Аксиальный двигатель плюсы и минусы: Аксиальные двигатели внутреннего сгорания У.Г. Макомбера (США)

Содержание

Аксиальные двигатели внутреннего сгорания У.Г. Макомбера (США)

Проект аксиального двигателя внутреннего сгорания конструкции Г.И. Смоллбоуна никого не заинтересовал и остался в виде набора чертежей. Тем не менее, идея не пропала. Вскоре появились аналогичные проекты, оказавшиеся более успешными. В конце первого десятилетия прошлого века тематикой аксиальных двигателей занялся американский инженер У.Г. Макомбер. Благодаря удачной конструкции и рвению своего создателя новый аксиальный двигатель даже дошел до серийного производства и использования на практике.

Уолтер Гленн Макомбер с детства проявлял интерес к инженерному делу. К примеру, в 14 лет он из подручных материалов собрал простейший паровой двигатель, который, однако, развивал достаточно высокую для самоделки мощность. В дальнейшем Макомбер предложил несколько других изобретений, пригодных для использования в различных сферах. В конце первого десятилетия XX века изобретатель занялся созданием аксиального двигателя внутреннего сгорания.

Макомбер видел ситуацию в области двигателестроения и, по-видимому, желал принять участие в развитии конструкций моторов.


Общая схема двигателя Макомбера

В 1909 году У.Г. Макомбер подготовил комплект чертежей и собрался патентовать свое изобретение. Кроме того, он основал собственную фирму, которая в дальнейшем должна была заниматься производством новых двигателей. Мастерские компании Macomber Rotary Engine Company расположились в Лос-Анджелесе. Планировалось освоить сборку новых моторов, и, в перспективе, заключить контракты на их поставку таких изделий производителям автомобильной или авиационной техники.

По некоторым данным, первая заявка на патент была подана Макомбером в 1909 году. Тем не менее, в большинстве материалов по этой теме фигурируют более поздние документы. К примеру, одна из заявок была подана в апреле 1911 года и привела к получению патента в октябре 1912-го. Кроме того, усовершенствованный вариант аксиального двигателя был запатентован в 1916 году. Таким образом, У.

Г. Макомбер заботился о своих изобретениях, постоянно подавая заявки на патентование усовершенствованных версий нового двигателя.

Несмотря на добавление или изменение различных деталей, аксиальные двигатели Макомбера в целом имели схожую архитектуру. Дорабатывались различные узлы, но компоновка, количество цилиндров, способ управления мощностью и т.д. оставались одинаковыми. Изобретатель предложил использовать блок из семи цилиндров с воздушным охлаждением. Двигатель был построен по аксиальной схеме с вращающимся блоком цилиндров. Макомбер посчитал, что такая система позволит улучшить охлаждение цилиндров за счет постоянного обдува без использования дополнительных вентиляторов.



Чертежи из патента 1912 г. Изображения Theoldmotor.com

Конструкция аксиального двигателя Макомбера условно разделялась на две основные части: картер с шайбовым механизмом и блок цилиндров. Кроме того, в составе двигателя присутствовали некоторые другие агрегаты, закрепленные на основных узлах.

За счет ряда оригинальных предложений автору проекта удалось значительно уменьшить размеры двигателя в сравнении с иными моторами того времени.

Аксиальный двигатель Макомбера оснащался семью цилиндрами, расположенными в одном блоке, параллельно с валом. Для лучшего охлаждения на внешней поверхности цилиндров предусматривалось оребрение. Такие «радиаторы» и постоянное вращение блока цилиндров, как ожидалось, должны были обеспечивать приемлемое охлаждение. Внутри цилиндров помещались поршни с шарнирно закрепленными шатунами. Применение шарниров было связано с оригинальной системой регулировки мощности двигателя путем изменения полного и рабочего объема цилиндра, а также степени сжатия.

Система впуска и выхлопа размещалась на головной части цилиндра. Для упрощения их конструкции Макомбер предложил использовать для подачи бензовоздушной смеси полый вал двигателя. Цилиндры соединялись с валом при помощи трубок, по которым происходила раздача смеси. Выхлоп производился через патрубки в окружающее пространство.

На ранней версии двигателя общий выхлопной коллектор не предусматривался.


Реклама двигателя Model A

Попеременное открытие впускного и выхлопного клапана должно было осуществляться за счет специального механизма. Подпружиненные клапаны крепились в верхней части цилиндра, над ними имелось качающееся коромысло. На валу предусматривался кулачок сложной формы, который во время вращения должен был поднимать или опускать ближайший конец коромысла клапанов. При нажатии на коромысло утапливался впускной клапан, при подъеме – выхлопной.

При помощи шатунов поршни цилиндров были связаны с шайбовым механизмом. Основной деталью последнего была планшайба сложной формы. На шарнире, расположенном на продольной оси двигателя, крепилось опорное кольцо с подшипником для маховика с креплениями для шатунов. Во время работы двигателя шатуны должны были проворачивать и качать маховик. За счет жесткого закрепления некоторых деталей вращался не только маховик, но и блок цилиндров.

Возвратно-поступательное движение поршней преобразовывалось во вращение главного вала в соответствии с принципом работы механизма «планшайба-стержни». При этом, однако, с валом был жестко связан не качающийся маховик, а блок цилиндров. Таким образом, роль планшайбы в двигателе Макомбера фактически играли цилиндры. Тем не менее, как показала практика, подобная архитектура двигателя не оказывала серьезного влияния на его характеристики.

Большой интерес представляет система регулировки мощности и других параметров двигателя. Предполагалось, что новый мотор сможет работать в определенном диапазоне оборотов, мощности и крутящего момента. Для этого в его конструкцию был введен механизм изменения объема цилиндра. Примечательно, что на чертежах в патенте 1916 года подобные детали отсутствуют. Вероятно, было решено отказаться от специальных механизмов ввиду появления более совершенных коробок передач.

На главной раме двигателя или мотораме автомобиля/самолета предлагалось жестко крепить только картер шайбового механизма и систему изменения объема цилиндров. Блок цилиндров при этом связывался с последней. При необходимости водитель или пилот должен был сдвигать специальный рычаг. При этом две зубчатые передачи (в некоторых вариантах проекта – одна) должны были сводить друг к другу или разводить в стороны блок цилиндров и маховик шайбового механизма. За счет этого можно было изменить рабочий объем цилиндра, степень сжатия смеси и другие параметры. При разведении цилиндров и маховика в стороны мощность двигателя падала, при сведении – росла.


Аэроплан Ч. Уолша в полете, май 1911 г. Фото Cynthiashidesertblog.blogspot.ru

По чертежам, подававшимся вместе с заявкой на патент, был выполнен аксиальный двигатель Macomber Model A. Этот мотор предлагался для использования на автомобилях и самолетах. Следует отметить, что предложенный двигатель был интересен в первую очередь именно как силовая установка для летательных аппаратов. Он имел сравнительно малый вес и небольшие габариты при достаточно высокой мощности. При определенных обстоятельствах двигатель Макомбера вполне мог стать реальной альтернативой звездообразным ротативным двигателям того времени.

В рекламном буклете двигателя Model A сообщалось, что он развивает мощность до 50-60 л. с. при 800-1400 оборотах в минуту. Семь цилиндров двигателя имели внутренний диаметр 4,25 дюйма. Максимальный ход поршней составлял 4,25 дюйма. При необходимости последний мог изменяться. Отмечались крайняя простота клапанного механизма цилиндров, отсутствие движущихся деталей в системе подачи смазки и другие особенности конструкции. Также в качестве преимущества представлялись малые габариты и вес. Максимальный диаметр двигателя составлял 19 дюймов (48,25 см), длина – 34 дюйма (86,36 см), а масса с дополнительным оборудованием не превышала 250 фунтов (113,4 кг). Для установки воздушного винта имелся вал длиной 6 дюймов (15,24 см).

Фирма Macomber Rotary Engine Company планировала собирать новые двигатели под заказ. Цена одного комплекта составляла 2 тыс. долларов. При заказе моторов покупателю следовало внести четверть стоимости контракта. Остальная сумма передавалась производителю после сдачи заказа.

Объемы производства двигателей Model A неизвестны. По разным данным, было собрано не более нескольких десятков таких изделий.

Известно, что, как минимум, один подобный двигатель использовался в авиации. В мае 1911 года американский пионер авиации Чарльз Уолш поднял в воздух очередной свой самолет, оснащенный двигателем Макомбера. Иные случаи использования подобных моторов на практике неизвестны.

В 1914 году У.Г. Макомбер занялся продвижением двигателя своей конструкции в автомобильной сфере. Уже в 1915-м появился первый автомобиль с аксиальным двигателем. Опытный образец имел классическую для машин того времени компоновку со сравнительно длинным моторным отсеком и сиденьями, расположенными над задней осью. При этом особая конструкция двигателя позволила заметно сократить размеры капота и придать ему характерную форму.


Первый автомобиль с двигателем Макомбера, 1915 г. Фото Cynthiashidesertblog.blogspot.ru

В дальнейшем Компания Macomber Rotary Engine разработала и предложила потенциальным покупателям несколько вариантов автомобиля с аксиальным двигателем. Дальнейшее совершенствование конструкции мотора позволило повысить характеристики без заметного роста габаритов.

Более того, удалось даже сократить размеры двигателя. Так, в 1916 году был предложен автомобиль с нехарактерно небольшим моторным отсеком. При сохранении традиционных для того времени обводов капот вмещал двигатель необходимой мощности.


Автомобиль Eagle-Macomber, 1916 г. Фото Theoldmotors.com

На автомобиле с уменьшенным капотом использовался новый вариант двигателя с пятью цилиндрами. Патент на такую версию мотора был получен в ноябре 1916 года. Автомобильный вариант двигателя имел пять цилиндров, расположенных вокруг центрального главного вала. Общее строение и принцип работы остались прежними, однако были доработаны некоторые отдельные элементы. К примеру, маховик закрепили на опорном кольце, теперь жестко соединенном с картером механизма. Также были изменены некоторые другие узлы.


Пятицилиндровый двигатель Макомбера

Пятицилиндровый аксиальный двигатель получил новый кожух-корпус. Все агрегаты помещались в корпус, состоявший из нескольких цилиндрических поверхностей разного диаметра. Кроме того, со стороны блока цилиндров на корпусе имелся раструб воздухозаборника. Во время работы через него должен был поступать воздух, используемый для охлаждения цилиндров. К выхлопным патрубкам цилиндров добавили трубки, расположенные параллельно продольной оси двигателя. По этим трубкам газы должны были поступать в специальный коллектор, расположенный вокруг шайбового механизма. Нагретый цилиндрами воздух и выхлопные газы в итоге попадали в изогнутый канал и выбрасывались через специальный патрубок.



Чертежи из патента 1916 г. Изображения Theoldmotor.com

Автомобили с аксиальными двигателями выпускались под маркой Eagle-Macomber. В силу разных причин они не пользовались большой популярностью и производились исключительно под заказ. По имеющимся данным, в общей сложности было построено не более полусотни машин «Игл-Макомбер», вскоре переданных заказчикам. Количество выпущенных моторов вряд ли сильно отличается от числа автомобилей.

Фирма Macomber Rotary Engine Company работала до 1918 года. Из-за низкого спроса на свою продукцию, как на автомобили, так и на двигатели, она была вынуждена свернуть производство. К этому времени массовые попытки разработать новый тип двигателя почти полностью прекратились. В автомобильной сфере свое место прочно заняли рядные двигатели, а в авиации закрепились звездообразные. В дальнейшем в двигателестроении наблюдались разные тенденции, но аксиальные двигатели так и не смогли получить широкого распространения. Не видя перспектив, У.Г. Макомбер оставил это направление и занялся более перспективными проектами.

По материалам сайтов:
http://douglas-self.com/
http://theoldmotor.com/
http://cynthiashidesertblog.blogspot.ru/
http://american-automobiles.com/
http://freepages.genealogy.rootsweb.ancestry.com/

Аксиальный поршневой двигатель внутреннего сгорания с качающимся блоком карданных подвесов

Изобретение относится к поршневым машинам, а именно к аксиальным машинам, в которых цилиндропоршневые группы расположены параллельно оси вращения приводного вала. Данная машина может быть представлена как в варианте дизельного двигателя, так и двигателя внутреннего сгорания с искровым зажиганием. Благодаря малому миделевому сечению и высокому крутящему моменту наиболее перспективно использование машины как авиационного двигателя в составе лопастного движителя без применения редуктора, с непосредственной посадкой воздушного винта на вал двигателя.

Известна аксиально-поршневая машина (RU 2503818), содержащая корпус, цилиндры с размещенными в них поршнями, вал с наклонной шейкой, опору, установленную в корпусе соосно с валом, наклонную шайбу, связанную с поршнями при помощи шатунов и с наклонной шейкой вала при помощи конусообразного элемента. Недостатком такой аксиально-поршневой машины, равно как и других, имеющих в составе вращающуюся косую шайбу, являются увеличенные потери из-за трения и повышенный износ рабочих поверхностей, связанные с обкаткой роликами фигурной шайбы, либо же потери на направляющих, без которых такие схемы не могут работать. Также данные машины имеют ограниченный наклон шайбы — максимально до 10-20 градусов, что приводит к увеличению размеров двигателя для обеспечения достаточного хода поршней, снижению КПД по причине большего трения из-за роста нагрузок в сочленениях конструкции.

В рассматриваемой аксиальной машине применено решение, позволяющее достигнуть надежности, простоты и высокого КПД механизма преобразования возвратно-поступательного движения поршней во вращательное движение вала. Вместо качающейся шайбы шайбы используется блок карданных подвесов, что позволяет ему качаться, но при этом жесткость карданных подвесов вне плоскостей вращения препятствует возникновению крутильных колебаний. Подшипники карданного подвеса и шарниров крепления шатунов хорошо распределяют нагрузку и имеют низкое трение. Применение шарнирных соединений упрощает и удешевляет механизм, обеспечивает его высокую надежность, Способность механизма к самоустановке уменьшает количество высокоточных машинных операций при его производстве. Дополнительной фиксации центра качающегося блока карданных подвесов от вращения не требуется. Размер подшипников и крестовин карданных подвесов выбирается оптимальным в пределах требований к размерам, при которых гарантируется избыточная прочность на сопротивление силам как ударно-компрессионным при работе поршней, так и моментам вращения вне осей свободы, и требованиям к массе подвесов, при которой может иметь значение инерционное сопротивление системы. Применение такой конструкции исключает дополнительные направляющие, применение которых приводит к повышенному трению и износу. Карданный подвес дает возможность увеличить угол наклона блока (до 45 градусов и даже более), и использовать длинноходовые поршневые группы при меньшем диаметре шайбы и соответственно меньшем миделе двигателя. Увеличение угла наклона блока карданных подвесов приводит к снижению нагрузок на механизм и уменьшению пульсаций крутящего момента из-за меньшего плеча между шарниром шатуна и осью вала на самых нагруженных участках работы вблизи верхней мертвой точки.

Второе решение — это применение двухтактной схемы работы двигателя с длинноходовыми комбинированными ступенчатыми поршнями совместно с использованием ресивера, расположенного непосредственно между цилиндрами. Ресивер необходим для обеспечения интенсивной продувки рабочих камер воздухом, сжатым в накачивающих камерах и способен увеличивать интенсивность продувки. Ввиду расположения ресивера между цилиндрами обеспечиваются благоприятные условия продувки рабочих камер от оси двигателя через продувочные окна к его периферии, на которой находятся выхлопные окна. Также удачно используется свободный объем на оси двигателя между цилиндрами, не требуется дополнительных патрубков или трубок, связывающих ресивер с накачивающими и рабочими камерами.

Каждый ступенчатый поршень имеет рабочую и накачивающую часть. Использование комбинированных ступенчатых поршней приводит к уменьшению количества деталей, а значит, уменьшению массы и габаритов конструкции, повышению надежности, так как не требуется отдельных накачивающих поршней, насосов, компрессоров и механизмов их привода.

На фиг. 1 схематически изображена аксиально-поршневая машина с видом по поперечному срезу А-А, части которой указаны цифрами:

1. корпус

2. блок цилиндров

3. ступенчатые поршни

4. вал вращения

5. кривошип

6. подшипники вала вращения

7. качающийся блок карданных подвесов

8. карданные подвесы с двумя степенями свободы

9. подшипник кривошипа

10. противовес

11. шатун

12. компрессионные кольца рабочей камеры

13. рабочая камера

14. компрессионные кольца накачивающей камеры

15. накачивающая камера

16. золотник

17. ресивер

18. продувочное окно

19. выхлопное окно

20. шестерни привода устройств топливной системы и системы принудительной смазки.

Описание построения машины:

Представленная аксиально-поршневая машина включает в себя корпус (1), блок цилиндров (2) с размещенными в них длинноходовыми ступенчатыми поршнями (3), вал (4) с кривошипом (5), установленный в системе подшипников (6), качающийся блок карданных подвесов (7), работающий по принципу качающейся шайбы, связанный посредством подшипника (9) с наклонной опорой кривошипа (5), на противоположной стороне которого находится балансирующая масса (10). На периметре качающегося блока карданных подвесов (7) закреплены непосредственно карданные подвесы (8) с двумя степенями свободы, на которых закреплены шатуны (11), шарнирно связанные с поршнями.

Возвратно-поступательное движение поршней (3) приводит к качанию связанных с ними карданных подвесов (8), при этом вершина качающегося карданного блока, закрепленная в подшипнике кривошипа (9), совершает круговые движения, вызывая вращение вала (4).

Поршни ступенчатой цилиндрической формы имеют двойную систему компрессионных колец — первая (12) находится в рабочей камере (13), вторая (14) — на расширенной части поршня в накачивающей камере (15). Накачивающая камера предназначена для сжатия атмосферного воздуха и последующей подачи его через односторонний клапан (16) в ресивер (17). Из ресивера сжатый воздух попадает в цилиндр рабочей камеры в такт выхлопа продуктов сгорания через продувочные окна (18) с целью принудительной продувки камеры от продуктов сгорания через выхлопные окна (19) и обеспечивая необходимый объем воздуха для последующего такта сжатия и горения топлива.

Всасывающие окна накачивающих камер на схеме не указаны, они находятся на срезе накачивающих компрессионных колец в нижнем положении поршня.

На валу машины расположены шестерни привода (20) устройств топливной системы и системы принудительной смазки.

Ближайшим аналогом, использующим такие комбинированные поршни ступенчатой формы, является двухтактный пятицилиндровый авиационный двигатель типа «звезда» ВП-760, разработанный В.П. Поляковым [«Отличный мотор ждет работы» — В. Гусев, А. Лепарский, АэроМастер, Научно-популярный ежеквартальный альманах №1, 1998, Томск, стр. 119-121]. В этом двигателе сжатый воздух из накачивающих камер поступает в картер, в этом случае являющийся ресивером. На двигателе установлен приводимый в действие коленчатым валом золотник, который перераспределяет топливно-воздушную смесь из картера через трубки в рабочие камеры для их наполнения. Однако избыточное давление внутри картера мало, что приводит к снижению эффективности наполнения рабочих камер и снижению мощности. Неизбежное наличие рабочих зазоров в золотнике приводит к потерям давления, а сам золотник является малоресурсным элементом конструкции. Аналогичные решения и связанные с ними проблемы также присущи двухтактному двигателю внутреннего сгорания (RU 2294442).

В настоящем двигателе отсутствуют золотник и его привод, а для перехода сжатого воздуха из накачивающих камер в ресивер используются односторонние клапаны. Высокое давление в ресивере способно обеспечить интенсивную продувку и наполнение рабочих камер. За счет того, что в ресивере может аккумулироваться атмосферный воздух, возможна работа двигателя в дизельном варианте.

Возвратно-поступательное движение поршней (3) приводит к качанию блока карданных подвесов (7) в карданном подвесе (8), при этом вершина качающегося блока, связанная с кривошипом (5) через подшипник (9), совершает круговые движения, вызывая вращение вала (4). На противоположной стороне кривошипа находится противовес (10), необходимый для устранения дисбаланса, создаваемого качающимися деталями двигателя.

Управление механическими и электромеханическими устройствами топливной системы и системы принудительной смазки осуществляется кинематикой, приводимой в действие шестернями управления (20), жестко синхронизированными с валом и положением качающейся шайбы.

Принцип работы поршневой системы со ступенчатой поршневой группой:

Поршневая группа состоит из 2-х областей — рабочей камеры (13) и накачивающей камеры (15). В рабочей камере производится сжатие воздуха, впрыск топлива, сжигание топливно-воздушной смеси, расширение с выполнением полезной работы, выхлоп и продувка объема камеры от продуктов сгорания с помощью сжатого воздуха из ресивера (17). Процессом продувки и выхлопа управляет сам поршень, открывая продувочные (18) и выхлопные окна (19). Поршень имеет ступенчатую цилиндрическую форму, при этом на его части с меньшим диаметром со стороны рабочей камеры установлен комплект компрессионных колец (12): также имеются компрессионные кольца (14) на расширенной части поршня со стороны аксиального механизма. Накачивающая камера ограничивается стенками цилиндра, боковой поверхностью узкой части поршня и переходом на его расширенную часть. Объем накачивающей камеры несколько превышает объем рабочей камеры, что обеспечивает надежное замещение отработанных газов в рабочей камере сжатым воздухом. Воздух, выдавливаемый поршнем из накачивающей камеры, проходит через односторонние клапаны (16) и аккумулируется в ресивере, с объемом, достаточным для того, чтобы давление внутри него было в несколько раз больше атмосферного. Это необходимо для интенсивного истечения воздуха в рабочую камеру при открытии продувочного окна поршнем и максимально эффективного замещения объема отработанных газов. Для эффективной вентиляции рабочего объема цилиндра продувочные окна имеют профильную структуру.

Продувочное окно не имеет клапана и в нерабочий период окно закрыто корпусом поршня. Благодаря наличию двойной системы компрессионных колец и отсутствию паразитных колебаний поршней, их диаметр может быть максимально приближен к внутреннему диаметру цилиндров с допуском на температурную деформацию, поэтому продувочные окна закрываются достаточно плотно, потери давления в ресивере незначительны и в связи с избыточностью давления ими можно пренебречь.

Этапы работы двухтактной системы:

1. Поршень находится в нижней мертвой точке, открыты продувочные и выхлопные окна. Через профилированное продувочное окно поступает замещающий выхлопные газы воздух, необходимый для дальнейшего цикла. Открыты всасывающие окна в накачивающей камере и в нее поступает новая порция атмосферного воздуха.

2. Начинается движение поршня к верхней мертвой точке, закрываются выхлопные и продувочные окна

3. При дальнейшем движении поршня производится сжатие объемов воздуха в рабочей и накачивающей камерах с последующим впрыском топлива и дальнейшим сжатием топливно-воздушной смеси в рабочей камере.

4. Поршень достигает верхней мертвой точки. В это же время в накачивающей камере воздух переходит в ресивер через односторонние клапаны, и он закрывается с целью предотвращения обратного перетекания воздуха.

5. Воспламенение топливной смеси. Движение поршня к нижней мертвой точке. Выполнение рабочего хода.

6. Поршень открывает выхлопные окна. Продукты сгорания частично покидают цилиндр, давление в рабочей камере падает. Следом открывается продувочное окно и воздух заканчивает вытеснение выхлопных газов. Полный цикл завершен.

Наличие четырех поршневых групп обеспечивает избыточную надежность и высокую сбалансированность двигателя. По данной схеме возможно функционирование устройства с тремя и более цилиндрами.

Цель изобретения: двигатель с малым миделем, высоким крутящим моментом, с увеличенным ресурсом и высокой удельной мощностью и экономичностью, минимальными вибрациями для преимущественного использования в авиастроении в составе лопастного движителя, с возможностью работы без понижающего редуктора.

Технический результат заключается в применении длинноходовой двухтактной схемы работы аксиальной машины, особенностями которой являются использование в механизме преобразования возвратно-поступательного движения поршней во вращательное движение вершины качающегося блока карданных подвесов и в применении комбинированных ступенчатых поршней совместно с ресивером, расположенным непосредственно между цилиндрами машины. Такая схема позволяет интенсифицировать процесс продувки цилиндров и обеспечить практически такой же КПД сгорания рабочей смеси, как и в четырехтактных поршневых схемах, сократить содержание СО в отработанных газах, уменьшить мидель машины, добиться большей удельной мощности и крутящего момента, простоты, надежности конструкции, снижения стоимости производства. В связи с указанными достоинствами наиболее перспективно использование машины в качестве авиационного двигателя с прямым приводом воздушного винта.

Благодаря противофазному ходу поршней и уменьшению инерции колеблющихся деталей, нагрузка на элементы аксиального механизма уравновешена, снижен уровень вибрации двигателя. Схема позволяет исключить массивные элементы, такие как маховики, обеспечивается высокая стабильность и управляемость машины, увеличивается крутящий момент на валу. При этом углы качания шатунов малы и, следовательно, боковая нагрузка на поршни невелика, что снижает потери на трение и износ поршневой группы.

Результатом изобретения является аксиальный двигатель с малым миделем, высоким крутящим моментом, с увеличенным ресурсом, высокой удельной мощностью и экономичностью, низким уровнем вибрации. В качестве механизма преобразования возвратно-поступательного движения поршней во вращательное движение вала используется качающийся блок карданных подвесов и шатуны на шарнирах. Надежность и простота механизма обусловлена шарнирами с подшипниками, хорошо воспринимающими и распределяющими нагрузку. Механизм эффективно передает момент сил от поршней к валу, при этом колебания шатунов малы и, как следствие, снижается трение и износ поршневых групп. Уменьшение инерции колеблющихся и вращающихся масс и симметричная противофазная работа цилиндров обеспечивает крайне низкий уровень вибрации. Аксиальная схема расположения цилиндров задает малый мидель двигателя, а двухтактная схема работы двигателя способствует высокой удельной мощности. Эффективная продувка цилиндров с помощью сжатого воздуха из ресивера обеспечивает низкий уровень СО и высокую энергетическую отдачу за счет чистоты топливно-воздушной смеси. Совмещение накачивающего поршня с рабочим в одном поршне уменьшает количество деталей, улучшает массово-габаритные характеристики двигателя. Наиболее перспективным является использование двигателя, как авиационного, в составе лопастного движителя, причем благодаря высокому крутящему моменту из конструкции может быть исключен понижающий редуктор, что снижает массу и увеличивает надежность.

На Фиг. 2 и Фиг. 3 изображен внешний вид двигателя с малым мидельным сечением, спроектированного для применения в качестве силового агрегата лопастного движителя.

Благодаря малому размеру, высокой удельной мощности, экономичности и большому ресурсу, двигатель так же может примяться в различных устройствах, таких как силовые агрегаты машин и маломерных судов, насосы, компрессоры, электрогенераторы и т.д.




плюсы и минусы. Двигатель BMW B38 — характеристики — фото — описание Двигатель бензиновый 3 х цилиндровый

Зачем нужны всякие 2-х, 3-х, 4-х цилиндровые, которые от природы «трясет», когда есть другие – самоуравновешенные? Именно такой вопрос задает на форуме наш читатель.

Вопрос известный, но почему-то часто вызывает дискуссии. Чтобы разобраться в причинах неуравновешенности отдельных представителей ДВС, обратимся к маститому гуру, посвятившему двигателям всю жизнь. Слово имеет сотрудник Санкт-Петербургского Политехнического Университета, замзавкафедры ДВС, к.т.н., доцент, автор 150 научных трудов, 8 монографий и учебников, постоянный автор ЗР Александр Шабанов.

Двигатель внутреннего сгорания – это набор движущихся деталей, причем деталей массивных. И движение это происходит с переменной скоростью – значит, возникают ускорения. А дальше, вспомним незабвенного нашего Исаака Ньютона и его второй закон – масса на ускорение дает силу — силу инерции. Для мотора таких сил несколько – это силы инерции «поступательно движущихся масс», поршней, и всего, что на них навешено. И силы инерции неуравновешенных вращающихся масс – это шейки коленчатого вала и всего, что к ним прицеплено.

Если есть сила, и есть плечо, к которой она приложена – значит, есть и момент этой силы. Причем, силы эти разнонаправлены, их вектора крутятся с разными скоростями.

Как силы и моменты определяются, как складываются – зависит от конструкции двигателя, количества цилиндров, блоков, угла развала этих блоков, порядка работы цилиндров, оборотов коленчатого вала. Это целая большая теория, описанию которой посвящены толстые книги и учебники. Кому интересно – может их почитать!

А нам важно то, что эти силы и моменты передаются на опоры двигателя, и через них – на кузов автомобиля. И трясут и нервируют нашу душу.

Как уменьшить эти нерадостные последствия работы мотора? Силы и моменты можно сложить (с учетом их направления- то есть векторно), причем так, чтобы они взаимно уничтожили друг друга. Если такое удается, двигатель называется полностью самоуравновешенным.

С точки зрения теории двигателя, это означает, что для него выполнены все признаки самоуравновешенности. Это равенство нулю суммарных сил инерции поступательно-движущихся масс (причем вызываемых ускорением с частотой, равной частоте вращения коленчатого вала двигателя и удвоенной частоте вращения – так называемым силам инерции первого и второго порядка), и суммарных центробежных сил. К ним добавляются моменты этих сил, действующие относительно середины коленчатого вала в плоскости оси коленчатого вала. Итого – шесть признаков.

Беда в том, что автоматически все эти признаки удовлетворяются только для очень небольшого количества вариантов конструкции двигателя. Так, полностью самоуравновешен только шестицилиндровый рядный двигатель. И все то, что получается на его основе – например, V-образный 12-тицилиндровый мотор.

Одноцилиндровый двигатель неуравновешен по всем силам (то есть по трем признакам), а моментов там не возникает – ось приложения сил совпадает с осью двигателя. Кому приходилось таскать мотоблок или мотокультиватор, это хорошо чувствовали на своих руках, которые хотят оторваться через час-другой работы…

Самая большая беда – у двухцилиндровых моторов, там неуравновешенны и часть сил инерции, которые второго порядка, и часть моментов. Трехцилиндровый двигатель полностью уравновешен по силам, и столь же полностью неуравновешен по их моментам.

Рядная четверка – более-менее благополучна, там остаются только сравнительно небольшие для высокооборотных моторов силы инерции второго порядка, остальные силы и все моменты самоликвидируются. И так далее – рассматривать эти варианты можно бесконечно…

Конечно, полностью самоуравновешенный двигатель – это хорошо, но что делать, если его никуда не впихнуть? Тогда идут на конструктивные хитрости. Так, неуравновешенные моменты можно убрать с помощью специальных дисбалансов маховиков или дополнительных противовесов коленчатого вала. Для ликвидации сил инерции первого и второго порядка можно использовать специальные уравновешивающие механизмы, которые приводятся от коленчатого вала и крутятся либо с его скоростью (механизмы первого порядка), либо с удвоенной частотой вращения (второго порядка).

«Четверку» рядную уравновешивают очень редко, обычно неуравновешенные силы поручают опорам двигателя. А вот для полной уравновешенности рядной «трешки» все сложнее – там и дисбалансы, и дополнительные выносные противовесы, и уравновешивающие механизмы, причем и первого, и второго порядка, необходимы.

Но чего не сделаешь ради комфорта?

» решил затронуть такую интересную тему, как создание и значение отечественного мотоцикла с тремя цилиндрами, который в мире практически не имел и до сих пор не имеет удачных аналогов. Мотор данного байка не применялся широко в процессе выпуска примерной техники СССР , но все же получил свое значимое место в истории машиностроения.

Трехцилиндровый двигатель

Как и многие другие двухтактные двигатели внутреннего сгорания, что были разработаны на советской земле, движок, получивший три цилиндра, разработал не далекий от мотоциклов человек. Будучи мастером спорта, Карл Ошиньш, старался оставить в мире байков после себя что-то достойное внимания мировых экспертов.

Так этот тип двигателя способен существенно повысить коэффициент полезного действия, применяемых на мото-технике силовых агрегатов. Нужно это современным железным коням порой для того, чтоб вырабатывать высокую маневренности при участии в шоссейно-кольцевых соревнованиях . Трехцилиндровый мото двигатель, о котором речь пойдет в статье, заслуживает особого внимания, в первую очередь, со стороны ценителей истории отечественного мотопрома.

Создал его член рижского авто-мотоклуба под названием «Даугав» еще в эру космической гонки. Причем со старта опытный образец двигателя, получившего три цилиндра в подарок от конструктора, располагал немалым рабочим объемом ка к для времен полувековой давности (350 см.куб.).

Силовой агрегат разработан специально для мотоцикла и состоит из 3 совершенно одинаковых одноцилиндровых двухтактных двигателей внутреннего сгорания, располагающих петлевой продувкой. Всех их объединяет лишь один общий картер. Причем сделал он это по уже существующим принципам трехцилиндрического мото-конструирования, внеся много новых оригинальных разработок.

Вышеуказанный советский трехцилиндровый движок располагает необычным расположением цилиндров. Отметим, что правый, а также левый цилиндры расположены параллельно друг к другу. Они имеют небольшой наклон в 10 градусов по вертикали. Третий же цилиндр (средний) обустроен с углом в 15 градусов по горизонтали.

Технические характеристики байка, имеющего 3 цилиндра впечатляют. Диаметр каждого «горшка» (цилиндра) достигает 5,2 см. При этом, ход поршня составил 5,4 см. Для каждого цилиндра характерен объем в 116 см3.

Отметим, что каждый цилиндр располагает впускным, а также выпускным каналами. Кроме того, есть и пара продувочных каналов. Причем продувочные пространства расположены на горизонтальной плоскости с углом в 120 градусов друг к другу.

Изначально конструктор наделил этот трех цининдровый мото цилиндрами, взятыми в байка «М-1А». В дальнейшем эти «горшки» были заменены на аналоги, обладающие алюминиевой рубашкой и запрессованными в нее стальными гильзами. Каждый цилиндр имел одинаковые параметры и присоединялся к картерам по советскому стандарту (при помощи четырех шпилек).

Алюминиевые головки всех трех цилиндров располагают сферической камерой сгорания. Поршни, а также их пальцы и кольца взяты также у двигателя мотоцикла «М-1А». Важнейшая особенность шатуна применяемого в трехцилиндровом моторе состоит в ромбовидном типе сечения его стержня.

Описание 3-цилиндрового мотора мотоцикла

Коленчатый вал вышеуказанного силового агрегата представлен неразборным типом конструкции. Состоит этот узел мото из трех отдельных валов, скрепленных жестким способом.Каждый кривошипный палец при этом располагает одинаковыми параметрами. Балансировка каждого коленчатого вала происходила отдельно.

Трех цилиндровый двигатель мотоцикла имеет типичную КПП с четырьмя ступенями, работающих в постоянном зацеплении шестерен с роликовым типом переключения. Все шестерни, при этом, закреплены на паре валов. На одном — жестким способом, а на другом эти приспособления находятся в свободном вращении. Внутренняя составляющая полого вала представлена клином и роликом.

Все три цилиндра при использовании патрубка были соединены с карбюратором. Управление его дросселем можно осуществлять по стандарту СССР и других стран, представляющих успешные мотобренды, используя рукоятку специальной конструкции.

Отметим и то, что трехцилиндровый мотоцикл обладает батарейным типом зажигания. Вся электроника состоит из аккумуляторной батареи, 3 катушек, 3 независимо регулируемых прерывателей и одной катушки распределения.

Данный мотор, состоящий из 3 цилиндров способен был выдавать более значительную мощность, чем любой советский мото того времени. Да и вплоть до уничтожения советских традиций мотостроения в лихие 1990-е редкий отечественный байк мог похвастаться мощностью в 35 лошадок. Причем 3-х цилиндровый двигатель создавал высокую степень сжатия и достигал оборотистости в 12000 об/мин.

С трехцилиндровыми двигателями сталкиваются владельцы как иномарок, так и отечественных машин. Более того, в последнее время ведущие мировые автоконцерны стали чаще использовать подобные модели мотора, поскольку они являются более экологичными, а забота об окружающей среде, как известно, — одно из самых популярных направлений в современной промышленности.

Если вы хотите приобрести автомобиль с трехцилиндровым двигателем, но сомневаетесь в правильности своего решения, то эта статья для вас. В ней мы рассмотрим основные достоинства и недостатки моторов такого типа.

Что такое трехцилиндровый двигатель?

Начнем с азов, а именно — с объяснения того, чем трехцилиндровый двигатель отличается от всех прочих. Даже начинающим автовладельцам и просто интересующимся техникой людям известно, что внутри мотора есть цилиндры: они приводятся в движение коленчатым валом и запускают в работу весь транспортный механизм. Из этого можно сделать логичный вывод: чем цилиндров больше, тем движок мощнее. Так оно и есть на практике.

Например, четырехцилиндровые двигатели имеют машины городского класса, направленные на экономию бензина и езду на небольших скоростях, а шестицилиндровые — мотоциклы, рассчитанные на высокую нагрузку.

Трехцилиндровый движок имеет невысокую мощность (отсюда появилось одно из его народных названий — «мотоциклетный двигатель»). Его устанавливают обычно на малолитражки и машины, предназначенные для езды по городу и на небольшие расстояния.

Преимущества трехцилиндрового двигателя

  • Экологичность . О ней мы упомянули еще в начале статьи. Действительно, машины с таким типом движка наносят гораздо меньший ущерб окружающей среде и потому завоевывают популярность сейчас, когда забота об экологии стала одной из первостепенных задач человечества.
  • Возможность комбинировать виды топлива . Трехцилиндровые двигатели рассчитаны на малый объем бензина (например, у последней разработки компании «Kia», мотора Kappa объем всего 1,0 л), потому для усиления мощности их часто сочетают с установкой добавочного газового баллона. Это опять-таки экологично и в условиях нашей страны вполне экономно.
  • Малый расход бензина . Это преимущество логично вытекает из предыдущего: раз двигатель рассчитан на небольшой объем топлива, то и лишние дозаправки не нужны (на 100 км, в среднем, требуется 5,9 л бензина).
  • Легкость и компактность . Движки такого типа чаще всего изготавливаются из аллюминия и имеют небольшой размер. Это помогает сохранить динамические свойства в условиях небольшого объема двигателя.

Главные недостатки трехцилиндровых моторов

  • Неуравновешенность . Под этим термином подразумевается несоответствие действий поршней и цилиндров. Визуально мы его не замечаем, зато ощущаем последствия такого дисбаланса: авто работает с высоким уровнем шума и вибрации. Теоретически это можно исправить, но процесс доработки довольно сложный и требует вмешательства действительно знающего специалиста.
  • Невысокая мощность (чаще всего — в пределах 70-80 л.с.). Трехцилиндровые двигатели абсолютно не подходят любителям погоняться. Да, машину, оснащенную подобным мотором, можно разогнать и заставить работать на предельной скорости, но взамен вы вскоре получите усиление вибрации и шума, которые будут предостережением: заканчиваем, если не хотим потом ремонтировать авто. Справедливости ради скажем, что многие производители сейчас работают над этой проблемой, но до конца она пока что не решена.
  • Сочетается с механической коробкой передач . Отметим, что это актуально именно для российских покупателей. На Западе существуют модели, где трехцилиндровый двигатель ставится в комплекте с коробкой-автоматом, у нас же их пока мало и они доступны не всем.

Авто с трехцилиндровым двигателем: брать или не брать?

Машина с трехцилиндровым движком — ваш выбор, если:

  1. Вы ищете автомобиль для передвижения по городу и не гонитесь за большими скоростями.
  2. Вы хотите сэкономить на бензине или предпочитаете использовать сочетание бензин+газ.
  3. Вам не нужен мотор высокой мощности.
  4. Возникновение посторонних шумов и вибрации в машине вас не пугают.
  5. Вы заботитесь об экологии и изначально выбираете автомобиль, наносящий наименьший вред окружающей среде.

Большинство автомобилей в наши дни оснащены скучными двигателями: рядные «четверки», «оппозитные» шестерки, V8, V12. .. Сплошные четные числа. Сегодня нам хочется поговорить о моторах с нечетным числом цилиндров, и хотя в последнее время экологические и экономические нормы вынуждают автопроизводителей все чаще обращаться к 3-цилиндровым моторам, они не станут участниками нашего обзора. Сосредоточимся на более эксклюзивных вещах.

Wright R-1820. Одни из самых красивых двигателей с нечетным количеcтвом цилиндров — это радиальные двигатели времен Второй мировой войны. 9-цилиндровый Wright R-1820 в количестве 4 штук приводил в действие тяжелый бомбардировщик Boeing B-17 по прозвищу «Летающая крепость». В зависимости от применения двигатель выдавал от 700 до 1 500 л. с. Единственная проблема с радиальными двигателями состояла в том, что они были непомерно огромны. На самом деле это совсем не проблема для самолета, но когда речь заходит об автомобиле… Тем не менее, многие умельцы умудрялись засовывать радиальные моторы в легковые машины, которые при этом выглядели довольно смешно.


Volkswagen VR5. Еще в 1983 году Oldsmobile разработал дизель V5, но так и не отправил его в производство. Таким образом VR5 от Volkswagen — это первый серийный блок, который использовал 5 цилиндров в V-конфигурации. Первая 2,3-литровая версия выдавала 150 л. с. и 205 Нм и устанавливалась на Passat, Golf и Bora. Это был странный нетрадиционный концепт, который при этом еще и фантастически звучал!


3-цилиндровый двухтактный мотор Saab. Для своих знаменитых двухтактных моторов Saab сначала использовал 2 цилиндра, но впоследствии перешел на продольно расположенную «тройку». Двигатель имел объем 748 кубических сантиметров и выдавал 33 л. с. Он устанавливался на Saab 93, Sonett обоих поколений, 95, 96 и некоторые другие модификации. Для Sonett были разработаны форсированные версии мощностью 58 л. с., и это поистине были спорткары конца 50-х годов.


Alfa Romeo JTD. Это семейство дизелей ведет свою историю с 1997 года. Разработаны Fiat Group совместно с подразделением GM Powertrain. Вершиной является 2,4-литровый 5-цилиндровый JTD, устанавливаемый на Alfa Romeo 159 и Brera. Он выдавал 210 л. с. и 400 Нм крутящего момента. В результате чип-тюнинга мощность можно поднять до 273 л. с., а момент — до 495 Нм. Очень быстрый дизель!


Volvo Modular. Конечно все знают о рядных пятицилиндровых моторах от Volvo. C запуска Volvo 850 в 1992 году эти двигатели были неотъемлемой частью шведской линейки и даже питали Ford Focus ST и RS. К сожалению, в 2014 году Volvo объявили, что прекращают их производство.


5-цилиндровые моторы Audi. История Audi тесно переплетается с 5 цилиндрами. Началось все в 1976 году с 2,1-литрового мотора с одним верхним распредвалом на Audi 100, однако гораздо интереснее присутствие этих двигателей в автоспорте. В абсолютно безумной «группе В» (для настоящих мужиков) классического ралли Audi S1 Sport Quattro E2 использовал 650-сильный 5-цилиндровый мотор, а к 1987 году инженеры готовили 1000-сильную версию, но ей не суждено было бороться на трассе, поскольку опасная «группа В» была упразднена. Немецкий «пятицилиндровик» популярен в европейских чемпионатах по дрэг-рейсингу: 2,2-литровый 20-клапанный 5-цилиндровый агрегат способен в экстремальных модификациях выдать более 1 мегаватта (1 340 л. с.).



7-цилиндровые моторы AGCO Sisu. Это единственный 7-цилиндровый двигатель, когда-либо использованный на сухопутном транспортном средстве (по крайней мере единственный на сегодняшний день). Кто-то не вполне нормальный из AGCO решил, что состыковать 3- и 4-цилиндровый дизели будет отличной идеей. И они заставили эту систему работать! Мотор устанавливается на сельхозтехнику, и именно ему многие люди Земли обязаны за хлеб на своем столе.


3-цилиндровый аксиальный двигатель Джона Делореана. Аксиальный двигатель — это тип двигателя с возвратно-поступательным движением поршней, в котором вместо обычного коленчатого вала используется шайбовый механизм. Поршни поочерёдно давят на наклонную шайбу, принуждая её вращаться вокруг своего центра. Гениальный инженер, изобретатель и конструктор Джон Делореан мечтал перевернуть автоиндустрию. Все знают его DMC-12 из кинофильма «Назад в будущее», в котором применено множество революционных решений. Но мало кто знает, что Делореан хотел дополнить уникальную машину уникальным мотором. Среди найденных после его смерти чертежей были и чертежи аксиального ДВС. Он использовал три цилиндра, расположенные в виде треугольника. Каждый из цилиндров имел двухсторонний поршень, что делало возможным две камеры сгорания на цилиндр. Таким образом мы получали 3-цилиндровый 6-поршневый мотор. Делореан задумал его в 1954 году, но начал разрабатывать лишь в 1979-м. По каким-то причинам рождение двигателя так и не состоялось…


Wärtsilä-Sulzer RT-Flex 96C. Серия громадных финских двигателей для морских судов. Перед вами 13-цилиндровая версия. Существует и 14-цилиндровый мотор, который является крупнейшим в мире поршневым двигателем внутреннего сгорания. Высота такого двигателя — 13,4 метров, длина — 27 метров, сухая масса — 2300 тонн, максимальная мощность — 108 920 лошадиных сил.


Lanz Eilbulldog. Культура немецких классических автомобилей не ограничивается «Мерседесами» и «Майбахами». Взгляните на Lanz Eilbulldog, который производился с 1921 по 1960 годы. Он использовал одноцилиндровый 10-литровый (!!!) двигатель мощностью от 12 до 55 л. с. в зависимости от года выпуска. Это один из тракторов-работяг, вытянувший немецкую экономику. Он мог сжигать отработавшее масло, когда поблизости не было бензина. Просто взгляните, как заводится эта штука!


Для выполнения требований законодательства по токсичности ОГ выполнен ряд технических усовершенствований. Техническая переработка поперечно расположенных двигателей включает в себя следующие технические новшества:

  • Выпускной коллектор, встроенный в головку блока цилиндров
  • Уменьшенная масса коленчатых валов
  • Неразъемный привод клапанного механизма
  • Изменение направляющей ременного привода
  • Изменение системы охлаждения
  • Подготовка рабочей смеси с давлением впрыска топлива 350 бар
  • Система управления двигателем состоит из модуля с блоком управления DME8

За счет уменьшения массы кривошипно-шатунного механизма, увеличения давления впрыска топлива и изменения функций охлаждения двигателя удалось снизить выброс углекислого газа на 2,5–5 %. Мощность двигателя удалось увеличить на 5 кВт/20 Н·м.

Описание подсистем

Ниже описываются следующие подсистемы:
  • Обозначение двигателя
  • Привод клапанного механизма
  • Одноременный привод
  • Турбонагнетатель ОГ

Обозначение двигателя

На блок-картере, рядом с креплением для фиксирующего штифта коленчатого вала, находится 7-значное обозначение двигателя.

Над обозначением двигателя выштампован порядковый номер двигателя. Эти два номера позволяют производителю однозначно идентифицировать двигатель.

Обозначение двигателяB38TU

Обозначение двигателяB48TU

Привод клапанного механизма

Основные характеристики привода клапанного механизма:

  • Цепной привод со стороны отбора мощности двигателя
  • Односекционный цепной привод для привода распределительных валов
  • Обычная втулочная цепь 8 мм
  • Привод комбинации масляного насоса/вакуумного насоса через отдельную цепь
  • Планка натяжителя и направляющая из пластмассы
  • Гидравлический натяжитель цепи с предварительным напряжением пружины и уплотнительной втулкой

Обозначение Пояснение Обозначение Пояснение
A Двухсекционный цепной привод Bx8 B Нераздельный цепной привод Bx8TU
1 Направляющая 2 Верхний цепной привод
3 Натяжитель цепи 4 Планка натяжителя
5 Нижний цепной привод 6 Звездочка цепной передачи масляного насоса/вакуумного насоса
7 Приводная цепь масляного насоса/вакуумного насоса 8 Направляющая
9 Цепной привод

Важным отличием цепного привода является переход с двухсекционного цепного привода на нераздельный цепной привод. При этом цепной привод напрямую приводит в действие звездочки цепной передачи распределительных валов. Изменение направления и второй цепной привод отсутствуют. В качестве цепей использованы втулочные цепи 8 мм. В связи с отсутствием второго цепного привода изменяется количество зубьев на коленчатом валу (23 зуба) и на исполнительных узлах VANOS (по 46 зубьев).

Система газораспределения с изменяемой фазой открытия впускных клапанов (VANOS)

В связи с перенастройкой двухсекционного цепного привода в нераздельный цепной привод для звездочек цепной передачи исполнительного узла VANOS требуются 46 зубьев вместо 36 зубьев, как это было раньше. Чтобы компенсировать избыточный вес более крупных звездочек цепной передачи, были изготовлены более короткие и компактные исполнительные узлы VANOS. Кроме того, канал цепного привода смещен на 1,5 мм.

Одноременный привод

Все вспомогательное и навесное оборудование приводится в действие всего одним ремнем. За счет изменения направляющей для ременного привода удалось сэкономить материал и уменьшить размер места установки.

Приводной ремень со временем растягивается из-за теплового расширения и старения. Чтобы приводной ремень мог передавать необходимый крутящий момент, он всегда должен прижиматься к шкиву с заданным усилием. Для этого натяжение ремня регулируется при помощи установленного на генераторе устройства для натяжения ремня, которое компенсирует растяжение ремня в течение всего срока его службы.

Система охлаждения и контур охлаждающей жидкости

В новой системе охлаждения запорный клапан ОЖ в блок-картере позволяет в случае необходимости отсоединить блок-картер от потока охлаждающей жидкости, как во время стадии прогрева, так и в режиме частичной нагрузки. В этом случае охлаждающая жидкость направляется исключительно через головку блока цилиндров. Двигатель быстрее достигает своей рабочей температуры во время стадии прогрева и может работать при частичной нагрузке с уменьшенным выбросом вредных веществ.

Чтобы обеспечить оптимальное распределение тепла головки блока цилиндров и блок-картера, во время прогрева двигателя выполняется индивидуальная регулировка подачи охлаждающей жидкости для головки блока цилиндров и блок-картера. Под контролем цифровой электронной системы управления двигателем (DME) охлаждающая жидкость распределяется на стадии прогрева с помощью электрического запорного клапана ОЖ в модуле термоменеджмента таким образом, что на головку блока цилиндров подается значительно больше охлаждающей жидкости, чем в блок-картер. В зависимости от рабочего состояния двигателя цифровая электронная система управления двигателем определяет распределение необходимого количества охлаждающей жидкости для головки блока цилиндров и для блок-картера.

