Аксиально поршневой двигатель своими руками
Обновлено: 07.07.2024
2. С качающейся шайбой. Качающаяся шайба свободна относительно вала.
3. Уникальный вариант. Придумал Henry L.F. Trebert в 1912 году.
3a. Тот же двигатель, для простоты восприятия вращение блока цилиндров (хм, или даже цилиндра цилиндров) вокруг оси вала не показано.
Аксиальный двигатель — это исторично и патриотично.
Первый авиадвигатель отечественной разработки был аксиальным. АМБС-1 разработали А.А.Микулин и Б.С.Стечкин в январе-августе 1915го. Двигатель двухтактный, оппозитный, с косой шайбой и непосредственным впрыском топлива, рассчитывали на мощность 300л.с. Завешен в 1916 году, проработал три минуты — погнулись штоки поршней.
В 1922 году простой мастер завода Л.И.Старостин предложил свою конструкцию восьмицилиндрового аксиала. Двигатель получил (одним из первых) официальный госзаказ от ГУВП и обозначение М-9. Строился на заводе "Икар" с привлечением специалистов НАМИ. Проектную мощность оценили как 400л.с. Очень долго строили мотор, испытания начались его только в январе 1927го. Мощность оказалась ниже расчетной, а надежность никакой. После этого опыта к проектированию аксиальных авиамоторов в СССР не возвращались. Сам двигатель должен быть в экспозиции музея в Монино.
Восьмицилиндровый
Оконно-щелевое газораспределение
Безредукторный
Безнаддувный
Диаметр цилиндра 140мм
Ход поршня 180мм
Степень сжатия 3,1
Мощность по проекту 400л.с.
Достоинства аксиального двигателя по сравнению с традиционными моторам:
Малые габариты, малый вес, сбалансированность работы, …
Самый важный — "высокие контактные напряжения косой шайбы и сопряжённых с ней деталей" [1], увеличение диаметра при росте количества цилиндров, сложность запуска.
Патенты по аксиальным моторам (да собственно и по другим типам и вариантам двигателей) появляются регулярно, попытки построить нормально работающий мотор такого типа с переменным успехом, но чаще неуспехом идет с начала 20 века. Периодически появляются известия о том, что кто-то что-то построил и оно работает.
8. Впечатляющий ролик от киви.
Новозеландцы кстати пишут, что по их мнению оптимальное количество цилиндров должно быть нечетным и не равно трем или семи, т.е. фактически остается только пять. Выходит большие мощности для аксиала заказаны. Зато двиганы теоретически можно "спаривать", ставя друг за другом.
Вне авиации аксиальные моторы ставятся на торпеды, такой принцип работы используется в насосах и.т.д.
Ну и так, для развлечения — Ла-7 с неким виртуальным аксиальным двигателем, диаметр которого при пятицилиндровости и десятипоршневости будет около полуметра. АШ-82 имеет диаметр 1260мм.
Известно, что повышение мощности двигателя внутреннего сгорания связано с ростом габаритов и веса конструкции. К подобным результатам приводит как увеличение количества цилиндров, так и увеличение их внутреннего объема. По этой причине для сохранения массы и габаритов на приемлемом уровне требуется искать различные оригинальные компоновочные решения. К примеру, именно из-за требований по повышению мощности с сохранением приемлемой массы появились радиальные, в том числе ротативные, двигатели. В начале прошлого века было предложено еще одно решение проблемы – т.н. аксиальный двигатель.
Аксиальный двигатель Смоллбоуна имел четыре цилиндра и должен был потреблять бензин. Главной целью разработки было сокращение габаритов изделия, для чего автор применил оригинальное компоновочное решение. Картер нового двигателя состоял из трех основных частей. В первой располагался блок цилиндров с системой клапанов и зажигания, вторая предназначалась для соединения агрегатов, а третья вмещала механизм привода основного вала.
Четыре цилиндра располагались по углам условного квадрата, параллельно друг другу. В центре блока цилиндров имелся канал для вала. Параллельное размещение цилиндров и вала позволило уменьшить общее сечение двигателя, хотя привело к необходимости использования специального механизма, приводящего вал в движение. Несмотря на это, Г.И. Смоллбоун счел подобные трудности приемлемой платой за уменьшение размеров.
На концевой части четырех боковых выступов предусматривались узлы крепления для шатунов с шаровыми наконечниками. Для обеспечения свободного перемещения в пределах необходимых секторов шатуны шарнирно закреплялись в поршнях. Боковые выступы планшайбы перемещались по специальным рельсам, предусмотренным на внутренней поверхности картера.
Во время работы по четырехтактной схеме поршни двигателя должны были поочередно качать планшайбу основного механизма. Качаясь на своем опорном стержне, планшайба должна была вести его по круговой траектории. Хвостовая часть стержня входила в отверстие маховика основного вала. Двигаясь по кругу, стержень должен был вращать маховик и приводить в движение основной вал двигателя и связанные механизмы.
Система подачи бензовоздушной смеси, зажигания и выпуска выхлопных газов не имели серьезных нововведений. Тем не менее, автор применил интересное размещение ее деталей. В верхней стенке цилиндра предусматривалось отверстие с небольшой трубкой на конце. В стенках этой трубки предусматривались клапаны подачи и выпуска, а в дне помещалась свеча зажигания. Такая компоновка была связана с необходимостью сокращения габаритов всего двигателя. К примеру, удалось максимально упростить кулачковый механизм открытия клапанов, поскольку толкатели последних находились в непосредственной близости от основного вала.
Двигатель Смоллбоуна должен был оснащаться системой водяного охлаждения. Для отбора лишнего тепла в блоке цилиндров предусматривались специальные полости, по которым должна была циркулировать охлаждающая жидкость. Необходимо отметить, что на имеющемся чертеже двигателя отсутствуют какие-либо намеки на агрегаты системы охлаждения. Это можно объяснить тем, что автор собирался патентовать только саму конструкцию двигателя, а не полноценное изделие, готовое к серийному производству.
Шайбовый механизм современного двигателя компании Duke Engines, созданного на основе идей Смоллбоуна.
Из имеющегося чертежа можно сделать выводы о габаритах двигателя предложенной конструкции. Такой агрегат вписывался в цилиндр диаметром не более 3–4 диаметров поршня. Таким образом, с точки зрения плотности компоновки предложенный аксиальный двигатель представлял большой интерес. Общая длина двигателя находилась в прямой зависимости от различных параметров использованных механизмов. К примеру, размеры механизма преобразования движения поршней во вращение вала зависели от диаметра поршней и длины их хода.
Любопытной особенностью проекта Г.И. Смоллбоуна был определенный модернизационный потенциал. При правильном подходе к конструированию увеличение мощности двигателя было связано только с ростом длины конструкции. Необходимость в существенном увеличении диаметра отсутствовала. Кроме того, имелась возможность увеличения количества цилиндров при сравнительно небольшом росте габаритов.
В 1903–1906 годах автор оригинального двигателя получил два патента, в Канаде и США. Как следует из имеющихся источников, на этом история любопытного проекта закончилась. Аксиальный двигатель внутреннего сгорания конструкции Смоллбоуна не заинтересовал потенциальных заказчиков. Вероятно, отсутствие интереса было связано с ситуацией в двигателестроении и смежных отраслях. В начале двадцатого века автомобильная промышленность еще не нуждалась в оптимизации соотношения мощности и габаритов двигателей. Авиация, в свою очередь, делала первые шаги и решала более важные вопросы, чем соотношение характеристик двигателя.
Проект Смоллбоуна не привлек внимания и оказался забыт. В течение нескольких следующих лет никто не возвращался к идее аксиальной компоновки двигателя. Следующая попытка внедрить оригинальную идею произошла в 1911 году, и была куда более удачной.
Новые аксиальные двигатели даже дошли до малосерийного производства, но это уже совсем другая история.
Аксиально-поршневой двигатель. Шесть цилиндров от ВАЗ-2106. Головка блока цилиндров, клапаны и зажигание не проработаны.
Состав: 3D-модель
Софт: КОМПАС-3D 16.1.0
Чтобы скачать чертеж, 3D модель или проект, Вы должны зарегистрироваться и принять участие в жизни сайта. Посмотрите, как тут скачивать файлы.
Просмотры: 529
Еще чертежи и проекты по этой теме:
Софт: КОМПАС-3D v18.1
Состав: Аксиально-поршневой насос с наклонным диском КП.ПА.15.03.02-21-501.СБ, Спецификация, ПЗ
Софт: КОМПАС-3D 16.1
Состав: 3D модель, сборка, Деталировка (Вал, корпус, корпус гильзы, втулки, корпус клапана, поршень), Спецификация.
Софт: КОМПАС-3D 16,1
Состав: Поперечный разрез ДВС (ВО); Деталировка: (чертеж поршня , чертеж шатуна , поршневой палец, клапан ) Спецификация , ПЗ
Софт: КОМПАС-3D 18.1
Состав: Поршень, Графики, Расчёт Exel, ПЗ
Софт: КОМПАС-3D 16
Состав: 3D модель одной деталью
Просмотры: 529
НЕТ КОММЕНТАРИЕВ
Пожалуйста, войдите, чтобы добавить комментарии.
© 2008–2021 Инженерный портал "В Масштабе.ру"
Все работы, CAD файлы и связанные с ними материалы, размещенные на сайте, принадлежат их авторам и предоставляются в ознакомительных целях.
Не связаны с какой-либо компанией, организацией или реальным предметом, продуктом, который они могут изображать.
Поддержка со стороны государства означала, что в случае успешного завершения работ двигатель будет официально рекомендован к использованию на новых самолетах. В сочетании с крайне сложной ситуацией в отечественном двигателестроении это позволяло смотреть на будущее М-9 с большим оптимизмом.
По имеющимся данным, Л.И. Старостин не стал экспериментировать с большим количеством новых нестандартных идей, как это делали его предшественники, и решил применять только аксиальную компоновку блока цилиндров. В теории это позволяло использовать имеющийся опыт без необходимости проверки и доводки новых идей наподобие встречного движения поршней.
Двигатель Старостина был построен по классической аксиальной компоновке. Вокруг главного вала, параллельно ему, располагались восемь цилиндров с поршнями. Внутри картера находился шайбовый механизм, необходимый для вращения вала. Подобные конструкции уже создавались за рубежом, что позволяло надеяться на успешное завершение проекта.
Специфическая архитектура двигателя сказалась на некоторых особенностях его компоновки. Так, блок цилиндров занимал чуть более трети общей длины двигателя. Остальная часть картера отводилась под крупный шайбовый механизм. Вдоль центральной оси мотора проходил главный вал, установленный на подшипниках и соединенный с некоторыми деталями.
Цилиндры двигателя Старостина имели диаметр 140 мм, ход поршня – 180 мм. Степень сжатия составляла 3,1. Подача бензовоздушной смеси в цилиндры обеспечивалась оконно-щелевой газораспределительной системой. Шатуны закреплялись на поршнях без шарниров. На втором конце каждого шатуна имелся блок с роликом, предназначенный для соединения с планшайбой шайбового механизма. Сама планшайба была жестко укреплена на главном валу под углом к нему.
Планшайба представляла собой деталь сложной изогнутой формы, на боковой поверхности которой имелись два выступа-рельса. Между этими выступами располагался ролик, соединенный с шатуном поршня. За счет взаимодействия восьми роликов и рельсов шайба должна была проворачиваться вместе с валом.
Несмотря на специфическую конструкцию шайбового механизма, по принципу работы двигатель М-9 не отличался от большинства иных моторов аксиальной компоновки, предлагавшихся с начала прошлого века. Во время своего возвратно-поступательного движения поршни двигателя через шатуны, ролики и рельсы должны были воздействовать на планшайбу и приводить ее в движение. За счет установки рельсов под углом к оси двигателя шайба вращалась и крутила главный вал. Кроме того, шайба отвечала за правильное перемещение поршней во время работы и сжатие смеси.
В составе двигателя Старостина отсутствовали агрегаты наддува. Кроме того, он должен был работать без использования редуктора, сразу передавая крутящий момент на воздушный винт. Для охлаждения предлагалось использовать жидкостную систему с радиатором, вынесенным в воздушный поток.
При всех своих положительных чертах двигатель М-9 получался сложным, что стало понятно уже на стадии разработки проекта. Л.И. Старостин и его коллеги потратили на проектирование около трех лет. После этого некоторое время ушло на сборку опытного образца. К испытаниям он был готов только в конце лета 1925 года.
25 августа 1925-го специалисты приступили к холодной обкатке нового мотора. В ходе первого этапа испытаний двигатель должен был работать на стенде без какой-либо нагрузки на валу. Предполагалось проверить его работоспособность и выявить некоторые недостатки, которые могли проявиться сразу.
Действительно, двигатель М-9 в существующем варианте имел серьезные недостатки. Во время первых запусков выяснилось, что нагрузка на подшипники вала превышает допустимую. Из-за этого подшипники достаточно быстро поломались, а двигатель вышел из строя. Для продолжения испытаний пришлось заказывать в Швеции комплект новых подшипников с требуемыми характеристиками. На размещение заказа, ожидание и получение нужных деталей ушло около года.
Второй этап испытаний начался в январе 1927 года и продолжался до июня. На этот раз удалось обойтись без серьезных поломок, приводящих к необходимости заказа импортных комплектующих. Тем не менее, у двигателя М-9 хватало проблем и без этого. За несколько месяцев специалисты не смогли довести мощность мотора до расчетных 400 л.с. Также массу претензий вызывала надежность двигателя, который регулярно ломался.
Читайте также: