Двигатель баландина своими руками
Добавил пользователь Skiper Обновлено: 05.10.2024
ПЛЮСЫ данной схемы, вполне себе очевидны — в двигателе минимизируется трение. Как следствие — у мотора больше мощность (до 34%), меньше расход топлива (до 84%), выше ресурс (~18 раз), меньше вес и габаритные размеры (Меньше деталей, вес падает в 2-3 раза, размеры тоже чуть ли не вполовину меньше), как следствие отсутствия/минимизации трения, снижается нагрев мотора, а уровень вибронагруженности ничтожен — вибрации мотора составляют всего несколько микрон! словом, одни, казалось бы, плюсы. В чем его недостатки?
Минусы этого мотора не так очевидны (и к тому же, для того кто учился методом научного тыка — не вполне очевидно описаны, так что нижеследующее — отсебятина с одного из сайтов) — При кажущейся простоте механизм содержал неотработанные кинематические связи, а в применении к тепловым машинам они были слабо изучены и поэтому их возможности плохо прогнозировались. Всего одна избыточная кинематическая связь в таком сложном механизме как ДВС ставила под сомнение всю его дальнейшую работоспособность. Тем более не было понимания того, как от этой связи избавиться, синхронизирующий механизм о котором идет речь, являлся неотъемлемой частью самого двигателя.
Вот здесь более полноценно описаны ТИПЫ современных решений проблем избыточных кинематических связей, и приведены различные схемы двигателей внутреннего сгорания о 4-х цилиндрах, собранных по бесшатунной схеме. Не так что бы они чётко указывали как оно делается, но…
Статейка получилась маленькой. и не в моём стиле — ограничение-с знаков-с. Но хочется подвести некий итог, исходя из данной вам информации:
Некий Харьковский инжинер-моторист, А. Вуль, в своё время таки получил патент на производство бесшатунных дизелей. Вообще, на нашей родине, таких патентов уже — от пяти, до семи штук. Массового применения, как видите, не случилось. Finita la, как говориться, comedia.
P.S. С 23-им февраля, народ! Всем счастья, удачи, любви, чистых дорог, и меньше говна на дороге встречать!) Весна скоро, да отпустит вас мототоксикоз)
P.P.S. Видео по просьбе читателей, описания взяты от самих роликов (не мои, палками не бить))
The non-standard engine.
Дипломная работа показывающая принцип действия и работу нетрадиционного бескривошипно-шатунного двигателя внутреннего сгорания. Двигатель смоделирован на основе существующего авиамодельного Fuji BT-32(кривошипно-шатунного). г.Челябинск ЮУрГУ. АТ-факультет. 2008
Мой проект бесшатунного механизма на гоночный двигатель на базе Иж ПС.
Бесшатунный двигатель Объем — 700см3, вес — 35кг, расчетная мощность — 50-55 л.с. при 5500 об/мин. Изготовлен в 1997 году.
Двухтактный четырехцилиндровый бесшатунный двигатель в работе.
Zweitakt vierzilinder Sternmotor ohne Pleuel
Работа над этими двигателями началась после Великой Отечественнойвойны. В те годы Сергей Степанович Баландин вел работы по уникальным поршневым
двигателям, превосходящим по своим показателям авиационные поршневые двигатели
того времени. Эти двигатели были легче, мощнее, экономичнее, проще, надежнее и
дешевле любого известного в то время. К 1948 г. было разработано и испытано семь типовдвигателей мощностью от 100 до 3200 л. е., а в 1948—1951 гг. появился сверхмощный поршневойдвигатель мощностью 10000 л.е., удельные показатели которого практически равны аналогичным показателям
турбореактивных двигателей.Мощность отработанной базовой ступени, состоящей из четырех крестообразныхцилиндров, была столь большой, что поднимался вопрос о ее снижении, так как
самолетов, требующих таких мощных двигателей, не было.
Преимущества (размер, КПД, экономичность, увеличен моторесурс) на лицо, а автомобили у нас по-прежнему оснащаются морально устаревшими шатунными двигателями внутреннего сгорания.
Почему ?
Первые автомобильные двигатели были изобретены более века назад. С того времени в их конструкции мало что изменилось.
Конечно, двигатели усовершенствуются, модернизируются, становятся экологичными, лёгкими и компактными, но основы конструкции остаются прежними. Сейчас всё чаще говорят про ДВС без коленвала.
Зачем нужно убирать коленчатый вал? Как работают такие агрегаты? Такие ли они совершенные или всё же некоторые отрицательные характеристики для них свойственны?
Почему мы хотим избавиться от коленчатого вала
Отчего же таким ненавистным устройством является коленчатый вал, который ещё называется кривошипно-шатунным механизмом? Почему все так упорно желают избавиться от него? Главная причина скрывается в присутствии чрезмерного бокового усилия, которое приходится на стенки цилиндра. Эта особенность обуславливает наличие ряда негативных факторов:
- сокращение долговечности поршневой системы и её ускоренный износ;
- увеличение потерей, которые приходятся на трение;
- снижение КПД.
Чтобы убрать все эти отрицательные моменты, необходимо создать такой агрегат, конструкция которого будет предполагать возвратно-поступательные движения без углового качения.
Такие механизмы уже существуют в большом количестве. Далеко не все из них могут применяться на практике, лишь некоторые экземпляры достойны внимания. Мы выбрали две модели двигателей без коленвала, презентация которых всколыхнула общественность.
Бесшатунный двигатель Баландина
Первый достойный двигатель без коленвала, который сейчас ложится в основу многих разработок и изобретений, носит имя Баландина. Суть функционирования такого механизма заключается в преобразовании движений возвратно-поступательного типа. Это стало возможным за счёт наличия специального эксцентрического механизма. К этой детали предъявляются высокие требования, которые делают силовой агрегат дорогим и недоступным для широкого использования.
Конструкция является особенной, для неё характерны уникальные характеристики, о которых мы как раз сейчас будем говорить:
- шатуны заменены на поршневые штоки, они жёстко скрепляются с поршнями;
- поршневые штоки аналогично шатунам охватывают шейки с коленвала;
- по обе стороны от подшипника штока располагаются ползуны, которые за счёт направляющих свободно скользят;
- поршень является обоймой для уплотнительных колец, которые располагаются между цилиндром и поршнем.
В такой конструкции отсутствуют боковые усилия, за счёт чего допустимо сокращение размеров поршня. Сам мотор демонстрирует высокую производительность, является экономичным и характеризуется ёмким ресурсом. Также конструкция становится компактной и более лёгкой. О недостатке мы уже говорили, он заключается в высоких требованиях относительно точности эксцентрика.
Многие специалисты работают над усовершенствованием этого механизма, используя его в качестве основы для своих изобретений.
Двигатель Фролова — мотор без шатунов и коленвала
Этот гениальный человек считал коленвал совершенно неидеальной деталью, которая нуждается в серьёзной доработке или, вовсе, является лишней в ДВС. Инженер долго и тщательно изучал конструкцию механизма Баландина. Эти наблюдения натолкнули его на создание другого механизма.
Фролов изначально модернизировал эксцентрик, чтобы в дальнейшем его требования к точности не стали проблемой. Полностью убрать недостатки, характерные для двигателя Баландина, является крайне сложной задачей, даже для Фролова. Украинский инженер продолжил свои разработки, в надежде полностью убрать из механизма коленвал. Его внимание привлёк механизм, который используется в ткацких станках.
Результатом длительной и плодотворной работы стал сегментно-роторный механизм. В его структуре отсутствует коленвал, он заменён элементом, напоминающим шарнир с разными угловыми скоростями. Такой механизм известен, как шарнир Гука. Вращение деталей в двигателе внутреннего сгорания Фролова обеспечивается подшипниками качения.
Эра эволюции ДВС только начинается, и пока неизвестно, что нас ожидает в конце. Существующие наработки показывают хороший старт и дают повод надеяться на великие открытия. Возможно, уже не за горами момент, когда будет изобретён вечный двигатель.
1)НОВОЕ СЕРДЦЕ МОТОРА
Конструкторское бюро Центрального дома детей железнодорожников разработало новую схему мотора. Конструктивным преимуществом мотора являются простота изготовления, компактность и малый вес. Отсутствуют такие детали, как шатуны и коленчатый вал. Увеличена также его мощность за счет двух рабочих ходов при одном обороте вала. Мотор работает по двухтактному циклу.
Подача горючего осуществляется через карбюратор, который крепится непосредственно к картеру 8 мотора. В патрубке карбюратора имеется лепестковый клапан 10 (на схеме указан в картере). Свеча 6 ввернута в утолщенную стенку цилиндра 1 и вращается вместе с ним. Это обеспечивает пол-ную герметичность цилиндра во время работы и устраняет силы, противодействующие на стенки картера. Высокое напряжение подводится к свече через скользящий контакт. Для удержания поршневых шарикоподшипников 4 в пазу служат направляющие полозья, между которыми скользят удлиненные в обе стороны пальцы шарикоподшипников.
Направляющие полозья укрепляются на болтах внутри картера по замкнутой кривой. (Полозья и удлиненные пальцы шарикоподшипников на схеме не указаны.)
При работе мотора трение между пальцами и полозьями отсутствует. Поршни удерживаются в пазу центробежной силой.
На рисунке под цифрами вы видите: цилиндр 1, поршни 2, поршневые кольца, 3 шарикоподшипники 4, 5, свечу 6, отверстия для болтов 7, корпус картера 8, водяную рубашку 9, клапан 10.
А АБРАМОВ, нонструнтор
2)Двигатель Фролова (Наука и Жизнь №9 1988)
Фролов Виталий Константинович - авиатор, пилот/борт-механик, спортсмен авто/мотокроссмен (мастер спорта), в прошлом, и ныне действующий изобретатель/рационализатор двигателей внутреннего/внешнего сгорания, пневмо/гидронасосов и просто хороший человек с золотыми руками и развитым чувством юмора.
Его кредо - СЕЙЧАС УЖЕ НИЧЕГО НОВОГО В МЕХАНИКЕ НЕ ИЗОБРЕСТИ! ДОСТАТОЧНО КОМПОНОВАТЬ РАНЕЕ ИЗОБРЕТЕННЫЕ МЕХАНИЗМЫ И ИСКАТЬ ИХ НЕТРАДИЦИОННОЕ ПРИМЕНЕНИЕ. Первой его пробой сил стал двухтактный оппозит разработанный по заданию ВДВ. Этот двигатель должен быть легким, экономичным, безотказным в воздухе, на земле и воде. И что немаловажно, в боевых условиях иметь высокую живучесть. Так вот, этот двигатель получился ну ООООчень живучим!, поскольку в первую очередь он прижился на гражданке и использовался как в сверхлегкой авиации, так и в кольцевых мотогонках, так и в мотокроссах. Оппозитная схема вкупе с конической передачей позволила легко апгрейдить одноцилиндровые двигатели повышая как их объем, так и мощность. Пример тому - ИЖ Планета 5 на картер которой был установлен блок цилиндров от Юпитера.
На фото:
Фролов В.К. справа
Мотор получился компактным и бодрым. На второй передаче заднее колесо легко срывало в букс.
Вариантов оппозитных двухтактников было достаточно много. В основном они были предназначены для мотодельтапланов, поскольку довольно долгое время Фролов сотрудничал с ОКБ им. Антонова
Эта схема применяется и поныне. Сейчас разрабатывается блок-мотор для установки на низ кроссовогоЧЗ, что позволит реанимировать многие кроссовые мотоциклы в небольших мотоклубах.
Нетрадиционный подход Фролова проявляется с давних пор. Еще во времена службы в ВВС, генерал, обеспечивавший поддержку изобретателя, в сердцах сказал: "Уж лучше бы ты водку пил!", после того, как Фролов заставил свой АН-2 лететь хвостом вперед со скоростью 75км/ч
Однако вернемся к нашим моторам.
Основные усилия по модернизации и совершенству конструкций двигателей Фролов направил на поиск новых решений по преобразованию возвратно-поступательного движения поршня во вращательное движение ведущего вала. Пока что он признает незыблемость и необходимость цилиндро-поршневой группы двигателя. Экспериментов было много, в том числе и с двигателями Баландинской схемы.
Один такой двигатель был смонтирован в минском картере и внешне ничем не отличался от обычного мотора. Как известно, - шило в мешке не утаишь и вот, однажды, когда Фролов уехал в командировку, ребята картингисты, у которых он базировался в то время, втихаря поставили этот мотор на карт и выиграли чемпионат Украины. Уж как им удалость обойти техкомиссию одному Богу известно, впрочем в 70е годы техкомиссии не были уж очень строгими, возможно это их и спасло. А поскольку мотор все время был скрыт от любопытных глаз брезентом и ему еще только предстояли испытания, то ребята опять поставили его на место и только через несколько лет признались в содеянном
Второй двигатель по этой же схеме был изготовлен полностью самодельным
Убедившись в труднопреодолимости недостатков Баландинской схемы, Фролов продолжил поиск механизмов преобразования. Однажды на глаза попался механизм ткацкого станка, который стал главным звеном в сегментно-роторном моторе.
а затем перекочевал на четырехцилиндровый V-образник
В качестве базовых деталей использованы головки цилиндров, цилиндры и поршня от ЗАЗ 965А, такие, какие они есть, без каких бы то ни было переделок и доработок! При этом с двигателя объемом 993 см3 удалось снять 89 л.с. при 8800об/мин.
Верхняя часть двигателя сделана отдельным, съемным блоком
и установлена на нижнюю часть кроссового двигателя ЧЗ
Двигатель не имеетколенвала как такового, вместо него используется механизм напоминающий шарнир разных угловых скоростей, или как его принято называть - шарнир Гука.
Все вращающиеся детали работают на подшипниках качения. Масло подается под клапанные крышки и свободно стекая не только смазывает но и отводит тепло. Для охлаждения масла перед двигателем установлен узкий длинный радиатор. Двигатель смонтирован в гибридной раме
родословная которой уходит корнями в кольцевые мотогонки. Запуск не представляет труда как киком, так и электростартером. Эта ходовка была сделана скорее как стенд для ходовых испытаний, после того как двигатель погоняли на стационарном стенде. Сейчас, параллельно с ходовыми испытаниями, идет оптимизация конструкции двигателя и разработка новой рамы с помощью современных методов проектирования. Все разработки Фролова защищены авторскими свидетельствами, но он не торопится приподнимать покрывало тайны над ними.
(Мото, 2004г)
В этом двигателе нет коленвала
Мало что меняется в конструкции двигателей внутреннего сгорания (ДВС): в целом они такие же, что и 100 лет назад. И все же появляются сомневающиеся в незыблемости конструкции. Знакомьтесь: Виталий Константинович ФРОЛОВ из города Николаева (Украина) - бывший авиатор, автомо-токроссмен (он мастер спорта), изобретатель и мастер с золотыми руками. Он сначала усовершенствовал коленвал, а затем и вовсе изгнал его из своих моторов.
Секрет - в цилиндре
Своими фантастическими показателями мотор Фролова обязан именно тому, что в конструкции нет коленчатого вала. Вместо него используется рычажный механизм преобразования, напоминающий шарнир Гука. С виду все просто, но объяснить, как он работает, никому толком не удается -это надо видеть. Изобретатель охотно демонстрирует механизм в работе. Но секрет все же есть - он заключен в некоей цилиндрической детали, которая крепится к проставке, установленной между блоком цилиндров и низом мотора. Фролов называет этот узел демпфером, или уравнителем крутильных колебаний - на него изобретатель и оформил патент.
Со стороны цилиндров в демпфер входит палец, вращающийся рывками, а с другой выходит шестерня конической передачи, вращающаяся достаточно равномерно и без вибраций. Дальше все тривиально - вторая шестерня конической передачи сидит на валу сцепления.
Коническая передача позволяет располагать мотор относительно трансмиссии в каком угодно положении -и в этом еще одно преимущество двигателя. Он обладает повышенным моторесурсом - в силу того, что здесь нет подшипников скольжения, а значит, не требуется смазка под давлением. Кроме того, практически отсутствуют боковые силы воздействия на детали цилиндро-поршневой группы, нет мертвых точек и момента инерции деталей, механизма преобразования движения поршня во вращение вала.
Изобретатель утверждает - признаться, в это верится с трудом - что в его механизме можно во время езды плавно изменять хода поршня, вплоть до нулевых. А это открывает перспективы двигателей с совершенно новыми качествами.
Читайте также: