Особливості кінематики роторно-поршневого двигуна нової конструкції

Abstract

Наведені загальна будова та принцип роботи роторно-поршневого двигуна нової конструкції 12РПД-4,4/1,75 з регульованим золотниковим розподілом повітря. Конструкція двигуна поєднує переваги поршневих та роторних двигунів, що забезпечує низькі значення питомої витрати робочого тіла й високі значення ККД. Розглянутий роторно-поршневий двигун завдяки своїм техніко-експлуатаційним перевагам має широкий спектр застосування у різних галузях промисловості та у складі енергетичних установок різного призначення, на-приклад у схемах комбінованих силових установок транспортних засобів. Досить проста й компактна конструкція при малій вазі запропонованого двигуна забезпечує його невисоку ціну при виготовленні, а також надійність і невибагливість при експлуатації. Роторно-поршневий двигун завдяки рівномірному розміщенню циліндрів у роторі та малій вазі деталей, що рухаються зворотно-поступово, має високу врівноваженість та можливість пуску при будь-якому положенні центрального ротора. Конструкція двигуна, як і для всіх ротаційних двигунів, передбачає відсутність мертвого об’єму. Тобто фактично мертвий об’єм відповідає роботі виштовхування при тиску впуску в компресорному циклі. На відміну від існуючих серійних пневмодвигунів із золотниковим розподілом повітря, розглянута конструкція роторно-поршневого двигуна має можли-вість регулювати фази газорозподілу та режими роботи двигуна за рахунок ступеня наповнення циліндра. Регулювання фаз газорозподілу в досить широкому діапазоні забезпечується за рахунок повороту центрального регулюючого кулачкового вала. Крім того, центральний регулюючий кулачок дає змогу змінювати на-прямок обертання центрального ротора. Розглянута кінематична схема, яка значно відрізняється від кла-сичної схеми кривошипно-шатунного механізму. Проведений кінематичний аналіз схеми руху роторно-поршневого двигуна. Для подальшого розрахунку діючих сил у двигуні запропоновані залежності визначення безрозмірних переміщення, швидкості та прискорення поршня залежно від кута повороту центрального ротора φ. Визначені коефіцієнти гармонічного ряду в зазначених залежностях.The general structure and principle of operation of the rotary-piston engine of the new design 12RPE4,4/1,75 with adjustable spool air distribution are given. The design of the engine combines the advantages of piston and rotor engines, provides low values of the specific consumption of the working fluid and high values of efficiency. Considered a rotary-piston engine due to its technical and operational advantages has a wide range of applications in various industries and as part of power plants for various purposes, for example, in the schemes of combined power plants of vehicles. A fairly simple and compact design with a low weight of the proposed engine ensures its low price in manufacturing, as well as reliability and simplicity in operation.The rotor piston engine due to the uniform placement of the cylinders in the rotor and the low weight of parts that move back and forth gradually, has high balance and the ability to start at any position of the central rotor.The design of the engine, as for all rotary engines, implies the absence of dead volume.That is, a virtually dead volume corresponds to the push operation at the intake pressure in the compressor cycle. In contrast to the existing serial air motors with a spool air distribution, the considered design of a rotary-piston engine has the ability to adjust the valve timing and engine operating conditions due to the degree of filling of the cylinder. Regulation of the valve timing over a fairly wide range is ensured by turning the central adjusting camshaft. In addition, the central adjusting cam allows you to change the direc-tion of rotation of the central rotor. The kinematic scheme is considered, which differs significantly from the classical scheme of a crank mechanism. A kinematic analysis of the rotor-piston engine motion pattern is carried out. For further calculation of the acting forces in the engine, the dependencies of the definition of dimensionless displacement, velocity and acceleration of the piston depending on the angle of rotation of the central rotor φ are proposed. The coefficients of the harmonic series in these dependencies are determined.