя лопастями (продольными уплотнениями) 3 и боковым (торцевым) уплотнением 4. Ротор 2 описывает круговую орбиту вокруг неподвижной шестерни 6, связанной с ротором внутренним зацеплением 7, и вращает эксцентрик 9, выполненный заодно с валом. Вращающийся ротор с эксцентриками сбалансирован балансирами 10 для устранения вибрации. При батарейном зажигании для опережения зажигания должен быть установлен стакан 11, на котором крепится прерыватель.

    Двигатель можно применять на мотоциклах и автомашинах при воздушном охлаждении и на мотолодках при водяном охлаждении.

    Технология изготовления двигателя мощностью до 49 л. с.


    Для любителей-катеростроителей представит большой интерес возможность изготовления роторного двигателя данной конструкции в условиях небольшого завода или даже мастерских, имеющих лишь токарный, долбежный, фрезерный и сверлильный станки. Рассмотрим технологию изготовления деталей и сборки двигателя.


    На двигатель можно одеть рубашку под водяное охлаждение, а на вал мас-лонасоса установить центробежный насос для подачи воды охлаждения.

    В двигателе всего две основные детали, трудоемкие и сложные в изготовлении: это корпус и ротор двигателя.

    Корпус


    Корпус двигателя можно изготовить не только литым, но и сварным. От шлифованной трубы 0I84 отрезаем две заготовки длиной по 240 мм, прихватываем и привариваем к ним с обоих концов фланцы, а затем на токарном станке торцуем эти фланцы вместе с корпусом точно в размер. На наружных поверхностях фланцев проводим риску по окружности 0 206 для сверления отверстий под болты и штифты.

    Информация об изображенииРис. 3
    Рис. 3
     
    Затем заготовки с торцованными фланцами обрезаем вдоль трубы фрезой (параллельно шлифованной поверхности трубы с допуском ±0,05) в размер 119 мм, после чего половинки корпуса (рис. 3, а) стыкуем и привариваем одну к другой. Для возможности гидравлического испытания корпуса ставим заглушки по торцам, в одну из которых вварена труба (рис. 3, б) для подачи воды.

    По окончании испытаний привариваем наружные ребра охлаждения (рассматривается вариант с воздушным охлаждением), нижнюю прямостенную часть патрубка под выхлопную трубу и стаканы под свечи зажигания. По окончании сварки фрезеруем три выхлопных окна в патрубке и сверлим отверстия под свечи зажигания. Острые кромки необходимо закруглить под радиус 2 мм (кроме больших фланцев, где все углы должны быть острыми).

    Информация об изображенииРис. 4
    Рис. 4
     
    На рис. 4 приведен чертеж корпуса двигателя и отдельно—конусного патрубка с фланцем крепления выхлопной трубы, привариваемого после фрезеровки окон.

    Ротор. Ротор двигателя сварной. Основой его служит точеный стакан длиной 205 мм с внутренним отверстием ∅ 80 и наружным диаметром 111 мм.


    Информация об изображенииРис. 5
    Рис. 5
     
    К этому стакану привариваем три продольные планки-ребра (рис. 5, а) с углом между их осями 120°. После этого устанавливаем на свои места и прихватываем боковые основные планки (рис. 5, б; 6 шт.), каждая пара которых образует одну стенку (грань) ротора. Боковые планки привариваем к продольным ребрам и к стакану (по торцам), а также свариваем каждую пару между собой.

    По окончании сварки ротор отжигаем в печи и только после полного его охлаждения приступаем к чистовой обработке. Расточим чисто отверстие ∅ 80 на ∅ 84+0,05; затем одеваем ротор на оправку в центрах и ведем обработку с шлифовкой торцов и места посадки скользящего медно-графитового подшипника (Б на рис, 6) ∅ 100-0.05 длиной 20 мм.

    Зубья шестерни с внутренним зацеплением (m = 3; z = 30; р0 = 90) долбим на долбежном станке (допустимо — на поперечно-строгальном).

    Информация об изображенииРис. 6
    Рис. 6
     
    Наружные поверхности ротора обрабатываем по шаблону (В на рис. 6) желательно — на долбежном станке с одной установки, как и шестерню. Размеры шаблона приведены на рис. 6. Для построения на окружности диаметром 120 мм откладываем хорды по 5 мм. Проводим радиусы указанной на рисунке величины R; полученные точки соединяем лекалом и точно обрабатываем. Наложив шаблон на отверстие 0 100, вычерчиваем на торце заготовки линии «треугольника», по которым и обрабатываем поверхности ротора.

    В отверстие ∅ 100 по концам ротора запрессовываем медно-графитовые скользящие подшипники (можно заменить их подшипниками из латуни). При латунных подшипниках — прессовая посадка, а при медно-графитовых втулках — тугая.