Обозначение Пояснение Обозначение Пояснение
1 Радиатор 2 Датчик температуры охлаждающей жидкости на выходе из радиатора
3 Электровентилятор 4 запорный клапан охлаждающей жидкости блок-картера
5 Насос охлаждающей жидкости 6 Предохранительный клапан.
7 Блок-картер 8 Датчик температуры ОЖ на выходе из двигателя
9 Головка блока цилиндров 10 Выпускной коллектор, встроенный в головку блока цилиндров
11 Турбонагнетатель ОГ 12 Обогрев
13 Бачок 14 Датчик температуры блок-картера
15 Теплообменник охлаждающей жидкости для моторного масла 16 Теплообменник охлаждающей жидкости для трансмиссионного масла
17 Терморегулирующий модуль 18 Дополнительный радиатор охлаждающей жидкости

Турбонагнетатель ОГ

Так как выпускной коллектор встроен в головку блока цилиндра, то выпускной коллектор и турбонагнетатель ОГ в B38TU теперь выполнены как две разные детали. Поэтому турбонагнетатель ОГ может заменяться отдельно. Давление наддува регулируется по-прежнему электрическим регулятором давления наддува.

Турбонагнетатель ОГB38TU

В B48TU выпускной коллектор и турбонагнетатель ОГ могут быть выполнены как одна деталь или раздельно друг от друга. В зависимости от варианта двигателя турбонагнетатель ОГ может быть заменен отдельно. В B48TU давление наддува также регулируется электрическим регулятором давления наддува.

Турбонагнетатель ОГB48TU

Система подготовки рабочей смеси

Подготовка рабочей смеси была снова адаптирована к требованиям законодательства по токсичности ОГ. Насос высокого давления и инжекторы были изменены и рассчитаны для давления впрыска топлива 350 бар.

система управления двигателемDME8

В двигателе применяются самые современные системы управления производства компании Bosch. Электронная система управления двигателем (DDE/DME) 8-го поколения соединила в себе воедино систему управления бензиновым и дизельным двигателем. Снаружи система представляет собой цельный корпус с единой колодкой штекерных разъемов. Несмотря на простой дизайн, аппаратная часть системы способна выполнять широкий спектр задач.

Указания для службы сервиса

Указания по диагностике

Проверки жгута проводов должны проводиться только одобренными способами. Использование неправильных инструментов, например измерительных щупов, ведут к повреждению вставных контактов.

Важное указание пользователю, касающееся комплекта измерительного блока (83 30 2 352 990)

С вводом на рынок G11/G12 комплект измерительного блока (83 30 2 352 990) поставлялся в торговые организации.

Из соображений безопасности (пики напряжения в области катушек зажигания и форсунок) в дальнейшем поставлялся отдельный фильтр напряжения (83 30 2 446 246) для дооснащения этих измерительных блоков.

Дооснащенный фильтр напряжения вызывает при измерениях до 60 В отклонения в измерениях (Ом и вольт), которые могут привести к неверной интерпретации.

Чтобы избежать неверной интерпретации, при измерениях с помощью комплекта измерительного блока необходимо соблюдать определенные схемы проверок. Описание таких схем проверок приводится в сервисной информации:

Оставляем за собой право на опечатки, смысловые ошибки и технические изменения.

Отличие аксиальных от кривошипно-шатунных насосов, установленных в аппаратах высокого давления

Сегодня существует достаточно много различных видов помп для аппаратов высокого давления. Каждый из них имеет свои особенности, преимущества и недостатки. В данной статье мы рассмотрим отличия между наиболее востребованными насосами для АВД — аксиальным и кривошипно-шатунным. Что же о них следует знать?

 

Аксиальный насос для АВД

 

Аксиально-плунжерный насос применяет почти нулевую сжимаемость воды для своей работы. Фактически это частный случай поршневого насоса. Аксиальные помпы применяют там, где важен большой крутящий момент и компактные габариты. Основой насоса служит плунжерная пара, которая представляет собой идеально подогнанную втулку и поршень. Именно из-за высокой точности аксиальные помпы отличаются стабильностью работы и востребованы при изготовлении аппаратов высокого давления.

В аксиально-плунжерных насосах одновременно применяется сразу несколько плунжеров. При этом их ход сравнительно небольшой, как и суммарное изменение объема. Это компенсируется высокой частотой вращения привода. Иными словами помпа за короткий промежуток времени может перекачивать достаточный объем жидкости для того, чтобы создавать большое давление. Для современных моек высокого давления часто применяют насосы с наклонным диском (шайбой).

Чтобы защитить помпу от протечки рабочей жидкости или масла применяются сальниковые уплотнения. Для моек высокого давления они жизненно необходимы, так как различные химические добавки, попавшие на механизмы вместе с водой, способны привести к возникновению коррозии.

В процессе эксплуатации аксиальных насосов неизбежны пульсации (по сути гидроудары). Для их смягчения количество плунжеров делается нечетным — 3, 5 и т.д. Однако пульсации не всегда будут лишними, если дело связано с удалением сильных загрязнений. Особенно это касается современного оборудования и аксессуаров для автомоек.

 

Как выходец из СССР Николай Школьник изобрел самый мощный в мире двигатель

«Газета.Ru» пообщалась с создателями самого мощного в мире двигателя внутреннего сгорания. Как увеличить в разы КПД мотора, в чем отличие нового агрегата от известных роторных двигателей и в чем преимущество советского образования перед американским — в материале отдела науки.

Выходец из СССР, живущий в США, вместе с сыном изобрел, запатентовал и испытал самый мощный и эффективный в мире двигатель внутреннего сгорания. Новый мотор будет в разы превосходить существующие по КПД и уступать по массе.

В 1975 году вскоре после окончания Киевского политехнического института молодой физик Николай Школьник уехал в США, где получил научную степень и стал физиком-теоретиком — его интересовали приложения, связанные с общей и специальной теорией относительности. Поработав в области ядерной физики, молодой ученый открыл в США две компании: одну — занимающуюся программным обеспечением, вторую – разрабатывающую шагающие роботы. Позже он на десять лет занялся консультированием проблемных компаний, занимающихся техническими инновациями.

Однако как инженера Школьника постоянно волновал один вопрос — почему современные автомобильные моторы такие неэкономичные?

И действительно, несмотря на то что поршневой двигатель внутреннего сгорания человечество совершенствует уже полтора века,

КПД бензиновых моторов сегодня не превышает 25%, дизельных — порядка 40%.

Между тем сын Школьника Александр поступил в MIT и получил степень доктора в области компьютерных наук, стал специалистом в области оптимизации систем. Думая над увеличением КПД двигателя, Николай Школьник разработал собственный термодинамический цикл работы двигателя HEHC (High-efficiency hybrid cycle), который стал ключевым этапом в реализации его мечты.

«Последний раз такое происходило в 1892 году, когда Рудольф Дизель предложил новый цикл и создал свой двигатель», — пояснил в интервью «Газете.Ru» Школьник-младший.

Изобретатели остановились на роторном двигателе, принцип которого был предложен в середине XX века немецким изобретателем Феликсом Ванкелем. Идея роторного двигателя проста. В отличие от обычных поршневых моторов, в которых много вращающихся и движущихся частей, снижающих КПД, роторный двигатель Ванкеля имеет овальную камеру и вращающийся внутри нее треугольный ротор, который своим движением образует в камере различные участки, где происходит впуск, сжатие, сгорание и выпуск топлива.

close

100%

Плюсы двигателя — мощность, компактность, отсутствие вибраций. Однако, несмотря на более высокий КПД и высокие динамические характеристики, роторные двигатели за полвека не нашли широкого применения в технике. Одним из немногих примеров серийной установки стало их использование на автомобилях Mazda RX.

Слабыми местами таких моторов являлись ненадежность, связанная с низкой износостойкостью уплотнителей, благодаря которым ротор плотно примыкает к стенкам камеры, и низкая экологичность.

Уже работая в фирме LiquidPiston, основателями которой они стали, Школьники создали свою, абсолютно новую реинкарнацию идеи роторных моторов. Принципиальным в ней было то, что в двигателе Школьников не камера,

а ротор напоминает по форме орех, который вращается в треугольной камере.

Это позволило решить ряд непреодолимых проблем двигателя Ванкеля. Например, пресловутые уплотнители теперь можно делать из железа и крепить их неподвижно к стенкам камеры. При этом масло подводится прямо к ним, в то время как раньше оно добавлялось в сам воздух и, сгорая, создавало грязный выхлоп, а смазывало плохо.

Кроме того, при работе двигателя Школьников происходит так называемое изохорное горение топлива, то есть горение при постоянном объеме, что увеличивает КПД мотора.

Изобретатели создали один за другим пять моделей принципиально нового мотора, последняя из которых в июне была впервые протестирована — ее поставили на спортивный карт. Испытания оправдали все ожидания.

Миниатюрный двигатель размером со смартфон, массой менее 2 кг имеет мощность всего 3 л.с. Двигатель высокооборотистый, работает на частоте 10 тыс. об./мин., но может достигать и 14 тыс. КПД мотора составляет 20%. Это много, учитывая, что обычный поршневой мотор такого же объема в 23 «кубика» имел бы КПД лишь 12%, а поршневой мотор такой же массы дал бы всего 1 л. с.

Но главное, КПД таких моторов резко растет при увеличении их объемов.

Так, следующий двигатель Школьников будет дизельным мотором мощностью 40 л.с., при этом его КПД составит уже 45%, а это выше, чем эффективность лучших дизелей современных грузовиков.

Весить он будет всего 13 кг, притом что его поршневые аналоги такой же мощности сегодня весят под 200 кг.

Этот мотор уже планируется ставить на генератор, который будет вращать колеса дизель-электрического автомобиля. «Если же мы построим еще больший двигатель, мы можем достичь КПД в 60%», — поясняет Школьник.

В перспективе компактные, оборотистые и мощные моторы Школьников планируется использовать там, где эти свойства особенно важны — при конструировании легких дронов, ручных бензопил, газонокосилок и электрогенераторов.

Пока мотор гоняли 15 часов, однако по нормативам, чтобы пойти в производство, он должен отработать непрерывно 50 часов. При этом для автомобильной промышленности требуется надежность мотора на 100 тыс. миль пробега, что пока остается мечтой, признают конструкторы.

«Это самый экономичный, мощный двигатель не только среди роторных, но и всех двигателей внутреннего сгорания.

Это показывают наши измерения, а то, что мы получим на более крупных моторах, мы уже смоделировали на компьютерах», — радуется Школьник-младший.

То, что озвученные цифры — не фантазии изобретателей, подтверждает серьезность намерений инвесторов. Сегодня в стартап уже вложено $18 млн венчурных инвестиций, $1 млн которых дало американское агентство передовых разработок DARPA.

Интерес военных тут понятен. Дело в том, что военными США в авиации применяется в основном топливо JP-8. И военные хотят, чтобы вообще вся армейская техника работала на этом виде топлива, на котором, кстати, могут работать и дизельные моторы.

Но современные дизельные двигатели громоздки, поэтому DARPA так активно присматривается к разработке Школьников.

Александр считает, что создать столь революционный двигатель помогло отчасти образование, которое получил его отец еще в СССР. «Он думает по-другому, не так, как обычный инженер в США. Его фантазия ограничена только физикой. Если физика говорит — что-то возможно, то он верит, что это так, и лишь думает, как это можно сделать», — добавил Александр.

Сам Николай Школьник по-своему рассказывает об истории своего успеха и преимуществах советского образования.

«В США я переживал, что, имея специальность «машиностроение», я не буду иметь достаточного бэкграунда по физике и, особенно, математике.

Эти опасения оказались напрасными благодаря превосходной подготовке, которую я получил в советской школе.

Эта солидная образовательная подготовка до сих пор помогает мне здесь в нашей работе с новым роторным двигателем. С моей точки зрения, есть два больших отличия между американскими инженерами и получившими образование в России. Во-первых, американские инженеры невероятно эффективны в том, что они делают. Обычно требуется два-три русских инженера, чтобы заменить одного американского. Однако русские имеют более широкий взгляд на вещи (связанный с образованием, по крайней мере в мое время) и способность достигать целей с минимумом ресурсов, что называется, на коленке», — поделился размышлениями Николай Школьник.

Насос аксиально-поршневой: устройство и принцип работы

Насос аксиально-поршневой – это техническое устройство, относящееся к категории гидравлических машин, механическая энергия рабочего органа которых преобразуется в энергию движущегося потока жидкости. Если такие машины совершают обратное действие (другими словами, энергия потока жидкости преобразуется в механическую), они называются гидромоторами. Использоваться как гидромоторы, так и гидравлические насосы стали достаточно давно, а сегодня они активно применяются практически везде.

Аксиально-поршневые насосы устанавливаются на самосвалах, бункеровозах, мультилифтах и другой технике

Что собой представляет гидронасос аксиально-поршневого типа

Насос гидравлический аксиально-поршневой, как и радиально-поршневой, является устройством объемного типа, которое функционирует за счет изменения объема рабочих камер. В гидравлических насосах аксиально-поршневой группы такие рабочие камеры сформированы расточками, которые выполнены в цилиндрическом блоке. В отличие от радиально-поршневых насосов, у аксиально-поршневых машин внутренние рабочие камеры располагаются параллельно по отношению к поршням и оси самого устройства. В ходе перемещения поршней такого насоса при вращении цилиндрического блока происходит увеличение или уменьшение объема рабочих камер, что и позволяет устройству всасывать и отдавать перекачиваемую им жидкость.

Аксиально-поршневой насос в разрезе

Как и у радиально-поршневых насосов, рабочие камеры аксиально-поршневых устройств соединены с всасывающим и нагнетательным патрубками, через которые и осуществляются забор и отдача перекачиваемой воды. Процесс соединения рабочих камер с всасывающим и нагнетательным патрубками насосов, относящихся к аксиально-поршневой группе, происходит поэтапно. По тому, как работает гидравлический насос, относящийся к аксиально-поршневому типу, он схож с паровыми и радиально-поршневыми насосами.

Конструктивные особенности и принцип действия

Гидронасос аксиально-поршневого типа состоит из следующих элементов:

  • поршней, также называемых плунжерами, которые входят в состав блока цилиндров;
  • элементов шатунного типа;
  • ведущего вала, который также называется основным;
  • механизма, который выполняет распределительные функции.

Устройство аксиально-поршневого насоса с наклонным блоком

Принцип, по которому работает поршневой гидронасос аксиального типа, основывается на том, что его основной вал, вращаясь, сообщает движение элементам блока цилиндров. Вращение основного вала насосов аксиально-поршневого типа преобразуется в возвратно-поступательное перемещение поршней, совершаемое параллельно оси блока цилиндров. Именно благодаря характеру таких движений поршня, которые являются аксиальными, насос и получил свое название.

Принцип работы аксиально-поршневого гидронасоса

В результате движения, совершаемого поршнями в цилиндрах аксиально- плунжерного насоса, происходит попеременное всасывание и последующее нагнетание жидкости через соответствующие патрубки. Соединение рабочей камеры насоса с его всасывающими и нагнетающими линиями происходит последовательно, при помощи специальных окон, выполненных в распределительном механизме. Чтобы минимизировать риск возникновения неисправностей при работе блока цилиндров гидронасосов аксиально-поршневого типа, а также обеспечить надежную эксплуатацию такого устройства, его распределительный механизм максимально плотно прижимается к блоку цилиндров, а окна такого блока разделяются между собой специальными уплотнительными прокладками. На внутренней поверхности окон распределительного механизма выполнены дроссельные канавки, наличие которых позволяет уменьшить величину гидравлических ударов, возникающих в трубопроводной системе при работе насоса. Наличие таких канавок на внутренней поверхности окон распределительного механизма помогает максимально плавно повышать давление рабочей жидкости, создаваемое в цилиндрах.

Как становится понятно из вышеописанной конструкции аксиально-поршневого гидравлического насоса, его рабочими камерами являются цилиндры, расположенные параллельно (аксиально) оси его ротора, а вытеснение жидкости из таких цилиндров осуществляется за счет возвратно-поступательных движений поршня.

Основные разновидности

По своему конструктивному исполнению поршневой гидронасос, как и гидромотор аксиально-поршневого типа, может относиться к одной из следующих категорий:

  • устройства с шайбой, устанавливаемой под определенным углом;
  • аксиально-поршневые насосы или гидромоторы, оснащенные блоком цилиндров наклонного типа.

Блок цилиндров гидромоторов и гидравлических насосов аксиально-поршневого типа, оснащенных наклонной шайбой, установлен соосно по отношению к приводному валу и при этом жестко связан с ним. Поршни, перемещающиеся в проточках рабочей камеры, опираются своей торцевой поверхностью на шайбу, которая устанавливается под углом к оси приводного вала. Принцип работы такого аксиально-поршневого насоса заключается в том, что при совместном вращении соединенных между собой приводного вала и наклонной шайбы поршни устройства начинают двигаться возвратно-поступательно, уменьшая или увеличивая таким образом объем рабочих камер.

