Тепловые двигатели внутреннего сгорания



Скачать 19,02 Mb.
страница3/3
Дата06.08.2017
Размер19,02 Mb.
1   2   3
рис.7 а) эпитрохоида, б) гипотрохоида.

Обкатывая, построенную кривую вместе с неподвижной окружностью вокруг подвижной окружности, получаем семейство кривых, имеющее внешнюю и внутреннюю огибающие (рис. 8).

Если контуром рабочей полости РПД служит трохоида, то контур ротора образуется внутренней огибающей. Если за контур рабочей полости принять внешнюю огибающую, то контуром ротора будет трохоида. Между поверхностями рабочей полости и ротора образуются пространства переменного объёма – рабочие камеры, в которых могут осуществляться различные термодинамические циклы.

Рис. 8 Внутренняя и внешняя

огибающая семейства эпитро -

хоид r: R=2:3

Преимущество эпи- и гипотрохоид заключается в том, что их образование связано только с вращательными движениями, вследствие этого, кинематическая схема циклоидальных РПД чрезвычайно проста. Среди различных схем циклоидальных РПД наиболее простой является схема с неподвижным корпусом, вращающимся ротором и внутренней огибающей.

С начала прошлого столетия различные варианты РПД циклоидального типа проектировались многими изобретателями. В 1902 г. Кули (США) взял патент на некоторые циклоидальные схемы для роторных паровых машин. В 1908 г. Англичанин Амплебай преобразовал паровую машину Кули в двигатель внутреннего сгорания.


Рис. 9

Двигатель Амплебая (рис. 9) биротативный - в нём вращаются: ротор, образованный двухдуговой эпитрохоидой, и корпус, рабочая поверхность которого очерчена внешней огибающей.

В двигателе Грея и Драммонда (Англия, 1909 г.) ротор и рабочая полость образованы теми же кривыми, но корпус неподвижен, а ротор совершает планетарное движение. Двигатель имеет золотниковое газораспределение (рис. 10). О работе РПД Амплебая и Грея – Драммонда сведений нет.

В 1923 г. Валлиндер и Скоог (Швеция) получили патент на схему РПД, контуром рабочей полости которого является шестиугольная гипотрохоида, а пятиконечный ротор выполнен по внутренней огибающей. Корпус двигателя неподвижен, ротор вращается планетарно. Эта же схема была применена в 1938 г. известным французским конструктором Сансо де Лаво, построившим авиационный РПД, схематический разрез которого показан на (рис. 11). Двигатель работает по четырёхтактному циклу. За один оборот ротора в каждой камере совершаются три полных цикла, поэтому двигатель имеет три пары газораспределительных окон и три свечи.



Рис. 10 Рис. 11
Радиальные уплотнения осуществляются пластинами, установленными в вершинах ротора. Торцовые уплотнения состоят из пластин, которые примыкают к радиальным пластинам, и колец, изолирующих рабочие камеры от эксцентрикового вала и его подшипников. Несмотря на трёхлетнюю доводку, двигатель не развил расчётной мощности, и в начале 1941 г. работа была прекращена. Основная причина неудачи заключалась в недостаточной герметичности системы уплотнений.

В конце 1959 г. в технической литературе появились первые сообщения о том, что инженеру Феликсу Ванкелю, работавшему с фирмой НСУ (ФРГ), удалось спроектирвать надёжную систему уплотнений и построить работоспособный РПД. В 1964 г. началось серийное производство РПД Ванкеля.

Но на этом поиски оптимальной конструкции РПД не прекратились. Учёные разных стран мира пытаются создать такой двигатель, который удовлетворял бы следующим требованиям:


  • простота конструкции,

  • технологичность изготовления,

  • экономичность,

  • долговечность,

  • высокий КПД,

  • экологическая чистота,

  • высокая удельная мощность.

Одним из таких двигателей является ТКД “Алтай”, изобретённый в АГТУ им. Ползунова И. И.. Изобретение защищено патентами: № 2193676 от 21.02.2001г., № 2271457 от 16.08.2004 г.

В конструкции предлагаемого турбокомпрессорного двигателя (ТКД) см. рис. 12 авторы попытались на основе конструкций вышеописанных двигателей создать новый тип двигателя. По конструктивной схеме он напоминает газотурбинный двигатель, т.к. имеет компрессор, турбину и камеру сгорания, расположенную между компрессором и турбиной, а по принципу работы – поршневой двигатель внутреннего сгорания.



Принцип работы турбинно-компрессорного двигателя «Алтай» состоит в том, что, как и у газовой турбины, на одном валу установлен компрессор и турбина, между которым имеется камера сгорания. Внутри камеры сгорания имеется газораспределительный механизм, позволяющий в нужный момент впускать в камеру сгорания сжатую компрессором рабочую смесь и выпускать ее в момент, когда в камере сгорания воспламенится рабочая смесь. Газ, выходя из камеры сгорания, воздействует на рабочий ротор турбины, заставляя его вращаться. Избыточная мощность, получаемая на валу двигателя, может быть использована потребителем.

Рис.12 Принципиальная схема ТКД Алтай.

К-компрессор, КС-камера сгорания, ГРМ – газораспределительный механизм; Т - турбина, Б – бак с топливом, Н - насос, П – потребитель.


Разработанный турбокомпрессорный двигатель внутреннего сгорания обладает, на наш взгляд, целым рядом преимуществ:

- все четыре такта работы двигателя происходят одновременно на угле поворота вала двигателя равном 360º, что дает право говорить о меньших «бесполезных» затратах у данного двигателя;

- возвратно-поступательное движение в двигателе совершают только две детали (заслонки), а все остальные – вращательное движение;

- конструкция двигателя позволяет иметь различные рабочие объемы у компрессора и у турбины, что повышает эффективность работы двигателя;

- конструкция двигателя позволяет иметь на одном валу несколько пар компрессор-турбина, что дает возможность создания двигателя практически «любой» мощности.

Перечисленные выше достоинства дают право говорить о перспективности турбокомпрессорного двигателя внутреннего сгорания «Алтай».



В заключении следует отметить, что человеческая мысль не стоит на месте, а ищет варианты новых конструкций перспективных двигателей. Поршневой двигатель внутреннего сгорания уже более 100 лет всё доводится до совершенства и дальнейшее его реконструкция уже не даёт таких существенных результатов, как раньше. Поэтому, на наш взгляд, необходимо больше уделять внимание новым разработкам, новым идеям.






Поделитесь с Вашими друзьями:
1   2   3


База данных защищена авторским правом ©grazit.ru 2017
обратиться к администрации

    Главная страница