Роторный мотор принцип работы: устройство, принцип работы, преимущества и недостатки

Содержание

устройство, принцип работы, преимущества и недостатки

Роторный двигатель (РПД или роторно-поршневой двигатель), в отличие от традиционного поршневого ДВС, проще в плане конструкции. Также данный тип силовой установки имеет более высокий КПД. Соответственно, даже при небольшом рабочем объеме «отдача» от такого мотора достаточно высокая. 

При этом РПД не получил широкого распространения в автомобильной индустрии. К сожалению, даже с учетом всех преимуществ, агрегат также имеет целый ряд недостатков. Далее мы рассмотрим, как устроен и работает роторный мотор, а также его сильные и слабые стороны.

Содержание статьи

Роторный двигатель: устройство и принцип работы РПД

Итак, роторный двигатель, который также называют двигатель Ванкеля в честь его создателя, представляет собой достаточно обособленный тип ДВС. При этом данный вид двигателей устанавливался на разные авто (например, роторный двигатель ВАЗ, роторный двигатель Мазда и т.Роторный мотор принцип работы: устройство, принцип работы, преимущества и недостатки

д.), однако в большей степени популяризировали агрегат именно Mazda благодаря спорткару Мазда RX‑8 с роторным двигателем 13B-MSP.

Если коротко, в обычном поршневом моторе энергию от сгорания топлива в цилиндрах преобразует в возвратно-поступательное движение громоздкая поршневая группа, после чего происходит дальнейшее преобразование во вращательное движение (вращение коленвала).

В свою очередь, в роторном моторе нет ЦПГ, преобразование энергии происходит фактически «напрямую», то есть практически без потерь. Само собой, на Мазда роторный двигатель стал достаточно мощным «сердцем» с выдающимися характеристиками.

Примечательно то, что бензиновый атмосферный роторный мотор с рабочим объемом всего лишь 1.3 литра (13B-MSP) с 2  роторами в виде секций выдавал 192 лошадиных силы. В то же время его форсированная версия позволяла снять уже 231 «лошадку».

  • Если рассматривать конструкцию, двигатель получил 5 корпусов, в результате чего были образованы 2 камеры. Указанные камеры, подобно цилиндрам, предназначены для сгорания топливно-воздушной смеси.Роторный мотор принцип работы: устройство, принцип работы, преимущества и недостатки
    Энергия сгорания топлива вращает роторы, которые закреплены на эксцентриковом валу, который напоминает коленвал обычного ДВС.

При этом движение ротора сложное, так как ротор не вращается, а фактически «обкатывается» своей внутренней шестерней вокруг стационарной шестерни, которая прикреплена в центре одной из боковых стенок камеры. Сам эксцентриковый вал проходит через все корпуса и стационарные шестерни. Вращение ротора, точнее, его вращательное движение происходит так, что на 1 его оборот приходится 3 оборота эксцентрикового вала.

Еще примечательно то, что хотя в роторном моторе также есть циклы впуска, сжатия, рабочего такта и выпуска, механизм ГРМ максимально упрощен. Отсутствует привод газораспределительного механизма, нет распределительных валов, а также и самих клапанов.

Все необходимые функции реализованы счет впускных и выпускных окон,  которые выполнены в боковых стенках. На деле, ротор во время вращения открывает, а также закрывает эти окна. Чтобы было понятно, давайте рассмотрим принцип работы роторного двигателя на примере агрегата с одной секцией.Роторный мотор принцип работы: устройство, принцип работы, преимущества и недостатки

  • Итак, боковые стороны ротора вместе со стенками корпусов формируют рабочую полость. Кода ротор двигателя находится в начальном положении, по объему полость небольшая (это начало такта впуска). Далее, вращаясь, ротор, открывает впускные окна, в результате в камеру попадает рабочая топливная смесь. Когда полость достигает максимального объема, ротор перекроет впускные окна, после чего начнется такт сжатия (полость начнет уменьшаться).

В момент, когда объем полости снова минимален, за счет искры от свечи произойдет воспламенение смеси и начнется рабочий такт. Далее энергия сгорания топлива вращает ротор, после чего ротор перейдет в положение, при котором открываются выпускные окна (осуществляется выпуск отработавших газов). После выпуска весь цикл повторяется.

Другие полости будут работать точно так же. С учетом того, что полостей 3, за один оборот ротора произойдет 3 рабочих такта. Более того, эксцентриковый вал вращается быстрее ротора в 3 раза. Результат — по одному рабочему такту на один оборот вала мотора с одной секцией.Роторный мотор принцип работы: устройство, принцип работы, преимущества и недостатки Вполне очевидно, что поршневой четырехтактный ДВС с одним цилиндром имеет соотношение в 2 раза ниже по сравнению с роторным.

Получается, если сопоставить число рабочих тактов на оборот вала, тогда двухсекционный 13B-MSP напоминает обычный поршневой мотор на 4 цилиндра, однако при объеме 1.3 л двигатель такой же мощный, как и поршневой агрегат с объемом чуть более 2.5 литров. Еще добавим, что роторный мотор  имеет намного более высокую детонационную стойкость, что позволяет превратить этот мотор в двигатель на водороде.

Конструктивные особенности роторного мотора

Хотя роторный мотор конструктивно имеет меньше деталей, его принцип работы несколько сложнее. Также в устройстве роторного двигателя применены элементы из разных материалов (чугун, алюминий). Еще имеются особые покрытия (например, хром).

Статоры (корпусы роторов) имеют металлические вставки из особой стали, интегрированные в алюминиевый корпус. На деле, статор больше похож на цилиндр с хонингованной гильзой.Роторный мотор принцип работы: устройство, принцип работы, преимущества и недостатки В свою очередь, боковые корпусы выполнены из чугуна, в них сделаны впускные и выпускные окна. На крайних статорах крепятся шестерни.

Сам ротор является поршнем и шатуном, сделан из облегченного чугуна. Н каждой стороне ротора есть камера сгорания и уплотнители для сохранения герметичности. Во внутренней части ротора стоит роторный подшипник, напоминающий вкладыш коленвала.

  • На обычном поршне традиционного ДВС поршень имеет 3 кольца – пара компрессионных и маслосъемное кольцо. В свою очередь, ротор имеет апексы (уплотнители вершин ротора). Апексы играют роль компрессионных колец. Указанные элементы прижимаются к стенке статора пружиной, а также они прижаты за счет центробежной силы.

Функцию второго пояса компрессионных колец выполняют боковые, а также угловые уплотнения. Они тоже прижимаются пружинами. Эти боковые уплотнители выполнены из металлокерамики, в то же время  угловые уплотнители чугунные. Дополнительно имеются  уплотнения для изоляции, чтобы отработавшие газы не попадали во впускные окна через зазоры, которые образуются между самим ротором и боковым корпусом соответственно.Роторный мотор принцип работы: устройство, принцип работы, преимущества и недостатки

Еще с двух сторон ротора имеются особые масляные уплотнения (по аналогии с маслосъемными кольцами), которые удерживают масло, поступающее во внутреннюю полость ротора для охлаждения.

Кстати, система смазки роторного ДВС сложная, включает в себя радиатор охлаждения масла, а также целую группу из нескольких типов масляных форсунок. Форсунки интегрированы в эксцентриковый вал для охлаждения роторов, также они установлены в статоры.

Еще масло подается и в рабочую полость, смешиваясь с горючей смесью и выгорая вместе с топливным зарядом. На деле, роторный мотор весьма требователен к качеству масла. Если заливать неподходящую смазку, агрегат коксуется, возникает детонация и т.д.

Также добавим, что система питания простая, есть несколько форсунок (пара форсунок перед впускными окнами, а также во впускном коллекторе). Что касается зажигания, использованы две свечи на один ротор. Это сделано по причине того, что камеры сгорания сами по себе получились длинными. В результате, чтобы добиться равномерного и полноценного сгорания смеси,  используют две свечи, причем их электроды отличаются.Роторный мотор принцип работы: устройство, принцип работы, преимущества и недостатки

При замене свечей важно обращать на это внимание.

Недостатки роторного двигателя

На старте продаж роторная Мазда пользовалась активным спросом, так как автомобиль привлекал автолюбителей своим  необычным и мощным двигателем (особенно форсированные версии с мощностью около 500 л.с.). Однако немного позже владельцы уже на относительно небольших пробегах столкнулись с первыми проблемами и минусами данного типа ДВС.    

Основные недостатки — большой расход топлива и относительно низкий ресурс роторного двигателя 13B-MSP. В идеальных условиях силовая установка данного типа способна выходить около 100 тыс. км пробега. Что касается реальной эксплуатации, часто моторы приходили в негодность уже к 50-60 тыс. км. пробега.

Обычно первыми выходят из строя уплотнения ротора. Причина вполне очевидна, так как уплотнения находятся под высокими нагрузками и сильно нагреваются. Также дает о себе знать и детонация, износ подшипников эксцентрикового вала, роторов и т.Роторный мотор принцип работы: устройство, принцип работы, преимущества и недостатки

д.

  • Примечательно то, что первыми сдаются апексы (уплотнения на торцах), тогда как боковые уплотнители ходят намного дольше. В результате износа апексов, а также их установочных мест на роторе, в двигателе падает компрессия, углы уплотнителей могут отваливаться, повреждая поверхности статора.

Также следует отметить быстрый выход из строя коренных вкладышей эксцентрикового вала. С учетом того, что вал осуществляет вращение в 3 раза быстрее роторов, роторы несколько смещаются по отношению к стенкам статора, причем вершины роторов должны всегда быть удалены на одно расстояние от стенок.

Рекомендуем также прочитать статью о том, что такое гибридный двигатель автомобиля. Из этой статьи вы узнаете, как устроен и работает двигатель гибрид, а также что нужно знать о гибридном двигателе перед покупкой автомобиля с силовой установкой данного типа.

В результате, когда углы апексов выпадают, на поверхности статора неизбежно появляются задиры. При этом диагностика роторного двигателя сильно затруднена, так как, в отличие от обычного мотора, роторный двигатель не стучит в случае износа вкладышей.Роторный мотор принцип работы: устройство, принцип работы, преимущества и недостатки

Параллельно отметим, что на версиях данного мотора с наддувом работа агрегата на обедненной смеси приводит к перегреву апекса. Далее пружина, прижимающая апекс, просто гнет его и компрессия сильно снижается. Еще форсированные (роторные двигатели с наддувом) отличаются неравномерным нагревом корпуса.

В верхней части ДВС, где происходят такты впуска и сжатия, более холодные. В то же время нижняя часть, где протекает процесс сгорания смеси и выпуска раскаленных газов, нагревается намного сильнее. Результат – деформация корпуса форсированных версий.

  • Также отметим, что отдельно проявились и проблемы системы смазки. На практике, масляные форсунки в статоре часто загрязняются и перестают работать. При этом промыть клапаны форсунок не получается, то есть нужна замена. Если же вовремя проблема не была установлена, масляное голодание становится причиной сильного износа целого ряда элементов роторного двигателя.

При этом во всех случаях и независимо от причины, статор на практике восстановить практически не представляется возможным, а также следует отметить отсутствие ремонтных запчастей.Роторный мотор принцип работы: устройство, принцип работы, преимущества и недостатки Это значит, что если статор поврежден, восстановить двигатель очень сложно и дорого. То же самое касается и ротора. Если пазы под апексы повреждены, отремонтировать деталь практически невозможно.

Все это означает, что мотор фактически «одноразовый» и качественно его отремонтировать нет возможности. Единственный выход – покупка и установка нового двигателя, так как контрактные варианты в большинстве случаев тоже будут изношены и долго не прослужат. Само собой, купить роторный двигатель без пробега можно, но цена роторного двигателя будет высокой.   

Советы и рекомендации

Прежде всего, роторный двигатель необходимо «кормить» только качественным высокооктановым бензином (не ниже АИ-98). Только качественное топливо позволяет избежать детонации, а также замедляет процесс накопления нагара на электродах свечей зажигания.

Еще следует помнить, что этот мотор предельно чувствителен не только к качеству, но и типу масла. Например, не рекомендуется лить синтетику, так как быстро скапливается нагар на апексах, компрессия падает.Роторный мотор принцип работы: устройство, принцип работы, преимущества и недостатки Заливать в такой мотор следует исключительно рекомендуемое самим производителем масло или подходящую по всем допускам «минералку».

Также замену масла нужно производить часто, масло в роторном моторе меняют каждые 4-5 тыс. км.  Еще важно своевременно менять воздушный фильтр двигателя, так как его загрязнение может привести к закоксовке масляных форсунок системы смазки. Что касается свечей зажигания, лучше производить их замену каждые 10-15 тыс. км.

  • Как правило, основным признаком проблем роторного мотора является потеря компрессии, которая проявляется в затрудненном холодном пуске. Далее неполадки прогрессируют, мотор начинает плохо заводиться как на «холодную», так и на «горячую». Обычно в таком случае очевиден износ апексов, скопление отложений на электродах свечей зажигания и т.д.

В подобной ситуации необходимо срочно отправляться на диагностику к специалистам по ремонту ДВС данного типа. На практике, хотя ремонт сложный и дорогой, в последнее время  в СНГ появилось  несколько центров, специализирующихся на дефектовке и ремонте роторного двигателя  с гарантией.Роторный мотор принцип работы: устройство, принцип работы, преимущества и недостатки

Как правило, в рамках ремонта выполняется замена статоров, уплотнений роторов, самих роторов и т.д. Конечно, ремонт не дешевый, но однозначно более доступный по сравнению с покупкой нового силового агрегата.

Напоследок отметим, как и поршневой двигатель, роторный мотор нуждается в прогреве перед поездкой. При этом пока мотор не выйдет на рабочие температуры, нагружать агрегат не следует. При таком подходе, а также в сочетании с качественным бензином и маслом, а также своевременном обслуживании, есть все шансы, что роторный двигатель Mazda RX-8 пройдет без ремонта около 80 или даже 100 тыс. км.

Подведем итоги

С учетом приведенной выше информации становится понятно, почему роторный двигатель не получил широкого распространения даже с учетом целого ряда преимуществ.Роторный мотор принцип работы: устройство, принцип работы, преимущества и недостатки Прежде всего, небольшой ресурс,  необходимость частого и затратного облуживания, а также сложность ремонта РПД являются серьезными недостатками силовых установок данного типа.

Рекомендуем также прочитать статью о том, что такое двигатель на водороде. Из этой статьи вы узнаете, какие особенности имеет водородный двигатель, а также какие перспективы имеет двигатель на водороде.

По этой причине следует отдельно изучить все нюансы, рассмотренные выше, особенно если к покупке рассматривается автомобиль с роторным двигателем. Например, Мазда RX-8 на вторичном рынке может показаться  отличным вариантом, так как данные авто продаются по привлекательной цене на фоне конкурентов с аналогичными характеристиками.

Однако на практике такой автомобиль может требовать замены или серьезного и дорогостоящего ремонта силового агрегата. Более того, даже если с двигателем все в порядке, не стоит рассчитывать на большой ресурс, а также потенциальным владельцам следует готовиться к более высоким расходам на плановое обслуживание роторного двигателя по сравнению с форсированными поршневыми ДВС (как атмосферными, так и с наддувом).Роторный мотор принцип работы: устройство, принцип работы, преимущества и недостатки   

орел и решка. Принцип работы роторного двигателя, плюсы и минусы системы Из каких материалов создается роторно поршневой двигатель

Идея роторного двигателя слишком заманчива: когда и конкурент весьма далек от идеала, кажется, что вот-вот преодолеем недостатки и получим не мотор, а само совершенство… Mazda находилась в плену этих иллюзий аж до 2012 года, когда была снята с производства последняя модель с роторным двигателем — RX-8 .

История создания роторного двигателя

Второе имя роторного двигателя (РПД) — ванкель (этакий аналог дизеля). Именно Феликсу Ванкелю сегодня приписываются лавры изобретателя роторно-поршневого двигателя и даже рассказывается трогательная история о том, как Ванкель шел к поставленной цели тогда же, когда Гитлер шел к своей.Роторный мотор принцип работы: устройство, принцип работы, преимущества и недостатки

На самом деле все было чуточку иначе: талантливый инженер, Феликс Ванкель действительно трудился над разработкой нового, простого двигателя внутреннего сгорания, но это был другой двигатель, основанный на совместном вращении роторов.

После войны Ванкель был привлечен немецкой фирмой NSU, занимавшейся в основном выпуском мотоциклов, в одну из рабочих групп, трудившихся над созданием роторного двигателя под руководством Вальтера Фройде.

Вклад Ванкеля — это обширные исследования уплотнений вращающихся клапанов. Базовая схема и инженерная концепция принадлежат Фройде. Хотя у Ванкеля был патент на двойственное вращение.

Первый двигатель имел вращающуюся камеру и неподвижный ротор. Неудобство конструкции навело на мысль поменять схему местами.

Первый двигатель с вращающимся ротором начал работу в середине 1958 года. Он мало отличался от своего потомка наших дней — разве что свечи пришлось перенести на корпус.

Вскоре фирма объявила о том, что ей удалось создать новый и очень перспективный двигатель.Роторный мотор принцип работы: устройство, принцип работы, преимущества и недостатки Почти сотня компаний, занимающихся производством автомобилей, закупила лицензии на выпуск этого мотора. Треть лицензий оказалась в Японии.

РПД в СССР

А вот Советский Союз лицензию не покупал вовсе. Разработки собственного роторного двигателя начались с того, что в Союз привезли и разобрали немецкий автомобиль Ro-80, производство которого NSU начала в 1967 году.

Через семь лет после этого на заводе ВАЗ появилось конструкторское бюро, разрабатывающее исключительно роторно-поршневые двигатели. Его трудами в 1976 году возник двигатель ВАЗ-311. Но первый блин получился комом, и его дорабатывали еще шесть лет.

Первый советский серийный автомобиль с роторным двигателем — это ВАЗ-21018, представленный в 1982 году. К сожалению, уже в опытной партии у всех машин вышли из строя моторы. Дорабатывали еще год, после чего появился ВАЗ-411 и ВАЗ 413, которые были взяты на вооружение силовыми ведомствами СССР. Там не особо переживали за расход топлива и малый ресурс мотора, зато нуждались в быстрых, мощных, но неприметных авто, способных угнаться за иномаркой.Роторный мотор принцип работы: устройство, принцип работы, преимущества и недостатки


РПД на Западе

На Западе роторный двигатель не произвел бума, а конец его разработкам в США и Европе положил топливный кризис 1973 года, когда цены на бензин резко взлетели, и покупатели машин стали прицениваться к моделям с экономным расходованием топлива.

Если учесть, что роторный двигатель съедал до 20 литров бензина на сотню км, продажи его во время кризиса упали до предела.

Единственной страной на Востоке, не утратившей веру, стала Япония. Но и там производители довольно быстро охладели к двигателю, который никак не желал совершенствоваться. И в конце концов там остался один стойкий оловянный солдатик — компания Mazda. В СССР топливный кризис не ощущался. Производство машин с РПД продолжалось и после распада Союза. ВАЗ прекратил заниматься РПД только в 2004 году. Mazda смирилась только в 2012.

Особенности роторного мотора

В основу конструкции положен ротор треугольной формы, каждая из граней которого имеет выпуклость ().Роторный мотор принцип работы: устройство, принцип работы, преимущества и недостатки Ротор вращается по планетарному типу вокруг центральной оси — статора. Вершины треугольника при этом описывают сложную кривую, именуемую эпитрохоидой. Форма этой кривой обуславливает форму капсулы, внутри которой вращается ротор.


У роторного мотора те же четыре такта рабочего цикла, что и у его конкурента — поршневого мотора.

Камеры образуются между гранями ротора и стенками капсулы, их форма — переменная серповидная, что является причиной некоторых существенных недостатков конструкции. Для изоляции камер друг от друга используются уплотнители — радиальные и торцевые пластины.

Если сравнивать роторный ДВС с поршневым, то первым бросается в глаза то, что за один оборот ротора рабочий ход происходит три раза, а выходной вал при этом вращается в три раза быстрее, чем сам ротор.

У РПД отсутствует система газораспределения , что весьма упрощает его конструкцию. А высокая удельная мощность при малом размере и весе агрегата являются следствием отсутствия коленвала , шатунов и других сопряжений между камерами.Роторный мотор принцип работы: устройство, принцип работы, преимущества и недостатки

Достоинства и недостатки роторных двигателей

Преимущества

    Роторный двигатель хорош тем, что состоит из куда меньшего числа деталей , чем его конкурент — процентов на 35-40.

    Два двигателя одинаковой мощности — роторный и поршневый — будут сильно отличаться габаритами. Поршневый в два раза больше .

    Роторный мотор не испытывает большой нагрузки на высоких оборотах даже в том случае, если на низкой передаче разгонять машину до скорости более 100 км/ч.

    Автомобиль, на котором стоит роторный двигатель, проще уравновесить, что дает повышенную устойчивость машины на дороге.

    Даже самые легкие из транспортных средств не страдают от вибрации, потому что РПД вибрирует куда меньше, чем «поршневик» . Это происходит в силу большей сбалансированности РПД.

Недостатки

    Главным недостатком роторного двигателя автомобилисты назвали бы его малый ресурс , который является прямым следствием его конструкции.Роторный мотор принцип работы: устройство, принцип работы, преимущества и недостатки Уплотнители изнашиваются крайне быстро, так как их рабочий угол постоянно меняется.

    Мотор испытывает перепады температур через каждый такт, что также способствует износу материала. Добавьте к этому давление, которое оказывается на трущиеся поверхности, что лечится только впрыскиванием масла непосредственно в коллектор.

    Износ уплотнителей становится причиной утечки между камерами, перепады давления между которыми слишком велики. Из-за этого КПД двигателя падает, а вред экологии растет.

    Серповидная форма камер не способствует полноте сгорания топлива , а скорость вращения ротора и малая длина рабочего хода — причина выталкивания еще слишком горячих, не до конца сгоревших газов на выхлоп. Помимо продуктов сгорания бензина там еще присутствует масло, что в совокупности делает выхлоп весьма токсическим. Поршневый — приносит меньше вреда экологии.

    Непомерные аппетиты двигателя на бензин уже упоминались, а масло он «жрет» до 1 литр на 1000 км.Роторный мотор принцип работы: устройство, принцип работы, преимущества и недостатки Причем стоит раз забыть про масло и можно попасть на крупный ремонт, если не замену двигателя.

    Высокая стоимость — из-за того, что для изготовления мотора нужно высокоточное оборудование и очень качественные материалы.

Как видите, недостатков у роторного двигателя полно, но и поршневый мотор несовершенен, поэтому состязание между ними не прекращалось так долго. Закончилось ли оно навсегда? Время покажет.

Рассказываем как устроен и работает роторный двигатель

Роторный двигатель представляет собой двигатель внутреннего сгорания, устройство которого в корне отличается от обычного поршневого двигателя.
В поршневом двигателе в одном и том же объеме пространства (цилиндре) выполняются четыре такта: впуск, сжатие, рабочий ход и выпуск. Роторный двигатель осуществляет те же такты, но все они происходят в различных частях камеры. Это можно сравнить с наличием отдельного цилиндра для каждого такта, причем поршень постепенно перемещается от одного цилиндра к другому.Роторный мотор принцип работы: устройство, принцип работы, преимущества и недостатки

Роторный двигатель изобретен и разработан доктором Феликсом Ванкелем и иногда называется двигатель Ванкеля или роторный двигатель Ванкеля.

В этой статье мы расскажем о том, как работает роторный двигатель. Для начала рассмотрим принцип его работы.

Принцип работы роторного двигателя

Ротор и корпус роторного двигателя Mazda RX-7. Эти детали заменяют поршни, цилиндры, клапаны и распредвал поршневого двигателя.

Как и поршневой, роторный двигатель использует давление, которое создается при сгорании топливовоздушной смеси. В поршневых двигателях, это давление создается в цилиндрах, и приводит поршни в движение. Шатуны и коленчатый вал преобразуют возвратно-поступательные движения поршня во вращательное движение, которое может быть использовано для вращения колес автомобиля.

В роторном двигателе, давление сгорания образуется в камере, сформированной частью корпуса, закрытой стороной треугольного ротора, который используется вместо поршней.

Ротор вращается по траектории, напоминающую линию, нарисованную спирографом.Роторный мотор принцип работы: устройство, принцип работы, преимущества и недостатки Благодаря такой траектории, все три вершины ротора контактируют с корпусом, образуя три разделенных объема газа. Ротор вращается, и каждый из этих объемов попеременно расширяется и сжимается. Это обеспечивает поступление топливовоздушной смеси в двигатель, сжатие, полезную работу при расширении газов и выпуск выхлопа.

Mazda RX-8


Mazda стала пионером в массовом производстве автомобилей с роторным двигателем. RX-7, который поступил в продажу в 1978 году, был, пожалуй, наиболее успешным автомобилем с роторным двигателем. Но ему предшествовал целый ряд автомобилей, грузовиков и даже автобусов с роторным двигателем, начиная с Cosmo Sport 1967 года. Однако RX-7 не производится с 1995 года, но идея роторного двигателя не умерла.

Mazda RX-8 оснащена роторным двигателем под названием RENESIS. Этот двигатель был назван лучшим двигателем 2003 г. Он является атмосферным двухроторным и производит 250 л.с.

Строение роторного двигателя


Роторный двигатель имеет систему зажигания и систему впрыска топлива, схожие с используемыми в поршневых двигателях.Роторный мотор принцип работы: устройство, принцип работы, преимущества и недостатки Строение роторного двигателя в корне отличается от поршневого.

Ротор

Ротор имеет три выпуклых стороны, каждая из которых выполняет роль поршня. Каждая сторона ротора имеет углубление, что повышает скорость вращения ротора, предоставляя больше пространства для топливовоздушной смеси.

На вершине каждой грани расположена металлическая пластина, которая разделяет пространство на камеры. Два металлических кольца на каждой стороне ротора формируют стенки этих камер.

В центре ротора расположено зубчатое колесо с внутренним расположением зубьев. Оно сопрягается с шестерней, закрепленной на корпусе. Такое сопряжение задает траекторию и направление вращения ротора в корпусе.

Корпус (статор)


Корпус имеет овальную форму (форму эпитрохоиды, если быть точным). Форма камеры разработана так, чтобы три вершины ротора всегда находились в контакте со стенкой камеры, образуя три изолированных объемах газа.

В каждой части корпуса происходит один из процессов внутреннего сгорания.Роторный мотор принцип работы: устройство, принцип работы, преимущества и недостатки Пространство корпуса разделено для четырех тактов:

  • Впуск
  • Сжатие
  • Рабочий такт
  • Выпуск
Порты впуска и выпуска расположены в корпусе. В портах отсутствуют клапаны. Выпускной порт непосредственно соединен с выхлопной системой, а впускной порт — с дросселем.

Выходной вал


Выходной вал (обратите внимание на эксцентриковые кулачки)

Выходной вал имеет закругленные выступы-кулачки, расположенные эксцентрично, т.е. смещены относительно центральной оси. Каждый ротор сопряжен с одним из этих выступов. Выходной вал является аналогом коленчатого вала в поршневых двигателях. При вращении ротор толкает кулачки. Так как кулачки установлены несимметрично, сила с которой ротор на него давит, создает крутящий момент на выходном валу, заставляя его вращаться.

Сбор роторного двигателя

Роторный двигатель собирается слоями. Двухроторный двигатель состоит из пяти слоев, удерживаемых длинными болтами, установленными по кругу.Роторный мотор принцип работы: устройство, принцип работы, преимущества и недостатки Охлаждающая жидкость проходит через все части конструкции.

Два крайних слоя имеют уплотнения и подшипники для выходного вала. Они также изолируют две части корпуса, в которых расположены роторы. Внутренние поверхности этих частей являются гладкими, что обеспечивает надлежащее уплотнение роторов. Впускной порт подачи расположен в каждой из крайних частей.

Часть корпуса, в которой расположен ротор (обратите внимание на расположение выпускного порта)

Следующий слой включает корпус ротора овальной формы и выпускной порт. В этой части корпуса установлен ротор.

Центральная часть включает два впускных порта — по одному для каждого ротора. Она также разделяет роторы, поэтому ее внутренняя поверхность является гладкой.

В центре каждого ротора расположено зубчатое колесо с внутренним расположением зубьев, которое вращается вокруг меньшей шестерни, установленной на корпусе двигателя. Она определяет траекторию вращения ротора.

Мощность роторного двигателя

В центральной части расположен впускной порт для каждого ротора

Как и поршневые двигатели, в роторном двигателе внутреннего сгорания используется четырехтактный цикл.Роторный мотор принцип работы: устройство, принцип работы, преимущества и недостатки Но в роторном двигателе такой цикл осуществляется иначе.

За один полный оборот ротора эксцентриковый вал выполняет три оборота.

Основным элементом роторного двигателя является ротор. Он выступает в роли поршней в обычном поршневом двигателе. Ротор установлен на большом круглом кулачке выходного вала. Кулачок смещен относительно центральной оси вала и выступает в роли коленчатой рукояти, позволяя ротору вращать вал. Вращаясь внутри корпуса, ротор толкает кулачок по окружности, поворачивая его три раза за один полный оборот ротора.

Размер камер, образованных ротором, изменяется при его вращении. Такое изменение размера обеспечивает насосное действие. Далее мы рассмотрим каждый из четырех тактов роторного двигателя.

Впуск

Такт впуска начинается при прохождении вершины ротора через впускной порт. В момент прохождения вершины через впускной порт, объем камеры приближен к минимальному. Далее объем камеры увеличивается, и происходит всасывание топливовоздушной смеси.Роторный мотор принцип работы: устройство, принцип работы, преимущества и недостатки

При дальнейшем повороте ротора, камера изолируется, и начинается такт сжатия.

Сжатие

При дальнейшем вращении ротора, объем камеры уменьшается, и происходит сжатие топливовоздушной смеси. При прохождении ротора через свечи зажигания, объем камеры приближен к минимальному. В этот момент происходит воспламенение.

Рабочий такт

Во многих роторных двигателях установлено две свечи зажигания. Камера сгорания имеет достаточно большой объем, поэтому при наличии одной свечи, воспламенение происходило бы медленнее. При воспламенении топливовоздушной смеси образуется давление, приводящее ротор в движение.

Давление сгорания вращает ротор в сторону увеличения объема камеры. Газы сгорания продолжают расширяться, вращая ротор и создавая мощность до момента прохождения вершины ротора через выпускной порт.

Выпуск

При прохождении ротора через выпускной порт, газы сгорания под высоким давлением выходят в выхлопную систему. При дальнейшем вращении ротора, объем камеры уменьшается, выталкивая оставшиеся выхлопные газы в выпускной порт.Роторный мотор принцип работы: устройство, принцип работы, преимущества и недостатки К тому моменту, как объем камеры приближается к минимальному, вершина ротора проходит через впускной порт, и цикл повторяется.

Необходимо отметить, что каждая из трех сторон ротора всегда вовлечена в один из тактов цикла, т.е. за один полный оборот ротора осуществляется три рабочих такта. За один полный оборот ротора, выходной вал совершает три оборота, т.к. на один оборот вала приходится один такт.

Различия и проблемы

По сравнению с поршневым двигателем, роторный двигатель имеет определенные отличия.

Меньше движущихся деталей

В отличие от поршневого двигателя, в роторном двигателе используется меньше движущихся деталей. Двухроторный двигатель включает три движущиеся детали: два ротора и выходной вал. Даже в простейшем четырехцилиндровом двигателе используется не менее 40 движущихся деталей, включая поршни, шатуны, распредвал, клапаны, клапанные пружины, коромысла, ремень ГРМ и коленвал.

Благодаря уменьшению количества движущихся деталей, повышается надежность роторного двигателя.Роторный мотор принцип работы: устройство, принцип работы, преимущества и недостатки По этой причине некоторые производители вместо поршневых двигателей используют роторные на своих воздушных судах.

Плавная работа

Все части роторного двигателя вращаются непрерывно в одном направлении, а не постоянно меняют направление движения, как поршни в обычном двигателе. В роторных двигателях используются сбалансированные вращающиеся противовесы, предназначенные для гашения вибраций.

Подача мощности также обеспечивается более плавно. В связи с тем, что каждый такт цикла протекает за поворот ротора на 90 градусов, и выходной вал совершает три оборота на каждый оборот ротора, каждый такт цикла протекает за поворот выходного вала на 270 градусов. Это значит, что двигатель с одним ротором обеспечивает подачу мощности при 3/4 оборота выходного вала. В одноцилиндровом поршневом двигателе, процесс сгорания происходит на 180 градусах каждого второго оборота, т.е. 1/4 каждого оборота коленвала (выходной вал поршневого двигателя).

Медленная работа

В связи с тем, что ротор вращается со скоростью, равной 1/3 скорости вращения выходного вала, основные движущиеся детали роторного двигателя движутся медленнее, чем детали в поршневом двигателе.Роторный мотор принцип работы: устройство, принцип работы, преимущества и недостатки Благодаря этому, также обеспечивается надежность.

Проблемы

Роторные двигатели имеют ряд проблем:
  • Сложное производство в соответствии с нормами состава выбросов.
  • Затраты на производство роторных двигателей выше по сравнению с поршневыми, так как количество производимых роторных двигателей меньше.
  • Расход топлива у автомобилей с роторным двигателей выше по сравнению с поршневыми двигателями, в связи с тем, что термодинамический КПД снижен из-за большого объема камеры сгорания и низкого коэффициента сжатия.

» у большинства людей вызывает ассоциации с цилиндрами и поршнями, системой газораспределения и кривошипно-шатунным механизмом. Все потому, что подавляющее большинство автомобилей снабжено классическим и ставшим наиболее популярным типом двигателей – поршневым.

Сегодня речь пойдет о роторно-поршневом двигателе Ванкеля, который обладает целым набором выдающихся технических характеристик, и в свое время должен был открыть новые перспективы в автомобилестроении, но не смог занять достойного места и массовым не стал.Роторный мотор принцип работы: устройство, принцип работы, преимущества и недостатки

История создания

Самым первым тепловым двигателем роторного типа принято считать эолипил. В первом веке нашей эры его создал и описал греческий механик-инженер Герон Александрийский.

Конструкция эолипила довольна проста: на оси, проходящей через центр симметрии, расположена вращающаяся бронзовая сфера. Водяной пар, используемый как рабочее тело, истекает из двух сопел, установленных в центре шара друг напротив друга и перпендикулярно оси крепления.


Механизмы водяных и ветряных мельниц, использующих в качестве энергии силу стихии, тоже можно отнести к роторным двигателям древности.

Классификация роторных двигателей

Рабочая камера роторного ДВС может быть герметично замкнутой или иметь постоянную связь с атмосферой, когда от окружающей среды ее отделяют лопасти роторной крыльчатки. По такому принципу построены газовые турбины.

Среди роторно-поршневых двигателей с замкнутыми камерами сгорания специалисты выделяют несколько групп.Роторный мотор принцип работы: устройство, принцип работы, преимущества и недостатки Разделение может происходить по: наличию или отсутствию уплотнительных элементов, по режиму работы камеры сгорания (прерывисто-пульсирующий или непрерывный), по типу вращения рабочего органа.


Стоит отметить, что у большинства описываемых конструкций нет действующих образцов и они существуют на бумаге.
Классифицировал их русский инженер И.Ю. Исаев, который сам занят созданием совершенного роторного двигателя. Он произвел анализ патентов России, Америки и других стран, всего более 600.

Роторный ДВС с возвратно-вращательным движением

Ротор в таких двигателях не вращается, а совершает возвратно-дуговые качания. Лопатки на роторе и статоре неподвижны, и между ними происходят такты расширения и сжатия.

С пульсирующе-вращательным, однонаправленным движением

В корпусе двигателя расположены два вращающихся ротора, сжатие происходит между их лопастей в моменты сближения, а расширение в момент удаления. Из-за того что вращение лопастей происходит неравномерно, требуется разработка сложного механизма выравнивания.Роторный мотор принцип работы: устройство, принцип работы, преимущества и недостатки

С уплотнительными заслонками и возвратно-поступательными движениями

Схема с успехом применяемая в пневмомоторах, где вращение осуществляется за счет сжатого воздуха, не прижилась в двигателях внутреннего сгорания по причине высокого давления и температур.

С уплотнителями и возвратно-поступательными движениями корпуса

Схема аналогична предыдущей, только уплотнительные заслонки расположены не на роторе, а на корпусе двигателя. Недостатки те же: невозможность обеспечить достаточную герметичность лопаток корпуса с ротором сохраняя их подвижность.

Двигатели с равномерным движением рабочего и иных элементов

Наиболее перспективные и совершенные виды роторных двигателей. Теоретически могут развивать самые высокие обороты и набирать мощность, но пока не удалось создать ни одной работающей схемы для ДВС.

С планетарным, вращательным движением рабочего элемента

К последним относится наиболее известная широкой общественности схема роторно-поршневого двигателя инженера Феликса Ванкеля.Роторный мотор принцип работы: устройство, принцип работы, преимущества и недостатки

Хотя существует огромное количество других конструкций планетарного типа:

  • Умплеби (Umpleby)
  • Грея и Друммонда (Gray & Dremmond)
  • Маршалла (Marshall)
  • Спанда (Spand)
  • Рено (Renault)
  • Томаса (Tomas)
  • Веллиндера и Скуга (Wallinder & Skoog)
  • Сенсо (Sensand)
  • Майлара (Maillard)
  • Ферро (Ferro)

История Ванкеля

Жизнь Феликса Генриха Ванкеля не была простой, рано оставшись сиротой (отец будущего изобретателя погиб в первой мировой войне), Феликс не мог собрать средства для обучения в университете, а рабочую специальность не позволяла получить сильная близорукость.

Это побудило Ванкеля на самостоятельное изучение технических дисциплин, благодаря чему в 1924 году ему пришла в голову идея создать роторный двигатель с вращающейся камерой внутреннего сгорания.


В 1929 году он получает патент на изобретение, которое и стало первым шагом к созданию знаменитого РПД Ванкеля.Роторный мотор принцип работы: устройство, принцип работы, преимущества и недостатки В 1933 году изобретатель, оказавшись в рядах противников Гитлера, проводит полгода в тюрьме. После освобождения разработками роторного двигателя заинтересовались в компании BMW и стали финансировать дальнейшие исследования, выделив для работы мастерскую в Ландау.

После войны она достается в качестве репарации французам, а сам изобретатель попадает в тюрьму, как пособник гитлеровского режима. Лишь в 1951 году, Феликс Генрих Ванкель устраивается на работу в компанию по производству мотоциклов «NSU» и продолжает исследования.


В том же году он начинает совместную работу с главным конструктором «NSU» Вальтером Фройде, который и сам давно занимается изысканиями в области создания роторно-поршневого двигателя для гоночных мотоциклов. В 1958 году первый образец двигателя занимает место на испытательном стенде.

Как работает роторный двигатель

Сконструированный Фройде и Ванкелем силовой агрегат, представляет собой ротор, выполненный в форме треугольника Рело.Роторный мотор принцип работы: устройство, принцип работы, преимущества и недостатки Ротор планетарно вращается вокруг шестерни, закрепленной в центре статора — неподвижной камеры сгорания. Сама камера выполнена в форме эпитрохоиды, которая отдаленно напоминает восьмерку с вытянутым наружу центром, она выполняет роль цилиндра.

Совершая движение внутри камеры сгорания, ротор образует полости переменного объема, в которых происходят такты двигателя: впуск, сжатие, воспламенение и выпуск. Камеры герметично отделены друг от друга уплотнителями – апексами, износ которых является слабым место роторно-поршневых двигателей.

Воспламенение топливо-воздушной смеси осуществляется сразу двумя свечами зажигания, поскольку камера сгорания имеет вытянутую форму и большой объем, что замедляет скорость горения рабочей смеси.

На роторном двигателе используется угол запоздания а не опережения, как на поршневом. Это необходимо чтобы воспламенение происходило чуть позже, и сила взрыва толкала ротор в нужном направлении.

Конструкция Ванкеля позволила значительно упростить двигатель, отказаться от множества деталей.Роторный мотор принцип работы: устройство, принцип работы, преимущества и недостатки Отпала необходимость в отдельном газораспределительном механизме , существенно уменьшились вес и размеры мотора.

Преимущества

Как говорилось ранее, роторный двигатель Ванкеля не требует такого большого количества деталей как поршневой, поэтому имеет меньшие размеры, вес и удельную мощность (количество «лошадей» на килограмм веса).

Нет кривошипно-шатунного механизма (в классическом варианте), что позволило снизить вес и вибронагруженность. Из-за отсутствия возвратно-поступательных движений поршней и малой массы подвижных частей, двигатель может развивать и выдерживать очень высокие обороты, практически мгновенно реагируя на нажатие педали газа.

Роторный ДВС выдает мощность в трех четвертях каждого оборота выходного вала, тогда как поршневой лишь на одной четверти.

Недостатки

Именно по причине того, что двигатель Ванкеля, при всех своих плюсах, имеет большое количество минусов, сегодня только Mazda продолжает развивать и совершенствовать его.Роторный мотор принцип работы: устройство, принцип работы, преимущества и недостатки Хотя патент на него купили сотни компаний, среди которых Toyota, Alfa Romeo, General Motors, Daimler-Benz, Nissan и другие.

Малый ресурс

Главный, и самый существенный недостаток – малый моторесурс двигателя. В среднем он равен 100 тысячам километров для России. В Европе, США и Японии этот показатель вдвое больше, благодаря качеству горючего и грамотному техническому обслуживанию.


Самую высокую нагрузку испытывают металлические пластины, апексы – радиальные торцевые уплотнители между камерами. Им приходится выдерживать высокую температуру, давление и радиальные нагрузки. На RX-7 высота апекса составляет 8.1 миллиметра, замена рекомендована при износе до 6.5, на RX-8 ее сократили до 5.3 заводских, а допустимый износ не более 4.5 миллиметров.

Важно контролировать компрессию, состояние масла и масляных форсунок, которые подают смазку в камеру двигателя. Основные признаки износа двигателя и приближающегося капитального ремонта – низкая компрессия, расход масла и затрудненный запуск «на горячую».Роторный мотор принцип работы: устройство, принцип работы, преимущества и недостатки

Низкая экологичность

Поскольку система смазки роторно-поршневого двигателя подразумевает прямой впрыск масла в камеру сгорания, а еще из-за неполного сгорания топлива, выхлопные газы имеют повышенную токсичность. Это затрудняло прохождение экологической проверки, нормам которой необходимо было соответствовать, чтобы продавать автомобили на американском рынке.

Для решения проблемы инженеры Mazda создали термальный реактор, который дожигал углеводороды перед выбросом в атмосферу. Впервые его установили на автомобиль Mazda R100.


Вместо того чтобы свернуть производство как другие, Mazda в 1972 году начала продажу автомобилей с системой снижения вредных выбросов для роторных двигателей REAPS (Rotary Engine Anti-Pollution System).

Высокий расход

Все авто с роторными двигателями отличает высокий расход горючего .

Кроме Mazda были еще Mercedes C-111, Corvette XP-882 Four Rotor (четырехсекционный, объем 4 литра), Citroen M35, но это в основном экспериментальные модели, да и из-за разгоревшегося в 80-х годах нефтяного кризиса их производство было приостановлено.Роторный мотор принцип работы: устройство, принцип работы, преимущества и недостатки

Малая длина рабочего хода ротора и серповидная форма камеры сгорания, не позволяют рабочей смеси прогореть полностью. Выпускное отверстие открывается еще до момента полного сгорания, газы не успевают передать всю силу давления на ротор. Поэтому и температура выхлопных газов этих двигателей такая высокая.

История отечественного РПД

В начале 80-х технологией заинтересовались и в СССР. Правда патент не был куплен, и до всего решили доходить своим умом, проще говоря – скопировать принцип работы и устройство роторного двигателя Mazda.

Для этих целей было создано конструкторское бюро, а в Тольятти цех для серийного производства. В 1976 году первый опытный образец односекционного двигателя ВАЗ-311, мощностью 70 л. с. установлен на 50 автомобилей. За очень короткий срок они выработали ресурс. Дала о себе знать плохая сбалансированность РЭМ (роторно-эксцентрикового механизма) и быстрый износ апексов.


Однако разработкой заинтересовались спецслужбы, для которых динамические характеристики мотора были куда важней ресурса.Роторный мотор принцип работы: устройство, принцип работы, преимущества и недостатки В 1982 году свет увидел двухсекционный роторный двигатель ВАЗ-411, с шириной ротора 70 см и мощностью 120 л. с., и ВАЗ-413 с ротором 80 см и 140 л. с. Позже моторами ВАЗ-414 оснащают машины КГБ, ГАИ и МВД.

Начиная с 1997 года на авто общего пользования ставят силовой агрегат ВАЗ-415, появляется Волга с трехсекционным РПД ВАЗ-425. Сегодня в России машины подобными моторами не комплектуются.

Список автомобилей с роторно-поршневым двигателем

МаркаМодель
NSUSpider
Ro80
MazdaCosmo Sport (110S)
Familia Rotary Coupe
Parkway Rotary 26
Capella (RX-2)
Savanna (RX-3)
RX-4
RX-7
RX-8
Eunos Cosmo
Rotary Pickup
Luce R-130
MercedesC-111
XP-882 Four Rotor
CitroenM35
GS Birotor (GZ)
ВАЗ21019 (Аркан)
2105-09
ГАЗ21
24
3102


Список роторных двигателей Mazda

ТипОписание
40AПервый стендовый экземпляр, радиус ротора 90 мм
L8AСистема смазки с сухим картером, радиус ротора 98 мм, объем 792 куб.Роторный мотор принцип работы: устройство, принцип работы, преимущества и недостатки см
10A (0810)Двухсекционный, 982 куб. см, мощность 110 л. с., смешение масла с топливом для смазки, вес 102 кг
10A (0813)100 л. с., увеличение веса до 122 кг
10A (0866)105 л. с., технология снижения выбросов REAPS
13AДля переднеприводной R-130, объем 1310 куб. см, 126 л. с., радиус ротора 120 мм
12AОбъем 1146 куб. см, упрочнен материал ротора, увеличен ресурс статора, уплотнения из чугуна
12A TurboПолупрямой впрыск, 160 л. с.
12BЕдиный распределитель зажигания
13BСамый массовый двигатель, объем 1308 куб. см, низкий уровень выбросов
13B-RESI135 л. с., RESI (Rotary Engine Super Injection) и впрыск Bosch L-Jetronic
13B-DEI146 л. с., переменный впуск, системы 6PI и DEI, впрыск с 4 инжекторами
13B-RE235 л.Роторный мотор принцип работы: устройство, принцип работы, преимущества и недостатки с., большая HT-15 и малая HT-10 турбины
13B-REW280 л. с., 2 последовательные турбины Hitachi HT-12
13B-MSP RenesisЭкологичный и экономичный, может работать на водороде
13G/20BТрехроторные двигатели для автогонок, объем 1962 куб. см, мощность 300 л. с.
13J/R26BЧетырехроторные, для автогонок, объем 2622 куб. см, мощность 700 л. с.
16X (Renesis 2)300 л. с., концепт-кар Taiki

Правила эксплуатации роторного двигателя

  1. замену масла производить каждые 3-5 тысяч километров пробега. Нормальным считается расход 1.5 литра на 1000 км.
  2. следить за состоянием масляных форсунок, средний срок их жизни составляет 50 тысяч.
  3. менять воздушный фильтр каждые 20 тысяч.
  4. использовать только специальные свечи, ресурс 30-40 тысяч километров.
  5. заливать в бак бензин не ниже АИ-95, а лучше АИ-98.Роторный мотор принцип работы: устройство, принцип работы, преимущества и недостатки
  6. замерять компрессию при замене масла. Для этого используется специальный прибор, компрессия должна быть в пределах 6.5-8 атмосфер.

При эксплуатации с компрессией ниже этих показателей, стандартного ремкомплекта может оказаться недостаточно – придется менять целую секцию, а возможно и весь движок.

День сегодняшний

На сегодняшний день производится серийный выпуск модели Mazda RX-8, оснащенной двигателем Renesis (сокращение Rotary Engine + Genesis).


Конструкторам удалось вдвое сократить потребление масла и на 40% расход топлива, а экологический класс довести до уровня Euro-4. Двигатель с рабочим объемом 1.3 литра выдает мощность в 250 л. с.

Несмотря на все достижения японцы не останавливаются на достигнутом. Вопреки утверждениям большинства специалистов о том, что РПД не имеет будущего, они не прекращают совершенствовать технологию, и не так давно представили концепт спортивного купе RX-Vision, с роторным двигателем SkyActive-R.Роторный мотор принцип работы: устройство, принцип работы, преимущества и недостатки

Автомобильная индустрия постоянно развивается. Неудивительно, что появляются альтернативные технологии, которые тем мне менее редко появляются в массовом производстве. Именно к таким можно причислить роторные двигатели.

Важно! Бурный толчок в развитии автомобилестроения дало изобретение двигателя внутреннего сгорания. Как результат машины стали ездить на жидком топливе, и началась бензиновая эра.

Машины с роторным двигателем

Роторно-поршневой двигатель был изобретён компанией NSU. Создателем аппарата стал Вальтер Фройде. Тем не менее данное устройство в научных кругах носит имя другого учёного, а именно Ванкеля.

Дело в том что над этим проектом работал дуэт инженеров. Но основная роль в создании устройства принадлежала именно Фройде. В то время как он трудился над роторной технологией, Ванкель работал над другим проектом, который закончился ничем.

Тем не менее в результате подковёрных игр теперь мы все знаем этот аппарат как роторный двигатель Ванкеля.Роторный мотор принцип работы: устройство, принцип работы, преимущества и недостатки Первая рабочая модель была собрана в 1957 году. Автомобилем первоиспытателем стал NSU Spider. В то время он смог развить скорость в сто пятьдесят километров. Мощность мотора «Паука» составляла 57 л. с.

«Паук» с роторным двигателем выпускался с 1964 по 1967 год. Но массовым так и не стал. Тем не менее автопроизводители не поставили крест на этой технологии. Мало того, они выпустили ещё одну модель — NSU Ro-80, и она стала настоящим прорывом. Большую роль сыграл правильный маркетинг.

Обратите внимание на название. Уже в нём содержится указание на то, что машина оснащена роторным двигателем. Пожалуй, результатом этого успеха стала установка данных моторов, на такие известные автомобили, как:

  • Citroen GS Birotor,
  • Mercedes-Benz С111,
  • Chevrolet Corvette,
  • ВАЗ 21018.

Больше всего популярности роторные двигатели получили в стране «Восходящего солнца». Японская компания Mazda пошла на рисковый по тем временам шаг и стала производить автомобили с использованием данной технологии.Роторный мотор принцип работы: устройство, принцип работы, преимущества и недостатки

Первой ласточкой от компании «Мазда» стала машина Cosmo Sport. Нельзя сказать, что она снискала огромную популярность, но свою аудиторию она нашла. Тем не менее это был лишь первый шаг выхода роторных двигателей на японский рынок, а вскоре, и на мировой.

Японские инженеры не просто не отчаялись, а наоборот, стали работать с утроенной силой. Результатом их трудов стала серия, которую с благоговением вспоминают все уличные гонщика в любой стране мира — Rotor-eXperiment или сокращённо RX.

В рамках этой серии было выпущено несколько легендарных моделей, среди которых Mazda RX-7. Сказать, что эта машина с роторным двигателем была популярна, всё равно что промолчать. Миллионы фанатов уличных гонок начинали именно с неё. При относительно низкой цене, она имела просто невероятные технические характеристики:

  • разгон до сотни — 5,3 секунды;
  • максимальная скорость — 250 километров в час;
  • мощность — 250—280 лошадиных сил в зависимости от модификации.Роторный мотор принцип работы: устройство, принцип работы, преимущества и недостатки

Машина является настоящим произведением искусства, она легка и манёвренна, а её двигатель вызывает восхищение. При описанных выше характеристиках он имеет объём всего в 1,3 литра. В нём две секции, а рабочее напряжение 13В.

Внимание! Mazda RX-7 выпускалась с 1978 по 2002. За это время было произведено около миллиона машин с роторными двигателями.

К сожалению, последняя модель этой серии была выпущена в 2008 году. Mazda RX8 завершила легендарную линейку. Собственно на этом историю роторного двигателя в массовом производстве можно считать завершённой.

Принцип работы

Многие автомобильные эксперты считают, что конструкцию обычного поршневого аппарата нужно оставить в далёком прошлом. Тем не менее миллионам машин нужна достойная замена, может ли им стать роторный двигатель, давайте разберёмся.

Принцип работы роторного двигателя базируется на давлении, которое создаётся при сжигании топлива. Основной частью конструкции является ротор, который отвечает за создание движений нужной частоты.Роторный мотор принцип работы: устройство, принцип работы, преимущества и недостатки В результате энергия передаётся на сцепление. Ротор выталкивает её, передавая на колёса.

Ротор имеет форму треугольника. Материалом конструкции служит легированная сталь. Деталь находится в овальном корпусе, в котором, собственно, и происходит вращение, а также ряд важных для выработки энергии процессов:

  • сжатие смеси,
  • впрыск топлива,
  • создание искры,
  • подача кислорода,
  • слив отработанного сырья.

Главная особенность устройства роторного двигателя заключается в том, что ротор имеет крайне необычную схему передвижения. Результатом подобного конструкторского решения являются три полностью изолированные друг от друга ячейки.

Внимание! В каждой ячейки происходит определённый процесс.

В первую ячейку поступает воздушно-топливная смесь. В полости происходит перемешивание. Дальше ротор перемещает полученную субстанцию в следующий отсек. Именно здесь проходит сжатие и воспламенение.

В третьей ячейке удаляется использованное топливо.Роторный мотор принцип работы: устройство, принцип работы, преимущества и недостатки Слаженная работа трёх отсеков как раз и даёт ту удивительную производительность, которая была продемонстрирована на примере автомобилей из серии RX.

Но главный секрет устройства кроется совсем в другом. Дело в том, что эти процессы не возникают один за другим, они происходят моментально. Как результат всего за один оборот проходит три такта.

Выше была представлена схема работы базового роторного мотора. Многие производители стараются модернизировать технологию, чтобы добиться больше производительности. Некоторым это удаётся, другие же терпят поражение.

Японским инженерам удалось добиться успеха. Уже упомянутые выше двигатели «Мазда» имеют до трёх роторов. Во сколько в таком случае возрастёт производительность, вы можете себе представить.

Приведём наглядный пример. Возьмём обычный мотор РПД с двумя роторами и найдём ближайший аналог — шестицилиндровый двигатель внутреннего сгорания. Если же добавить в конструкцию ещё одни ротор, то разрыв будет и вовсе колоссальным — 12 цилиндров.Роторный мотор принцип работы: устройство, принцип работы, преимущества и недостатки

Виды роторных двигателей

Множество автокомпаний бралось за производство роторных двигателей. Неудивительно, что было создано много модификаций, каждая из которых имеет свои особенности:

  1. Роторный двигатель с разнонаправленным движением. Ротор здесь не вращается, а как бы качается вокруг своей оси. Процесс сжатия происходит между лопатками мотора.
  2. Пульсирующе-вращательный роторный двигатель. Внутри корпуса два ротора. Сжатие проходит между лопастями этих двух элементов, когда они сближаются и удаляются.
  3. Роторный двигатель с уплотнительной заслонкой — данная конструкция до сих пор широко задействуется в пневматических моторах. Для роторных двигателей внутреннего сгорания существенно переделывается камера, в которой проходит воспламенение.
  4. Роторный двигатель, работающий за счёт вращательных движений. Считается, что именно эта конструкция является наиболее технически совершенной. Здесь нет деталей, которые совершают возвратно-поступательные движения.Роторный мотор принцип работы: устройство, принцип работы, преимущества и недостатки Поэтому роторные двигатели такого типа легко достигают 10 000 оборотов в минуту.
  5. Планетарно-вращательный роторный двигатель — самая первая модификация, изобретённая двумя инженерами.

Как видите, наука не стоит на месте, немалое количество видов роторных моторов позволят надеяться на дальнейшее развитие технологии в отдалённом будущем.

Достоинства и недостатки роторного двигателя

Как видите, роторные моторы пользовались определённой популярностью в своё время. Мало того, действительно, легендарные машины были оснащены моторами такого класса. Чтобы понять, почему данный аппарат устанавливался на передовые модели японских машин, нужно узнать все его достоинства и недостатки.

Достоинства

С предыстории, представленной ранее, вы уже знаете, что роторный двигатель в своё время привлёк большое внимание производителей моторов, на то было несколько причин:

  1. Повышенная компактность конструкции.
  2. Малый вес.
  3. РПД хорошо сбалансирован и создаёт при работе минимум вибраций.Роторный мотор принцип работы: устройство, принцип работы, преимущества и недостатки
  4. Количество запчастей в моторе на порядок меньше, чем в поршневом аналоге.
  5. РПД обладает высокими динамическими качествами

Самое же главное достоинство РПД — высокая удельная мощность. Авто с роторным двигателем может разогнаться до 100 километров без переключения на высокие передачи при сохранении большого количества оборотов.

Важно! Использование роторного двигателя позволяет добиться повышенной устойчивости автомобиля на дороге благодаря идеальной развесовке.

Недостатки

Вот и пришло время больше узнать, почему, несмотря на все преимущества, большинство производителей перестали устанавливать роторные двигатели на свои автомобили. К недостаткам РПД причисляют:

  1. Повышенный расход топлива при работе на низких оборотах. В самых требовательных к ресурсам машинам он может достигать 20—25 литров на 100 километров пробега.
  2. Сложность в изготовлении. На первый взгляд конструкция роторного двигателя намного проще, чем у поршневого.Роторный мотор принцип работы: устройство, принцип работы, преимущества и недостатки Но дьявол кроется именно в деталях. Их изготовить крайне непросто. Геометрическая точность каждой запчасти должна быть на идеальном уровне, иначе ротор не сможет пройти эпитрохоидальную кривую с должным результатом. РПД требует при своём изготовлении высокоточное оборудование, которое стоит немалых денег.
  3. Роторный двигатель часто перегревается. Это связано с необычным строением камеры сгорания. К сожалению, даже спустя много лет инженерам не удалось исправить данный дефект. Избыток энергии, вырабатываемой при сгорании топлива нагревает цилиндр. Это сильно изнашивает мотор и сокращает срок его эксплуатации.
  4. Также роторный двигатель страдает перепадами давления. Результат подобного эффекта быстрый износ уплотнителей. Ресурс работы одного качественно собранного РПД лежит в диапазоне от 100 до 150 тысяч километров пробега. После прохождения данного рубежа без капитального ремонта уже не обойтись.
  5. Сложная процедура смены масла. Потребление роторным двигателем масла на 1000 километров составляет 600 миллилитров.Роторный мотор принцип работы: устройство, принцип работы, преимущества и недостатки Чтобы детали получали надлежащую смазку масло необходимо менять один раз на 5000 км. Если же этого не сделать, то становится крайне вероятным серьёзное повреждение ключевых узлов агрегата.

Как видите, несмотря на выдающиеся преимущества РПД имеет ряд весомых недостатков. Тем не менее конструкторские подразделения в ведущих автомобильных фирмах до сих пор пытаются модернизировать эту технологию, и кто знает, возможно, однажды, у них это получится.

Итоги

Роторные двигатели имеют множество весомых преимуществ, они хорошо сбалансированы, позволяют быстро наращивать обороты и обеспечивают набор скорости до 100 км за 4—7 секунд. Но есть у роторных моторов и недостатки, главный из которых маленький срок эксплуатации.

Классификация роторных двигателей | Роторные двигатели

Ни в традиционной книжно – журнальной литературе, ни в обширных залежах интернет – сайтов нет серьезных и развернутых исследований в отношении такой перспективно продуктивной области технических устройств как роторные двигатели.Роторный мотор принцип работы: устройство, принцип работы, преимущества и недостатки Настоящий сайт усилиями его автора попытается заполнить этот пробел в истории техники и в сфере её нынешнего развития.


Безраздельно властвующие сегодня в мировой технике поршневые двигатели с линейным возвратно — поступательным движением поршня имеют огромные недостатки, которые невозможно преодолеть в принципе никакими конструкционными ухищрениями, никакими «электронными обвесами», никаким тюнингом. Поэтому мировая техническая мысль не менее ста лет пытается найти достойную альтернативу поршневым двигателям внутреннего сгорания. Надо сказать, что в области машин с выводом мощности на вал вращения (не реактивные двигатели) поршневой мотор уже давно вытеснен из многих сфер применения. В стационарных установках это место давно и прочно занял электрический мотор, а в авиации — газотурбинный двигатель, в энергетических установках больших мощностей – на крупных электростанциях и в быстроходных судовых силовых машинах надежно работают паровые турбины. Надо сказать, что все эти типы двигателей относятся к роторным машинам – в них главный рабочий орган совершаетпростое вращательное движение.Роторный мотор принцип работы: устройство, принцип работы, преимущества и недостатки С точки зрения кинематики механической схемы и динамики термодинамических процессов – это самый простой, эффективный тип движения. Но вот в области поршневых двигателей внутреннего сгорания, которые безраздельно господствуют в области мобильных моторов малой и средней мощности, все еще безальтернативно применяется малоэффективный метод движения главных рабочих органов – поршней в цилиндрах по типу возвратно – поступательного движения. При этом подобные моторы для преобразования возвратно – поступательного движения поршня во вращательное движение рабочего вала используют кривошипно — шатунный механизм. Главные характеристики такого механизма- высокая динамическая нагруженность знакопеременными нагрузками от возвратно – поступательных движений, значительные размеры и сложность в изготовлении. Именно несовершенный способ организации технологических процессов в поршневом двигателе и своеобразный режим работы кривошипно-шатунного механизма, приводят к плохому (пульсирующему) режиму крутящего момента поршевых моторов.Роторный мотор принцип работы: устройство, принцип работы, преимущества и недостатки Именно обладание таким некачественным типом крутящего момента требует от поршневых ДВС обязательногоприменения на транспортных средствах коробки передач.
Массовый потребитель неудовлетворён тяговыми и стартовыми возможностями традиционных поршневых двигателей, поэтому многие из владельцев автомобилей прибегают к разным типам «тюнинга двигателя«, чтобы повысить мощность и приемистость своих моторов.

Надо сказать, что подобная организация рабочих процессов и типов движений досталась современным двигателям внутреннего сгорания от паровых машин 19-го века, которые по своей сути были крайне малоэффективными машинами, а первые двигатели внутреннего сгорания в 60-х и 70-х годах позапрошлого века были именно копиями паровых машин, которые унаследовали от паровиков очень многие их родовые недостатки…
Выражаясь современным языком — создатель первого ДВС французский техник Ленуар в 60-х годах 19-го века совершил средней сложности тюнинг парового поршневого двигателя и у него получился поршневой атмосферный ДВС, работающий без сжатия.Роторный мотор принцип работы: устройство, принцип работы, преимущества и недостатки


Постараемся ответить на трудный вопрос — почему же наиболее массовая область техники – транспортное двигателестроение до сих пор оказывается в положении заповедника устаревших инженерных решений и архаических конструкций? И возможно ли мировому техническому прогрессу выбраться из этого более чем векового застоя?

Ответ на такие сложные вопросы таков – выбраться из такого незавидного положения возможно, но сложно. Именно такая изначальная сложность инженерной задачи и объясняет причину, по которой более ста лет в этой области массовой техники применяются устаревшие и малоэффективные, но технологически легко исполнимые и конструктивно надежные технические решения.

Возможность совершить технический прорыв, и выйти на новый уровень инженерных решений, возможен в области все тех же роторных машин, то есть использовать принцип простого вращения главного рабочего органа, как это используется в электродвигателях или в силовых турбинах. Но вся сложность заключается в том, что организовать рабочий цикл из четырёх тактов полноценного двигателя внутреннего сгорания вокруг простого вращения главного рабочего органа очень сложно.Роторный мотор принцип работы: устройство, принцип работы, преимущества и недостатки И именно вокруг этой сложной инженерной задачи вращались все усилия и творческие порывы конструкторской мысли не один десяток лет. Но сложность темы оказалась настолько велика, что до сегодняшнего дня массового вывода на рынок роторных двигателей и достойной их конкуренции с традиционными поршневыми двигателями так и не произошло. Сверх прогрессивной конструкции роторного двигателя внутреннего сгорания, которая бы по всем параметрам превосходила традиционные поршневые моторы до сих пор так и не создано.

Задачу настоящего сайта его автор видит как раз в том, чтобы исследовать саму возможность решения такой задачи, ввести читателя в круг уже имеющихся разработок и перспективных инженерных изысканий. Познакомить посетителей сайта как с мировыми новациями на эту тему, так и представить собственные разработки в этой области.

 

 

Классификация роторных двигателей весьма важна, так как она сразу очерчивает весьма обширный круг потенциально возможных конструкций, и главное — позволяет с первого шага выбрать наиболее перспективные и эффективные конструкции среди прочих мало работоспособных и не технологичных типов роторных машин.Роторный мотор принцип работы: устройство, принцип работы, преимущества и недостатки

Классификация роторных двигателей будет излагаться на основе авторского понимания этой схемы, которое опирается на систематизацию роторных машин, изложенную в разных аспектах в двух весьма обстоятельных книгах, которые, к сожалению, выходили мизерными тиражами, очень давно и не имели переизданий. Это Акатов, Бологов «Судовые роторные двигатели», Ленинград, 1967г. и Н.Ханин, С.Чистозвонов «Автомобильные роторно – поршневые двигатели», Москва, 1964г.

 

1) Роторные двигатели с неравномерным разнонаправленным (возвратно-вращательным) движением главных рабочих элементов.

Данный тип двигателя характеризуется тем, что в нем нет вращения ротора, а происходит его возвратно — дуговые качания вокруг оси. Процессы сжатия и расширения происходят между неподвижными лопатками ротора и статора, которые и не позволяют совершать ротору непрерывное вращение. По своим очертаниям этиот двигатель выглядит роторным, но по организации кинематики движения он по сути дела ближе к поршневым машинам с кривошипным механизмом, так как требует применения для преобразования колебательных движений вала во вращетельные особых сложных механизмов.Роторный мотор принцип работы: устройство, принцип работы, преимущества и недостатки В этом заключен главный недостаток его конструкции, поэтому данная схема не получила распространения. Кроме того в этой схеме возможны ударные столкновения лопастей между собой.

 

2) Роторные двигатели с неравномерным однонаправленным (пульсирующе-вращательным) движением главного рабочего элемента.  

Внутри корпуса вращаются два ротора с неравномерным вращением, которые пульсируя как бы «догоняют друг друга». Такты сжатия и расширения происходят меджу лопастями этих двух роторов во время их сближения и удаления. Главный недостаток этой роторной схемы — два вала двух роторов вращаются неравномерно — рывками, толчковыми импульсами. Поэтому требуется применение сложного, нагруженного знакопеременными нагрузками механизма для выравнивания скорости вращения валов мотора. Кроме того в этой схеме возможны ударные столкновения лопастей между собой.

 
3) Роторные двигатели с уплотнительными заслонками — лопастями, которые движутся роторе совершая возвратно-поступательные или качающиеся движения.Роторный мотор принцип работы: устройство, принцип работы, преимущества и недостатки Частный случай – с заслонками – лопастями, отклоняющимися на шарнирах на роторе;

Надо сказать, что подобная схема роторных машин давно и широко применяется в пневмомоторах, где сжатый воздух вращает лопатки таких устройств.Поэтому у многих инженеров и изобретателей при взгляде на такие роторные пневмомоторы появляется понятная мысль приспособить такую машину под двигатель внутреннего сгорания. Для этого нужно лишь встроить такт сжатия в кинематическую схему такой машины. И пытливые умы меняют форму внутренней камеры мотора — получается теоретическая схема, которая на бумаге вполне может качественно работать…. Но на практике все не так просто, реализация в жизнь этой схемы сталкивается с огромными сложностями. Первая трудность — в условиях высоких температур и давлений в ДВС очень сложно обеспечить подвижность лопаток ротора и практически невозможно обеспечить герметичность линий их контакта с корсусом…

При этом лопатки должны постоянно двигаться — под действием центробежной силы вращения и пружин или приводом от специального механизма — но оба варианта реализовать очень сложно.Роторный мотор принцип работы: устройство, принцип работы, преимущества и недостатки Поэтому в технике до сих пор нет работоспособных образцов этого типа роторных двигателей внутреннего сгорания.

 

Ниже приведены две различные теоретические схемы роторных ДВС этого типа, взятые из патентной литературы.

4) Роторные двигатели с уплотнительными заслонками, которые движутся в совершая возвратно — поступательные или качающиеся движения корпусе.

 

Данная схема по принципу работы похожа на предыдущую, только заслонки — лопасти, разделяющие камеры двигателя выдвигаются не из ротора, а из корпуса. При этом ротор должен иметь сложную форму с лопастями — лопатками, которые и будут воспринимать на себя давление газов, которые должны отсекать от других объемов рабочей камеры лопатки- заслонки в корпусе. Эта схема имеет примерно те же принципиальные недостатки, что и предыдущая схема.

 

5) Роторные двигатели с простым и равномерным вращательным движением главного рабочего и всех иных элементов.

По своей концепции такие схемы двигателей — наиболее перспективные и наиболее технически совершенные.Роторный мотор принцип работы: устройство, принцип работы, преимущества и недостатки В таких конструкциях нет ни одной детали совершающей возвратно — поступательные, качательные или планетарно- вращательные движения. Поэтому двигатели этого типпа могут без труда достигать скоростей вращения в десятки тысяч оборотов в минуту с соотвествующим набором мощности. В 19-м веке были созданы несколько типов роторных паровых двигателей этой схемы и они показывали значительно лучшие характеристики, чем поршневые паровые двигатели.

Но вот работоспособных двигателей внутреннго сгорания этой схемы построено не было, даже на уровней идей, отраженных в патентных заявках обнаружено буквально несколько единиц, да и те — малореализуемых конструкций.

 

6) Роторные двигатели с планетарным вращательным движением главного рабочего элемента. 

 

Наиболее известные широкой общественности роторные двигатели Ванкеля относятся именно к последней классификационной группе. О нем речь пойдет на отдельной страничке этого сайта.

 

 

И ещё немного

 

 

 

ТАБЛИЦА КЛАССИФИКАЦИИ

 

 


 

 

Подводя итог

 

Конечно, не все потенциально конструкции различных типов роторных двигателей из представленного перечня обладают выраженными достоинствами и обладают хорошей технической перспективой.Роторный мотор принцип работы: устройство, принцип работы, преимущества и недостатки Ибо принципиальным достоинством роторных моторов – абсолютным отсутствием возвратно поступательных движений обладают лишь роторные машины двух последних типов – классификационных групп № 5) и № 6). Но вот главным и безоговорочным преимуществом роторных механизмов – полным отсутствием знакопеременных, пульсирующих инерционным нагрузок и абсолютной уравновешенностью не обладают даже роторные двигатели типа Ванкеля. Такое идеальное положение характерно лишь для классификационной группы № 5), которую с полным правом и можно назвать совершенным роторным двигателем. Именно с позиций такого совершенного роторного двигателя будут рассматриваться все преимущества моторов роторной схемы и производится сравнения, как с традиционными поршневыми двигателями, так и с двигателями Ванкеля – роторными моторами с планетарным вращением главного рабочего органа.Тем более что автор этих строк прикладывает немалые усилия по реализации в жизнь именно такой схемы и надеется, что ему удастся создать действующий и промышленно применимый двигатель внутреннего сгорания именно такого типа.Роторный мотор принцип работы: устройство, принцип работы, преимущества и недостатки

Вращательное движение – обзор

11.3.7 Гидравлические двигатели

Гидравлические двигатели преобразуют давление жидкости во вращательное движение. Жидкость под давлением из гидравлического насоса вращает выходной вал двигателя, нажимая на шестерни, поршни или лопасти гидравлического двигателя. Гидравлические двигатели можно использовать для прямого привода, где имеется достаточный крутящий момент, или с редуктором. Большинство гидравлических двигателей должны работать в условиях реверсивного вращения и торможения.Гидравлические двигатели часто должны работать при относительно низкой скорости и высоком давлении и могут испытывать большие колебания температуры и скорости при нормальной работе. Гидравлические двигатели могут создавать чрезвычайно высокие крутящие моменты. В приводах ворот гидравлические двигатели часто сочетаются с механическими приводами (рис. 3.151b и 11.23), в частности с шестернями. Схематическое изображение на рис. 11.23 показывает гидравлический двигатель, приводящий в движение ведущую шестерню секторных ворот LPV 149 в Новом Орлеане.Роторный мотор принцип работы: устройство, принцип работы, преимущества и недостатки Это относится ко многим секторным воротам в Соединенных Штатах и ​​множеству роллетных ворот в Европе.В рулонных воротах гидравлические двигатели часто являются движущей силой механической лебедки (рис. 11.8). Гидромоторы также могут быть входом для редуктора, как показано на фото на рис. 11.24. Это система, используемая в шлюзовой камере рыболовного порта Бремерхафена для привода роллетных ворот.

Рис. 11.24. Гидравлический двигатель, приводящий в движение редуктор для рулонных ворот Бремерхафен, Германия.

Гидравлические двигатели бывают трех типов: шестеренчатые, поршневые и лопастные. Редукторные двигатели компактны и обеспечивают непрерывную работу при номинальном уровне мощности с умеренным КПД.Они обладают высокой устойчивостью к загрязнению гидравлического масла, что важно для применения в загрязненной среде. Мотор-редукторы с внешним редуктором состоят из пары согласованных шестерен, заключенных в один корпус. Обе шестерни имеют одинаковую форму зубьев и приводятся в движение жидкостью под давлением.Роторный мотор принцип работы: устройство, принцип работы, преимущества и недостатки Одна шестерня соединена с выходным валом, а другая с промежуточным валом. Жидкость под давлением поступает в корпус в месте зацепления шестерен. Он заставляет шестерни вращаться и следует по пути наименьшего сопротивления по периферии корпуса.Жидкость выходит под низким давлением на противоположной стороне двигателя. Жесткие допуски между шестернями и корпусом помогают контролировать утечку жидкости и повышают объемную эффективность. Существует несколько вариантов редукторного двигателя, в том числе геротор, дифференциальный мотор-редуктор и роликовый геротор. Все эти варианты обеспечивают более высокий крутящий момент с меньшими потерями на трение.

Все гидравлические поршневые двигатели доступны в версиях с фиксированным и переменным объемом. Наиболее распространенным типом гидравлического двигателя является аксиально-поршневой тип.Аксиально-поршневые гидромоторы имеют высокий объемный КПД. Это обеспечивает постоянную скорость при переменном крутящем моменте или условиях вязкости жидкости.Роторный мотор принцип работы: устройство, принцип работы, преимущества и недостатки Аксиально-поршневые гидравлические двигатели также являются одними из наиболее приспособленных к переменным условиям нагрузки. Они доступны в двух основных типах конструкции, включая наклонную шайбу и изогнутую ось. Конструкция с наклонной шайбой является наиболее доступной, но конструкция с изогнутой осью является наиболее надежной и, как правило, более дорогой.

Радиально-поршневые гидромоторы имеют корпус цилиндра, прикрепленный к ведомому валу, и обычно могут создавать больший крутящий момент, чем аксиально-поршневые гидромоторы.Однако они имеют ограниченный диапазон скоростей и более чувствительны к загрязнению гидравлической жидкости. Ствол содержит несколько поршней, которые совершают возвратно-поступательное движение в радиальном отверстии. Внешние концы поршня упираются в упорное кольцо, и жидкость под давлением течет через штифт в центре цилиндра, выталкивая поршни наружу. Поршни упираются в упорное кольцо, и силы реакции вращают ствол. Рабочий объем двигателя изменяется путем смещения ползуна вбок для изменения хода поршня.Роторный мотор принцип работы: устройство, принцип работы, преимущества и недостатки Когда осевые линии корпуса цилиндра и корпуса совпадают, поток жидкости отсутствует, и поэтому корпус цилиндра останавливается. Перемещение ползуна за центр изменяет направление вращения двигателя. Радиально-поршневые двигатели чрезвычайно эффективны и рассчитаны на относительно высокий крутящий момент. Во многих приводах ворот сектора USACE используются радиально-поршневые гидромоторы. Гидравлический двигатель, показанный на рис. 11.23, представляет собой радиально-поршневой двигатель и обеспечивает крутящий момент 260 Нм/бар. Номинальная скорость 50 об/мин. Гидравлический двигатель приводит в движение ведущую шестерню, которая, в свою очередь, приводит в движение зубчатую рейку на секторных воротах.

Лопастные двигатели компактны, просты по конструкции, надежны и имеют хороший общий КПД при номинальных условиях. Однако они имеют ограниченные низкоскоростные возможности. Лопастные двигатели используют пружины или давление жидкости для выдвижения лопастей. Лопастные двигатели имеют ротор с прорезями, установленный на приводном валу, который приводится в движение ротором.Роторный мотор принцип работы: устройство, принцип работы, преимущества и недостатки Лопасти, плотно вставленные в пазы ротора, перемещаются в радиальном направлении, уплотняя кулачковое кольцо. Кольцо имеет два больших и два малых радиальных участка, соединенных переходными участками или пандусами.В лопастных двигателях обычно используется двух- или четырехпортовая конфигурация. Четырехпортовые двигатели генерируют вдвое больший крутящий момент примерно на половине скорости двухпортовых двигателей. Высокая эффективность пускового момента двигателей лопастного типа позволяет адаптировать их к приводам подъемных лебедок, позволяя запускать двигатель при высокой нагрузке. Лопастные двигатели обеспечивают хороший КПД, но не такой высокий, как у поршневых двигателей. Срок службы лопастного двигателя обычно меньше, чем у поршневого двигателя.

Как работает радиально-поршневой двигатель?

Наш радиально-поршневой двигатель SMA используется во всем мире для приведения в действие тяжелого и мощного оборудования.Это ваш шанс узнать больше о том, как работает радиально-поршневой двигатель.Роторный мотор принцип работы: устройство, принцип работы, преимущества и недостатки

Когда был разработан радиально-поршневой двигатель SMA?
Радиально-поршневой двигатель SMA был разработан в 1980-х годах для обеспечения мощности тяжелых условий эксплуатации. Конструкция включает в себя вал из закаленной стали, поддерживаемый коническими роликоподшипниками как часть системы гидростатического привода. Поэтому масло выполняет работу по питанию двигателя.

Как работает радиально-поршневой двигатель?
Работа двигателя осуществляется за счет пяти поршней, расположенных радиально в блоке цилиндров, установленном на карданном валу, имеющем смещение от центра вращения.Гидравлическая жидкость под давлением от насоса подается к каждому поршню через жидкостные каналы в коленчатом валу. Давление на поршни прямым гидравлическим давлением жидкости в сочетании со смещенным приводным валом создает вращательное движение. Это вращательное движение создает механическую энергию, которая приводит в движение приложение.Роторный мотор принцип работы: устройство, принцип работы, преимущества и недостатки

1. В двигатель закачано масло. Красный цвет представляет масло под давлением, подаваемое в двигатель, а синий — выходящее отработанное масло.
2. Внутри двигателя виден участок вала, смещенный относительно центра вращения.Это ключевая конструктивная особенность, позволяющая двигателю работать.
3. Красная жидкость представляет собой нагнетаемое масло, которое заставляет поршни вращаться. Синяя жидкость представляет собой отработанное масло, выходящее из двигателя.

Где используется радиально-поршневой двигатель SMA?
Двигатель SMA используется для питания тяжелонагруженного оборудования с высокой мощностью. Типичные области применения включают траншеекопатели, используемые для рытья каналов глубиной 10 футов для прокладки электрических кабелей и труб для дренажа, а также выравниватели рельефа, которые используются для быстрого разрушения дорожных покрытий, подготовки площадки для строительных машин или завершения горных работ.

Двигатель SMA идеально подходит для этих применений, поскольку он может выдерживать высокие механические и гидравлические ударные нагрузки, обеспечивая длительный срок службы и постоянное использование высокой мощности.Роторный мотор принцип работы: устройство, принцип работы, преимущества и недостатки Скорость и номинальная мощность также значительно выше, чем у других двигателей, доступных на рынке.

Какой размерный ряд?
Размеры двигателей SMA варьируются от 100 см3 (вес 30 кг) до 16 400 см3 (вес 2500 кг). Кубический сантиметр двигателя (cc) – это единица измерения рабочего объема двигателя, что означает объем масла, который требуется для того, чтобы двигатель провернулся один раз.

Свяжитесь с нами, если вы хотите узнать больше о нашем радиально-поршневом двигателе SMA.

Линейный асинхронный двигатель

: принцип работы

Что за шумиха вокруг Hyperloop? Как он движется? Какая технология делает это возможным? Ответ: линейные асинхронные двигатели.

Как работает линейный асинхронный двигатель?

Теорию линейного асинхронного двигателя (ЛИД) проще всего понять как роторный двигатель, который был разрезан и развернут для создания линейного движения вместо вращательного.Он состоит из двух частей, первичной и вторичной, которые взаимодействуют друг с другом только при подаче питания.Роторный мотор принцип работы: устройство, принцип работы, преимущества и недостатки Либо первичный, либо вторичный могут быть зафиксированы, пока другой перемещается.


При подаче трехфазного переменного тока на первичную обмотку индуцируется бегущая волна электромагнитного потока, которая перемещается относительно первичной обмотки. Волна индуцирует электрический ток в проводящей реакционной пластине. Индуцированный электрический ток взаимодействует с магнитным потоком, создавая линейную силу.Скорость двигателя можно изменять, изменяя входную частоту с помощью преобразователя частоты.

Первичная обмотка состоит из трехфазной обмотки, эквивалентной статору роторного двигателя. Трехфазные катушки наматываются и вставляются в стопку стальных пластин вместе с компонентами тепловой защиты. Затем обмотки катушки и пакет заливаются теплопроводной эпоксидной смолой.

Вторичная обмотка, известная как ротор в традиционном роторном асинхронном двигателе, представляет собой реактивную пластину.Эта пластина может состоять из алюминия или меди и стальной подложки.Роторный мотор принцип работы: устройство, принцип работы, преимущества и недостатки Длина реактивной пластины равна длине катушки плюс ход. Система подшипников необходима для поддержания воздушного зазора между первичным и вторичным.

Линейные асинхронные двигатели могут производиться с широким диапазоном мощности, скорости и занимаемой площади. Для односторонних сборок реакционная пластина состоит из алюминия толщиной 1/8 дюйма, на которую опирается стальная пластина толщиной 1/4 дюйма, а для двусторонних сборок реакционная пластина изготавливается только из алюминия или меди толщиной 1/8 дюйма.Если реакционная пластина круглая и имеет центральный вал с вращающимися подшипниками, система будет производить вращательное движение. .

Зачем использовать линейный асинхронный двигатель?

Линейные асинхронные двигатели

идеально подходят для приложений, требующих быстрого перемещения больших грузов.Роторный мотор принцип работы: устройство, принцип работы, преимущества и недостатки Линейные асинхронные двигатели могут развивать скорость свыше 1800 дюймов в секунду (45 м/с) и ускорение в диапазоне от 3 до 4 g. Стандартные LIM могут создавать силы в диапазоне 720 фунтов (3200 Н) при рабочем цикле 3%.Несколько двигателей могут использоваться в сочетании друг с другом для создания больших усилий.

Применение линейных асинхронных двигателей

LIM можно найти в аттракционах тематических парков, водных аттракционах, системах перемещения людей, высокоскоростном транспорте и двигателях на магнитной подвеске. Вот несколько известных примеров:

Гиперпетля

Hyperloop — это высокоскоростная транспортная система для пассажиров и грузов, включающая в себя трубы пониженного давления, герметичные контейнеры, линейные асинхронные двигатели и воздушные компрессоры.Линейные асинхронные двигатели используются для приведения в движение и замедления контейнеров по рельсам и по трубам. LIM являются реверсивными, поэтому тот же двигатель, который двигает капсулу в одном направлении вниз по дорожке, можно использовать для движения капсулы обратно в исходное положение.Роторный мотор принцип работы: устройство, принцип работы, преимущества и недостатки Капсулы потенциально могут «плавать» на воздушном подшипнике, чтобы устранить трение.

Горная железная дорога Большого Грома на курорте Диснейленд

Big Thunder Mountain Railroad — одна из первых американских горок, в которой используются линейные асинхронные двигатели для ускорения автомобилей на выезде со станции.Это позволяет автомобилям начинать движение на высоких скоростях из стационарного состояния без типичного старта в гору и цепью. LIM также используются для парковки автомобилей на складе.

Калифорнийский крик на курорте Диснейленд

California Screamin использует LIM для запуска автомобилей американских горок. Они снова используются в дальнейшем для ускорения автомобилей, когда они едут по холмам.

Tomorrowland Transit Authority в Walt Disney World, Magic Kingdom Park

Линейные асинхронные двигатели приводят в действие транспортное управление Tomorrowland (ранее известное как People Mover), которое плавно и медленно перемещает большие автомобили по Tomorrowland.Роторный мотор принцип работы: устройство, принцип работы, преимущества и недостатки

Даввама в аквапарке Yas Waterworld Абу-Даби, остров Яс

Первая секция водных горок Dawwama на острове Яс питается от LIMS. На каждом холме линейные асинхронные двигатели запускают трубы через подъемные участки. Этот способ движения водных горок называется гидромагнитной технологией.

Thunder Rapids в заливе Уайт-Уотер, Six Flags Fiesta Texas

Thunder Rapids, которые откроются в 2017 году, станут первыми водными горками в США, использующими гидромагнитную технологию.Линейные асинхронные двигатели в сочетании с турбинной технологией поддерживают скорость трубы вдоль горки и по холмам.

Как работает вращающийся преобразователь фазы?

Являясь лидером в области фазопреобразователей и электроэнергетики, NAPCES понимает трехфазную электроэнергию и потребности наших клиентов. Мы специализируемся на цифровых, статических и вращающихся фазовых преобразователях и рады предложить ресурсы, поддержку и информацию, чтобы помочь нашим клиентам понять наши продукты и отрасль.Роторный мотор принцип работы: устройство, принцип работы, преимущества и недостатки

Что такое вращающийся преобразователь фазы?

Проще говоря, вращающийся преобразователь фазы использует двигатель асинхронного генератора в том смысле, что он вращается для преобразования однофазной электроэнергии в трехфазное электричество. Вращающийся преобразователь фазы генерирует одну линию питания от двигателя асинхронного генератора и объединяет ее с двумя однофазными линиями. Вращающиеся преобразователи фазы производят электроэнергию переменного тока для работы трехфазного оборудования, такого как двигатели, индуктивные и резистивные нагрузки.Вращающиеся преобразователи фазы обеспечивают трехфазную электроэнергию там, где ее трудно получить или она слишком дорога.

Как работает вращающийся преобразователь фазы?

Действуя как вращающийся генератор, вращающиеся фазовые преобразователи преобразуют однофазную энергию в трехфазную. Оборудование с вращающимся фазным преобразователем использует однофазный двухлинейный источник питания от коммунальной сети и создает третью линию питания.Роторный мотор принцип работы: устройство, принцип работы, преимущества и недостатки Три линии, также известные как фазы, неотличимы от трехфазной электросети, обычно более точной, чем трехфазная электроэнергия, подаваемая электроэнергией, при этом все три линии сдвинуты на 120 градусов.Когда вращающийся преобразователь фаз подобран правильно, он будет вырабатывать настоящую трехфазную мощность, при этом каждое из трех выходных напряжений хорошо сбалансировано во всем диапазоне подключенных нагрузок.

Типы вращающихся преобразователей фазы

NAPCES предлагает три основных типа вращающихся фазовых преобразователей: Pro-Line, Smart-Boost™ Digital и сертифицированные UL. Важно понимать разницу между этими тремя.

  • Вращающиеся преобразователи фазы Pro-Line – эта линия обеспечивает трехфазное питание с выходными напряжениями всех трех линий +/- 5% друг от друга.Эта линейка преобразователей двигателей рекомендуется для всех типов нагрузок, включая чувствительное оборудование, такое как станки с ЧПУ.
  • Цифровые вращающиеся преобразователи фаз Smart-Boost™.Роторный мотор принцип работы: устройство, принцип работы, преимущества и недостатки Наш вращающийся фазовый преобразователь Smart-Boost™ запускает двигатели, когда другие не могут. Бустер использует твердое пусковое переключение для повторного включения пусковых конденсаторов и обеспечения 600% пускового тока двигателя.
  • Вращающиеся фазовращатели
  • , внесенные в список UL. Эта линейка вращающихся фазовых преобразователей включена в списки UL и cUL для США и Канады.

Фазовые преобразователи и электроснабжение для Северной Америки предлагают 10 моделей в каждой линейке. Все наши линии включают в себя встроенные пускатели двигателей, защищенные пусковые цепи с цифровым управлением и полную защиту от пропадания фазы.

Преимущества использования вращающихся преобразователей фазы

Использование вращающихся преобразователей фазы имеет много преимуществ, в том числе:

  • Они более экономичны, чем установка трехфазных линий электропередач
  • Это оборудование предпочтительно для станков с ЧПУ, чувствительных к напряжению
  • Средний срок службы вращающегося фазового преобразователя NAPCES составляет более 30 лет
  • Они чрезвычайно эффективны, преобразуя более 97% общей мощности в рабочую мощность

Для получения дополнительной информации о вращающихся фазовых преобразователях, пожалуйста, свяжитесь с NAPCES, мы будем рады ответить на любые вопросы о нашей продукции и дать рекомендации по размерам.Роторный мотор принцип работы: устройство, принцип работы, преимущества и недостатки Мы с нетерпением ждем возможности предоставить вам дружелюбное обслуживание клиентов, высококачественную продукцию, технические знания, конкурентоспособные цены и индивидуальное обслуживание!

Линейный асинхронный двигатель

: принцип работы, характеристики и применение

LIM расшифровывается как Linear Induction Motor и представляет собой улучшенную версию роторного асинхронного двигателя, который производит линейное поступательное движение вместо вращательного движения. Помимо крутящего момента, это устройство генерирует линейное движение и силу.Вырезав вырез радикальной формы во вращающемся индукторе и, таким образом, выровняв сечение, конструкция и функциональность линейного асинхронного двигателя могут быть продемонстрированы на диаграмме ниже.

Каталог

 

Чарльз Уитстон начал проектировать линейный асинхронный двигатель в Лондоне в 1840-х годах, но он по-прежнему неэффективен. Принимая во внимание, что Герман Кемпер разработал операционную модель в 1935 году, а Эрик представил полноразмерную операционную версию в 1940 году.Роторный мотор принцип работы: устройство, принцип работы, преимущества и недостатки После этого это устройство использовалось во множестве приложений в самых разных отраслях.Линейный асинхронный двигатель, его теория работы, производительность, архитектура, конструкция, преимущества и недостатки, а также основные области применения подробно описаны в этой статье. Давайте подробнее рассмотрим концепцию.

LIM расшифровывается как Linear Induction Motor и представляет собой улучшенную версию роторного асинхронного двигателя, который производит линейное поступательное движение вместо вращательного движения. Помимо крутящего момента, это устройство генерирует линейное движение и силу. Вырезав вырез радикальной формы во вращающемся индукторе и, таким образом, выровняв сечение, конструкция и функциональность линейного асинхронного двигателя могут быть продемонстрированы на диаграмме ниже.

Выход представляет собой ровный статор или статор с железными пластинами на верхней стороне, несущие трехфазные многополюсные обмотки с проводниками, расположенными под углом 900 градусов к направлению движения.Роторный мотор принцип работы: устройство, принцип работы, преимущества и недостатки Он также включает обмотку с беличьим корпусом, которая обычно состоит из бесконечного алюминиевого или медного листа, удерживаемого на твердой железной опоре.

Независимо от названия устройства, не все линейные асинхронные двигатели генерируют линейное движение, и лишь немногие из них используются для обеспечения оборотов большого диаметра, что делает использование бесконечных первичных секций более дорогим.

I. Общее введение в линейный асинхронный двигатель

1. Конструкция линейного асинхронного двигателя

И если это не кажется стандартным асинхронным двигателем, основная структура и архитектура линейного асинхронного двигателя почти такие же, как у трехфазного асинхронного двигателя. Первичная часть линейного асинхронного двигателя создается в месте разреза в секции статора многофазного асинхронного двигателя и располагается на плоской поверхности.Точно так же, когда разрез делается в части ротора многофазного асинхронного двигателя и располагается на плоской поверхности, формируется вторичная часть линейного асинхронного двигателя.Роторный мотор принцип работы: устройство, принцип работы, преимущества и недостатки

Кроме того, существует модель линейного асинхронного двигателя под названием DLIM (двухсторонний линейный асинхронный двигатель), которая используется для повышения производительности. В этой модели основной сегмент расположен на противоположном конце вторичного сегмента. Как на главной, так и на вторичной сторонах эта конструкция используется для увеличения использования потока.Так устроен линейный асинхронный двигатель.

2.  Принцип работы линейного асинхронного двигателя

Когда для питания первичной части двигателя используется управляемое трехфазное управление, поток потока возникает по всей длине первичной части. Вращающееся магнитное поле в статорной части трехфазного асинхронного двигателя эквивалентно этому линейному вращению магнитного поля.

Из-за относительного ускорения между проводником и движением потока может возникнуть индукция электрического тока в проводниках вторичной обмотки.Индуцированный ток взаимодействует с движением потока, создавая либо линейную, либо круговую тягу энергии, как видно из:

Vs = 2tfs м/сек

сила вынуждает вторичную секцию двигаться в том же направлении, что и первичную секцию, создавая требуемое прямолинейное смещение.Роторный мотор принцип работы: устройство, принцип работы, преимущества и недостатки Когда на устройство подается питание, создаваемое поле становится линейно движущимся полем со скоростью, представленной приведенным выше уравнением.

Величина частоты питания, рассчитанная в Гц, выражается в уравнении как fs.

Линейное движущееся поле, оцениваемое в м/с, обозначается буквой «Vs».

Буква «t» обозначает шаг линейного полюса, то есть расстояние между полюсами, измеренное в метрах.

В = (1-с)Вс

Согласно той же логике, в случае асинхронного двигателя вторичный бегунок не сохраняет ту же скорость, что и значение скорости магнитного поля.В результате этого происходит скольжение.

Ниже приведена схема линейного индукционного двигателя:

3. Преимущества и недостатки линейного индукционного двигателя

Преимущества

  • Во время сборки нет магнитных аттракционов сил. Поскольку в системах LIM нет постоянных магнитов, при сборке машины сила притяжения отсутствует.Роторный мотор принцип работы: устройство, принцип работы, преимущества и недостатки

  • Преимущество линейных асинхронных двигателей заключается в том, что они могут летать на большие расстояния.Постоянные магниты не имеют вторичных частей, поэтому эти системы в основном используются для приложений большой длины. Отсутствие магнитов во втором сегменте делает эти устройства недорогими, поскольку создание магнитной дорожки жизненно важно для цены устройства.

  • Подходит для тяжелых условий эксплуатации. Линейные асинхронные двигатели наиболее широко используются в линейных двигателях высокого давления, где требуется номинальное постоянное усилие ускорения около 25 г и сотни фунтов.

  • Недостатки

    • Системы LIM более сложны в разработке, поскольку требуют сложных алгоритмов управления.

    • На время службы усилили силы притяжения.

    • В состоянии покоя проявляет небольшое усилие.

    • Увеличенный физический размер устройства требует большего размера корпуса.Роторный мотор принцип работы: устройство, принцип работы, преимущества и недостатки

    • Для доступности требуется больше мощности.КПД линейных двигателей с постоянными магнитами ниже, и они выделяют больше тепла. Это требует интеграции оборудования водяного охлаждения в архитектуру.

    II. Характеристики линейного асинхронного двигателя

    Конечный эффект

    По сравнению с круговыми асинхронными двигателями, LIM имеет функцию, известную как «Конечный эффект». Конечным результатом являются потери качества и выхода, которые вызваны отводом и понижением магнитной энергии в конце основной секции из-за относительного движения между первичной и вторичной секциями.

    Только во вторичном сегменте система, как правило, обладает такой же универсальностью, как и роторная машина, требуя, чтобы она была разнесена примерно на два полюса, но с минимальным основным уменьшением тяги, которое существует при малом скольжении, несмотря на тот факт, что она либо на 8 или более полюсов длиннее. Из-за характера концевых эффектов машины LIM не могут работать налегке, в то время как асинхронные двигатели общего назначения могут работать как двигатель с более близким синхронным полем в условиях низкой нагрузки.Роторный мотор принцип работы: устройство, принцип работы, преимущества и недостатки Для сравнения, линейные двигатели производят эквивалентные потери в результате конечного эффекта.

    Тяга

    Устройства LIM создают привод, который практически идентичен приводу обычных асинхронных двигателей. Даже если они модулируются конечными результатами, эти движущие силы имеют характеристическую кривую, очень похожую на скольжение. Тяговое усилие — еще один термин для этого. Это показано:

    F = Pg/Vs

    измеряется в ньютонах

    Левитация

    что приводит к существенно определенному расстоянию по мере увеличения скольжения в любом направлении.Это происходит только в односторонних двигателях, поскольку обычно этого не происходит, когда вторичный сегмент защищен железной опорной пластиной, поскольку это обеспечивает притяжение, которое преодолевает подъемную нагрузку.

    Поперечный краевой эффект

    Линейные асинхронные двигатели часто имеют поперечный краевой эффект, что означает, что пути тока в одном и том же направлении вызывают потери, минимизируя действующую тягу.Роторный мотор принцип работы: устройство, принцип работы, преимущества и недостатки Как следствие, возникает поперечный краевой эффект.

    Производительность

    КПД линейного асинхронного двигателя можно рассчитать, используя принцип, описанный ниже, в котором синхронная скорость движущейся волны выражается как:

    Vs = 2f (центр линейного полюса) ….м/с

    ‘f’ соответствует подаваемой частоте, измеренной в герцах

    Скорость вторичной части роторного асинхронного двигателя в ЛАД меньше синхронной скорости и определяется как:

    Vr = Vs (1-с), ‘ с ‘ — скольжение ЛАД и равно

    S = (Vs Vr)/Vs

    Линейная сила определяется как F = мощность воздушного зазора/Vs

    Кривая скорости тяги ЛАД почти эквивалентна кривой зависимости скорости вращения асинхронного двигателя от крутящего момента.По сравнению с линейным асинхронным двигателем и роторным асинхронным двигателем линейный асинхронный двигатель требует большего воздушного зазора, что приводит к увеличению тока намагничивания и минимальной выходной мощности и коэффициенту мощности.Роторный мотор принцип работы: устройство, принцип работы, преимущества и недостатки

    В RIM части статора и ротора имеют одинаковые участки, а в LIM один сегмент короче другого. Более короткий участок будет иметь более непрерывное прохождение, чем более длинный участок с постоянной скоростью.

    III. Применение линейного асинхронного двигателя

    В таких системах в основном используются линейные асинхронные двигатели.

    • Конвейерные ленты с алюминиевым

    • Высокоскоростные выключатели выключателя

    • Приложения для улучшения Shuttles

    Линейный индукционный принцип работы двигателя

    Привет друзья, в этой статье я собираюсь описать принцип работы линейного асинхронного двигателя . В этой статье вы найдете ответы на различные вопросы о LIM.

    Что такое линейный асинхронный двигатель?

     
    Линейный асинхронный двигатель представляет собой усовершенствованную версию цилиндрического асинхронного двигателя.Роторный мотор принцип работы: устройство, принцип работы, преимущества и недостатки Это особый тип асинхронного двигателя, который обеспечивает линейное движение вместо вращательного, как в случае обычного асинхронного двигателя.
     
    Если асинхронный двигатель на рисунке (A) разрезать по оси и разложить, как показано на рисунке (B), он соответствует линейному асинхронному двигателю (LIM).
     
    Вторичный проводник теперь отображается в виде листа.Обычно это проводящая пластина из меди или алюминия, в которой индуцируются токи взаимодействия.
     
    Первичный или вторичный можно сделать мобильным. Неподвижный элемент, конечно, должен быть непрерывным на всем протяжении предполагаемого перемещения.
     

     
    Магнитное притяжение между элементами может быть уравновешено во вращающейся машине, но не может быть легко уравновешено в плоской машине. Чтобы сбалансировать магнитное притяжение, первичная обмотка расположена по обе стороны от вторичной (рис. C).Эта конструкция обычно используется для тяги.
     

     
    Первичная обмотка имеет трехфазную распределенную обмотку, размещенную в пазах.Роторный мотор принцип работы: устройство, принцип работы, преимущества и недостатки Он работает по тому же принципу, что и цилиндрический асинхронный двигатель.
     
    При питании первичной фазы ЛАД от трехфазного источника создается магнитное поле, движущееся по прямой от одного конца к другому с линейной синхронной скоростью V с .
     
    Линейная синхронная скорость определяется как:
     
    В с = 2tf м/с
     
    Где t = шаг полюсов в метрах
                               
     
    Здесь следует отметить, что синхронная скорость не зависит от количества полюсов, и поэтому любая желаемая линейная скорость может быть достигнута путем регулировки шага полюсов.
     
    Поскольку поток движется линейно, он индуцирует токи в пластине ротора. Индуцированные токи, взаимодействуя с полем, создают тягу на пластине ротора и вовлекают пластину ротора в том же направлении. Это основной «принцип работы линейного асинхронного двигателя».
     
    Как и цилиндрический асинхронный двигатель, LIM также работает со скоростью меньше синхронной.Роторный мотор принцип работы: устройство, принцип работы, преимущества и недостатки Он не может работать на синхронной скорости. Причины те же, что и в случае цилиндрического асинхронного двигателя.
     
    Скольжение линейного асинхронного двигателя, с = (v с – v)/v с
     
    Тяговое усилие или тяга F можно регулировать, изменяя как частоту, так и напряжение, так что плотность индукции остается постоянной.
     

    Поперечный краевой эффект и торцевой эффект

     
    Есть два особых эффекта, которые возникают в LIM, но не в цилиндрическом асинхронном двигателе.Эти эффекты представляют собой поперечный краевой эффект и торцевой эффект.
     
    Путь индуцированного тока во вторичной обмотке определен нечетко, поскольку вторичная обмотка ЛАД представляет собой сплошную проводящую пластину. Часть путей тока, параллельных направлению движения вторичного контура, не создает полезной тяги, а только способствует потерям.
     
    Это известно как поперечный краевой эффект в линейном асинхронном двигателе, потому что пути тока, параллельные направлению движения, больше проходят по краям проводящей пластины.Роторный мотор принцип работы: устройство, принцип работы, преимущества и недостатки
     
    В ЛАД с короткой первичной обмоткой пути тока к концу структуры поля на проводящей пластине выходят за пределы структуры поля, и такие участки пути тока не создают полезной тяги, а только способствуют потерям в двигателе. Это известно как концевой эффект в линейном асинхронном двигателе. Его можно эффективно уменьшить, увеличив число полюсов двигателя.
     

     

    • Линейный асинхронный двигатель обычно используется для тяги, в которой первичная часть конечной длины выполняется на транспортном средстве, а вторичная часть имеет форму непрерывного токопроводящего рельса (используется алюминий).
    • LIM имеет преимущество над цилиндрическим асинхронным двигателем для скорости более 200 км/ч. Он обеспечивает отличный источник движущей силы для поездов с магнитной подвеской, где цилиндрический асинхронный двигатель выходит из строя.
    •  

    • Используется в автоматических раздвижных дверях.
    • Может использоваться в конвейерах, мостовых кранах, самосвалах и т.Роторный мотор принцип работы: устройство, принцип работы, преимущества и недостатки д.
    • Использование LIM до сих пор ограничено лишь несколькими приложениями из-за конструктивных трудностей и экономических соображений.

     
    Преимущества линейных асинхронных двигателей:

    • Низкая начальная стоимость.
    • Низкие затраты на обслуживание благодаря отсутствию вращающихся частей.
    • Отсутствие ограничения максимальной скорости из-за центробежных сил.
    • Нет перегрева ротора.
    • Отношение мощности теста к весу.

    Недостатками линейных асинхронных двигателей являются:
     

    • Типичный воздушный зазор в LIM составляет порядка 25 мм, в то время как в цилиндрическом двигателе он составляет около 1 мм, т.е. он имеет больший воздушный зазор, что приводит к более низкому коэффициенту мощности.
    • LIM имеет гораздо более высокое сопротивление ротора, работает с большим скольжением при заданной тяге и, соответственно, имеет низкий КПД.
    • Очень высокие капитальные затраты на реактивный рельс, закрепленный вдоль центральной линии пути.Роторный мотор принцип работы: устройство, принцип работы, преимущества и недостатки

     
    Спасибо, что прочитали о принципе работы линейного асинхронного двигателя .
     

    Трехфазный асинхронный двигатель | Все сообщения

     

    © www.yourelectricalguide.com/ Принцип работы линейного асинхронного двигателя.

    Как работают приводы с вращающейся звуковой катушкой?

    Большинство устройств линейного перемещения имеют вращающийся эквивалент, и приводы звуковой катушки не являются исключением.В то время как версии, изображенные на большинстве изображений и видео продуктов, являются линейными, приводы с вращающейся звуковой катушкой удовлетворяют потребность в плавном, дугообразном движении и создании крутящего момента с быстрым временем отклика. Но в отличие от конструктивных взаимосвязей между роторными и линейными двигателями, разработка приводов с поворотной звуковой катушкой — это не просто вопрос о том, чтобы взять линейную версию и свернуть ее в цилиндр. Хотя их компоненты одинаковы, конфигурации приводов линейных и поворотных звуковых катушек сильно различаются.Роторный мотор принцип работы: устройство, принцип работы, преимущества и недостатки


    Приводы со звуковой катушкой работают по принципу силы Лоренца, силы, возникающей при помещении проводника с током в магнитное поле. В случае привода со звуковой катушкой магнитное поле создается постоянными магнитами, а проводником является катушка провода. Когда ток подается на катушку, создается сила, и величина силы пропорциональна приложенному току. (Все другие переменные в производстве силы, такие как магнитный поток и длина провода, фиксированы для данной конструкции звуковой катушки.)

    F = k*B*L*I*N

    F = усилие (Н)

    k = силовая постоянная

    B = плотность магнитного потока (тесла)

    L = длина провода (м)

    I = ток (ампер)

    N = количество проводников

    Наиболее распространенная конструкция приводов с линейной звуковой катушкой имеет подвижную катушку, хотя привод может быть сконструирован так, что либо катушка, либо магнит являются движущейся частью.Роторный мотор принцип работы: устройство, принцип работы, преимущества и недостатки В конструкции с подвижной катушкой неподвижный цилиндрический постоянный магнит создает радиальное магнитное поле. Внутри цилиндра с постоянным магнитом находится катушка, намотанная на непроводящую конструкцию или держатель. Постоянный магнит помещен в ферромагнитный цилиндр, открытый с одного конца и имеющий в середине «сердечник», необходимый для замыкания магнитной цепи. Узел катушки перемещается в воздушном зазоре между этим сердечником и внутренними поверхностями постоянного магнита.Хотя это звучит сложно, конструкция на самом деле довольно проста, как показано ниже.

    Конструкция привода линейной звуковой катушки относительно проста. В этом примере магнит неподвижен, а катушка движется.

    Привод поворотной звуковой катушки иногда называют «уплощенной» версией описанной выше линейной конструкции. Другими словами, чтобы преобразовать привод с линейной звуковой катушкой во вращающуюся версию, поместите привод с линейной звуковой катушкой вдоль на стол (так, как если бы он работал горизонтально) и расплющите его, по существу, в двумерный объект.Роторный мотор принцип работы: устройство, принцип работы, преимущества и недостатки Затем согните концы так, чтобы получилась дуга (как у кусочка макарон). Теперь у вас есть привод с поворотной звуковой катушкой.

    В этом приводе с вращающейся звуковой катушкой сегменты постоянного магнита находятся сверху и снизу (белые), а катушка (золотая) перемещается в воздушном зазоре между ними.
    Изображение предоставлено BEI Kimco

    Вращающиеся версии обеспечивают крутящий момент, а не усилие. Подобно их линейным аналогам, величина создаваемого крутящего момента пропорциональна приложенному току, а направление тока определяет направление движения.Углы отклонения обычно составляют менее 180 градусов и обычно составляют от 15 до 60 градусов.


    Приводы звуковой катушки технически представляют собой некоммутируемые двигатели постоянного тока. Термин «звуковая катушка» часто используется, потому что одним из первых их применений была вибрация бумажных конусов в громкоговорителях. Приводы с вращающейся звуковой катушкой также называются приводами «дугового сегмента» или «двигателями с ограниченным угловым моментом», поскольку они производят дугообразное движение.Роторный мотор принцип работы: устройство, принцип работы, преимущества и недостатки


    Одной из сильных сторон приводов звуковой катушки является их чрезвычайно плавное движение без зубчатых колес и без пульсаций крутящего момента.Это делает поворотные версии идеальными для приложений, требующих высокого крутящего момента и быстрого отклика, таких как карданные позиционеры. Они также хорошо подходят для движущейся оптики и для управления устройствами стабилизации.

    В этой конструкции карданного узла используются два вращающихся привода звуковой катушки. Внутренняя ось перемещается на 40 градусов за 32 миллисекунды, а внешняя ось перемещается на 20 градусов за 140 миллисекунд.
    Изображение предоставлено BEI Kimco

    Изображение предоставлено h3W Technologies, Inc.

    .Роторный мотор принцип работы: устройство, принцип работы, преимущества и недостатки

    Ответить

    Ваш адрес email не будет опубликован.