Когда же объем рабочих камер начинает изменяться, осуществляется всасывание и выталкивание перекачиваемой через насос жидкости. Устройства с наклонной шайбой относятся к регулируемым гидронасосам, так как, изменяя угол, под которым расположена рабочая поверхность наклонной шайбы, можно менять и параметры потока перекачиваемой жидкости. Более того, при помощи такого насосного устройства можно осуществлять реверсирование подачи воды, изменяя направление угла наклона шайбы к оси приводного вала на противоположное. Насосы аксиально-поршневого вида, оснащенные наклонной шайбой, устанавливаются в гидравлических системах, работающих под средними и высокими нагрузками.

Принципиальные схемы аксиально-поршневых гидромашин

Корпус аксиально-поршневых гидравлических насосов, оснащенных блоком цилиндров наклонного типа, имеет V-образную конфигурацию, а их приводной вал выполнен в виде буквы Т. Угол, под которым блок цилиндров рассматриваемого аксиального насоса расположен к оси приводного вала, может составлять от 26 до 40°, а количество поршней доходит до 7 штук. Принцип работы такого аксиально-поршневого насоса состоит в следующем: когда начинает вращаться приводной вал, соединенный с поршнями посредством шатунных механизмов, приводится во вращение и наклонный блок цилиндров, а поршни, расположенные в аксиальных проточках, начинают совершать движения возвратно-поступательного типа, тем самым уменьшая или увеличивая объем рабочих камер.

Процесс всасывания и нагнетания перекачиваемой рабочей среды в аксиально-поршневых насосах такого вида осуществляется через специальные отверстия-окна, выполненные в распределительном устройстве, которое располагается неподвижно относительно вращающегося наклонного блока цилиндров. В отличие от паровых и радиально-поршневых насосов, в устройствах данного типа можно регулировать объем рабочей камеры. Решается такая задача регулировкой угла наклона блока цилиндров по отношению к оси приводного вала при помощи специальных механизмов.

В аксиально-поршневых насосах применяется унифицированный качающийся узел

В зависимости от того, как реализована конструктивная схема плунжерного насоса аксиального типа, он может относиться к одному из двух видов:

  1. В устройствах, оснащенных двойным несиловым карданом, достигается полное соответствие углов, измеряемых между промежуточным, ведущим и ведомым валами. При работе гидравлических насосов данной категории их валы (ведущий и ведомый) двигаются синхронно, что позволяет снизить нагрузку на карданный вал, который, взаимодействуя с диском, передает крутящий момент.
  2. Насосы аксиально-поршневого типа имеют конструкцию, в которой реализована схема точечного касания поршней с поверхностью наклонного диска. В таком устройстве отсутствуют карданные и шатунные механизмы, что упрощает его конструкцию. Наиболее значимым недостатком аксиально-поршневых насосов данной категории является то, что для их запуска необходимо принудительно выдвинуть поршневые элементы из рабочих камер и затем прижать их торцевую часть к поверхности наклонного диска. Между тем за счет простоты конструкции регулярное техническое обслуживание и ремонт гидронасосов данного типа не представляет больших сложностей.

Достоинства и недостатки

Аксиально-поршневой гидромотор и гидравлический насос данного типа при сравнении с радиальными и паровыми устройствами отличаются следующими достоинствами:

  • При достаточно компактных размерах и небольшом весе такие устройства обладают внушительной мощностью и достойной производительностью.
  • За счет компактных размеров и небольшого веса насосы, относящиеся к аксиально-поршневому типу, при работе создают небольшой момент инерции.
  • Частоту вращения выходного вала аксиально-поршневого гидромотора регулировать очень легко.
  • Данные устройства эффективно функционируют даже при достаточно высоком давлении рабочей среды и при этом создают соответствующий крутящий момент выходного вала.
  • В таких установках можно изменять объем рабочей камеры, чего не удается достичь при использовании гидронасосов и гидромоторов радиально-поршневых.
  • Частота, с которой вращается выходной вал гидромоторов данного типа, в зависимости от модели может находиться в диапазоне 500–4000 об/мин.
  • В отличие от насосов радиально-поршневых, которые могут работать при давлении рабочей жидкости, не превышающем значение 30 мПа, аксиальные установки способны функционировать при давлении, доходящем до 35–40 мПа. При этом потери величины такого давления будут составлять всего 3–5%.
  • Поскольку поршни аксиальных насосов устанавливаются в рабочих камерах с минимальными зазорами, достигается высокая герметичность таких установок.
  • При использовании насосов данного типа можно регулировать как направление подачи, так и давление рабочей жидкости.

Регулируемый аксиально-поршневой гидромотор применяется на погрузчиках, экскаваторах и автокранах

Как и у любых других технических устройств, у аксиально-поршневых насосов есть недостатки:

  • Такие насосы стоят достаточно дорого.
  • Сложность конструктивной схемы значительно затрудняет ремонт аксиально-поршневых гидронасосов.
  • Из-за не слишком высокой надежности эксплуатировать гидравлические механизмы данного типа следует только согласно инструкции, иначе можно столкнуться не только с невысокой эффективностью работы такого устройства, но и с его частыми поломками.
  • При использовании насосного оборудования данного типа жидкость в гидравлическую систему подается с большой пульсацией и, соответственно, расходуется неравномерно.
  • Из-за высокой пульсации, характерной для функционирования таких насосов, гидравлика, которой оснащена трубопроводная система, может работать некорректно.
  • Гидравлические механизмы аксиально-поршневого типа очень критично реагируют на загрязненную рабочую среду, поэтому использовать их можно только с фильтрами, размер ячеек которых не превышает 10 мкм.
  • Аксиально-поршневые гидравлические устройства из-за особенностей своей конструкции издают при работе значительно больше шума, чем модели насосов и гидравлических моторов пластинчатого и шестеренного типа.

К аксиально-поршневому типу, как упомянуто выше, могут относиться не только гидравлические насосы, но и гидромоторы. Принцип работы гидромотора практически идентичен принципу действия аксиально-поршневого насоса. Основная разница состоит в том, что совершается такая работа в обратной последовательности: в устройство под определенным давлением подается жидкость, которая и заставляет двигаться поршни гидромотора, приводящие во вращение его выходной вал.

Плюсы и минусы оппозитного двигателя

Двигатели внутреннего сгорания отличаются друг от друга не только по виду потребляемого топлива, но также и по конструктивным особенностям. Например, велико разнообразие по расположению цилиндров. Каждый вариант имеет свои сильные и слабые стороны. В данном случае будут рассмотрены плюсы и минусы оппозитного двигателя.

Рекомендуем также прочитать статью о том, что такое атмосферный двигатель. Из этой статьи вы узнаете об особенностях и главных отличиях атмосферных ДВС от аналогов с турбонаддувом.

Содержание статьи

В чем особенности оппозитного двигателя

В поршневых двигателях внутреннего сгорания (а бывают еще и роторные) размещение цилиндров может быть разным по отношению друг к другу: под острым углом, в один ряд, звездообразно и так далее. В случае с оппозитным ДВС цилиндры находятся в одной плоскости и размещены один напротив другого под углом 180 градусов. В отличие от многих рядных моторов, оппозитный агрегат зачастую имеет два распределительных вала, а также вертикальное распределение газораспределительного механизма. Существует несколько типов оппозитных двигателей. Среди них наиболее известны:

  • Boxer («Боксер»). Отличается тем, что поршни, расположенные друг перед другом, движутся подобно боксерам на ринге. То есть, когда один из них находится в крайней верхней точке, второй занимает крайнее нижнее положение. Они все время в равной степени удалены один от другого;
  • ОРОС — Opposed Piston Opposed Cylinder. Принцип работы в данном случае заключается в том, что поршни попарно находятся в одном цилиндре (верхний и нижний поршень). Они движутся навстречу друг другу, вращая коленвал.
  • 5 ТДФ. Это двухтактный танковый двигатель советского производства, которым применялся на танках Т-64 и Т-72. Интересная особенность данного агрегата состоит в его многотопливности. Основное горючее для него – солярка. Однако при помощи специального переключателя на топливном насосе высокого давления, можно было запустить режим работы на бензине или на смеси бензина с керосином и соляркой, а также двигатель мог работать на реактивном топливе. Правда, требовалось еще и подкорректировать угол зажигания (тайминг впрыска).

Разработкой силовых агрегатов активно занималась многие компании. Например, Volkswagen уделял внимание данному типу агрегатов с середины 30-х годов прошлого столетия. Это были не просто эксперименты, а стремление разработать собственный оппозитный мотор, снизить уровень вибраций, которые возникают во время работы традиционного V-образного или рядного двигателя и т.д. Кстати, свою разработку инженеры Volkswagen применили и в легендарном автомобиле Volkswagen Beetle. А с 60-х годов оппозитные двигатели стали активно использоваться японской компанией Subaru, которая занималась разработками параллельно с немцами.

Преимущества оппозитного ДВС

По большому счету, работа оппозитного двигателя не отличается от принципа действия агрегатов других конструкций. Однако подобное расположение цилиндров имеет свои определенные преимущества, а также и недостатки.

  • Самым заметным преимуществом рассматриваемых силовых установок считается почти полное отсутствие вибрации во время работы. Такой эффект достигается за счет расположения поршней, которые уравновешивают друг друга. Это не только добавляет комфорта, но и существенно увеличивает срок эксплуатации. Отсюда происходит второй «плюс»;
  • Впечатляющий ресурс оппозитного двигателя. Имеются данные о том, что довольно часто пробег до первого капитального ремонта составлял минимум от 500 тысяч километров. Разумеется, манера вождения вносит свои существенные коррективы. И, тем не менее, межремонтный срок довольно большой. Впрочем, сплошь и рядом можно встретить утверждения специалистов и автолюбителей, что 800-900 тысяч до первого капитального ремонта – это не более чем красивая сказка;
  • Моторы рассматриваемой в данной статье конструкции обеспечивают автомобилям низкий центр тяжести. Особенно это качество ценится в мощных спортивных машинах. Ведь, проходя виражи на больших скоростях, очень важно сохранить устойчивость;
  • Также нельзя не упомянуть об экономии места под капотом. Хотя многим этот пункт покажется спорным, ведь выигрывая по высоте, нужно при этом делать капот шире или длиннее.

Вот, пожалуй, и все существенные преимущества оппозитников. Теперь нужно рассмотреть и недостатки, которых, к сожалению, несколько больше.

Рекомендуем также прочитать статью о том, что лучше, турбина или компрессор. Из этой статьи вы узнаете об особенностях конструкции различных нагнетателей, а также о преимуществах и недостатках  подобных способов повышения мощности мотора без увеличения физического рабочего объема двигателя.

Недостатки оппозитного мотора

Прежде всего, стоит указать высокую стоимость обслуживания и практически полную невозможность выполнить ремонт в домашних условиях. Даже простая замена свечей зажигания требует наличия специального оборудования. При этом в сторонних автосервисах сложно найти специалиста достаточно высокой квалификации для ремонта оппозитного двигателя. Кстати, здесь будет также уместным выделить огромное количество модификаций агрегатов даже в пределах одной марки. Этим «грешит», например, бренд Субару, который сегодня является основным производителем моторов данного типа. Само собой, такая позиция усложняет ремонт, так как возможность взаимозаменить детали сводится к минимуму.

Стоимость нового автомобиля с оппозитным двигателем может оказаться заметно выше стоимости машины такой же комплектации, но с более традиционным типом ДВС. А все дело в затратах на производство самого оппозитника. Определенную роль играет и дороговизна запчастей, которая напрямую связана с указанными выше причинами.

Добавим еще пару слов о специальном оборудовании. Например, автовладельцы со стажем и опытом знают, что шейки коленвала время от времени приходится шлифовать. Операция эта проводится на станке и не очень дорого стоит применительно к обычному ДВС. Но только если речь не идет об оппозитниках. Например, на субаровских авто шейки очень узкие и шлифовать их нужно на специальных станках.

Также отметим, что  в оппозитных моторах быстрее засоряется картер двигателя по сравнению с V-образными или рядными конструкциями. Оппозитному двигателю присущ большой расход моторного масла, что обуславливается конструкцией силовой установки данного типа. А в случае, когда установлена турбина, масла расходуется еще больше.

Что в итоге

При желании можно найти еще минусы оппозитного двигателя и продолжить приведенный выше список, особенно если рассматривать конкретный мотор на той или иной модели авто.

Однако в общем такая конструкция силовой установки все равно неплохо прижилась на гражданских авто, машинах спортивного типа и в авиации. Напоследок добавим, что «субаровские» моторы повсеместно и широко используются. Это является наглядным примером определенного успеха оппозитного двигателя на фоне других конкурентов, которые также не лишены определенных недостатков.

Читайте также

Что такое двигатель с осевым потоком и принцип его работы?

Двигатель — это механизм, преобразующий энергию двигателя в механическую энергию. Его работа основана на электромагнитном взаимодействии магнитного поля, создаваемого катушкой конструкции и магнитом. Они подразделяются на две категории в зависимости от направления магнитного поля: двигатели с осевым потоком и двигатели с радиальным потоком. В центре внимания этого поста блога будет двигатель с осевым потоком и его отличия от двигателя с радиальным потоком, но также будет краткое объяснение приложений.Следим за публикацией в Linquip.

Что такое двигатель с осевым потоком

Первый в мире двигатель с осевым потоком. Несмотря на то, что двигатель с осевым потоком не нов, его использование только возросло за последние два десятилетия. В течение многих лет он использовался в стационарных приложениях, таких как лифты и сельскохозяйственная техника, но за последнее десятилетие несколько разработчиков работали над улучшением технологии, чтобы ее можно было использовать в таких приложениях, как электрические мотоциклы, контейнеры для аэропортов, грузовики для доставки, электромобили и даже самолеты.

Рассмотрим уникальные варианты конструкции осевого магнитного двигателя:

  1. Прямоугольный медный провод используется для достижения максимально возможного коэффициента заполнения медью (90 процентов).
  2. Двойные роторы с постоянными магнитами используются для достижения максимально возможного отношения крутящего момента к весу.
  3. Статор без ярма, который имеет самые короткие пути потока и меньший общий вес.
  4. Использование текстурированной электротехнической стали снижает потери в сердечнике до 85 процентов.
  5. Уникальная технология охлаждения обмоток для достижения минимально возможной температуры статора.
  6. Концентрированные обмотки для минимально достижимых потерь в меди (без выступов катушек).

Применение аксиального магнитного двигателя

Осевой магнитный двигатель идеально подходит для приложений с высокой плотностью крутящего момента и ограниченного пространства. Большинство людей считают, что высокая плотность мощности определяется только высокой скоростью, и игнорируют влияние плотности крутящего момента. Стремление только к высокой скорости приведет к ограниченной продолжительности обслуживания и шуму. Действительно, сердцем высокоскоростного двигателя является увеличение плотности крутящего момента, и двигатель с осевым потоком является распространенным среди них решением.

двигатель с осевым потоком и двигатель с радиальным потоком

Архитектура двигателя представляет собой вариант так называемой машины с осевым потоком или с осевым зазором. Из-за очень низкого отношения осевой длины к диаметру двигатели с осевым потоком часто называют «плоскими» или «блинчатыми» двигателями. Они производят большой крутящий момент, но их скорость ограничена конструкцией ротора. Это можно отметить как один из недостатков двигателя с осевым потоком.

Различие, как следует из их названий, заключается в том, что направление магнитного потока в машинах с осевым потоком параллельно оси вращения двигателя, тогда как направление магнитного потока в двигателях с радиальным потоком является радиальным.

Двигатель с радиальным потоком имеет классическую цилиндрическую конструкцию, тогда как двигатель с осевым потоком выполнен в виде формы для печенья, и они подходят для альтернативных установок, основанных только на форме. Поскольку он длиннее, но меньше в диаметре, обычный радиальный поток является естественным соответствием между двумя колесами на одной оси.

Магниты на роторе двигателя с осевым потоком, как и все виды синхронных электродвигателей переменного тока, притягиваются к вращающемуся полю, создаваемому окружающим кольцом независимых электромагнитов в статоре. Поскольку переключение магнитов, которое заставляет поле вращаться, не является идеально плавным, ротор страдает от крошечной «пульсации крутящего момента», известной как «зубчатость», когда он вращается.

Большинство двигателей с гибридной системой относятся к типу двигателей с радиальным потоком, в которых ротор, снабженный постоянными магнитами, вращается внутри обмотки статора. Поскольку между внешней поверхностью ротора и внутренним диаметром статора есть крошечный зазор, эти двигатели известны как машины с радиальным зазором или радиальным потоком, и они могут генерировать большую мощность, поскольку могут работать на высоких скоростях.

Двигатель с осевым потоком считается более совершенным, чем двигатель с радиальным потоком. Есть четыре причины, по которым двигатели с осевым потоком обеспечивают значительно большую мощность при меньшей плотности веса:

Рычаг

В двигателях с осевым потоком магниты расположены дальше от центральной оси. В результате на центральной оси больше «рычагов».

Обмотки

Что касается обмотки, двигатель с осевым потоком имеет значительное преимущество перед радиальным двигателем. Он имеет большую активную медную обмотку и меньший выступ, что означает, что он может легче увеличивать количество витков и выделяет меньше тепла из-за концевого эффекта.Кроме того, обмотка может соприкасаться с металлом, который является отличным проводником тепла. Это означает более простую систему охлаждения.

