Научный журнал
Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований

ISSN 1996-3955
ИФ РИНЦ = 0,580

ОПРЕДЕЛЕНИЕ СИЛ В РОТОРНО-ЛОПАСТНОМ ДВИГАТЕЛЕ

Отений Я.Н. 1 Вирт А.Э. 1
1 Камышинский технологический институт (филиал) ВолгГТУ
Для устранения имеющихся недостатков поршневых двигателей внутреннего сгорания во всем мире на протяжении длительного периода двигателей велись и продолжают вестись интенсивные исследования по их усовершенствованию. Главная особенность заключается в том, что причины несовершенства поршневых двигателей заложены в самой конструкции а по существу являются неустранимыми. Поэтому до сих пор не прекращаются попытки разработать принципиально новый двигатель внутреннего сгорания. Одним из таких двигателей является ротороно-лопастной двигатель. На основные которого действуют силы давления газов, крутящий момент, приложенный к коленчатому валу и инерциальные силы. Все перечисленные нагрузки распределяются между деталями двигателя в соответствии с требованиями равновесия всей системы сил. В данной статье рассматриваются основные математические закономерности расчета главных параметров роторно-лопастного двигателя.
роторно-лопастного двигатель
двигатель внутреннего сгорания
кинематика двигателя
1. Панкратов Г.П. Двигатели внутреннего сгорания. Автомобили, тракторы и их эксплуатация: учебник для техникумов. М.:Высшая школа, 1984. 296 с.
2. Попык К.Г. Конструирование и расчет автомобильных и тракторных двигателей: учебник для втузов. М.: Высшая школа, 1973. 400 с.
3. Конструктивные особенности безшатунного роторно-лопастного двигателя внутреннего сгорания / А.Э. Вирт, Я.Н. Отений, А. Митрафанов // Прогрессивные технологии в обучении и производстве: материалы II Всероссийской конференции. Т. 1 / Камышин, 2003. С. 2.
4. Луканин В.Н., Шатров М.Г. Двигатели внутреннего сгорания. Книга 2. Динамика и конструирование 3-е изд., перераб. М.: Высш. шк., 2007. 400 с: ил.
5. Дьяченко В.Г. Теория двигателей внутреннего сгорания: учебник. Перевод с украинского языка. Харьков: ХНАДУ, 2009. 500 с.

На основные детали роторно-лопастного двигателя действуют силы давления газов, крутящий момент, приложенный к коленчатому валу и инерциальные силы. Все перечисленные нагрузки распределяются между деталями двигателя в соответствии с требованиями равновесия всей системы сил.

Установим кинематические уравнения движения деталей двигателя. Расчетная схема представлена на рис 1.

3tech.eps

Рис. 1. Расчетная схема для определения кинематики перемещения деталей РЛД

Начальная фаза поворота коленчатого вала

3tech1.eps (1)

Текущие координаты оси шатунной шейки

3tech2.eps (2)

3tech3.eps (3)

Угол между линией соединяющей оси коленчатого вала и радиусом-вектором Lг проведенным из оси лопастедержателя в точку оси кривошипной шейки

3tech4.eps (4)

Радиус-вектор Lг проведенный из оси лопастедержателя в точку оси кривошипной шейки

3tech5.eps (5)

Текущая координата поворота коленчатого вала

3tech6.eps (6)

Формулы для определения углов (см. рис.)

3tech7.eps (7)

3tech8.eps (8)

Производные радиуса-вектора Lг и углов ε и τ от угла α поворота коленчатого вала

3tech9.eps (9)

3tech10.eps

3tech11.eps

Угловая скорость поворота лопастей

3tech12.eps (10)

Начальный угол поворота коромысла

3tech13.eps (11)

Определение сил, действующих на лопастедержатель

Силы, действующие на лопастедержатель, являются функциями угла поворота лопасти. Расчетная схема представлена на рис. 2

Для определения закона изменения давления газов в камере сгорания используют индикаторную диаграмму, которая определяется расчетным или экспериментальным путем. Поскольку двигатель проектируется впервые, и для него отсутствуют аналоги, то для построения индикаторной диаграммы использована методика определения индикаторной диаграммы для четырехтактного поршневого двигателя с учетом того, что пиковая нагрузка действует на лопасть при повороте кривошипа коленчатого вала на угол 15° от верхней мертвой точки. Индикаторная диаграмма представлена на рисунке.

Для определения инерциальных сил, действующих на лопастедержатель, приведем формулы для расчета масс отдельных конструктивных элементов в виде сосредоточенных масс. Разрез лопастедержателя по его оси с принятыми обозначениями представлен на рис. 2.

Масса одной лопасти в предположении, что она не имеет пустот, определяется по формуле

3tech14.eps (12)

где ρ – плотность материала лопасти.

3tech15.eps

Рис. 2. Схема лопастедержателя

Масса кольцевого сечения цилиндра диаметра dл на длине 0,5Lл

3tech16.eps (13)


Библиографическая ссылка

Отений Я.Н., Вирт А.Э. ОПРЕДЕЛЕНИЕ СИЛ В РОТОРНО-ЛОПАСТНОМ ДВИГАТЕЛЕ // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. – 2015. – № 9-4. – С. 596-598;
URL: http://www.applied-research.ru/ru/article/view?id=7553 (дата обращения: 07.03.2021).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074