Роторно-лопастной двигатель. Начало.

[МаГент]

Если что непонятно, спрашивайте.

Не могу не воспользоваться вашим любезным приглашением и задать несколько вопросов по теме. 😉
С точки зрения кинематической и геометрической данный синхронизатор на мой взгляд соответствует основным требованиям РЛД. Это уже неплохо. Предлагаю подумать насколько он может быть работоспособен в реальности. Вероятно вы сами видите его достоинства и недостатки, поэтому интересно было бы узнать ваше мнение, но пока выскажу свое. (очень бы не хотел ни с кем конфликтовать, поэтому предлагаю вести общение конструктивно 😱)
Весьма вероятно, что выходной вал будет неравномерным. Для первого приближения можно вычесть из верхней синусоиды нижнюю (Ответ #2569). А значит вибрации.
Второй источник вибраций - весьма значительные несимметричные знакопеременные нагрузки на втулки роторов от косых деталей типа сухарей. Кроме того сухари с этими втулками будут мотылять вокруг оси то опережая, то отставая - опять вибрации.
Величины усилий - при косом нагружении они возрастают в разы. Значит растут масса и размеры деталей. Сухари работают знакопеременно на скручивание + растяжение-сжатие. Кроме того в подшипниках сухарей очень приличные "выворачивающие" усилия - значит увеличенные площади опор. Количество узлов трения - весьма немало. Учитывая, что нужны мощные детали и подшипники весь узел получается массивным, большого размера и с большими потерями на трение (относительно конечно). Кроме того необходимость колебаний больших и массивных деталей на косом валу снизит допустимую частоту вращения.
И наконец, при работе с такими косонаправленными нагрузками неизбежны быстрые возникновения зазоров в сопряжениях, появления стуков и опять же еще более быстрый износ пар трения.
Конечно изнашивается любой механизм, это нормально, но ведь нам-то нужно конкурировать с "великим и ужасным" ДВСом, а на мой первый взгляд кинематика предложенного синхронизатора уже уступает кинематике КШМ ДВСа.
Но возможно я не увидел каких-то преимуществ, которые перевешивают недостатки... интересно ваше мнение.

 

[RVD]

Типичная схема: сначала отрицание-потом, что-то в этом есть- а потом, это всем известно.

На конструктив отвечаю конструктивом. Схема в свое время полностью просчитывалась. При равных мощностях и кубатуре в сравнении с тронковым ДВС, просчитывалось усилие на опорно-упорные шейки сухарей. Данный привод проигрывает тронковому ДВС в 1.61 раза - точка, где самое большое усилие в кинематической схеме. Силы раскладывали с интервалом в 5 градусов.

Вибраций никаких быть не может, механизм полностью уравновешивается, в том числе и сухари (шатуны). Основа механизма кардан, а сухари, это видоизмененная крестовина кардана. БЛОКИ ЛОПАСТЕЙ, ВРАЩАЮТСЯ С ускорением торможением, когда одна лопасть ускоряется, вторая тормозится, и наоборот, поэтому все моменты инерции сведены к минимуму. Вал с косой шейкой можно поворачивать в ту или иную сторону, меняя пропорцию между величиной такта сжатия и такта расширения.

 

[МаГент]

Данный привод проигрывает тронковому ДВС в 1.61 раза - точка, где самое большое усилие в кинематической схеме

Это понятно. Вероятно вы считали увеличение усилий при косом нагружении по сравнению с обычным КШМ. Я говорил немного о другом. В частности сухарь (а по сути это своего рода косой шатун) работает кроме сжатия-растяжения еще на кручение, и на изгиб. Самый неприятный вариант. По сравнению с шатуном ДВС его придется усиливать не в 1.6 раз, а намного больше. Значит разносить опоры его концов по бОльшим диаметрам, опять увеличение нагрузки (плечо больше), и так одно тянет другое.
Кроме того вы не пояснили про неравномерное вращение выходного вала.
Еще раз: никого не хочу не задевать,  не обижать, ни спорить. Просто интересно.

 

[МаГент]

БЛОКИ ЛОПАСТЕЙ, ВРАЩАЮТСЯ С ускорением торможением, когда одна лопасть ускоряется, вторая тормозится, и наоборот, поэтому все моменты инерции сведены к минимуму.

Если вы посмотрите на график из вашего Ответа #2569, то там видно, что синусоиды сдвинуты по фазе на 90 гр. Известно, что полное уравновешивание происходит, когда они сдвинуты на 180гр. Поэтому они НЕуравновешены. Или график неточен, или неверно, что моменты инерции уравновешены.

 

[RVD]

Выходной вал вращается РАВНОМЕРНО. Смотря конечно что мы подразумеваем под ним. Если это один из валов, на которых висят лопасти, то конечно, заставляя вращаться одного из них с постоянной скоростью (например установив после него массивный маховик), то второй вал получит очень большие ускорения и нагрузки, так как ему все время придется то обгонять "равномерно вращающийся вал", то отставать от него. Этого лучше не допускать. Поэтому выходной вал для своего равномерного вращения должен быть независим от переменных сил и моментов соседних звеньев. Самое простое решение, на выходе между двумя нераномерно вращающимися звеньями (маятниками) установить суммирующее звено - водило, потому как угловое перемещение двух сопрягаемых валов конечно и равно 360 градусов. Нарисованный планетарный механизм отражает лишь суть идеи, тогда как на практике лучше воспользоваться косозубым дифференциалом, по типу автомобильного. Его следует понимать только как муфту, и не более того.

 

[RVD]

Я не говорил, что моменты инерции равны нулю, а сказал, что они сведены к минимуму. Полное уравновешивание возможно только при двухроторной схеме, или придется городить дополнительные противовесы.

В данном случае вторая пара лопастей при сжатии и рабочем такте призвана скомпенсировать силы инерции в еще большей степени, полностью от них конечно избавиться никогда не удастся. Именно поэтому я перестал заниматься РЛД, и давно.

 

[МаГент]

планетарный механизм отражает лишь суть идеи, тогда как на практике лучше воспользоваться косозубым дифференциалом, по типу автомобильного. Его следует понимать только как муфту, и не более того.

Об этом я тоже догадался. Я говорил именно о косозубом дифференциале. По самому его названию дифференциал - это устройство, вал которого вращается в соответствии с РАЗНОСТЬЮ вращений двух других валов. На графике Ответ #2569, как я понял, приведено именно вращение валов лопастей (колебание относительно нулевого положения). Значит правильный дифференциал выдаст на валу РАЗНОСТЬ этих графиков. Если вычесть верхний из нижнего, то мы увидим, что выходной вал будет тоже иметь колебания, а значит вращаться неравномерно.

призвана скомпенсировать силы инерции в еще большей степени, полностью от них конечно избавиться никогда не удастся. Именно поэтому я перестал заниматься РЛД, и давно.

Другими словами вы тоже считаете, что предложенная схема синхронизатора имеет неприемлемые недостатки, если я правильно вас понял.
Приятно видеть среди участников обсуждения такого неравнодушного человека. Я вот пока все еще пытаюсь на новом уровне воплотить в железе свои мысли... 😀

 

[ВИЛОКС]

Ну нельзя же до такой степени показывать незнание предмета, которым вы занимаетесь - разница "милейший", очень существенная. "Ваш" механизм не способен воспринимать давление газов в двигателе, так как у предложенного вами преобразователя  нет опорной поверхности. Это все равно, что предложить поставить велосипедные подшипники на колесные кулаки самосвала, вы это пропогандируете ? 

??????????????????? А где Вы увидели нагрузку на подшипники с коаксиальным расположением камер?

 

[ВИЛОКС]

механизм РЛД позволяет циклу Брайтона вернуть регенеративность. То есть РЛД с меньшей камерой сжатия,промежуточной камерой сгорания и большей камерой расширения

И при этом, как полагается в цикле Брайтона, - давление во время подвода тепла остается постоянным?

Да нет, количество рабочего тела подаваемого=количеству отбираемого+энтальпия- изобарическое расширение обусловленное уменьшением энтропии с увеличением растояния между частицами при подведении тепла.

 

[ВИЛОКС]

Главная мысль,что один механизм всегда проще чем два, а механизмов со Стрлингом нужно два

Александр, уточните пожалуйста, эта схема в посте 2574  критикуемая от Стирлинга (не Ваша)? - или наоборот Ваша смешанная?   Могли бы Вы на ней (или на Вашей) показать направление струй рабочего тела и откуда куда транспортируется тепло?  Наглядности ради, как на схеме по процессу Ериксона...

Эта схема классическая для Стирлинга. Направление потока раб тела может быть любым взавизимости расположения охладителя и нагревателя относительно рекуператора. т.к. обьемы механизмов одинаковы.Работа зависит от смещения лопастей одного механизма относительно другого.см. работу поршневого Стирлинга. Эрикссон такого смещения не требует, поэтому полости рабочая и насосная могут быть в одном механизме, здесь нужна разность обьемов и направление потока только в одну сторону

 

[ВИЛОКС]

Примерно этого добивается ВИЛОКС в роторном исполнении
Спасибо slav
для Виктора, обратите внимание на разность диаметров цилиндров

 

[Bulagen]

Примерно этого добивается ВИЛОКС в роторном исполнении

Не хочу сбивать спонталыгу, но цикл Миллера (Ральфа Миллера 🙂) на мой взгляд организовать гораздо проще, чем все эти перепуски  :IMHO

 

[Андрей Миллер]

но цикл Миллера (Ральфа Миллера ) на мой взгляд организовать гораздо проще, чем все эти перепуски 

Конечно! Как и "цикл Кушуля"! А цилиндр, который у Скудери отвечает за предварительное сжатие воздуха легко заменяется банальным и уже хорошо освоенным в сериях наддувом, например турбинным ;D

 

[RVD]

  Если вычесть верхний из нижнего, то мы увидим, что выходной вал будет тоже иметь колебания, а значит вращаться неравномерно.

Ничего вычетать не надо, и складывать тоже. Все валы вращаются в одну сторону (солнечные колеса и водило), когда одна ветвь дифференциала ускоряется, то другая в это время тормозится на туже величину и по томуже закону - или наоборот, поэтому среднее звено (речь идет о водиле) всегда вращается равномерно. Отбирать мощность можно и другими способами.

Что касается трения в сухарях, они тоже не вращаются, а лишь совершают небольшие угловые колебания. Ближайшая аналогия - шатун ДВС, нижняя мотылевая головка шатуна работает в условиях гидродинамической смазки, а верхняя головка (та, на которую одет поршневой палец) трется по граничному трению. Казалось бы худшие условия, на самом деле потери на трение больше в мотылевом подшипнике, да и удельное давление, которое он способен нести - не более 200-250 кг/см.кв., тогда как подшипник скольжения в поршневом пальце выдерживает удельное давление до 600-800 кг/см.кв. ВТРОЕ БОЛЬШЕ. Поэтому данный преобразователь - пока лучшее из того, что было 😉

 

[МаГент]

когда одна ветвь дифференциала ускоряется, то другая в это время тормозится на туже величину и по томуже закону - или наоборот, поэтому среднее звено (речь идет о водиле) всегда вращается равномерно

На приведенном вами графике этого не видно. Так было бы, если синусоиды были сдвинуты по фазе на 180 гр, а поскольку они сдвинуты на 90 гр, то и "среднее звено" тоже будет качаться (вращаться неравномерно).

а лишь совершают небольшие угловые колебания

Небольшие это условно. Надо просто посчитать, и будет ясны величины углов. На силу трения еще влияет усилие в опоре. Его тоже надо посчитать, а учитывая, что шатуны расположены под большим углом к направлению силы, то усилия в подшипниках возрастают многократно.
Я не спорю, может это и лучший синхронизатор для РЛД, но пока он точно хуже КШМ ДВСа. Значит интерес только научно-познавательный.

 

[RVD]

Взгляните на пост 2566, на его выходное (входное) звено, это тоже самая конструкция, только она несколько видоизменена относительно того, что мы с вами обсуждаем. Входной вал ВСЕГДА вращается равномерно, иначе и быть не может - не гоните волну, которой НЕТ на самом деле. Да и вообще, нашли о чем спорить, коленвал обычного ДВС и тот вращается неравномерно, единственное что выравнивает его обороты, так это массивный маховик на выходе.

Я уже говорил ранее, что при пересчете к ДВС, механизм НЕСКОЛЬКО  проигрывает, но не критично. Все считалось, и никаких многократных перегрузок не было выявлено, коэффициент пересчета относится на вращающиеся подщипниковые опоры - 1.61. Качающиеся же шатуны имеют троекратное преимущество по нагрузке, соответственно усилие на сухари можно заложить с 80% увеличением относительно подшипников обычных ДВС. Правда здесь еще нужно учесть, что дублирование кинематических опор хоть и увеличивает площадь пар трения, но всеже снижает запас прочности в целом, где-то процентов на 10%. Тогда кончательный "выигрыш" составит 72 %. Вполне прилично.

Шатуны НЕ РАСПОЛОЖЕНЫ ПОД УГЛОМ ПО направлению СИЛЫ, ВЫ путаете плоский механизм со сферическим, здесь все кинематические звенья сориентированы относительно одной точки - центра, поэтому никаких перекосов нет.   Что касается увиденных Вами синусоид, с периодом в 180 градусов, Вы неправильно воспринимаете сферический механизм, это траекториии движения точек шатунов. Просто траектория точек сферического механизма была помещена по плоскую поверхность, лишь для понимания сущности работы механизма. Не более того.

И в заключении:  ...не собираюсь никого и ни в чем убеждать, тема РЛД с приводами ли или без них,  мне неинтересна. Я лишь предлагаю данную кинематическую схему тому, кто собирается и дальше заниматься РЛД, потому как на сегодня у этого типа двигателя нет ничего такого, с чем бы он мог бы показаться на рынке. Просили работоспособный преобразователь, отдаю БЕЗДВОЗДМЕЗДНО (т.е. даром)  - используйте, не хотите, не используйте.

 

[МаГент]

не гоните волну, которой НЕТ на самом деле. Да и вообще, нашли о чем спорить,

Коллега, мы же не спорим, мы просто анализируем кинематику механизма.

Все считалось, и никаких многократных перегрузок не было выявлено ..Качающиеся же шатуны имеют троекратное преимущество по нагрузке, соответственно усилие на сухари можно заложить  ...Шатуны НЕ РАСПОЛОЖЕНЫ ПОД УГЛОМ ПО направлению СИЛЫ, ВЫ путаете 

Возможно я конечно и путаю, но если мы "хотим до шлема добраться", то без дискуссии нам не обойтись. Посмотрите на ваш рисунок (схему) механизма. Как на ней расположены косые шатуны? Очевидно, что они лежат в плоскости чертежа. Т.Е. оси подшипников шатунов во втулке и в крестовине находятся в плоскости чертежа. Теперь если представить как направлены силы от лопастей, то мы увидим, что они направлены по касательной к изображенной на схеме втулке, значит перпендикулярно плоскости чертежа. Следовательно силы от лопастей втулки передаются на шатун перпендикулярно линии, соединяющей центры его опор. Это и означает "под большим углом", и следовательно нагрузка на шатун и подшипники возрастает многократно. Вы попробуйте "развернуть" на плоскость втулку, и посмотрите на нее как бы "сверху", тогда вы увидите, что шатун (который виден на чертеже) расположен вдоль оси вращения втулки.
Если говорить о "качающихся шатунах", то они не качаются, а вращаются на 360гр вокруг своих опор во втулке. Я уже намекал вам на это, но вы не обратили внимания.

Просили работоспособный преобразователь, отдаю БЕЗДВОЗДМЕЗДНО (т.е. даром)  - используйте, не хотите, не используйте.

Спасибо, конечно, что БЕЗДВОЗДМЕЗДНО (т.е. даром), но согласитесь, хочет или не хочет его кто-то использовать, а сначала надо понять, действительно ли он работоспособен. Пока я например этого не вижу.
Уважаемый  RVD, похоже, что наше обсуждение технических деталей этого механизма вызывает у вас отрицательные эмоции. Если вы не хотите обсуждать его работу, то просто скажите, мне зачем с вами конфликтовать, а если для вас истина все же важна (как для меня например), то давайте постараемся обходиться корректными формулировками, без оценок типа "не гоните волну". Если я ошибся, то поясните в чем, если нет, то я готов пояснить почему так считаю, а лишние эмоции неконструктивны.

 

[RVD]

...Возможно я конечно и путаю ...

Путаете.

.
...  Если говорить о "качающихся шатунах", то они не качаются, а вращаются на 360гр вокруг своих опор во втулке. Я уже намекал вам на это, но вы не обратили внимания.

Ничего подобного, вращается втулка на которой сидят сухари, а вместе с ней в туже сторону и два соосных ротора, тогда как сухари (шатуны) совершают относительно втулки и соосных роторов только угловые КОЛЕБАНИЯ. Ни о каком вращении шатунчиков относительно пар их трения не может быть и речи. Вы разберитесь пожалуйста сначала с кинематикой.

Что касается "гона волн", то после того как придешь домой после часа ночи с работы, уже не до философских разговоров.

 

[МаГент]

Путаете. ...уже не до философских разговоров.

Ну чтож , думаю можно подводить итоги.
При обсуждении схемы определились следующие мнения.
Сама кинематика механизма обеспечивает теоретически условия для работы РЛД - возвратно-вращательное синхронизированное движение лопастей, выдачу объединенного мех момента на вал. В этом мы с RVD согласны.
Что же касается практической работоспособности, то тут уже пошли разногласия. Их в основном 4.

1 - неравномерное вращение выходного вала. Собственно по этому поводу я имел в виду, что на него передаются толчки инерции и скачки мех момента, с этим RVD похоже согласен.

2 - вращение косых шатунов на 360 градусов. Здесь все довольно просто, достаточно просто представить, что втулка с лопастями повернулась при работе двигателя на 180 град вокруг своей оси и посмотреть какое положение при этом займут шатуны. Очевидно, что верхний по чертежу, "смотрящий" налево перейдет вниз и будет "смотреть" направо. Значит ему придется повернуться на 180гр вокруг своей опоры во втулке. Затем, при следующем полуобороте втулки, опять 180 чтобы вернуться в исходное. Итого 360, т.е. полный оборот.

3 - Черезмерные усилия на этих шатунах и их опорах. Уважаемый RVD просто сообщил, что я ошибся без указания причин, поэтому осталось тайной, почему он уверен в обратном. Если представить какие усилия действуют в механизме, то станет очевидно следующее. Шатуны расположены ближе к оси вращения втулки с лопастями, чем центр приложения давления (центр лопасти-поршня), значит по правилу рычага сила в точке опоры шатуна увеличивается пропорционально отношению плеч рычага, примерно в 3 раза. Если посмотреть на диаграмму из Ответа #2569, то ясно, что воспламенение РС происходит в точке между 80 и 90 градусов примерно. В этой точке одна пара шатунов расположена вдоль оси вращения втулки, значит усилие от лопастей-поршней прикладывается под углом от 80 до 90 к линии шатуна. При этом по закону параллелограмма усилие на опорах шатуна возрастает в 10-20 раз в зависимости от угла шатуна в момент вспышки (воспламенения). Итого в 30-60 раз. Учитывая, что шатунов 2 на втулке, на 1 шатун приходится 15-30 кратная нагрузка по сравнению с шатуном КШМ. При этом она в отличие от КШМ знакопеременная и сочетает кручение и изгиб. Представьте, будет ли работоспособен ДВС с КШМ, у которого колневал наклонен к цилиндру под углом 45 градусов и шатун тоже изогнут на 45гр? Ну наверное будет работоспособен, но недолго... 😉

4 - Следствием вышеизложенного является необходимость изготовления косой крестовины тоже очень прочной, очень прочных подшипниковых опор втулок и крестовины, мощного косого вала, и т.п. В сочетании с мощными шатунами все это хозяйство просто не разместить в пространстве между лопастями, а если делать в виде вынесенного блока то в любом случае он будет громоздким, тяжелым и очевидно неконкурентным с КШМ ДВС.

Короче говоря, кому как, а для меня очевидна практическая неработоспособность этого механизма.
Всех с Рождеством Христовым!

 

[Jbiplane]

Есть множество движков с построенными прототипами без синхронизатора, с возвратно вращательным движением поршней в тороидальной полости типа
http://www.nr-chb.com/prototype.php
http://www.nr-chb.com/dperf.php