В двигателе с радиальным магнитным потоком значительная часть обмоток неактивна (часть, расположенная снаружи зубцов статора, которая используется только для образования петель (выступ катушки). Выступ катушки увеличивает рассеивание электрического тепла. Таким образом, это называется «распределенной обмоткой», и это приводит к значительно более низкому отношению общей мощности к весу, тогда как машины с осевым потоком вообще не имеют выступа катушки.Тепло в радиальной машине должно отводиться через сердечник статора, который должен быть изготовлен из стали с низкой теплопроводностью.

Электромагнитный

Поскольку двигатели с осевым потоком содержат большее количество электромагнитно активного материала, процентная доля массы обмотки, которая не создает крутящего момента, но вызывает потери, в машинах с осевым потоком меньше. В двигателях с радиальным магнитным потоком магнитный поток проходит через первый зубец, а затем через статор к магнитам. Напротив, путь магнитного потока в двигателях с осевым магнитным потоком короче, т.е.е. от первого магнита, через один сердечник и непосредственно на второй магнит.

Кроме того, в машинах с радиальным потоком поток должен перемещаться в двух измерениях. Путь потока в машинах с осевым потоком одномерный. В результате снижаются потери в железе при прохождении потока через сердечники. Кроме того, использование ориентированной стали облегчает прохождение флюса, что обеспечивает дополнительную эффективность.

Охлаждение

В случае машин с радиальным потоком тепло должно передаваться через статор наружу машины. Однако сталь является плохим проводником тепла. «Выступ катушки» особенно трудно охлаждать, так как он не находится в прямом контакте с корпусом двигателя. Двигатели с осевым потоком обеспечивают хорошее охлаждение, поскольку обмотки находятся в тесном контакте с внешней алюминиевой оболочкой. Поскольку алюминий легко передает тепло, обмотки двигателей с осевым потоком остаются холодными, а сопротивление меди остается низким. И это приводит к значительному улучшению производительности. Эти преимущества обычно повышают эффективность, что оказывает значительное влияние в мировом масштабе.

Недостатки двигателя с осевым потоком

Несмотря на свои технологические преимущества, двигатель с осевым потоком имеет серьезные проблемы с конструкцией и производством, что делает его намного более дорогим, чем его радиальный эквивалент. Двигатель с осевым потоком универсален, а геометрическое расположение обмотки может варьироваться в зависимости от конкретного диаметра конструкции, что позволяет значительно уменьшить общий объем, занимаемый машиной. Конструкция с осевым потоком также создала ряд серьезных проблем при проектировании и производстве:

Механические проблемы: из-за сильных магнитных сил, действующих между ротором и статором, поддержание равномерного воздушного зазора с высоким допуском между этими двумя компонентами является сложной инженерной и материальная проблема.

Термические проблемы: обмотки двигателя с осевым магнитным потоком расположены глубоко внутри статора и между двумя дисками ротора, что создает более серьезные проблемы с охлаждением, чем в системе прямого привода с радиальным магнитным потоком. Электродвигатели с осевым потоком имеют магниты, расположенные в плоскостях, параллельных катушкам, что позволяет им генерировать магнитный поток в меньшем вращательном объеме, что приводит к уменьшению момента инерции и общей массы ротора.

Резюме

Электрические двигатели делятся на два типа: двигатель с радиальным потоком и двигатель с осевым потоком.Двигатель с радиальным потоком более распространен и используется уже давно. Двигатель с осевым потоком является отличной альтернативой, когда требуется быстрое изменение скорости. Хотя двигатель с осевым потоком был изобретен раньше, его дальнейшее развитие сдерживалось уровнем материалов и технологий, доступных в то время.

Напротив, двигатель с радиальным потоком стал лидером в разработке и стал известен как простой двигатель. Спасибо, что нашли время прочитать наш пост. Мы надеемся, что это помогло вам узнать о двигателе с осевым потоком.Если вам нужна дополнительная информация о двигателе с осевым потоком, мы предлагаем вам зарегистрироваться на сайте Linquip. Тогда не стесняйтесь оставлять свои комментарии и вопросы.

Что такое двигатель с осевым магнитным потоком? | Ось власти | Технология осевого потока | Разработка двигателя с осевым потоком

Что такое двигатель с осевым потоком?

Первый в мире двигатель осевого типа. Хотя осевой двигатель не нов, за последние два десятилетия он только увеличился. В течение многих лет он использовался в стабильных приложениях, таких как подъемники и сельскохозяйственная техника, но в последнее десятилетие многие разработчики работали над улучшением технологии, чтобы она использовалась в электрических мотоциклах, капсулах в аэропортах, приложениях для грузовиков доставки, таких как To be done, электромобили, и даже самолеты тоже.

Рассмотрим уникальные варианты конструкции осевого двигателя:

  • Использование прямоугольного медного провода используется для получения самого большого жизнеспособного коэффициента заполнения медью (90 процентов).
  • Двойные роторы с постоянными магнитами используются для получения, вероятно, наибольшего отношения крутящего момента к весу.
  • Статор Yocelles, который теряет самый низкий путь потока и общий вес.
  • Использование порошковой стали с ориентированным зерном снижает первоначальные потери до 85 процентов.
  • Уникальная технология охлаждения обмоток для достижения минимально возможной температуры статора.
  • Сосредоточенные обмотки для минимальных потерь в меди без выступов катушек.

Также прочтите: Что такое вал двигателя? | Как работают валы в двигателях переменного/постоянного тока | Обычное использование двигателей переменного/постоянного тока | Конструкция вала двигателя

Ось силы:

Новый тип двигателей набирает обороты в секторах электромобильности – двигатели с осевым потоком. В течение многих лет они использовались в стационарных приложениях, таких как лифты и сельскохозяйственная техника, но за последнее десятилетие многие разработчики работали над улучшением технологий, чтобы сделать их подходящими для таких приложений, как электрические мотоциклы, контейнеры для аэропортов, грузовики для доставки: Электромобили и даже самолеты.

Обычные двигатели с радиальным магнитным потоком, в которых используются постоянные магниты или асинхронные двигатели в электрическом поле, претерпевают обширные разработки с целью оптимизации их веса и стоимости.

Однако это не так далеко, поэтому переход на совершенно другой тип машины, такой как осевой поток, может быть хорошим вариантом. Машины с постоянными магнитами с осевым потоком обычно обеспечивают больший крутящий момент для данного количества двигателей, чем радиальные двигатели, потому что активной площадью магнитной поверхности является поверхность ротора двигателя, а не внешний диаметр.

Это делает двигатели с осевым магнитным потоком более компактными; Осевая длина машины намного короче, чем у радиальных машин, что часто важно для такого применения, как мотор-колесо. Благодаря более тонкой и легкой конструкции машины имеют более высокую мощность и плотность крутящего момента, чем сопоставимые радиальные машины, без необходимости работы на очень высокой скорости.

Двигатели с осевым потоком

также могут быть высокоэффективными, КПД которых обычно превышает 96%. Это происходит из-за короткого одномерного пути потока, который равен или лучше, чем у лучших двухмерных двигателей с радиальным потоком на рынке.Моторы меньше, обычно в пять-восемь раз, и могут быть в два-пять раз легче. Оба эти фактора меняют выбор разработчиков платформы для электромобилей EV.

Читайте также: Что такое редуктор? | Определение редуктора | Почему используется редуктор? | Типы редукторов

Технология осевого флюса:

Существует две основные топологии двигателей с осевым магнитным потоком: двухроторный двигатель с одним статором, который иногда называют машиной типа тора, и однороторный двигатель с двумя статорами. В настоящее время большинство двигателей с постоянными магнитами работают с топологией радиального потока.

Здесь магнитный поток начинается от постоянного магнита на петлевом роторе, проходит через первые зубья статора, затем течет радиально вдоль статора. Затем он проходит через второй зуб и достигает второго магнита на роторе.

В двухроторных топологиях с осевым потоком контуры потока начинаются у первых магнитов, проходят в осевом направлении через зубец статора и сразу приходят ко второму магниту.Это означает, что путь магнитного потока намного короче, чем в машинах с радиальным магнитным потоком, что позволяет использовать двигатели меньшего размера при той же мощности и более высокой удельной мощности и эффективности.

И наоборот, в радиальных двигателях поток проходит через первый зубец, а затем через статор к магниту следующего зубца. Ему тоже приходится идти двумерным путем.

Поскольку путь потока в машинах с осевым флюсом является одномерным, можно использовать текстурированную электротехническую сталь. Стали облегчают прохождение флюса, в результате чего достигается эффективность.

В двигателе с радиальным магнитным потоком

традиционно используются распределенные обмотки, при этом половина обмоток не находится под напряжением, поскольку они нависают над магнитами. В конструкциях улучшены методы намотки, поскольку выступы катушки приводят к дополнительному весу, стоимости, электрическому сопротивлению и увеличению потерь тепла.

Машины с осевым магнитным потоком

имеют очень короткие выступы катушек, а в некоторых конструкциях используются концентрированные или сегментированные обмотки, которые полностью находятся под напряжением.

Осколки статора радиальных машин наносят дополнительный ущерб из-за нарушения пути магнитного потока в статоре, но это не проблема для осевых машин. Конструкция обмоток катушек является основной областью, в которой поставщики могут различаться между собой.

Также прочтите: Что такое фаза в электричестве? | Что такое однофазные и трехфазные соединения? | Однофазное питание | Трехфазное питание

Разработка двигателя с осевым магнитным потоком:

Однако двигатели с осевым потоком сталкиваются с некоторыми серьезными проблемами при проектировании и производстве, что делает их намного более дорогими, чем их радиальные аналоги, несмотря на технические преимущества. Радиальные двигатели хорошо изучены, а методы производства и оборудование легко доступны.

Основной проблемой осевых машин является поддержание равномерного воздушного зазора между ротором и статором, так как магнитные силы намного выше, чем у радиальных машин.

Осевые машины

с двумя роторами также имеют тепловые проблемы, поскольку обмотки расположены глубоко внутри статора и между дисками двух роторов, что затрудняет отвод тепла.

Двигатель с осевым потоком

также сложен в изготовлении по нескольким причинам.Двухроторные машины с топологией без ярма, в которой железное ярмо статоров удалено, но железные зубья сохранены, что устраняет некоторые проблемы, избегая при этом необходимости масштабирования диаметра машины и магнитов.

Однако при снятии траверсы возникают новые проблемы, например, как зафиксировать и разместить отдельные зубы без механического соединения траверсы. Это также вызов, чтобы победить жару. Также могут возникнуть трудности с изготовлением ротора и соблюдением требуемых допусков на воздушный зазор, поскольку диски ротора воздействуют на ротор силой притяжения.

Однако диски напрямую соединены друг с другом через кольцо вала, поэтому силы уравновешивают друг друга. Это означает, что внутренний подшипник не воспринимает эти силы, и его единственная функция — центрировать статор между двумя дисками ротора. Хотя однороторные машины с двумя статорами не сталкиваются с проблемами торовых машин, конструкция статора была намного более сложной и трудной для автоматизации.

Поскольку он не похож ни на одну обычную машину с радиальным потоком, до недавнего времени не существовало производственных процессов и оборудования.Регулировка воздушного зазора также была сложной задачей в машиностроении, поскольку она требует точного контроля производственных допусков ключевых компонентов.

Это усложнило конструкцию статора, затруднило автоматическое и массовое производство и удорожало двигатели.

Также прочтите: что такое генератор постоянного тока? | Строительство генератора постоянного тока | Принцип работы генератора постоянного тока | Детали генератора постоянного тока

Электромобили с двигателем с осевым потоком:

Надежность имеет первостепенное значение в автомобильной промышленности, и было непросто предоставить доказательства надежности и надежности различных двигателей с осевым потоком, чтобы убедить производителей в их пригодности для крупномасштабного производства.

Это подтолкнуло поставщиков осевых двигателей к проведению собственных всесторонних программ проверки, каждая из которых способна продемонстрировать, что надежность их двигателей неотличима от надежности обычных двигателей с радиальным магнитным потоком.

Единственными деталями двигателей с осевым потоком, подверженными износу, являются подшипники. Из-за относительно небольшой длины конструкции с осевым потоком они расположены очень близко друг к другу, а также обычно имеют несколько завышенные размеры. Кроме того, роторы с меньшей массой в машинах с осевым магнитным потоком подвержены меньшим вращательным динамическим нагрузкам на валы, поэтому фактические силы, действующие на подшипники, намного меньше, чем в двигателях с радиальным магнитным потоком.

Одним из первых применений аксиальных двигателей стала электронная ось. Меньшая ширина позволяет разместить двигатель и коробку передач на оси. В гибридных приложениях более короткая осевая длина двигателя, в свою очередь, снижает общую длину трансмиссии.

Следующим шагом является установка аксиального двигателя на колесо автомобиля. Это позволяет мощности передаваться непосредственно от двигателя к колесу, повышая эффективность двигателя. Сложность системы также невелика, так как отсутствуют трансмиссия, дифференциал и карданный вал.Тем не менее, похоже, что стандартная конфигурация не появляется.

Каждый OEM-производитель рассматривает конкретные конфигурации, поскольку различные размеры и форм-факторы осевых двигателей меняют конструкцию электромобиля. Более высокая удельная мощность двигателей означает, что можно использовать аксиальный двигатель меньшего размера, чем радиальный двигатель. Это открывает новые варианты дизайна на платформе автомобиля, например, место для размещения аккумуляторной батареи.

Также прочтите: Как работает генератор? | Как генераторы производят электричество? | Детали генератора

Эффективность флюса:

Пушки из текстурированной стали

используются с машинами с радиальным потоком, потому что пути потока в этих машинах следуют нелинейному двумерному пути. В топологии осевого потока без желтка зерна стали ориентированы в том же направлении, что и путь потока, поэтому для сердечника можно использовать более эффективную электротехническую сталь с ориентированным зерном.

Низкие потери зернистого материала в направлении прокатки (осевом) и высокая степень проницаемости снижают потери в сердечнике статора до 85% и дают небольшое увеличение электромагнитного момента. Один из способов увеличить мощность осевого двигателя — объединить несколько машин в один блок в одном корпусе с водяным охлаждением.

Это обеспечивает гораздо большую гибкость при проектировании для данного приложения и позволяет использовать более стандартизированные методы производства. Для некоторых приложений электронной мобильности требуются концепции двигателей с прямым приводом. Безредукторная конструкция значительно снижает сложность и требования к техническому обслуживанию. Это хорошо подходит для двигателей с осевым потоком, которые уже обеспечивают номинальный крутящий момент при нулевой скорости вращения.

Для колесных конструкций эффективность оптимизирована для более низкого диапазона оборотов, при этом скорость вращения колеса обычно составляет от 400 до 2000 об/мин.Только активные части (например, статор и два ротора) могут быть интегрированы в концепции трансмиссии OEM. В системах с электронным мостом небольшое количество двигателей может обеспечить компактную конструкцию трансмиссии на рынке OEM.

Также читайте: Турбинный генератор Tesla | Как работает турбинный генератор Тесла | Части турбинного генератора Тесла | Принцип работы | Работа турбины Тесла

Сегментная арматура:

Топология двигателей YASA без ярма и сегментированного якоря является примером топологии с двумя роторами и одним статором, которая отличается низкой сложностью изготовления для автоматизированного массового производства.Они обеспечивают удельную мощность до 10 кВт/кг при частоте вращения 2000-9000 об/мин.

В нем используется специальный контроллер, обеспечивающий мощность двигателя 200 кВА. Контроллер имеет объем 5 литров и весит 5,8 кг, имеет терморегулирование с диэлектрическим масляным охлаждением и подходит для использования с двигателями с осевым, а также асинхронным и радиальным потоком.

Это позволяет OEM-производителям электромобилей и разработчикам уровня 1 выбирать правильный двигатель для области применения и доступного места.Меньший размер и вес позволяют использовать более легкий автомобиль и больше аккумулятора, увеличивая запас хода.

Также прочтите: Что такое силовой трансформатор? | Теория силовых трансформаторов | Принцип работы силового трансформатора | Типы силовых трансформаторов

Применение двигателя с осевым потоком:

Двигатель с осевым магнитным потоком идеально подходит для приложений с высокой плотностью крутящего момента и ограниченного пространства. Большинство людей считают, что более высокая удельная мощность определяется только более высокими скоростями, и игнорируют влияние плотности крутящего момента.

Преследование только на высокой скорости приведет к ограниченной продолжительности обслуживания и шуму. Действительно, сердцевиной быстроходных двигателей является увеличение плотности крутящего момента, а осевые двигатели являются распространенным среди них решением.

Читайте также: Что такое трехфазный генератор? | Как работают трехфазные генераторы переменного тока? | Однофазный генератор VS. Описание трехфазного генератора

Двигатель с осевым потоком и двигателем с радиальным потоком:

Архитектура двигателей представляет собой варианты того, что известно как машина с осевым потоком или с осевым запаздыванием.Из-за очень низкого отношения осевой длины к диаметру двигатели с осевым потоком часто называют «плоскими» или «блинчатыми» двигателями.

Они создают большой крутящий момент, но их скорость ограничена конструкцией ротора. Их можно назвать одним из недостатков двигателя с осевым потоком. Различия, как следует из их названия, заключаются в том, что в машинах с осевым потоком направление магнитного потока параллельно оси вращения двигателя, тогда как в двигателях с радиальным потоком направление магнитного потока является радиальным.

Двигатели с радиальным потоком имеют классическую цилиндрическую конструкцию, в то время как двигатели с аксиальным потоком имеют форму формы для печенья, и их можно устанавливать только в зависимости от размера. Поскольку они длиннее, но меньше в диаметре, обычный радиальный поток является естественным соответствием между двумя колесами на одной оси.

Магниты на роторах двигателя с осевым потоком, как и все виды синхронного электродвигателя переменного тока, притягиваются к вращающемуся полю, создаваемому окружающим кольцом независимых электромагнитов в статоре.

Поскольку переключение магнитов, которое вызывает вращение поля, не является идеально плавным, ротор страдает от небольшой «пульсации крутящего момента», известной как «заедание», когда он вращается. Большинство двигателей с гибридной системой относятся к типу двигателей с радиальным потоком, в которых ротор, намотанный на постоянных магнитах, вращается внутри статора.

Поскольку между внешней поверхностью роторов и внутренним диаметром статоров имеется небольшой зазор, эти двигатели известны как машины с радиальным зазором или с радиальным потоком, и они могут генерировать большую мощность при работе на высоких скоростях. Может.

Двигатель с осевым потоком считается лучше двигателей с радиальным потоком. Есть четыре причины, по которым двигатель с осевым потоком обеспечивает значительно большую мощность при меньшей плотности веса:

№1. Рычаг

Для двигателя с осевым магнитным потоком магниты размещаются дальше от центральной оси. В результате на центральной оси больше «рычагов».

№2. Обмотки

С точки зрения обмотки двигатель с осевым потоком имеет значительное преимущество перед радиальным двигателем.Он имеет более активную медную обмотку и меньший выступ, что означает, что он может легче увеличивать количество витков и выделяет меньше тепла из-за конечного удара.

Кроме того, обмотка может соприкасаться с металлом, который является отличным проводником тепла. Это означает простую систему охлаждения. В двигателе с радиальным потоком большая часть обмотки простаивает (часть, расположенная за пределами зубцов статора, которая используется только для образования петли (выступ катушки). Выступ катушки увеличивает рассеивание электрического тепла.

Таким образом, это «распределенная обмотка», что приводит к значительно более низкому отношению общей мощности к весу, тогда как в машинах с осевым потоком нет выступа катушки. В радиальной машине тепло должно отводиться через сердечник статора, который должен быть изготовлен из стали с низкой теплопроводностью.

№3. Электромагнитный

Поскольку двигатели с осевым потоком содержат большее количество электромагнитно-активных материалов, процентная доля массы обмотки, которая не создает крутящего момента, но вызывает потери, в машинах с осевым потоком меньше.В двигателях с радиальным магнитным потоком магнитный поток сначала проходит через зубья, а затем через статор к магнитам.

Напротив, двигатели с осевым потоком имеют более короткий путь потока, то есть от первого магнита через один сердечник и непосредственно на второй магнит. Кроме того, в случае машин с радиальным потоком поток должен перемещаться в двух измерениях. Путь потока в осевых машинах одномерный.

В результате потери в железе меньше, когда ток проходит через сердечник.Кроме того, использование ориентированной стали облегчает прохождение флюса, что приводит к дополнительному повышению эффективности.

№4. Охлаждение

В случае машин с радиальным потоком тепло должно передаваться наружу машины через статор. Однако сталь является плохим проводником тепла. Особенно трудно охлаждать «конец катушки», поскольку он не находится в непосредственном контакте с корпусом двигателя.

Двигатели с осевым потоком обеспечивают хорошее охлаждение, поскольку обмотки находятся в тесном контакте с внешней алюминиевой оболочкой.Поскольку алюминий легко проводит тепло, обмотки двигателей с осевым потоком остаются холодными, а медь имеет низкое сопротивление. И это приводит к гораздо лучшей производительности. Эти преимущества обычно повышают эффективность, что оказывает существенное влияние в глобальном масштабе.

Также прочтите: что такое генератор постоянного тока? | Строительство генератора постоянного тока | Принцип работы генератора постоянного тока | Детали генератора постоянного тока

Недостатки двигателя с осевым потоком:

Несмотря на свои технические преимущества, двигатель с аксиальным потоком имеет серьезные проблемы с конструкцией и производством, что делает его намного более дорогим, чем его радиальный аналог. Двигатель с осевым потоком универсален, а геометрическое расположение обмотки может варьироваться в зависимости от диаметра конструкции, что приводит к значительному уменьшению общего объема, занимаемого машиной.

Конструкция с осевым потоком также создает некоторые серьезные проблемы при проектировании и производстве: Механические проблемы: из-за сильных магнитных сил, действующих между ротором и статором, поддержание однородных воздушных зазоров с высокими допусками между этими двумя компонентами является сложной инженерной проблемой и проблемой материалов.

Тепловые проблемы: обмотки двигателя с осевым магнитным потоком расположены глубоко внутри статоров и между дисками двух роторов, что создает более серьезные проблемы с охлаждением, чем система прямого привода с радиальным магнитным потоком.

Электродвигатели с осевым потоком

имеют магниты, расположенные в плоскостях, параллельных катушке, что позволяет им создавать небольшой вращательный магнитный поток, что приводит к уменьшению момента инерции и общей массы ротора.

Нравится этот пост? Поделитесь этим с вашими друзьями!

Предлагаемое чтение –

Evolito видит возможности на рынке eVTOL для своего двигателя с осевым потоком

Компания Evolito, дочерняя компания YASA, столкнулась с широким спектром интереса производителей eVTOL к своей технологии двигателей с осевым потоком, сообщили eVTOL руководители высшего звена.com, при этом базирующаяся в Соединенном Королевстве компания рассматривает рынок передовой воздушной мобильности как ключевую цель для будущего роста.

Evolito ранее был выделен YASA для ускорения электрификации на аэрокосмическом рынке с помощью высокопроизводительных и легких электродвигателей. Evolito Image

YASA была основана в 2009 году и в основном занимается разработкой двигателей для автомобилей. Компания была приобретена Mercedes-Benz в начале этого года. Evolito ранее была выделена YASA для ускорения электрификации на аэрокосмическом рынке с помощью высокопроизводительных и легких электродвигателей.

Целью является дальнейшее развитие продуктов YASA для аэрокосмического сектора, используя технологию осевого потока и преимущество отношения мощности к весу, чтобы ускорить разработку летательных аппаратов eVTOL и других элементов городской воздушной мобильности (UAM).

По словам Эволито, технология осевого потока предлагает ряд преимуществ по сравнению с технологией радиального электродвигателя, включая более высокую мощность и плотность крутящего момента, причем последняя относится к тому, «сколько крутящего момента вы можете получить на килограмм массы машины», — объяснил Тим Вулмер, основатель и главный технический директор YASA, а теперь советник Evolito.Сегментированная топология YASA — название компании расшифровывается как «без ярма и сегментированная арматура» — также дает ей преимущества по сравнению с другими типами двигателей с осевым потоком, заявила компания, благодаря своим системам охлаждения и другим элементам, делающим системы более надежными.

Рынок eVTOL является ключевой целью для Evolito, сказал управляющий директор Гарет Моррис. Несмотря на то, что в региональной воздушной мобильности основное внимание уделяется самолетам с электрическим и водородным двигателем, которые однажды могут использовать электродвигатели с осевым потоком, объем работ, выполняемых в UAM, и относительная простота разработки такой технологии для небольших самолетов делают ее гораздо более доступный рынок.

Evolito утверждает, что заметила интерес со стороны производителей eVTOL к своей технологии двигателей с осевым потоком. Изображение Эволито

«Большая работа ведется над руководящими принципами сертификации, и много работы уходит на инфраструктуру», — сказал Моррис, добавив, что, хотя компания не может предоставить подробную информацию о своей работе с компаниями eVTOL, «есть широкий интерес со стороны ряд приложений».

Вес является жизненно важным фактором, сказал Вулмер, поскольку повышенная мощность и плотность крутящего момента позволяют использовать двигатели меньшего размера.«Это ценится в автомобилестроении, и они будут благодарны вам за то, что вы немного уменьшили вес, но в аэрокосмической отрасли это абсолютно меняет правила игры, архитектурно позволяет и имеет решающее значение».

«Масштаб

— жизненно важное соображение», — сказал Вулмер. Например, в то время как 1000 единиц в год можно считать большим объемом в аэрокосмической отрасли, потенциальный городской спрос на eVTOL в ближайшие десятилетия означает, что «возможна ситуация, когда объем eVTOL начнет увеличиваться», даже до 10 000 в год или более. .Это создаст спрос на десятки тысяч двигателей, даже на 100 000 в год.

Этот потенциал является ключевым приоритетом для Evolito, добавил Вулмер, поскольку компания сосредоточена на разработке масштаба, чтобы перейти от «очень нишевого приложения к большому объему». По его словам, это может быть проблемой для мелких разработчиков, «поскольку технология подвергается такой жесткой обработке в больших объемах», что может создать проблемы для небольших разработчиков на ранних стадиях с более ручным производственным процессом.

Все еще трудно предсказать, как быстро рынок eVTOL «наберет реальный оборот», сказал Вулмер, добавив, что все признаки говорят о том, что технологическое развитие систем ускоряется. Компания ожидает, что годовое производство eVTOL в конечном итоге достигнет уровня, сопоставимого с нижним уровнем рынка высокопроизводительных автомобилей.

«Я думаю, что сочетание этих более высоких производственных возможностей с очень плотным крутящим моментом станет ключевой возможностью для нас и ключевой возможностью для наших клиентов», — сказал Вулмер.

Машины с осевым флюсом — Часть 1

 Введение в машины с осевым потоком 

Скорее всего, в последние годы вы видели несколько смелых заявлений о машинах с осевым магнитным потоком.Они должны быть более мощными, иметь более высокую плотность крутящего момента и, среди прочего, идеально подходить для электромобилей.

Но сколько из этого правда, а сколько просто маркетинговая болтовня (возможно, с частицей частной истины, раздутой до всеобщего обобщения)?

Что ж, здесь вы не найдете много стопроцентных ответов на этот вопрос. Но вы   найдете некоторые инструменты и зачатки теоретического фундамента, чтобы сделать собственное обоснованное предположение.

Примечание: хорошее* введение в машины с осевым магнитным потоком см. в диссертации Аско Парвиайнена.
* Хотя кажется я нашел одну ошибку; величина плотности потока, отсутствующая в уравнении крутящего момента.

Но сначала давайте начнем с основ — что такое машины с осевым магнитным потоком.

Конструкция машин с осевым потоком

В самом деле, даже такая фундаментальная вещь, как определение «аксиального потока», может стать спорной, по крайней мере, когда речь идет о более экзотических топологиях машин.Для простоты я обычно предпочитаю думать, что название происходит от (наиболее сильных составляющих) плотности потока в воздушном зазоре.

Так, машины с осевым потоком имеют воздушный зазор, перпендикулярный их оси (валу), поток которого пересекает его в осевом направлении. Соответственно, в машинах с радиальным потоком зазор обернут вокруг их оси, а поток пересекает его радиально (от оси или к ней).

Конечно, поток не везде аксиальный — в конце концов, в какой-то момент он должен зацикливаться! Чаще всего он делает это по окружности, поворачиваясь в направлении вращения, прежде чем снова вернуться в осевом направлении в противоположном направлении.Однако некоторые специальные машины или машины-прототипы могут вместо этого иметь обратный путь, ориентированный радиально — от вала или к нему.

Различные варианты топологии для машин с осевым потоком. Из диссертации Парвиайнена с соответствующим авторским правом.

Структура обмотки

Соответственно отличается и структура обмотки.

В машинах с радиальным магнитным потоком «активная» часть обмотки ориентирована аксиально, обычно внутри сердечника машины. Таким образом, обмотка перпендикулярна направлению вращения (по окружности) и полю воздушного зазора (радиально).Это также соответствует правилу правой руки закона силы Лоренца: ток в магнитном поле испытывает силу, перпендикулярную обоим.

Примечание: В действительности сила Лоренца не создает большого крутящего момента. Это связано с тем, что поток в основном течет внутри железного сердечника, а не обмотки. Тем не менее, подход силы Лоренца хорош для понимания, и часто дают хорошие результаты благодаря некоторой математике.

Таким образом, лобовая обмотка часто ориентируется примерно по окружности вне сердечника.

Напротив, у двигателей с осевым потоком активные проводники ориентированы радиально — от вала или к нему. Опять же, это направление перпендикулярно движению и снова приводит к силе в направлении вращения в сочетании с осевым полем воздушного зазора. Концевая обмотка снова имеет окружность, обычно расположенную за пределами внешней и внутренней периферии сердечника статора.

Примечание: Ходили разговоры о «бесполезности» лобовой обмотки, обычно в маркетинговом контексте.Я не фанат этого. Поскольку мы до сих пор не поняли, как телепортировать ток, лобовая обмотка просто должна быть там, и поэтому она полезна по определению. Теперь, если кто-то хочет разобраться в более эзотерических топологиях двигателя и определить, какая часть обмотки активна, а какая лобовая, вот мой подход: выяснить, где отдельные проводники касаются (= выровнены) с индуцированным электрическим током. поле. Это ваша активная часть, а остальное просто для того, чтобы соединить их друг с другом.

Количество роторов и статоров

Благодаря своей конструкции машины с осевым магнитным потоком часто имеют более одного статора или ротора. Это рождается как возможностью, так и необходимостью.

Возможность , потому что просто иметь, скажем, два статора, зажатых между ротором. В конце концов, они могут быть зеркальным отражением друг друга. Напротив, проектирование машины с радиальным магнитным потоком внутри и снаружи было бы намного сложнее.

Необходимость , потому что наличие только одного статора и одного ротора приведет к очень большой силе притяжения между ними. Это потребует очень тщательного механического проектирования и изготовления, чтобы избежать вибраций и отказов.

Пропуск ядер

Подобно тому, как машины с осевым магнитным потоком состоят из нескольких компонентов, они часто могут иметь статоры и роторы без ярма или даже без железа.

Например, в знаменитой топологии YASA статор зажат между двумя роторами. Поскольку поток просто проходит в осевом направлении, нет необходимости в ярме статора, только зубья. В результате высвобождается больше места для обмотки статора, что позволяет повысить производительность и снизить вес по сравнению с версией с ярмом.

Топология YASA слева (источник).

Аналогично, промежуточная топология статора может упростить конструкцию статора без сердечника*. То есть статор состоит только из обмотки и опорных конструкций. Это, по определению, устраняет зубчатый крутящий момент (возникающий из-за взаимодействия потока ротора и железа статора) и может уменьшить вес. С другой стороны, мощность крутящего момента часто снижается, а потери на вихревые токи в обмотке часто увеличиваются.

*Чтобы узнать о действительно крутом студенческом проекте, прочтите этот пост на OhmNinja.

Наконец, те же приемы — удаление хомутов и/или зубьев — можно, конечно, применить и к ротору, поместив его между двумя статорами. Однако этот подход несколько менее выгоден по сравнению с предыдущим. Действительно, удаление железа статора также устраняет связанные с ним потери в стали, в то время как удаление железа ротора (несущего, по существу, поток постоянного тока) практически ничего не дает.

Законы масштабирования

Возможно, вы знаете, что крутящий момент машины с радиальным потоком примерно пропорционален ее объему.Грубо, потому что крутящий момент имеет тенденцию расти быстрее, чем квадратично, при увеличении диаметра. А по мере квадратичного роста объема крутящий момент на объем несколько увеличивается.

Чтобы понять, почему это происходит, давайте воспользуемся, пожалуй, самой простой формулой крутящего момента из всех:

.

В основном это говорит о том, что крутящий момент равен силе Лоренца от одного паза (), умноженному на количество пазов (), умноженному на плечо момента (= радиус воздушного зазора). (Чтобы понять, почему мы можем использовать формулу силы Лоренца, см. здесь простую модель воздушного зазора.)

Теперь по мере увеличения диаметра двигателя площадь каждого паза и, следовательно, МДС растут квадратично вместе с ним. С увеличенным плечом момента это будет означать кубическое увеличение крутящего момента. Однако большее количество ампер-витков означает большее количество тепла, выделяемого в виде омических потерь — тепла, которое должно куда-то уходить. По этой причине в более крупных машинах обычно используется меньшая плотность тока, и поэтому крутящий момент увеличивается лишь немного сверхквадратично с диаметром. Но я отвлекся.

Крутящий момент машин с осевым потоком также кубически растет с диаметром.Повторно используя более ранние обозначения, это происходит потому, что

  • МДС () линейно растет по мере расширения щелей
  • Растет плечо момента
  • Активная длина , теперь ориентированная радиально, тоже растет.

На первый взгляд, это кубическое увеличение выглядит как огромная победа для двигателей с осевым потоком. В конце концов, объем будет расти только квадратично с диаметром, что предполагает улучшение плотности крутящего момента пропорционально диаметру.

К сожалению, это не так.Весь поток полуполюса, пропорциональный площади воздушной подушки, следовательно, квадрату диаметра, должен проходить через ярмо ротора и/или статора. Это означает, что всякий раз, когда диаметр увеличивается, толщина ярма и, следовательно, длина двигателя должны увеличиваться вместе с ним.

В результате крутящий момент двигателя с осевым потоком масштабируется так же, как и у двигателя с радиальным потоком — пропорционально объему.

Но что за столбы…?

Теперь вы можете подумать об увеличении количества полюсов с увеличением диаметра, чтобы сохранить высоту ярма и длину двигателя на постоянном уровне.

Помимо всех сопутствующих проблем (например, повышенных электрических частот), это сработает. Однако тот же подход сработает и для машины с радиальным потоком.

Позвольте мне рассказать об этом подробнее. Осевая магнитная машина большого диаметра с многочисленными полюсами очень похожа на диск. В некоторых приложениях это хорошая форма.

С другой стороны, радиальная магнитная машина большого диаметра с множеством полюсов представляет собой пустую цилиндрическую оболочку. И в других приложениях , — хорошая форма.В него можно поместить что угодно: охлаждение, силовую электронику, коробку передач, пропеллер и так далее.

Что приводит нас к…

Заключение

Мы рассмотрели основы машин с осевым потоком. Судя по тому, что мы видели до сих пор, многое зависит от приложения и космической оболочки.

В следующий раз мы проведем некоторые расчеты максимального крутящего момента, чтобы увидеть, когда на самом деле действует осевое ( произносится: осевое ) правило.


Ознакомьтесь с набором инструментов EMDtool — Electric Motor Design для Matlab .

Нужна помощь с проектированием электродвигателя или программным обеспечением для проектирования? Свяжитесь с нами — удовлетворение гарантировано!

Осевые вентиляторы и центробежные вентиляторы – в чем разница?

Любой компонент или система, выделяющие рабочее тепло, которое может негативно сказаться на его работе, должны охлаждаться. Это одно из тех простых инженерных правил, которые вы выучили в школе и, вероятно, игнорировали, пока вам не поручили реализовать реальный проект управления температурным режимом.

Если не считать дросселирования мощности в системе, применения некоторых радиаторов или использования труб или охлаждающих пластин, вам понадобится вентилятор для перемещения воздуха и охлаждения. Это означает выбор конструкции осевого или центробежного вентилятора. Вопрос в том, какой дизайн лучше всего подойдет для ваших нужд? Этот блог призван помочь.

Что такое осевые вентиляторы?

Осевой вентилятор имеет вращающийся вал (ось) с приводом от двигателя, на котором установлены наклонные лопасти, втягивающие воздух и выталкивающие его в направлении, параллельном валу. Осевые вентиляторы иногда называют пропеллерными. Вы также можете услышать термины «трубоаксиальные» или «ванеаксиальные вентиляторы». Это просто осевые вентиляторы, предназначенные для установки в воздуховоде.

Осевые вентиляторы выбрасывают воздух параллельно воздухозаборнику

Осевые вентиляторы эффективно перемещают большие объемы воздуха для охлаждения объектов или вентиляции помещений. Они доступны практически любого размера, от уровня платы до размера комнаты, и им не требуется много энергии для работы, в зависимости от размера. Они также бывают моделей переменного и постоянного тока. Вентиляторы с питанием от переменного тока обычно рассчитаны на напряжение выше 100 вольт и используют сетевой ток.Напряжение вентилятора с питанием от постоянного тока может быть намного ниже (3, 5, 12, 24 или 48 В постоянного тока), но обычно оно обеспечивается источником питания или батареями.

Однако поток воздуха, создаваемый осевыми вентиляторами, имеет низкое давление. Такое сочетание низкого давления с большим потоком воздуха идеально подходит для охлаждения оборудования и помещений, поскольку поток воздуха равномерно распределяется в определенной области.

Общие области применения осевых вентиляторов

Осевые вентиляторы эффективно и экономично перемещают большие объемы воздуха и обычно используются для охлаждения как малых, так и больших помещений.Они могут охлаждать электронное оборудование или компьютерные комнаты. Их можно использовать в системах отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха, в конденсаторах переменного тока, теплообменниках или для точечного охлаждения в промышленных системах. Осевые вентиляторы также могут работать как вытяжные вентиляторы.

Что такое центробежные вентиляторы?

Центробежные вентиляторы иногда называют радиальными вентиляторами или центробежными нагнетателями. У них есть ступица с приводом от двигателя, которая содержит крыльчатки, которые нагнетают воздух в корпус вентилятора, который затем направляется к выходу. Центробежные вентиляторы нагнетают воздух под углом 90 градусов (перпендикулярно) к воздухозаборнику.

Центробежные вентиляторы выталкивают воздух под углом 90° от впускного отверстия

Центробежные вентиляторы создают давление воздуха внутри корпуса вентилятора. Они производят постоянный поток воздуха под высоким давлением по сравнению с осевыми вентиляторами, но перемещают меньшие объемы воздуха. Они доступны с загнутыми вперед или назад рабочими колесами для нагнетания или всасывания. Центробежные вентиляторы выбрасывают воздух из кожуха, что позволяет им нацеливаться на определенную область, что делает их более подходящими для охлаждения определенной части электронного приложения, которое выделяет больше тепла, например силового полевого транзистора, DSP или FPGA.Как и осевые вентиляторы, они также бывают моделей с питанием от переменного и постоянного тока, в зависимости от применения, но центробежным вентиляторам обычно требуется больше энергии для работы, чем осевым вентиляторам. И центробежные, и осевые вентиляторы издают звуковой и электромагнитный шум, но центробежные модели несколько громче осевых. Поскольку в обеих конструкциях вентиляторов используются двигатели, электромагнитные помехи любого из них могут повлиять на производительность системы в чувствительных приложениях.

Как и осевые вентиляторы, центробежные вентиляторы также доступны в различных размерах, скоростях и занимаемой площади.Их конструкция с кожухом, окружающим движущиеся части, надежна, долговечна и ее довольно сложно повредить.

Сочетание высокого давления с подачей воздуха малого объема делает центробежные вентиляторы идеальными для перемещения воздуха через зоны концентрации, такие как воздуховоды или трубы, а также для вытяжки или вентиляции.

Общие области применения центробежных вентиляторов

Учитывая надежность и долговечность своей конструкции, центробежные вентиляторы могут хорошо работать во многих приложениях, работающих в суровых и грязных средах с твердыми частицами, горячим воздухом и газами.Поскольку они обычно используются с воздуховодами или трубопроводами, они хорошо работают в системах кондиционирования или сушки, даже на уровне небольших систем. Для электроники центробежные вентиляторы часто используются в небольших устройствах, таких как ноутбуки, из-за того, что воздух выбрасывается под углом 90 градусов от впускного отверстия, что приводит к более высокой направленности.

Пример центробежного вентилятора, используемого в системе воздуховодов

Помехи и шум, создаваемый вентиляторами

На раннем этапе проектирования следует уделить внимание помехам.Все вентиляторы могут генерировать электромагнитные помехи (ЭМП) либо от самого вентилятора (излучаемые ЭМП), либо от проводов питания (кондуктивные ЭМП). Помехи также могут возникать из-за неудерживаемых магнитных полей (UMF), возникающих из-за магнитов двигателя или обмоток статора. В зависимости от приложения раннее внимание к этим факторам на этапе проектирования может сэкономить время и деньги. Вентиляторы с питанием от постоянного тока, как правило, производят меньше электромагнитных помех, чем вентиляторы с питанием от переменного тока.

Осевые вентиляторы обычно производят меньше шума, чем центробежные вентиляторы.

Акустический шум также создается любым работающим вентилятором и может быть конструктивным соображением в зависимости от конечного использования.Шум зависит от применения, размещения в системе, плотности компонентов, количества перемещаемого воздуха, размера вентилятора, используемых типов подшипников и т. д. Подшипники в вентиляторе не только влияют на акустику, но могут изменить срок службы и возможные области применения. Звуковой шум часто можно уменьшить за счет лучшего размещения вентиляторов, механической изоляции или использования решеток на входе воздуха или диффузоров на выходе. Как правило, чем выше CFM или количество перемещаемого воздуха, тем больше шум. Тем не менее, вентилятор большего размера, движущийся с таким же объемом CFM, что и вентилятор меньшего размера, обычно работает тише.Опять же, осевые вентиляторы обычно тише центробежных.

Сравнение осевых вентиляторов и центробежных вентиляторов

Вопросы управления температурным режимом для систем, выделяющих тепло, особенно электронных по своей природе, следует рассматривать на ранней стадии проектирования. Это согласуется с инициативами по экономии времени и средств, направленными на то, чтобы избежать повторного проектирования. Также может быть особенно полезно учитывать тепловые факторы, связанные с запланированными улучшениями компонентов на протяжении всего жизненного цикла продукта или системы, которые могут выделять дополнительное тепло.

Использование осевого или центробежного вентилятора в качестве решения для охлаждения может зависеть от нескольких факторов, в зависимости от плюсов и минусов каждой конструкции вентилятора и требований вашей системы. Вот краткий обзор их основных характеристик:

  • Большой объем/низкое давление
  • Воздушный поток параллельно оси
  • Более высокая рабочая скорость, чем у центробежного
  • Компактное исполнение
  • Меньшее энергопотребление по сравнению с центробежным двигателем
  • Меньше слышимого шума, чем центробежный
  • Как правило, дешевле центрифуги
  • Высокое давление/малый объем
  • Поток воздуха перпендикулярен оси
  • Более низкая рабочая скорость, чем осевая
  • Лучше для специального направленного охлаждения
  • Обычно потребляет больше энергии, чем осевой
  • Больше слышимого шума, чем осевой
  • Прочный и устойчивый к агрессивным средам

Вопросы, которые следует задать при выборе осевых или центробежных вентиляторов

Прежде чем указать тип охлаждающего вентилятора, который требуется для вашей конструкции, необходимо ответить на несколько вопросов:

      • Какой размер помещения вам нужен для охлаждения?
      • Охлаждение должно быть постоянным или по запросу?
      • Какого размера предусмотрена конструкция охлаждающего устройства?
      • Какая мощность будет доступна для привода охлаждающего устройства?
      • Будет ли продукт работать в неблагоприятных условиях?
      • Будет ли само изделие выделять какие-либо газы или твердые частицы?
      • Ваш продукт или система чувствительны к электромагнитным помехам?
      • Является ли уровень слышимого шума, производимого вентилятором, проблемой?
      • В какой ориентации будет установлен вентилятор?
      • Предназначен ли продукт для приложений высокой надежности?
      • Каков предполагаемый жизненный цикл продукта?
      • Является ли ремонт/переделка/техническое обслуживание фактором?

Заключение

Конвективное охлаждение оборудования, выделяющего нежелательное тепло, можно эффективно контролировать с помощью осевых или центробежных вентиляторов. Оба типа устройств зарекомендовали себя в полевых условиях благодаря многолетнему использованию и постоянному совершенствованию. Современные конструкции обоих типов вентиляторов включают материалы, которые прочнее, легче и экономичнее, чем более ранние конструкции. Ваше решение использовать тот или иной будет просто сводиться к удовлетворению требований вашей системы. CUI Devices предлагает широкий ассортимент осевых вентиляторов постоянного тока и центробежных нагнетателей с различными размерами рамы и характеристиками воздушного потока.

Дополнительные ресурсы


Есть комментарии по этому посту или темам, которые вы хотели бы видеть в будущем?
Отправьте нам письмо по адресу [email protected]ком

E86-P106-112_T26.

indd

%PDF-1.3 % 1 0 объект >]/PageLabels 6 0 R/Pages 3 0 R/Type/Catalog/ViewerPreferences>>> эндообъект 2 0 объект >поток 2018-04-24T11:02:21+09:002018-04-24T11:02:30+09:002018-04-24T11:02:30+09:00Adobe InDesign CC 2017 (Windows)uuid:8528652a-5a04-4edb -82c0-994238935d82xmp.did:F87F117407206811958D90A86CA06A77xmp.id:0a93d5cf-aa4e-d447-9b1b-3d333110f320proof:pdf1xmp.IID: 9ce0ffbb-13c9-ed45-ae74-1b394f288c2dxmp.did: ead98494-d64e-5a49-8fb3-c75ac8e63207xmp.did: F87F117407206811958D90A86CA06A77default

  • convertedfrom применение / х-InDesign к применению / pdfAdobe InDesign CC 2017 (Windows) / 2018-04-24T11 :02:21+09:00
  • приложение/pdf
  • E86-P106-112_T26.indd
  • Библиотека Adobe PDF 15.0FalsePDF/X-1:2001PDF/X-1:2001PDF/X-1a:2001 конечный поток эндообъект 6 0 объект > эндообъект 3 0 объект > эндообъект 8 0 объект >/ExtGState>/Font>/ProcSet[/PDF/Text/ImageC]/XObject>>>/TrimBox[0.0 0,0 595,276 841,89]/Тип/Страница>> эндообъект 9 0 объект >/ExtGState>/Font>/ProcSet[/PDF/Text/ImageC/ImageI]/Shading>/XObject>>>/TrimBox[0. 0 0.0 595,276 841,89]/Type/Page>> эндообъект 10 0 объект >/ExtGState>/Font>/ProcSet[/PDF/Text/ImageC/ImageI]/XObject>>>/TrimBox[0.0 0.0 595,276 841,89]/Type/Page>> эндообъект 11 0 объект >/ExtGState>/Font>/ProcSet[/PDF/Text/ImageC/ImageI]/Shading>/XObject>>>/TrimBox[0.0 0.0 595,276 841,89]/Тип/Страница>> эндообъект 12 0 объект >/ExtGState>/Font>/ProcSet[/PDF/Text/ImageC/ImageI]/XObject>>>/TrimBox[0.0 0.0 595,276 841,89]/Type/Page>> эндообъект 13 0 объект >/ExtGState>/Font>/ProcSet[/PDF/Text/ImageC/ImageI]/XObject>>>/TrimBox[0.0 0.0 595,276 841,89]/Type/Page>> эндообъект 14 0 объект >/ExtGState>/Font>/ProcSet[/PDF/Text/ImageC]/Properties>/XObject>>>/TrimBox[0.0 0.0 595,276 841,89]/Type/Page>> эндообъект 229 0 объект >поток HW[o[7~?Ry

    Произошла ошибка

    Пожалуйста, повторите попытку позже или снова зайдите на нашу домашнюю страницу.
    Bitte versuchen Sie es später oder schauen Sie ob die Homepage funktioniert.

    Ошибка: E1020

    Австралия Электронная почта

    maxon motor Australia Pty Ltd

    Блок 1, 12-14 Бомонт Роуд
    Гора Куринг-Гай Новый Южный Уэльс 2080
    Австралия

    Бенилюкс Электронная почта

    максон мотор бенилюкс б. V.

    Josink Kolkweg 38
    7545 PR Enschede
    Netherlands

    China E-Mail

    maxon motor (Suzhou) Co., Ltd

    江兴东路1128号1号楼5楼
    215200 江苏吴江
    中国

    Germany E-Mail

    maxon motor gmbh

    Truderinger Str. 210
    81825 München
    Deutschland

    India E-Mail

    maxon precision motor India Pvt.Ltd.

    Niran Arcade, No. 563/564
    New BEL Road,
    RMV 2nd Stage
    Bangalore – 560 094
    India

    Italy E-Mail

    maxon motor italia S.r.l.

    Società Unipersonale
    Via Sirtori 35
    20017 Rho MI
    Italia

    Japan E-Mail

    マクソンジャパン株式会社

    東京都新宿区新宿 5-1-15
    〒 160-0022
    日本

    Korea E-Mail

    ㈜맥슨모터코리아

    서울시 서초구
    반포대로 14길 27, 한국 137-876

    Portugal E-Mail

    maxon motor ibérica s.

    C/ Polo Norte № 9
    28850 Торрехон-де-Ардос
    Испания

    Швейцария Электронная почта

    мотор maxon ag

    Брюнигштрассе 220
    Постфач 263
    6072 Заксельн
    Швейцария

    Испания Электронная почта

    maxon motor ibérica s.a. Испания (Барселона)

    C/ Polo Norte № 9
    28850 Торрехон-де-Ардос
    Испания

    Тайвань Электронная почта

    мотор maxon Тайвань

    8ф.-8 №16, переулок 609 сек. 5
    сек. 5, Чунсинь роад.
    Санчунский р-н.
    Нью-Тайбэй Сити 241
    Номер

    Великобритания, Ирландия Электронная почта

    Maxon Motor UK Ltd

    Максон Хаус, Хогвуд Лейн
    Финчемпстед
    Беркшир, RG40 4QW
    Соединенное Королевство

    США (восточное побережье) Электронная почта

    Maxon Precision Motors, Inc.

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *