Поршневой гидромашины

1° Как было указано выше (§ 1, 3°), под машинным агрегатом понимается совокупность механизмов двигателя, передаточных механизмов и механизмов рабочей машины. Примерами машинных агрегатов могут быть поршневой двигатель внутреннего сгорания и поршневой насос, электродвигатель и кривошипный пресс для обработки металлов давлением, электродвигатель и ротационный насос, поршневой двигатель внутреннего сгорания и генератор электрического тока и т. д.

В машинном агрегате электродвигатель — кривошипный пресс для обработки металлов давлением движущие силы зависят от угловой скорости и могут быть представлены в виде соответствующей механической характеристики (см. § 42, 2°). Дли пресса сопротивление является функцией положения его ведущего звена. В машинном агрегате электродвигатель — ротационный насос движущая сила и сила производственного сопротивления зависят от угловой скорости ведущих звеньев. Наконец, для машинного агрегата поршневой двигатель внутреннего сгорания — генератор электрического тока движущая сила может считаться с достаточ-той точностью зависящей только от положения ведущего звена, а сила производственного сопротивления — от угловой скорости вала генератора и т. д.

Поршневой двигатель внутреннего сгорания по сравнению с любым другим тепловым двигателем является наиболее экономичным. Малая металлоемкость, надежность, быстрота запуска и относительная долговечность позволили этому типу машины занять ведущее место прежде всего на транспорте. Стационарные двигатели применяются на электростанциях для привода насосных установок, на .нефте- и газоперекачивающих и буровых установках, в сельском хозяйстве и т. п. Кроме того, они работают на металлургических заводах, используя в качестве топлива доменный и генераторный газы. Мобильные (передвижные) двигатели устанавливаются на автомобилях, тракторах, самолетах, судах, локомотивах и других передвижных установках. ДВС особенно незаменимы в местах, не охваченных сетью районных электро-

Примечание. Значения ft даны для случая привода машины от электродвигателя или турбины. Если применен поршневой двигатель внутреннего «горания, то табличные значения дополнительно умножают на 1,25—1,5; меньшие значения при четырехтактных многоцилиндровых двигателях, бблыцие при двухтактных с малым числом цилиндров

'1°, Как было указано выше (§ 1, 3°), пол машинным агрегатом понимается совокупность механизмов двигателя, передаточных механизмов и механизмов рабочей машины. Примерами машинных агрегатов могут быть поршневой двигатель внутреннего сгорания и поршневой насос, электродвигатель и кривошипный пресс для обработки металлов давлением, электродвигатель и ротационный насос, поршневой двигатель внутреннего сгорания и генератор электрического тока и т. д.

В машинном агрегате электродвигатель — кривошипный пресс для обработки металлов давлением движущие силы зависят от угловой скорости и могут быть представлены в виде соответствующей механической характеристики (см. §42,2°). Для пресса сопротивление является функцией положения его ведущего звена. В машинном агрегате электродвигатель — ротационный насос движущая сила и сила производственного сопротивления зависят от угловой скорости ведущих звеньев. Наконец, для машинного агрегата поршневой двигатель внутреннего сгорания — генератор электрического тока движущая сила может считаться с достаточ-той точностью зависящей только от положения ведущего звена, а сила производственного сопротивления — от угловой скорости вала генератора и т. д.

ВАНКЕЛЯ ДВИГАТЕЛЬ — роторно-поршневой двигатель внутреннего сгорания (ДВС), конструкция к-рого разработана в 1957 Ф. Ванкелем (F. Wankel, ФРГ). Особенность В. д. — применение вращающегося ротора (поршня), размещённого внутри цилиндра, поверхность к-рого выполнена по спец. кривой (эпитрохоиде). Вал ротора жёстко соединён с зубчатым колесом, к-рое входит в зацепление с неподвижной шестерней. Ротор с зубчатым колесом обкатывается вокруг шестерни, его грани скользят по поверхности цилиндра, отсекая переменные объёмы камер. Такая конструкция позволяет осуществить 4-тактный цикл без применения спец. механизма газораспределения. Смесеобразование, зажигание, смазка, охлаждение, запуск в принципе такие же, как и у обычных поршневых ДВС. Практич. применение получили В. д. с 3-гранными роторами, с отношением радиусов шестерни и зубчатого колеса г : R = 2 : 3 (см. рис.), к-рые устанавливают на автомобилях, лодках и т. п. Масса и размеры В. д. в 2 — 3 раза меньше соответствующих им по мощности обычных ДВС. Серийный выпуск двигателей осуществляется в ФРГ, Японии, США.