    Информация об изображенииРис. 7
    Рис. 7
     
    Уплотнения трех ребер ротора состоят каждое из четырех пластин (рис. 7, а) — двух чугунных и двух латунных, которые тремя пружинами (рис. 7, в) отжимаются вверх и влево (две пластины) и вверх и вправо (другие две пластины). Чугунные уплотнительные пластины лучше всего изготовить из белого (отбеленного) чугуна или из чугуна для центробежной отливки. На рис. 7, а приведены два варианта конструкции чугунных пластин.

    Боковые (торцевые) уплотнения (рис. 7, б) ротора состоят только из латунных пластин, прижимающихся к стенкам пружинами.

    Изготовление остальных деталей и сборка двигателя


    Информация об изображенииРис. 8
    Рис. 8
     
    Сварной ротор вращается вокруг неподвижной центральной шестерни (т = 3; г = 20; Do = 60), показанной на рис. 8.

    Информация об изображенииРис. 9
    Рис. 9
     
    Справа на вал шестерни (∅ 20+0.03) надет подшипник № 204, на который ставится правый эксцентрик с восемью шлицами, показанный на рис. 9. На шлицы правого эксцентрика ставится правый балансир (рис. 10, а), имеющий шестерню для передачи вращения. Для упора подшипников № 204 между ними на вал ∅ 20 неподвижной шестерни (под правым эксцентриком) надевается втулка (рис. 10, в). Слева в неподвижную шестерню запрессовывается подшипник, в который входит конец вала с левым эксцентриком, показанного на рис. 11.

    Информация об изображенииРис. 10
    Рис. 10
     
    Для скрепления левого и правого эксцентриков между собой соединяем их тремя стяжными шпильками-втулками (рис, 10, г), в концы которых ввинчиваются винты М10.

    Информация об изображенииРис. 11
    Рис. 11
     
    Сварной ротор, полностью собранный с эксцентриками и балансирами, скрепляется специально изготовляемым балансировочным болтом с втулкой (рис. 10, д, е) и балансируется на специальном балансирном станке или вручную на двух рейках-ножах. После точной балансировки производится сборка ротора с корпусом; ротор должен легко проворачиваться от руки.

    Информация об изображенииРис. 12
    Рис. 12
     
    Сварные фланцы (рис. 12, а и 13, а) после сварки должны пройти отжиг в печи.

    Шлифуем рабочие поверхности фланцев с расточкой отверстия и шлифовкой по торцу, а также наносим риски для сверления крепежных отверстий. Восемь отверстий правого фланца необходимо сверлить по указанным диаметрам с допуском ±0,003 мм. Деталь следует обрабатывать с одной установки с шлифовкой торцевой стороны.


    Между фланцами и корпусом ставится латунная прокладка толщиной 0,2÷0,1 мм.
    Правый фланец с наружной стороны закрывается крышкой-фланцем (рис. 12,6), к которой крепится на шпонках неподвижная центральная шестерня. После этого снаружи можно ставить магнето, маслонасос, стартер или пусковое приспособление, а также бензонасос. Магнето можно использовать от пускового двигателя трактора «ДТ-54».

    Информация об изображенииРис. 13
    Рис. 13
     
    На вал с левым эксцентриком производим посадку шарикоподшипника № 207, на который садится левый фланец (рис. 13, а). На этот же вал устанавливаем левый балансир (рис. 10, б), а затем стакан (рис. 13, 6), к которому крепятся катушки зажигания и прерыватель. Для опережения зажигания стакан может поворачиваться. От катушек зажигания наружу выходит один высоковольтный провод к свече зажигания.

    Катушка зажигания состоит из прерывателя и трех катушек с тремя сердечниками из трансформаторного железа, набранных в пакет, соединенных заклепками и обработанных на токарном станке.

    Информация об изображенииРис. 14
    Рис. 14
     
    Маховик-вентилятор (рис. 14) можно изготовить из дуралюмина или алюминия с заливкой в маховик пластинчатых магнитов с пакетами из трансформаторного железа. Кулачки прерывателя изготовлены совместно с маховиком. В данный маховик устанавливается шесть магнитов.

    После маховика устанавливается его кожух (рис. 15) с шарикоподшипником № 207. Этот шарикоподшипник зажимается конической шестерней с коренной гайкой.

    Информация об изображенииРис. 15
    Рис. 15
     
    После полной сборки и прокручивания ротора от руки двигатель ставится на стенд и в холодную вращается 24 часа с подливкой масла во всасывающее окно.

    Карбюратор (от машины «Москвич-400») крепится на патрубок левого фланца (см. А на рис. 13, а). Смесь бензина, масла и воздуха из камеры левого балансира устремляется через окна внутрь сварного ротора и охлаждает его, а затем попадает в камеру правого балансира, откуда через всасывающее окно поступает в рабочий цилиндр.

    Заключение


    Данный двигатель с рабочим объемом 247 см3 и степенью сжатия 7 был изготовлен в ноябре 1963 года. Его ротор был изготовлен из стали 18ХНЗА, а корпус отлит из алюминиево-магниевого сплава под давлением.

    Этот двигатель работал на бензине Б-90 с маслом МС, но для улучшения охлаждения в топливо добавлялся бензол и метиловый спирт. Двигатель развил мощность 49 л. с. при 18000 об/мин и температуре выхлопных газов 980° С.

    В другом варианте двигателя при том же рабочем объеме 247 м3 степень сжатия была повышена вдвое — до 14; это дало возможность получить большую мощность — 57 л. с. при 21240 об/мин и температуре выхлопных газов 1120° С. Этот двигатель работал на смеси из метилового спирта (70%) и бензола (30%); для смазки применялось касторовое масло. При этом были расширены фазы газораспределения.

    Испытания нового двигателя продолжаются. Ведутся исследования его работоспособности и долговечности; производится замена уплотнительных пластин с применением различных материалов.

    Данный двигатель проработал 80 часов в полете (на малом ранцевом вертолете на одного человека).


    Понравилась ли вам эта статья?
    +19

    ПРЕДЫДУЩИЕ СТАТЬИ
    Стартер-генератор для подвесного мотора Москва
    Форсирование подвесного мотора Москва
    Новые подвесные моторы «Ветерок». «Кама» и «ПЛМ-25»
    Реверс-поворотное устройство для аэросаней и глиссеров с воздушным винтом
    Упорно-опорный подшипник валопровода для катера с двигателем АМ-401
    Регулировка гоночного подвесного мотора
    Новый лодочный мотор на базе узлов двигателя Д5
    Дистанционное управление колонкой
    Бортовые лодочные моторы малой мощности типа «мотор-весло»
    Мотор «Вихрь» утвержден к производству
    Новый подвесной мотор «Ветерок»
    Усовершенствованный двигатель «М-21»
    Конверсия автомобильного двигателя «Москвич»
    О неполадках в моторе «Москва»
    Уравновешивание гоночных подвесных моторов

    ТЕКУЩАЯ СТАТЬЯ
    Роторный двигатель упрощенной конструкции

    СЛЕДУЮЩИЕ СТАТЬИ
    Подвесной мотор из велодвигателя
    Уменьшение шумности мотора Москва
    Там, где делают лодочные моторы
    Самодельная поворотно-откидная колонка
    Новый подвесной лодочный мотор «Вихрь»
    Улучшение работы гоночных моторов «ИВЛ»
    Там, где делают лодочные моторы (Очерк второй)
    Обсуждение проекта гоночного подвесного мотора
    О культуре эксплуатации подвесных моторов
    Подвесной мотор «Ока» проходит испытания
    Изготовлена первая опытная партия моторов «Турист»
    Электростартер для мотора «Л-6/2»
    Водометный подвесной мотор Олега Гаврилова
    Мотор «Вихрь» должен стать лучше
    Улучшение системы зажигания мотора «Москва»


    Ссылка на эту статью в различных форматах
    HTMLTextBB Code

    Комментарии к этой статье


    Галин Владимир
    26.05.2018
    22:25
    Что-то мне кажется, что эта статья - туфта. Как можно поверить в то, что ротор раскручивался до 21240 об/мин? Это соответствует угловой скорости 2224 рад/с. Если приблизительно считать, что внешний радиус ротора равен 0.092м, то детали уплотнения испытывают центростремительное ускорение 455150 м/с*с., то есть на каждый грамм массы этих деталей должна со стороны внутренней поверхности цилиндра действовать сила 455 ньютон, что приблизительно равно 45 кГс. Судя по чертежам, масса пластин каждого уплотнения где-то порядка 400г., и это значит, что оно прижимается к цилиндру с силой 18 тонн. Можно в это верить? Проверьте мои вычисления, может быть я ошибся, тогда прошу пардон. А если не ошибся, то скажите мне, какой смысл в работе этих людей, которые трудились, делали чертежи, описание, публиковали... Зачем это им было нужно?
    ответить цитировать



    Сколько будет 13 + 50 =

           



    Barque.ru © 2013 | Контакты | Карта сайта
    Судостроение: Парусные суда Моторные суда Технологии Экранопланы
    Моторы: Описание моторов Устройство моторов Самодельные моторы Тюнинг моторов Обслуживание моторов Дистанционное управление
    Проекты: Парусные яхты Парусные катамараны Парусные тримараны Моторные лодки Катера Туристические суда Рыболовные суда Виндсерфинги и лыжи Прицепы и трейлеры Прочие проекты
    Спорт: Новости спорта Парусные соревнования Водномоторный спорт Воднолыжный спорт Виндсерфинг Буерные соревнования Соревнования туристов
    Консультации: Полезные устройства Полезные советы Улучшение судов Улучшение моторов Опыт эксплуатации Техника плавания Разбор аварий Рыболовам
    Кругозор: Новые суда и устройства Интересные события Интересные факты Интервью Карты и маршруты Официальные данные Проблемы малого флота Яхт-клубы и стоянки Письма в редакцию
    Истории: Путешествия Туристические походы Знаменитые корабли Военная страничка Литературная страничка История флота Прочие истории