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旋转分配发动机:一些一般性和研究

类别:机械制图 | 来自:未知未知 | 发布时间:2024-12-02 | 人气值:

这一次,这些共性来自于操作“引线电机”时收集到的一些想法……我们可以从中得出一些结论,以构建相同的电机。

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关于这种类型发动机的文档很少,因此通过剖析曲轴上带有旋转分配器的发动机的计划,我能够在一定程度上满足我的好奇心。

在这项研究中对我帮助最大的计划是右边的计划:一种制造特别简单且需要很少材料的小型发动机:它很久以前出现在《LE BRICOLEUR》杂志上,从中提取了几张草图 - 计划位于以下专辑的末尾:引导引擎1。感谢不知名的设计师。
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罕见甚至不存在的文档

刚刚研究了这个轴向分布的帕特里克的贡献也特别有趣:
。原则
。轴流分配发动机在蒸汽机家族中的地位
。建模者构建的引擎示例
。一些计算

这里是他的研究结果(PDF 格式): 
轴向分布:文件
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曲轴上带有旋转分配器的发动机的运行


发动机平面图所附的草图对此进行了完美的描述。

在这种类型的发动机中,曲轴也将充当电机轴,充当分配器:通过使用锉刀或铣床获得的两个凹口或平面确保分配。
在简单发动机的情况下,这些板是对称的。
点击放大图片第一个凹口接收来自锅炉的蒸汽,并通过出现在与气缸连通的管子开口的前面,向下推动活塞:进气冲程

曲轴分配器转动,进气口关闭。

当活塞开始向上冲程时,出现第二个凹口并排出蒸汽:排气冲程

简单发动机设计和构造的一些一般性 

请注意,这些观察主要是从该发动机进行的,其计划和构造方法可以通过单击照片找到。

凹口或平面

。它们具有相同的深度
。它们是平行的
。它们位于曲柄销的轴线
上。根据它们的位置,电机将向右或向左转动

进气角和排气角

与凹口的深度有直接关系:角度是从板的边缘开始测量的
 
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角度的计算


对于下面描述的发动机,曲轴的直径为6毫米,凹口的深度显然为1毫米,进气排气通过直径为1.5的孔。

计算 1/2 α
cos 1/2 α = 2/3 = 0.666 = 48° 和α = 96°

计算 1/2 β
sin 1/2 β = 0.75/3 = 0.25 = 14°30 且β = 29°



 
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进气角或排气角等于 α + β,或者对于该发动机而言为 125°,这似乎是其他同类型发动机的

一个数量级。
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所建发动机的特点:管道发动机或“管道蒸汽机”

我们从曲轴销侧的前面观察它。

曲柄销位于低位(活塞位于下止点),进气板位于其轴线的左侧。
发动机将逆时针转动,而位于另一侧的方向盘从正面看将向右转动。
如果要获得相反的旋转方向,则必须将进气板放在另一侧。正常的排气

将从排气板通过曲轴流向发动机前部,曲轴经过钻孔,有助于曲轴的润滑使用直径为 10 的“经典”活塞,冲程为 10 毫米,即位移为 0。785 厘米3



第一款发动机是单缸发动机,但可以有多种版本。

排气问题

在基本设计上,只有一个正常的排气装置:在板上预留的排气孔,并通过曲轴与曲轴箱连通。
在这种配置下,发动机无法启动,您会感受到巨大的背压。解决方案是在冲程末端

添加排气装置,“这可以避免减慢活塞的上升速度并通过产生背压而损失功”(Philippe Golmann)。正是通过重读这篇文章,我终于找到了一份可以让我计算排气直径的报告。通常采用以下方法:进气采用2×3铜管,排气采用3×4铜管。有一个




与气缸直径的比例为1/4:如果我们的气缸直径为10毫米,则排气口处需要一个1/4的孔,即2.5;如果是 12,则需要 3...这对于正常排气和/或在冲程结束时。
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Rudy Mémin在 1993 年 7 月的 MRB 356 中描述的发动机,Philippe Golmann参与撰写了文章:我们可以清楚地看到极快发动机(超过 7000 rpm)的双排气管。需要特别仔细加工的发动机!
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气缸容积

考虑到这台发动机在比赛结束时必须在没有排气的情况下运行,我采取了将其与我的进行比较的计划:

。在1中,基础发动机的气缸长度超过所需的长度,并且“无用”体积等于排量的一半(冲程为 12)
。 2改造后发动机密封了1 - 我不想重建一个! :添加2毫米厚的聚四氟乙烯垫圈(如果我们可以认为1/2的比例是有效的,则需要5个,行程为10)
。 3发动机最初密封1
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以此增大音量进行测试
而这一次,当冲程末端的排气被堵塞时,发动机同意启动,但我们可以清楚地看到,一打开它,运行速度就快得多...


> 一秒钟发动机已经建成:“leaded”2,其修改方案在专辑的底部,通过将这个想法付诸实践并将气缸加长5毫米......没有结果,有必要返回在末端添加排气装置种族

以下专辑末尾的构造说明:
专辑
https://youtu.be/ILmmW30Vyt4
 

旋转分配器上的盲点

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我们回到密封发动机 1 的情况,曲轴分配器直径为 6,板深度为 1 毫米,我们可以在其中找到计算出的角度。

在 AOB 矩形中,Sin AOB = AB / OB = 2/3 = 0.666
且 AOB = 41°50,
因此 COB = 27°20,

这是完全正确的,除了我们将开始 l 过程的边缘 B排气不在那里在摄入结束时...
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通过密封发动机分配器 1,我们获得了此草图。

当我们处于进气末端 (FA) 时,排气平面仍必须旋转,以便其边缘到达排气起点 (OE)。
这个角度的计算:
180° - 96° = 84°和84° - 29° = 55°,这太重要了,至少在我看来。
计算活塞背压上升对此值所代表的含义
。在 AOE 矩形中,cos 69°30 = OA / OE = OA / 3 = 0.35021
且 OA = 1.05
。在 BOC 矩形中,cos 14°30 = OB / OC = OB / 3 = 0.96815
且 OB = 2.9,
因此 AB = x = 1.85

然而,为了实现最佳操作,该值应减小到 1 mm 左右(对振荡器的小参考:但是是否合理?)。
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减少排气盲区的方法:

它实际上是通过加深碟子来增加进气和排气角度。

这次,我们认为上升量为 1 毫米,并且:
。在 AOB 矩形中,cos AOB = OA / OB = 2 / 3 = 0.666
且 AOB = 48°10
因此 COB = 48°10 - 14°30 = 33°40,更有趣的值!

计算x以找到凹口深度:
。 sin COB (34°40) = x / 3 = 0.55436
且 x = 1.66
因此,缺口将为 3 - 1.66 = 1.34,四舍五入

为 1.3 缺口深度为 1.3,计算进气角或排气
。余弦 1/2 α = 1.7 / 3 = 0.566
且 α = 111°
> 进气或排气角度将等于 111° + 29° = 140°

当然,与所研究的发动机上的平均值(125°)相比,这似乎有点强,但是......它工作得很好:立即启动,不再有背压。

为了尝试这种配置,没有使用新发动机,而是使用另一个曲轴,其凹口深 1.3 毫米,对于 2.5 排气装置来说有点紧,但它可以工作......
 
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另一种可能性是预先确定盘的深度

这次,我们将 通过计算传输孔的直径来调整进气和排气角度,

对于这个分配器(它是“Darnaud”),需要实现178°排气直径相当小的 6 圆。如果要保持良好的机械阻力,则很难制造大于 1.5 的平面。

通过计算,1.5 板的精确度为 120°,因此传输孔的角度必须为 179° - 120° = 58°
sin 1/2 α = sin 29° = (1/2 x) / 3 = 1.48481
且x = 2.908

>通过在 2.9 处钻孔,我们将获得 58° 的角度,总开口将为178°...很难做得更好!



 

电子表格

当然,计算并不是很复杂,但是,当您必须连续多次启动计算才能找到正确的折衷方案时,没有什么比电子表格更好的了。这是帕特里克提供的一种允许多种操作的方法
:或者通过了解盘子的深度
。要么从分配孔(通风口)的直径开始搜索

要使用它,只需单击图像(该文件通常不会直接打开,而是在屏幕底部打开。)。
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加工问题

如何利用我们的小型机器获得最佳加工效果。

这一切都从拆卸虎钳并测量V形中心与铣床板之间的距离开始:用卡尺测量,从中我们除去所用圆的 1/2 直径:此处获得的尺寸为 19毫米。


最简单的情况

对于第一种情况,曲轴盘已焊接,焊接期间用于阻挡的螺钉尚未锯开。

我们将在取代曲柄销的螺纹杆和工作台之间放置一堆垫片,使其尺寸达到 19 毫米 - 1 毫米(螺纹杆的 1/2 直径 = 18。
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第一次加工
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V 车削和二次加工
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特殊情况


在那里,我在加工前没有焊接曲轴盘,幸运的是,拆卸虎钳时,这些板是平行的,

寻找一种避免重做一切的方法
:使用楔子将板拧紧在虎钳中,并使用正方形将其拧紧。有助于定位曲柄销(请注意,因此可以以不同方式楔入曲柄销,与草图成 30°,但为什么在未来的实验中不是 15°!)。

唯一的问题是排气孔与曲柄销之间的直径差异:此处为 2.5 - 2 = 0.25,可以通过垫片或 0.25 聚四氟乙烯来补偿。为了再做一次,考虑到排气,我将首先在 2 处钻孔,然后在焊接后在 2.5 处恢复:
.> 与其用螺纹杆代替曲柄销,不如用一端有 2 个螺纹的杆更精确!
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用楔子拧紧
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方形并用小 0.25 垫片定位
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焊接阻挡
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单缸:倒档

从 Elmer 3 的图像开始:开放列引擎,以经典方式完成反演:

。通过向一个方向转动方向盘来启动发动机
。停止,反向器动作,并向另一个方向发射
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双缸:倒档


在分配器上,我们发现碟形件的两端都有一个圆形凹槽,无论碟形件的位置如何,都可以确保进气或排气:只需反转流动即可获得旋转变化。
点击放大图片分配器放置在曲轴箱内,凹槽的位置与通向逆变器的管子的位置相对应。

帕特里克在那里看到了其他东西:“即使板处于垂直位置,凹槽也可以提供连接外壳的水平通道。这就是让我从一开始就说,它可能是一个平衡通道,并且弱蒸汽运动具有润滑作用。”

但确实,我们正在进入另一个维度:所谓的达尔诺发动机,我们将有机会详细讨论它......

材料

我的小型电机不耐用,而且我几乎只使用黄铜……黄铜与黄铜之间的磨损或多或少会很快。总是太快!

为了让它们有机会长期发挥作用,最好将金属结合起来。Michel OLIVE通过几封信函提出了

一些建议: “对于发动机,我不推荐 xc12 拉制钢,它会很快生锈。而是采用经过校准的不锈钢圆形,并使孔的比率达到最大运行中的 5/100。旋转。” “在我看来,这台发动机的全部艺术在于分配,如果旋转分配器由黄铜制成并且用黄铜转动,我们不可避免地会出现内部泄漏



。既然有了所有这些材料,不排除我会用硬质欧盟 12P 青铜主体和钛分布来重制一个。 ”

“青铜(铜+锡)-黄铜(铜+锌)。青铜在机械上比黄铜更坚固。我们可以不用担心发动机的整个机身(分配器孔)+青铜气缸(使用 EU 6 或 9 P)。对于活塞,采用易切削黄铜(干式)。我回到经过校准的圆形不锈钢分配器,也就是说,除了平面之外,其上没有任何加工痕迹。使用最大铰刀 5/100 完成孔加工,因为需要严格的最小泄漏量。” 

而且,我一直对与此主题相关的任何文档感兴趣:曲轴上带有分配器的发动机以及头部带有旋转分配器的发动机......
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一个想法和一个链接

Jacques BLAMONT提出
这些发动机的弱点是缺乏密封,这可能是解决方案:

“在那里,我将着手建造像‘Darnaud’这样的 3 缸发动机(实际上是在 MRB 上发布的发动机)在开始之前
我分析了可以改进这台机器的所有可能性和“技巧”,特别是,我了解到主要问题是曲轴轴的基本密封。 (抽屉)与机身我还注意到,在文章的照片中,作者展示了配备两个 O 形圈的曲轴。

通过深入研究我的力学书籍,我确认这种类型的接头绝对不是用于旋转而是用于平移; (例如在阀门中使用就非常合适)。必须使用“Spi”密封件。或唇形密封件(单或双)。

在供应方面,123Roulement 公司(  www.123roulement.com   )有非常多的选择,并且没有最低订购量。供您参考,就我而言,尺寸为 12x19x5 的 Vitton OA 'Spi' 接头每个售价 4.90 欧元。此外,尺寸为公制且具有整数值(O 形圈则不然)。

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