Дослідження параметрів роботи роторно-поршневого двигуна

Abstract

Досить інтенсивними темпами розвивається напрямок застосування енергії стисненого повітря у різних галузях промисловості та транспорті. Найбільшим недоліком при використанні пневмодвигунів є низька ефективність застосування енергії робочого тіла, тобто питома витрата повітря на кіловат енергії, що виробляється. Подані конструкція та основні параметри нового зразка роторно-поршневого двигуна 12РПД-4,4/1,75 з регульованим золотниковим розподілом повітря. Двигун має дванадцять рівномірно розміщених циліндрів, що забезпечує врівноваженість двигуна та можливість пуску при будь-якому положенні ротора. Запропонована схема механізму руху забезпечує досить просту та компактну конструкцію роторно-поршневого двигуна, при цьому значення відносного мертвого об’єму εо обумовлене лише технологічними зазорами та є незначним (εо = 0,015). Конструкція двигуна передбачає наявність центрального регулюючого кулачкового вала, поворот якого дає змогу регулювати фази газорозподілу та режими роботи двигуна за рахунок ступеня наповнення циліндра ε1 у досить широкому діапазоні. Так, значення ступеня наповнення циліндра знаходяться у межах 0,135…0,175. При зменшенні значення ступеня наповнення ε1 спостерігається зниження питомої витрати стисненого повітря при деякому падінні середнього індикаторного тиску внаслідок зменшення площі індикаторної діаграми. Виконані первинна оцінка та аналіз впливу основних параметрів пневмодвигуна на ефективність енергоперетворення в роторно-поршневому двигуні нової конструкції.Наведено індикаторні діаграми при різному значенні тиску робочого тіла на вході в роторно-поршневий двигун. Значення тиску робочого тіла на вході змінювалося у межах 1,0…1,9 МПа, при цьому індикаторна потужність двигуна складала 0,91…1,62 кВт. Подано залежності зміни індикаторних показників двигуна 12РПД-4,4/1,75 таких, як потужність, питома витрата повітря, середній тиск та індикаторний ККД. Установлено, що залежно від навантаження роторно-поршневого двигуна питома індикаторна витрата повітря складає 29,9…18,4 кг/кВт·год, при цьому індикаторний ККД змінюється в межах 0,47…0,83.The direction of application of compressed air energy in various industries and transport is developing at a fairly intensive pace. The biggest drawback when using an air motor is the low energy efficiency of the working fluid, that is, the specific air consumption per kilowatt of generated energy. The design and basic parameters of the new rotary-piston engine 12RPE-4,4/1,75 with adjustable spool air distribution are presented. The engine has twelve cylinders evenly spaced, which ensures the balance of the engine and the ability to start at any position of the rotor. The propo sed scheme of the mechanism of motion provides a fairly simple and compact design of a rotary-piston engine, with the value of the relative dead volume εo due to only technological gaps and slightly (εo = 0.015). The engine design provides for the presence of a central regulating cam shaft, the rotation of which allows adjusting the valve timing and engine operating modes due to the degree of filling of the cylinder ε1 over a fairly wider ange. Thus, the values of the degree of filling of the cylinder are in the range of 0.135...0.175. With a decrease in the degree of filling ε1, a decrease in the specific consumption of compressed air is observed with a certain drop in the average indicator pressure due to a decrease in the area of the indicator diagram. The primary assessment and analysis of the influence of the main pa-rameters of the air motor on the efficiency of energy conversion in a rotary-piston engine of a new design were carried out. Indicator diagrams for different values of working fluid pressure at the entrance to the rotary-piston engine are given. The pressure value of the working fluid at the inlet varied within 1.0...1.9 MPa, while the indicator engine power was 0.91...1.62 kW. The dependence of changes in the indicator indicators of the 12 RPE-4,4/1,75 engine, such as power, specific air consumption, average pressure and indicator efficiency, is given. It was established that, depending on the load of the rotor-piston engine, the specific indicator air flow rate is 29.9...18.4 kg/kW∙h, while the indicator efficiency varies within 0.47...0.83.