Din Enciclopedia revistei "În spatele volanului"
Mecanismul tradițional de pârghie și tija a motoarelor cu ardere internă creează o forță laterală pe peretele cilindrului în timpul funcționării. Pentru a preveni uzura sporită a pistoanelor, trebuie să le dați o formă conică, iar elipsa fustei lor. În plus, sarcina laterală a peretelui cilindrului mărește pierderile de frecare, ceea ce duce la o scădere a eficienței mecanice a motorului. Acesta poate fi eliminat prin aplicarea unui mecanism în care tija de conectare s-ar mișca doar înainte și înapoi, fără a face oscilații unghiulare în raport cu pinul pistonului.
S. Balandin a început să implementeze această idee. El a propus să se aplice mai întâi pentru motorul cu aburi și apoi pentru motorul pistonului "exact drept" - un mecanism mult cunoscut în teoria mecanismelor și mașinilor. Care este principiul său de acțiune?
Fig. 1. Caz special de hipocicloid.
când rulați un cerc în interiorul celuilalt, care are o rază de două ori mai mare, punctele A și B ale cercului mic se mișcă de-a lungul liniilor drepte reciproc perpendiculare.
Dacă vă rotiți fără alunecare în interiorul unui cerc mare, un punct mic, atunci orice punct al acestuia din urmă va descrie într-un singur ciclu de deplasări reciproce o figură curbilinie în formă de stea - un hipocicloid. Cu un raport de diametre de cercuri 1: 2, cifra se transformă în două linii drepte reciproc perpendiculare. Acest fenomen era cunoscut Copernicului. Încercarea de a crea mecanismul creat pe baza sa la motorul cu combustie internă în 1908 de către Birl în Franța și Bucherer în Germania, dar fără succes.
Fig. 2. Principiul deplasării hipociclice a punctelor unui cerc în aplicarea mecanismului care transformă mișcarea cu piston reciproc în rotație (denumirile punctelor sunt aceleași ca în figura anterioară).
Fig. 3. Schema cinematică a unui motor cu roți libere.
Balandin, după ce a investigat temeinic problema, și-a găsit soluția. Sa bazat pe principiul particular al mișcării hipociclice. Schema de deplasare reciprocă a elementelor mecanismului propus de el (schema cinematică) a fost aplicată într-un motor bezchatnannom.
Varianta inginerie a acestor invenții a fost obținută într-un motor OMB experimental, în care cilindrii, capetele lor și pistoanele au fost utilizate dintr-un motor cu aeronave M-NA cu cinci cilindri. În comparație cu acesta, motorul în formă de stea cu patru cilindri fără cilindri este cu 33% mai puternic și cu 84% mai mic în zona secțiunii transversale. Dar cel mai important rezultat - datorită reducerii pierderilor de frecare între piston și cilindru, eficiența mecanică a crescut de la 0,86 la 0,95, resursa motorului a crescut. Cu ajutorul unui mecanism bezchatnanny grupul cilindru-piston a încetat să limiteze fiabilitatea și durabilitatea motorului.
Fig. 4. Dispozitivul principal al unui motor cu roți libere:
1 - tija pistonului
2 - un arbore cotit
3 - rulmentul cu manivelă
4 - crank
5 - arborele de extragere a puterii
6 - pistonul
7 - glisorul pentru tije
8 - cilindru
După terminarea experimentelor cu OMB, au fost construite și testate o serie de alte motoare experimentale, care funcționează în mod esențial în același mod. Ele efectuează funcția de biele, tijele pistoanelor 1, rigid (mai degrabă decât prin intermediul știfturilor de piston) conectate cu pistonul 6 și, cum ar fi tije de conectare, care acoperă arborele cotit 2. sunt Cursoarele (pentru simplitate nu sunt prezentate în figuri) pe fiecare tijă de pe ambele părți ale rulmentului, care alunecă de-a lungul ghidajelor din carter, descărcând complet pistonul și cilindrul de forțele laterale. Ca urmare, pistonul devine pur și simplu un inel pentru inele de piston, care sigilează îmbinarea "piston-cilindru". Prin urmare, toleranțele pentru dimensiunile pistonului pot fi mai puțin stricte.
Figura prezintă o unitate cu patru cilindri de conectare a motorului liber tijă, dar poate construcții cu opt cilindri, doisprezece, șaisprezece, și așa mai departe. D. Unghiul dintre cilindrul 8 datorită caracteristicilor schemei cinematice asumă orice alta decât 0 și 180 °, deoarece este imposibil să se obțină structura în care cilindrii sunt situate într-un singur rând sau opus. Oricum, nu există nici un obstacol pentru stabilirea unui motor compact cu cruce mică, în formă de X sau aranjament în formă de V de cilindri.
Arborele cotit tija de conectare a motorului liber 2 se rotește pe rulmenți cu 3 montate la manivele 4. Ele prin danturi de pe obraji transmite cuplul la roata dințată așa-numita sincronizare ax 5, care poate servi pentru îndepărtarea puterii.
Fig. 5. Amenajarea unui motor cu un singur ax cu acțiune
1 - tija pistonului
2 - un arbore cotit
3 - rulmentul cu manivelă
4 - crank
5 - arborele de extragere a puterii
6 - pistonul
7 - glisorul pentru tije
8 - cilindru
Un aranjament tipic al unui motor cu patru cilindri, cu un singur pas, cu un singur pas, este prezentat în Fig. Aici puteți vedea glisierele de tije 7, realizate cu tija. 1 pistoane 6.
Fig. 6. Aranjamentul unui cilindru cilindric cu dublă acțiune
Absența oscilațiilor unghiulare ale tijei față de piston deschide posibilitatea creării unui motor cu acțiune dublă. În acest caz, procesul de lucru merge pe ambele părți ale pistonului, ceea ce vă permite să eliminați aproape două ori mai multă putere.
Fig. 7. Compararea dimensiunii transversale a motoarelor cu acțiune dublă - convenționale și libere (evidențiate în roșu), la stânga cu același diametru cilindric și cursa pistonului, pe dreapta - la aceeași putere.
De altfel, pentru a crea posibilitatea procesului de lucru cu două sensuri, motoarele cu piston cu aburi și motoarele cu combustie internă marine folosesc un mecanism așa-numita manivelă cap cruce. Cu toate acestea, cu acest design, dimensiunile și masa totală a motorului cresc brusc. Comparația dimensiunii transversale a motoarelor cu piston cu piston cu piston în formă de V de tip dublu de acțiune și tip bezchatatnogo prezintă avantaje semnificative ale acestuia din urmă.
Ultimul dintre cei fără experiență motoare bezchatunnyh S. Balandin, cu opt cilindri OM-127RN cu acțiune dublă dezvoltat 3500 litri putere. a. (2576 kW). Avea un sistem de injecție a combustibilului și un turbocompresor.
Parametrii specifici ai OM-127RN: putere - 146 litri. s / l, consumul de combustibil la putere maximă - 200 g / hp. pe oră, greutate - 0,6 kg / l. a.
Rezumând meritele motorului bezchatnogo, se poate observa că, în comparație cu un număr de motoare cu piston alternativ și cu turbine cu gaz, acesta este mai compact și mai puțin consumator de metale. Pentru fabricarea multor părți ale sale sunt tehnologii și echipamente de operare adecvate pentru fabricarea motoarelor în industria automobilelor.
Toate experimentele și studiile privind motoarele bezchatatnymi au fost efectuate în timp util de către specialiști în construcția de motoare de aeronave. Cu toate acestea, în mod serios pentru nevoile aviației, acesta nu a fost fabricat, deoarece este potrivit doar pentru mașinile cu șuruburi, timp care a trecut. Dezvoltarea ideilor lui S. Balandin cu privire la motoarele auto este de interes. De exemplu, la unul dintre fabricile noastre de automobile, un grup de designeri, condus de R. Rozov, a dezvoltat un proiect de motor fără balamale cu un aranjament în formă de cilindru în formă de X. Viitorul apropiat, aparent, va arăta cât de realiste sunt perspectivele pentru utilizarea unui motor bezchatnogo pe o mașină într-o producție de masă.
Balandin a lucrat în industria aeronautică, a proiectat și a construit mai multe modele de motoare de aeronave pe schema de conectare liber tijă, iar aceste lucrări au fost pentru o lungă perioadă de timp (până la sfârșitul anilor șaizeci) clasificate. Informațiile despre aceste motoare sunt puține până acum. Unele au supraviețuit până în zilele noastre ca exponate ale muzeului de echipament de aviație, care se află în orașul Monino de lângă Moscova. La un moment dat, aceste evoluții înconjurat de secretizare, iar de atunci o mare parte din documentația tehnică, rapoarte de încercare, corespondența fie distruse sau scufundat în obscuritate. Se știe puțin despre proiectele moderne. Cu toate acestea, orice birou de proiectare este foarte reticent în a împărtăși informații despre evoluțiile sale experimentale care nu au văzut producția. Acest lucru este natural, iar această abordare este tipică pentru toate birourile de proiectare din întreaga lume.
Designerii fabrica de motociclete Irbit au fost angajați în "bezchatatunnikom". Prototypul a fost construit, dar înainte de testele de pe stand nu a funcționat - nu a fost posibil să se coboare arborele de lucru al motorului.
Balandin, în cartea sa "Motoarele cu pistoane impactoare de ardere internă" (M. Mashinostroenie, 1972) citează o secțiune a unui motor carless. După cum a fost posibil să se învețe, a fost proiectat de un mic grup de ingineri al uneia dintre fabricile de automobile din țară. Era primul ei motor și a rămas pe hârtie. Studiul cărții lui Balandin și a diferitelor publicații care au propagat ideea unui "nod mai mic" au sugerat că o astfel de schemă nu a fost niciodată utilizată de nimeni înainte. Cu toate acestea, în colecția "Noi modele de mașini și mecanismele lor individuale" (M. Gostransizdat, 1931), compilate de A. Korostelin, există o descriere a unui motor similar în schemă. Sa spus că a dezvoltat un institut de automobile în Anglia și, cel mai surprinzător, primul lot din aceste motoare tocmai a intrat în operațiunea de încercare. Aparent, noul este într-adevăr un vechi bine uitat.
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: