Ванкель қозғалтқышы - RPD машинасының құрылғысы және жұмыс принципі

Автокөлік өнеркәсібінің бүкіл тарихында көптеген жетілдірілген шешімдер болды, компоненттер мен тораптардың құрылымдары өзгерді. 30 жылдан астам уақыт бұрын, Wankel айналмалы поршенді қозғалтқышқа артықшылық бере отырып, поршенді қозғалтқышты бүйірге қарай жылжытудың белсенді әрекеттері басталды. Алайда көптеген жағдайларға байланысты айналмалы қозғалтқыштар өмір сүру құқығын ала алмады. Мұның бәрі туралы төменде оқыңыз.

Жұмыс принципі

Ротордың үшбұрышты пішіні бар, оның екі жағында поршень рөлін атқаратын дөңес пішіні бар. Ротордың әр жағында отын-ауа қоспасы үшін көбірек орын беретін арнайы ойықтар бар, осылайша қозғалтқыштың жұмыс жылдамдығы артады. Шеттердің жоғарғы жағы әр соққының орындалуын жеңілдететін шағын тығыздағыш қалқандармен жабдықталған. Екі жағынан да ротор камералардың қабырғасын құрайтын тығыздағыш сақиналармен жабдықталған. Ротордың ортасы тістермен жабдықталған, олардың көмегімен механизм айналады.

Wankel қозғалтқышының жұмыс істеу принципі классикалықтан мүлдем өзгеше, дегенмен оларды 4 соққылардан тұратын біртұтас процесс біріктіреді (қабылдау-сығымдау-жұмыс инсульт-сору). Отын бірінші қалыптасқан камераға кіреді, екіншісінде сығылады, содан кейін ротор айналады және сығылған қоспаны от алдырады, жұмыс қоспасы роторды айналдырғаннан кейін және шығатын коллекторға шығады. Негізгі айырмашылық принципі - айналмалы поршенді қозғалтқышта жұмыс камерасы статикалық емес, ротордың қозғалуынан пайда болады.

Құрылғы

Құрылғыны түсінбес бұрын, айналмалы поршенді қозғалтқыштың негізгі компоненттерін білуіңіз керек. Wankel қозғалтқышы мыналардан тұрады:

• статор корпусы;
• ротор;
• тісті берілістер жиынтығы;
• эксцентрлік білік;
• ұшқындар (тұтану және қайта жағу).

Айналмалы қозғалтқыш - бұл ішкі жану блогы. Бұл қозғалтқышта барлық 4 соққылар толық көлемде жүреді, дегенмен, әр фаза үшін айналмалы қозғалыс арқылы ротор құратын өзіндік камера бар. 

От тұтанған кезде стартер маховикті айналдырып, қозғалтқыш іске қосылады. Айналу кезінде ротор тісті крон арқылы крутящий эксцентрлік білікке жібереді (поршеньді қозғалтқыш үшін бұл - білік). 

Ванкель қозғалтқышының жұмысының нәтижесі айналу моментін трансмиссияға жібере отырып, ротордың айналмалы қозғалыстарын қайта-қайта қайталауға мәжбүрлейтін жұмыс қоспасының қысымын қалыптастыру болуы керек. 

Бұл қозғалтқышта цилиндрлер, поршендер, штангалары бар иінді білік бүкіл статор корпусын ротормен ауыстырады. Осының арқасында қозғалтқыштың көлемі едәуір азаяды, ал қуаты иінді механизмі бар классикалық қозғалтқыштан бірнеше есе жоғары, сол көлемде. Бұл дизайн жоғары беріліс қорабына ие, сонымен қатар үйкелістің төмен шығындарына байланысты.

Айтпақшы, қозғалтқыштың жұмыс жылдамдығы 7000 айн / мин-нан асуы мүмкін, ал Mazda Wankel қозғалтқыштары (спорттық жарыстар үшін) 10000 айн / мин. 

жобалау

Бұл қондырғының басты артықшылықтарының бірі оның ықшамдығы және бірдей өлшемдегі классикалық қозғалтқыштармен салыстырғанда жеңіл салмағы болып табылады. Орналасу ауырлық центрін айтарлықтай азайтуға мүмкіндік береді және бұл басқарудың тұрақтылығы мен анықтығына оң әсер етеді. Бұл артықшылықты шағын ұшақтар, спорттық автомобильдер мен моторлы көліктер пайдаланды және әлі де пайдаланады. 

История

Ванкель қозғалтқышының шығу тарихы мен таралу тарихы оның неге ең жақсы қозғалтқыш болғанын және оны бүгін неге тастап кеткенін жақсы түсінуге мүмкіндік береді.

Ерте даму

1951 жылы NSU Motorenwerke неміс компаниясы екі қозғалтқышты жасады: біріншісі - Феликс Ванкельдің DKM атауымен және екіншісі - Ганс Паскенің ККМ (Ванкелді әзірлеу негізінде). 

Ванкель қондырғысының жұмысының негізі корпус пен ротордың бөлек айналуы болды, соның арқасында жұмыс айналымдары минутына 17000-ға жетті. Қолайсыздық - ұшқындарды ауыстыру үшін қозғалтқышты бөлшектеуге тура келді. Бірақ ҚКМ қозғалтқышы бекітілген корпусқа ие болды және оның дизайны негізгі прототипке қарағанда әлдеқайда қарапайым болды.

Лицензиялар берілді

1960 жылы NSU Motorenwerke американдық Curtiss-Wright Corporation өндірістік компаниясымен келісімшартқа отырды. Келісімшарт неміс инженерлеріне жеңіл автомобильдерге арналған кішігірім айналмалы поршенді қозғалтқыштарды жасауға бағытталуы керек болса, ал американдық Кертис-Райт авиациялық қозғалтқыштарды жасаумен айналысқан. Неміс инженер-механигі Макс Бентеле де дизайнер ретінде қабылданды. 

Әлемдік автомобиль өндірушілердің басым көпшілігі, соның ішінде Citroen, Porsche, Ford, Nissan, GM, Mazda және басқалары. 1959 жылы американдық компания Wankel қозғалтқышының жетілдірілген нұсқасын енгізді, ал бір жылдан кейін британдық Rolls Royce өзінің екі сатылы дизельді айналмалы поршенді қозғалтқышын көрсетті.

Бұл арада кейбір еуропалық автокөлік жасаушылар автокөліктерді жаңа қозғалтқыштармен жабдықтауға тырыса бастады, бірақ бәрі де олардың қолданылуын таппады: GM бас тартты, Citroen ұшақтарға қарсы поршеньдері бар қозғалтқышты жасауды шешті, ал Mercedes-Benz айналмалы поршенді қозғалтқышты орнатты. эксперименттік C 111 үлгісінде. 

1961 жылы Кеңес Одағында НАМИ басқа ғылыми-зерттеу институттарымен бірге Ванкель қозғалтқышын жасай бастады. Көптеген нұсқалар жасалды, олардың біреуі ВАГ-2105 автокөлігінде өзінің қосымшасын КГБ үшін тапты. Жиналған қозғалтқыштардың нақты саны белгісіз, бірақ олар бірнеше ондағаннан аспайды. 

Айтпақшы, бірнеше жыл өткен соң, тек Mazda автомобиль компаниясы айналмалы поршеньді қозғалтқышты қолдануды тапты. Мұның жарқын мысалы - RX-8 моделі.

Мотоциклдің дамуы

Ұлыбританияда Norton Motorcycles мотоцикл өндірушісі моторлы көліктерге арналған Sachs ауамен салқындатылатын айналмалы поршеньді қозғалтқыш жасады. Даму туралы көбірек білуге ​​Hercules W-2000 мотоциклі туралы оқи аласыз.

Сузуки де шет қалмады, сонымен қатар өзінің жеке мотоциклін шығарды. Дегенмен, инженерлер қозғалтқыштың конструкциясын мұқият ойластырды, ферроқорытпа қолданды, бұл қондырғының сенімділігі мен қызмет ету мерзімін едәуір арттырды.

Автокөліктерге арналған әзірлемелер

Mazda мен NSU арасында ғылыми келісімшартқа отырып, компаниялар Wankel қондырғысы бар бірінші автокөлікті шығаруда чемпиондық үшін бәсекелестікке кірісті. Нәтижесінде, 1964 жылы NSU өзінің алғашқы автокөлігін, NSU Spider-ті, жауап ретінде Mazda 2 және 4-роторлы қозғалтқыштардың прототипін ұсынды. 3 жылдан кейін NSU Motorenwerke Ro 80 моделін шығарды, бірақ жетілмеген дизайн аясында көптеген сәтсіздіктерге байланысты көптеген теріс пікірлер алды. Бұл мәселе 1972 жылға дейін шешілмеді, ал компанияны 7 жылдан кейін Audi сіңірді, ал Ванкелдің қозғалтқыштары қазірдің өзінде әйгілі бола бастады.

Жапондық Mazda өндірушісі олардың инженерлері жоғарғы бөлікті тығыздау мәселесін шешкенін (камералар арасындағы тығыздық үшін), қозғалтқыштарды спорттық машиналарда ғана емес, коммерциялық көліктерде де қолдана бастағанын жариялады. Айтпақшы, айналмалы қозғалтқышы бар Mazda автомобильдерінің иелері қозғалтқыштың дроссельдік реакциясы мен икемділігі жоғары екенін атап өтті.

Кейінірек Мазда жетілдірілген қозғалтқышты жаппай енгізуден бас тартты, оны тек RX-7 және RX-8 модельдеріне қондырды. RX-8 үшін Renesis қозғалтқышы жасалды, ол әр түрлі жақсарды, атап айтқанда:

• үрлеуді жақсарту үшін жылжытылған желдеткіш саңылаулар, бұл қуатты айтарлықтай арттырды;
• жылу бұрмалануын болдырмау үшін кейбір керамикалық бөлшектерді қосты;
• электронды қозғалтқышты басқару жүйесі ойластырылған;
• екі ұшқынның болуы (негізгі және кейінгі өрт үшін);
• шығатын жердегі көміртегі шөгінділерін жою үшін су күртесін қосу.

Нәтижесінде көлемі 1.3 литр және қуаты шамамен 231 а.к. болатын ықшам қозғалтқыш алынды.

артықшылықтары

Роторлы поршенді қозғалтқыштың негізгі артықшылықтары:

1. Көлік дизайны негізіне тікелей әсер ететін оның салмағы мен өлшемдері аз. Бұл фактор ауырлық күші төмен спорттық автомобильді жобалау кезінде маңызды.
2. Толығырақ. Бұл қозғалтқышты ұстауға кететін шығындарды азайтуға ғана емес, сонымен қатар байланысты бөлшектердің қозғалуы немесе айналуы үшін қуат шығынын азайтуға мүмкіндік береді. Бұл фактор жоғары тиімділікке тікелей әсер етті.
3. Классикалық поршенді қозғалтқышпен бірдей көлемде айналмалы поршенді қозғалтқыштың қуаты 2-3 есе жоғары.
4. Жұмыстың тегістігі мен икемділігі, негізгі қондырғылардың өзара қозғалуы болмағандықтан, материалды дірілдің болмауы.
5. Қозғалтқыш төмен октанды бензинмен жұмыс істей алады.
6. Жұмыс жылдамдығының кең диапазоны қысқа берілісі бар беріліс қорабын пайдалануға мүмкіндік береді, бұл қалалық жағдайларға өте ыңғайлы.
7. Моменттің «сөресі» Отто қозғалтқышындағыдай төрттен емес, циклдің a уақытында беріледі.
8. Қозғалтқыш майы іс жүзінде ластанбаған, ағызу аралығы бірнеше есе кең. Мұнда май жануға ұшырамайды, поршенді қозғалтқыштар сияқты, бұл процесс сақиналар арқылы жүреді.
9. Жарылыс жоқ.

Айтпақшы, бұл қозғалтқыш ресурстардың қарсаңында болса да, майды көп тұтынады, аз сығымда жұмыс жасаса да, оның қуаты аздап төмендейтіні дәлелденген. Дәл осы қадір-қасиет маған роторлы поршенді қозғалтқышты ұшаққа қондыру үшін пара етті.

Жетілдірілген айналмалы поршенді қозғалтқыштың массаға жетуіне кедергі болатын кемшіліктер де бар.

 кемшіліктер

1. Жану процесі жеткіліксіз, сондықтан жанармай шығыны артады және уыттылық нормалары нашарлайды. Мәселе жұмыс жасайтын қоспаны күйдіретін екінші ұшқынның болуымен ішінара шешіледі.
2. Мұнайдың жоғары шығыны. Кемшілігі Wankel қозғалтқыштарының шамадан тыс майлануымен, ал кейбір жерлерде кейде майдың күйіп кетуімен түсіндіріледі. Жану аймақтарында көміртектің жиналуына әкелетін артық май бар. Олар бұл мәселені жылу беруді жақсартатын және бүкіл қозғалтқыштағы май температурасын теңестіретін «жылу» құбырларын орнату арқылы шешуге тырысты.
3. Жөндеу қиындықтары. Барлық мамандар Wankel қозғалтқышын жөндеуді кәсіби түрде қабылдауға дайын емес. Құрылымдық жағынан, блок классикалық қозғалтқышқа қарағанда күрделі емес, бірақ көптеген нюанстар бар, оларды сақтамау қозғалтқыштың ерте істен шығуына әкеледі. Бұған біз жөндеу жұмыстарының жоғары құнын қосамыз.
4. Төмен ресурс. Mazda RX-8 иелері үшін 80 000 шақырымдық жүгіріс күрделі жөндеуден өткізу уақыты келгенін білдіреді. Өкінішке орай, мұндай ықшамдық пен жоғары тиімділікті әр 80-100 мың шақырым сайын қымбат және күрделі жөндеумен төлеу қажет.

Сұрақтар мен жауаптар:

Айналмалы қозғалтқыш пен поршеньді қозғалтқыштың айырмашылығы неде? Айналмалы қозғалтқышта поршеньдер жоқ, яғни ішкі жану қозғалтқышының білігін айналдыру үшін кері қозғалыстар пайдаланылмайды - ротор бірден айналады.

Автокөліктегі айналмалы қозғалтқыш дегеніміз не? Бұл жылу қондырғысы (ол ауа-отын қоспасының жануынан жұмыс істейді), тек ол беріліс қорабына өтетін білік бекітілген айналмалы роторды пайдаланады.

Неліктен айналмалы қозғалтқыш соншалықты нашар? Айналмалы қозғалтқыштың негізгі кемшілігі қондырғының жану камералары арасындағы тығыздағыштардың тез тозуына байланысты өте аз жұмыс ресурсы болып табылады (жұмыс бұрышы үнемі өзгеріп отырады және тұрақты температура төмендейді).