Роторно-лопастной двигатель. Начало.

[RVD]

" ingener"

Гаситель крутильных колебаний нужен не только для того, чтобы не срезать зубья шестерен, но и для того, чтобы коленчатый вал не лопался в самом "толстом" своем сечении. Крутильные колебания, вещь хитрая, рвет железо не в самом тонком месте, а там где его максимальное поперечное сечение, потому как тонкие части могут деформироваться под нагрузкой, а "толстые" не успевают. Коленвал на момент вспышки в цилиндре двигателя так быстро ускоряется, что без гасителя крутильных колебаний на его выходе работать сей кусок железа не может.

Возвращаясь к шатунам. То что шатуны короткие, это хорошо, плохо другое ... они обычно висят на консолях, и второе, радиус коренной шейки тоже вдвое меньше, соответственно усилие на нее требует увеличить площадь подшипника вдвое против классики. Дублирование шатунов, дополнительными шатунами не приносит существенного снижения нагрузок. Вы еще не учли кариолисовы силы при планетарном движении шатунов, а они существенны, надо приплюсовать увеличение нагрузки к той что есть, еще процентов 35-40.

 

[ingener]

Гаситель крутильных колебаний нужен не только для того, чтобы не срезать зубья шестерен, но и для того, чтобы коленчатый вал не лопался в самом "толстом" своем сечении. Крутильные колебания, вещь хитрая, рвет железо не в самом тонком месте, а там где его максимальное поперечное сечение, потому как тонкие части могут деформироваться под нагрузкой, а "толстые" не успевают. Коленвал на момент вспышки в цилиндре двигателя так быстро ускоряется, что без гасителя крутильных колебаний на его выходе работать сей кусок железа не может.

Конечно в принципе все это так. Однако в случае с РЛД мы имеем очень короткий коленчатый вал, момент с которого лучше снимать через две шестерни, расположенные по его концам. Он получается настолько жестким,  с такой высокой резонансной частотой, что погасить эти колебания не представляет особой проблемы, крепя противовесы поглощающим колебания способом.

Возвращаясь к шатунам. То что шатуны короткие, это хорошо, плохо другое ... они обычно висят на консолях, и второе, радиус коренной шейки тоже вдвое меньше, соответственно услие на нее требует увеличить площадь подшипника вдвое против классики. Дублирование шатунов, дополнительными шатунами не приносит существенного снижения нагрузок..

На консолях вешать - себе дороже. Ведь есть же схема с четырьмя шатунами с полным отсутствием каких-либо консолей за исключением самих лопастей. Почему бы не использовать именно ее?
Радиус вращения одной коренной шейки конечно вдвое меньше. Но в создании рабочего хода участвуют две коренные шейки, так что нагрузка  и площадь у них обычные, как у четырехцилиндрового двигателя, только там их четыре. А в четырехшатунной схеме РЛД площадь каждого подшипника теоретически можно уменьшить вдвое. Или почти вдвое. Потому что шатуны разнесены далеко в пространстве и за счет упругости водил и симметрии схемы нагрузка между ними  будет распределяться довольно равномерно. Но так как инерционные нагрузки в РЛД будут значительно выше за счет более высоких оборотов (и соответственно большей мощности при том же объме), то скорее всего площади подшипников будут все таки больше, чем в 4-х цилиндровом двигателе.


(Блин, так расписал преимущества РЛД, что уже сам ищу цены на сырье для изготовления керамических деталей, маленькие прессы и электропечи. Как только появится время (года через 2), постараюсь собрать маленький парамоторный РЛД где-то на 30 л.с. с перспективой увеличения его мощности при том же объеме до самолетных 150 л.с. за счет увеличения оборотов и применения турбонаддува. После совершенствования и отладки технологии изготовления деталей. Вес ожидается для 30 л.с. около 8 кг, а самолетного с турбонаддувом и редуктором - около 17 кг.)

 

[Bиктор]

Виктор, тогда уж обратите внимание на сравнительно бросовые цены ситалла, в основе которого стекла (из песка) или бросовые шлаки, или бросовые базальты.
Обратите внимание на двойственное технологическое преимущество ситаллов:
- на стадии стекла - прекрасная и точная формуемость,
- после кристаллизации готового изделия - прекрасный "чугуно-люминь" (жесткость чугуна, легкость алюминия)
- практически полное отсутствие усадки, в случае спекания из бросовых ... микро-стекло-шариков (побочный продукт стеклозаводов) с микро-добавкой кристаллизаторов.

 

[Bиктор]

А в четырехшатунной схеме РЛД площадь каждого подшипника теоретически можно уменьшить ... почти вдвое. Потому что шатуны разнесены далеко в пространстве и за счет упругости водил и симметрии схемы нагрузка между нимибудет распределяться довольно равномерно

Коленвалу должно "житься" в такой схеме РЛД лучше, уже потому, что водилам можно предоставить такую расчетную упругость мини-деформаций, что пик нагрузки - рывка на кривошипе "размажется" во времени.

Кроме того, данному двухколенному короткому коленвалу лучше, имхо, чем в длинно-коленвальном поршневике тем, что на него воздействуют ОБА шатуна ОДНОВРЕМЕННО и согласованно в противофазе, так как лопасти РАЗ-двигаются газами одновременно. Направление движения коленвала задано небольшой разностью плеч, противоположно-действующими шатунами.

Мини-шатунчики приводят в движение ВСЮ массу коленвала одновременно, - нет такого явления как в поршневике:  единственный шатун "долбит тоннами" в шейку коленвала, в то время, как остальная масса длинного коленвала с множеством щек и инертных шатунов-поршней является ДОПОЛНИТЕЛьной инертной реакцией и знакопеременно деформирует "бедный коленвал" (из-за чего его и ЗАТЯЖЕЛЯЮТ по мере прогресса).

Всего этого не нужно для РЛД упомянутой схемы. Оба шатуна ДВИГАЮТ коленвал (с разной скоростью), а источником инертности является клетка, в которой могут монтироваться несколько коротких мини-коленвальчиков - два, три... четыре?  Главное - уравновешенность и наличие места в клетке.
При распараллеливании нагрузки на несколько коленвальчиков - есть надежда на хороший ресурс шестеренок, ведь силы-то газов замкнуты, в конце концев НЕ НА них...
Другое дело - зубья в зацеплении работают почти по одиночке. Но как этот недостаток устранить, оставляя позитивную схему неизменной?

 

[Beatle]

Есть такая штука "Торлон". Весьма интересный материал.

@ Bиктор
Чтобы удачно применять материал в двигателях, он должен не только обладать нужной жесткостью, но и нужной упругостью. В противном случае такой материал будет хрупким.
Мало кто знает, что алмаз при всей его жесткости весьма хрупок и если нагрузка на него будет кратковременной, то он просто треснет.

Ситаллы страдают этим? Я не нашел ни одной таблицы, которая в которой были бы описаны все его свойства.

 

[Bиктор]

Макс, ситалл в основном подобен чугуну.
А из него делают прекрасные поршни в дизелях, и почти половина российских блоков цилиндров - чугунные.
В карбюраторных бензиновых чугунный поршень просто мог при форсировке (и в гоночных моторах) вызвать преждевременное воспламенение, иногда вредное, как детонация. Также и ситалловый мог бы. Поэтому "пошел быть" в бензиновых моторах впрыск, несмотря на занятие поршневой ниши алюминием.
Высокофорсированные чугунные поршни были тяжеловаты, но будь на его месте ситалл - никто бы не отказался от "легкого чугуна-люминя"  при впрысковом, бескарбюраторном моторе.
Ситалловый поршень лучше алюминиевого именно жесткостью, хотя есть споры о вредности его малой теплопроводности. (Забывают об его жаростойкости)

Литье из ситалла, как и из чугуна много удобнее, чем например литье стали.
Кроме того, - не надо стереотипов вообще:  ситалл делает технолог стеклозавода ТАКИМ, КАК ВЫ скажете.  У них много рецептов разного ситалла.
Скажете, чтобы ситалл пилился ножовкой - сделают и такой!!

 

[Beatle]

@ Bиктор

Виктор, у вас таблицы по свойствам нет?
У меня мозг - компьютер: любит все точное и в цифрах...

По поводу торлона. Лично я, если дело пойдет, намерен его применять. Как крышки корпуса и корпус синхронизатора. Он сильно легче алюминия, а по механическим свойствам превосходит его. Только плавится при 220 градусов. Но это не беда: не весь же двигатель нагружен теплом. Боинг и то применяет этот материал.

 

[Bиктор]

Мало кто знает, что алмаз при всей его жесткости весьма хрупок и если нагрузка на него будет кратковременной, то он просто треснет.

Мало кто знает, в отличие от многих горняков (повседневно разрушающих скальные породы под землей), что материалы с большим модулем упругости (жёсткие) разрушаются НЕ в момент ПРИЛОЖЕНИЯ "резкой нагрузки" (удара), а в результате БЫСТРОГО СНЯТИЯ ударной нагрузки (это имеет место, например, при взрывах).

Поэтому алмаз, при тестировании на твердость, вдавливается неспешным прессом в любой другой материал.
Пресс не способен резко снять нагрузку на испытуемый материал...

 

[Bиктор]

все точное и в цифрах...

Таких сведений о ситалле Гугль  выдает слишком много, трудность только в этом. http://www.megabook.ru/Article.asp?AID=672469
http://ru.science.wikia.com/wiki/%D0%A1%D0%B8%D1%82%D0%B0%D0%BB%D0%BB%D1%8B

 

[Bиктор]

Преодолевая лень, набрал в Гугле "торлон" и ... зачитался, как романом - историей пластмассовых моторов в статье: "А вместо сердца пластмассовый мотор" 🙂
http://www.popmech.ru/article/6391-a-vmesto-serdtsa-plastmassovyiy-motor/

Жаль, дорогой материал и не сгодился FORDу для серийной моторной технологии.
Для гаражного РЛД, однако, равнопригоден, имхо, как и ситалл, но дороже его.
Про ситалл пишут, что достижима "фотографическая точность" литья. Это кое-что значит?...

Теперь предлагаю знатокам экономики угадать с первого раза:
- что подсунут покупателям автоконцерны скорее, - моторы из дорогого торлона, или дешевого термостойкого ситалла (по дорогой цене)?

 

[Bиктор]

Макс, Вы возможно не обратили внимание на интересное предложение  новичка на Вашей ветке  RCNChief:

- он предложил не мультиприцировать обороты выходного вала в Вашей схеме синхронизатора, а наоборот - снизить в 2 раза по сравнению со средней угловой скоростью лопастей.

Может быть, пока Вы еще не разместили заказы на детали по Вашему решению, - подумаете об осуществимости его предложения?
Звучит оно заманчиво!  "Уши" переносятся на меньшую, но подвижную шестерню...

 

[Beatle]

@ Bиктор

Вы не учли одного: я пересмотрел около 200 вариантов синхронизаторов, о чем писал много раз выше.

Данная схема была мной также рассмотрена.
1) Выходной вал в данном случае так же вращается быстрее, чем лопасти.
2) При этом выходной вал вращается в противоположную сторону от шестерни с ушами. Нагрузка на подшипник возрастает в разы.
3) Возрастает нагрузка на зубчатое зацепление.

С автором схемы я общался. Сказал ему все доводы.

А теперь о плюсах схемы:
1) Что-то я их не вижу.

 

[Bиктор]

Когда я читал сайт Игоря Петровича об РВД, то обратил внимание на его "отчаянную мечту" получить точные размеры его деталей сложной формы... приработкой материала!

Семя (доброго и вечного) им посеянное, не пропало даром 🙂
Именно для Роторно-Лопастного-Двигателя противники приводят тоже якобы сложность достижения нужных размеров и уплотнений рабочих зазоров... подразумевая стереотипы технологий и материалов, применяемых для поршневиков.

Мало кому известно об исключительных литьевых свойствах ситалла, о его родственности керамикам, о стойкости к термошоку, об его приемлемой антифрикционности, о способности износостойко и без задиров работать всухую при трении, об его легкости, о жаростойкости до 1000[ch186], об его жесткости, о дешевизне...

Но еще меньше кому известно, что ситалл, как нарочно, предоставляет хорошую возможность точной ПРИРАБОТКИ парно-сопряженных размеров при легко достижимых, - НЕОЖИДАННО простых и доступных гаражных условиях.
Так что разъемные половинки "торового корпуса" вполне себе мыслимо точно и взаимно подогнать к размерам лопастей... чтобы и "комар носу не подточил" - без надобности в кольцах, имхо. 
(Впечатлили трудности  Михаила Вигриянова, пытавшегося делать РЛД из сталей, исконно подверженных задирам при  трении и требующих "неприкасаемости в отсутствиe масла")

Конечно, в ситалловом РЛД нет речи о долях микрона в зазоре, но вероятно достижение почти без-износного зазора в пределах одного десятка микрон.

Не забываем при этом, что зазор не расширится и не сузится при работе РЛД, так как ситалл можно заказать с НУЛЕВОЙ деформационной реакцией на жар в КС.

Слова "термическая поводка от разного нагрева" - тоже можно для ситаллового мотора забыть!

 

[Edg]

Поверхостный слой керамики после контакта с раскаленными газами не в состоянии "мгновенно" перенести теплоту внутрь покрытия или отдать ее в окружающее пространство, поэтому ее наружный слой, толщиной в несколько ангстремм, имеет стабильную температуру, близкую к максимальной, т.е. около 2000 - 2500 градусов.

Как уже другие говорили, абсолютно не верно по факту -  во-первых, средняя температура сгоревших газов не 2000-2500С,  а между 2000-2500С сгорания и 600-900 на выпуске. Во-вторых, цилиндр и поршень омывается попеременно с нагревом относительно  холодной смесью на впуске - и близко там не будет 2000-2500С. В каких книжках-статьях, десятки "квалифицированных" инженеров такую ерунду городят?!

Соответственно свежая смесь (или чистый воздух) в первую очередь на нее и натыкается, вызывая эффект "горячей сковородки", когда капля воды падая на сковородку не испаряется, а катается как шарик по ее поверхности.

Это что за эффекты такие и откуда? - воздух в виде "капель на сковородке"? А распыленные капли топлива и сами как-нибудь испаряться - им помощь не нужна особо.

В отношении воздуха все похоже, только он при соприкосновении с раскаленной поверхностью получает очень мощный импульс в обратном направлении. 

Современная наука теплообмена даже не оперирует такими понятиями - мы на пороге открытия?! 😱

По этой причине турбокомпаундные дизеля таки не пошли в серию, потому как коэффициент наполнения двигателя снижался до 60-65%. 

А факты говорят о другом - дизеля с двойным наддувом серийно выпускаются и используются в тех-же автомобилях. Для охлаждения воздуха после турбины ставят промежуточные охладители воздуха на впуске- лишь бы механика дизеля не "крякнулась" от роста нагрузок на КШМ.

В отношении бензина, такие опыты вообще не могли проводиться, из-за 100% воспламенения смеси на впуске, которая по научному называется детонация. 

Безграмотное утверждение - самовоспламенение не есть детонация и существуют эти явления  независимо друг от друга, впрочем могут проявляться и одновременно. Подучите матчасть для пользы дела.

Для справки: самовоспламенение бензина наступает при 700-750 градусов Кельвина, а температура поверхостного слоя керамического покрытия имеет температуру около 2000 градусов , поэтому в момент контакта смеси с поршнем ВСЕГДА наступает детонационное сгорание > АБСОЛЮТНО ВСЕГДА.

Цифры температур абсолютно неверные - а калильное зажигание действительно бывает, и температура нагара на стенках например для этого будет гораздо ниже 2000С - 500-700 обычно хватает.
Что-то слишком много ляпов и пробелов в познаниях. :STUPID

Да , РЛД отстой по определению- чтобы чего не подумали. 🙂

 

[Bиктор]

РЛД отстой по определению- чтобы чего не подумали. 🙂

Узнаю Эдуарда! И признаю Ваш "плюрализим", терзающий наш РЛД, как "Тузик грелку" 🙂 
Надеюсь, в умелых руках сделанный мини-РЛД для самодельного СЛА, когда-нибудь изменит и Вашу категоричность...

 

[Alex5]

На форуме такая реклама  ситалла и довольно подробное описание как это должно работать, что я не удивлюсь, если всё это мы увидим в Ё-моторе.  Когда его рассекретят, там вполне могут оказаться  тор и лопасти из ситалла,  вынесенная камера сгорания, лабиринтные уплотнения и тд...
Они же это все читают, а осуществить им это несравнимо проще

 

[Edg]

Надеюсь, в умелых руках сделанный мини-РЛД для самодельного СЛА, когда-нибудь изменит и Вашу категоричность... 

"Блажен кто верует"(с)  🙂

 

[Bиктор]

Для скептиков по применению сверх-точных изделий из ситалла для РЛД привожу описание... склеивания ситаллов.

При нагреве до 1000[ch186] такое соединение Zerodura упрочняется в два раза...

 

[Bиктор]

я не удивлюсь, если всё это мы увидим в Ё-моторе. Когда его рассекретят, там вполне могут оказаться  тор и лопасти из ситалла,вынесенная камера сгорания, лабиринтные уплотнения и тд...

Алекс, не знаю, как другие, а я мог бы писать по-иностранному, пишу однако по-русски, - вдруг отечеству пригодится? 🙂
Хотелось бы снова былого авторитета россиянам...
Жаль только, что многие "русские долго запрягают", прежде, чем "быстро едут" ... 
Предприимчивые люди не всегда (мозги) "запрягают долго" (с) 🙂  Надеюсь, команда у Прохорова все-таки действительно прыткая...
Надоело, что иностранцы ассоциируют с россиянами только слова vodka и kalashnik, - отнюдь не в лестном смысле...

 

[ingener]

Виктор, тогда уж обратите внимание на сравнительно бросовые цены ситалла, в основе которого стекла (из песка) или бросовые шлаки, или бросовые базальты.Обратите внимание на двойственное технологическое преимущество ситаллов:- на стадии стекла - прекрасная и точная формуемость,- после кристаллизации готового изделия - прекрасный "чугуно-люминь" (жесткость чугуна, легкость алюминия)- практически полное отсутствие усадки, в случае спекания из бросовых ... микро-стекло-шариков (побочный продукт стеклозаводов) с микро-добавкой кристаллизаторов.

А прикольно было бы сделать прозрачный авиационный двигатель! Расходился бы как горячие пирожки. И рекламировать легче легкого - типа вы сами можете перед полетом одним взглядом не только проверить качество масла, но и заодно убедиться в отсутствии трещин. Никакого дефектоскопа не нужно!

Ну с другой стороны - ситалл недостаточно термостоек, чтобы работать без охлаждения. И в то же время имеет низкую теплопроводность, препятствующую охлаждению.
Хотя может быть еще не все ситаллы изучены. Возможно и найдется рецепт, удовлетворяющий всем требованиям. Вернее рецепты, потому что для двигателя нужно много материалов с разными свойствами.