ПАРОВАЯ МАШИНА — тепловой поршневой двигатель, в к-ром энергия водяного пара превращается в механич. работу. Вплоть до кон. 19 в. П. м. была практически единственным распространённым двигателем в пром-сти и на транспорте. Развитие П. м. шло в направлении создания стационарных П. м. для фабрик и з-дов, электростанций, паровозных и судовых П. м. и локомобилей для нужд с. х-ва и местной пром-сти. П. м. имеег хорошие тяговые хар-ки, допускает большие перегрузки и реверсирование, надёжна, проста. Мощность до 15 МВт (~20 000 л. с.), кпд досгигает 20—25 %. Недостатками паровой машины, сузившими её применение, являются низкая экономичность и ограничение единичной мощности.

1. Постановка задачи. На рис. 247 изображен поршневой двигатель. Равнодействующая Р сил давления пара или газа в рабочей части цилиндра по штоку передается в шарнир С. Здесь она воспринимается шатуном (составляющая S) и направляющей (составляющая N). По шатуну сила S передается в шарнир В и, как было показано выше, полностью передается в опору А кривошипа. Составляющая Т силы R создает движущий момент Мл—Тг.

Примечание. Значения * даны для случая привода машины от электродвигателя или турбины. Если применен поршневой двигатель внутреннего сгорания, то табличные значения дополнительно умножают на 1,25 —1,5; меньшие значения при четырехтактных многоцилиндровых двигателях, большие при двухтактных с малым числом цилиндров.

Далее путь технической мысли ведет к созданию газовых '.вигателей. В 1801 г. француз Ф. Лебон — изобретатель «термолампы» патентует поршневой двигатель, работающий, как и ламла, на горючих газах от сухой перегонки древесины с зажиганием их электрической искрой и сгоранием внутри цилиндра.

Рис. 103. Поршень в сборе аксиально-поршневой гидромашины без вставок (а) и со вставками (б):

Индикаторная диаграмма поршневой гидромашины (запись давления за цикл) позволяет судить о качестве распределения рабочей жидкости, определить потери в под-поршневом пространстве, причины возникновения шума и иногда установить возможность повышения давления или числа оборотов гидромашины. Поэтому указанные исследования применяются при создании насосов и гидромоторов всех типов.

Рис. 1.3. Схема аксиально-поршневой гидромашины — универсального регулятора скорости (УРС)

Рис. 1.4. Схема аксиально-поршневой гидромашины с синхронизацией вращения блока цилиндров зубчатой передачей

Рис. 1.5^ Схема аксиально- Рис. 1.6. Конструкция аксиально-поршневой гидромашины с ша- поршневого насоса «Виккерс» с двой-тунным ведением блока цилинд- ным несиловым карданом ров (бескарданного типа)

Работы, где рассматривается точная задача о кинематике относительного перемещения поршня аксиально-поршневой гидромашины [48] и [90], исследуют вариант с неизменным значением угла наклона упорного диска -у относительно блока цилиндров, т. е. относятся к так называемым статическим исследованиям, не позволяющим установить существование динамической подачи [75], которая в связи с этим будет специально рассмотрена в § 2.2.

С целью установления точной зависимости х = х (а) рассмотрим обобщенную схему механизма аксиально-поршневой гидромашины, показанную на рис. 2.1. В этой схеме ведущий вал 2 в опоре 1 вра-

Рассматриваемый механизм благодаря тому, что связь между со и и не определена (упорный диск 2 с блоком цилиндров кинематически не связаны) обладает двумя степенями свободы. Чтобы этот механизм мог быть основой аксиально-поршневой гидромашины,

Рис. 2.1. Обобщенная схема аксиально-поршневой гидромашины

Приближенные значения Н можно получить в предположении, что блок цилиндров и поршневая группа вращаются синхронно, т. е. т5 = а — р = 0. Считается, что для аксиально-поршневой гидромашины с двойным несиловым карданом это условие примерно справедливо. Тогда

Основные размеры блока цилиндров роторной аксиально-поршневой гидромашины должны обеспечить получение заданного удельного объема ^ см3/об при определенных допустимых параметрах (прочность блока, скорость скольжения, удельные давления). При этом следует стремиться к достижению минимальных размеров