Что такое ротор в двигателе: принцип работы, устройство, недостатки и преимущества, видео — Рамблер/авто

Содержание

Ротор электродвигателя — что это?

В каждом аппарате, работающем от электрической энергии, используется такое устройство как электродвигатель, который состоит из статора – неподвижной части и ротора – подвижной. Далеко не каждому известно что такое ротор электродвигателя и какие его функции, поэтому, возникают ложные представления.


Состоит ротор из цилиндра, составленного из листов штампованной электротехнической стали, которые одеты на вал. По своей природе роторы бывают фазными и короткозамкнутыми. Фазные роторы имеют обмотку трёхфазного типа со схемой соединения «звезда» и вращающимися вместе с валом контактными кольцами. К данным кольцам с помощью определённых щёток возможно подключить:

  • дроссели для удержания токов ротора и стабилизации работы электродвигателя в моменты возможных перегрузок и падения оборотов;
  • источник постоянного тока;
  • пускорегулирующий реостат, для увеличения пускового момента с помощью снижения пускового тока;
  • инверторное питание, для управления моментных характеристик и оборотов двигателя.

Таким образом, фазные роторы снабжают асинхронные электродвигатели  рабочей стабильностью, позволяя использовать их в различных установках по типу мостовых кранов и других устройств, где не требуются широкая и плавна регулировка скорости электродвигателей большой мощности.

Короткозамкнутый ротор, имеющий обмотку с названием «беличье колесо» состоит из вставленных в сердечник стержней алюминиевого или медного происхождения и коротко замыкающих колец с торцевым лопастями. Для улучшения его пусковые характеристики на роторе выполняют паз специальной формы, создающий из-за своей неординарной относительно оси вращения структуры эффект вытеснения тока, вызывающего большие показатели сопротивлений, например, при пуске. Применяют такие роторы в двигателях асинхронного типа в приводах, которые не используют большие пусковые моменты, например, это могут быть водные насосы небольших мощностей без возможности регулировки рабочей скорости.

Среди всех преимуществ двигателей с короткозамкнутым ротором можно выделить:

  • практически одинаковая скорость с применением разных нагрузок;
  • допустимость больших рабочих перегрузок;
  • простота и удобство автоматизации пуска;
  • высокие показатели КПД;
  • конструктивная простота.

Как видим, хотя внешне и функционально роторы и имеют различия, влияющие существенно на область их применения, используются они в равных долях во всех сферах деятельности человека. Так, электродвигатели от Siemens изготавливаются с роторами и того и другого типа, что способствовало крупному внедрению этих агрегатов во многие производственные процессы.

Так же, кроме вышеперечисленных типов ротора стоит отметить и существование массивного ротора, состоящего из материала ферромагнитного происхождения, играющего роль магнитопровода и проводника одновременно. Быть может он не нашёл столь широкого применения как фазный ли короткозамкнутый, но имеет ряд преимуществ:

  • низкая себестоимость;
  • простота изготовления;
  • высокий пусковой момент;
  • высоких показатель механической прочности, что немаловажно в машинах работающих на высоких скоростях.

Остались вопросы?
Специалисты ЭНЕРГОПУСК ответят на Ваши вопросы:
8-800-700-11-54 (8-18, Пн-Вт)

Статор и ротор — что это такое?

Автор Aluarius На чтение 4 мин. Просмотров 2.3k. Опубликовано

15.06.2016

Существует несколько классов электрических преобразователей, среди которых практическое применение нашли так называемые индуктивные аналоги. В них преобразование энергии происходит за счет преобразования индукции обмоток, являющиеся неотъемлемой частью самого агрегата. Обмотки располагаются на двух элементах – на статоре и роторе. Итак, чем отличаются статор и ротор (что это такое и каковы их функции?).

Строение электродвигателяСамое простое определение двух частей преобразователя – это их функциональность. Здесь все просто: статор (электродвигателя или генератора) является неподвижной частью, ротор подвижной. В большинстве случаев последний располагается внутри первого, и между ними есть небольшой зазор. Есть так называемые агрегаты с внешним ротором, который представляет собой вращающееся кольцо, внутри которого располагается неподвижный статор.

Виды преобразователей

Почему так важно рассмотреть виды, чтобы понять, чем отличается статор электродвигателя от подвижной его части. Все дело в том, что конструктивных особенностей у электродвижков немало, то же самое касается и генераторов (это преобразователи механической энергии в электрическую, электродвигатели имеют обратную функциональность).

Электродвигатель в разрезе


Итак, электрические двигатели делятся на аппараты переменного и постоянного тока. Первые в свою очередь разделяются на синхронные, асинхронные и коллекторные. У первых угловая скорость вращения статора и ротора равны. У вторых два эти показателя неравны. У коллекторных видов в конструкции присутствует так называемый преобразователь частоты и количества фаз механического типа, который носит название коллектор. Отсюда и название агрегата. Именно он напрямую связан с обмотками ротора двигателя и его статора.

Машины постоянного тока на роторе имеют тот же коллектор. Но в случае с генераторами он выполняет функции преобразователя, а в случае с электродвигателями функции инвертора.

Если электрический агрегат – это машина, в которой вращается только ротор, то его название – одномерный. Если в нем вращаются в противоположные стороны сразу два элемента, то этот аппарат носит название двухмерный или биротативный.

Асинхронные электродвигатели

Чтобы разобраться в понятиях ротора двигателя и его статора, необходимо рассмотреть один из видов электрических преобразовательных машин. Так как асинхронные электродвижки используются чаще всего в производственном оборудовании и бытовой техники, то стоит рассмотреть именно их.

Асинхронный двигатель

Итак, что собой представляет асинхронный электродвигатель? Это обычно чугунный корпус, в который запрессован магнитопровод. В нем сделаны специальные пазы, куда укладывается обмотка статора, собранная из медной проволоки. Пазы сдвинуты относительно друг друга на 120º, поэтому их всего три. Они же образуют три  фазы.

Ротор в свою очередь – это цилиндр, собранный из стальных листов (сталь штампованная электротехническая), и насажанный на стальной вал, который в свою очередь при сборке электрического движка устанавливается в подшипники. В зависимости от того, как собраны фазные обмотки агрегата, роторы двигателя могут быть фазными или короткозамкнутыми.

  • Фазный ротор – это цилиндр, на котором собраны катушки, сдвинутые относительно друг друга на 120º. При этом в его конструкцию установлены три контактных кольца, которые не соприкасаются ни с валом, ни между собой. К кольцам присоединены с одной стороны концы трех обмоток, а с другой графитовые щетки, которые относительно колец располагаются в скользящем контакте. Пример такой машины – это крановые электродвигатели с фазным ротором.
  • Короткозамкнутый ротор собирается из медных стержней, которые укладываются в пазы. При этом их соединяют специальным кольцом, изготовленном из меди.

Асинхронный электрический двигатель с фазным ротором является обладателем больших размеров и веса. Но у него отличные свойства, касающиеся пусковых и регулировочных моментов. Двигатели, у которых установлен короткозамкнутый ротор, считаются самыми надежными на сегодняшний день. Они просты в конструкции, поэтому и являются дешевыми. Их единственный недостаток – это большой пусковой ток, с которым сегодня борются соединением обмоток статора со звезды на треугольник. То есть, пуск производится при соединении звездой, после набора оборотов производится переключение на треугольник.

Классификация роторных двигателей | Роторные двигатели

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


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

Массовый потребитель неудовлетворён тяговыми и стартовыми возможностями традиционных поршневых двигателей, поэтому многие из владельцев автомобилей прибегают к разным типам «тюнинга двигателя«, чтобы повысить мощность и приемистость своих моторов.

Надо сказать, что подобная организация рабочих процессов и типов движений досталась современным двигателям внутреннего сгорания от паровых машин 19-го века, которые по своей сути были крайне малоэффективными машинами, а первые двигатели внутреннего сгорания в 60-х и 70-х годах позапрошлого века были именно копиями паровых машин, которые унаследовали от паровиков очень многие их родовые недостатки…

Выражаясь современным языком — создатель первого ДВС французский техник Ленуар в 60-х годах 19-го века совершил средней сложности тюнинг парового поршневого двигателя и у него получился поршневой атмосферный ДВС, работающий без сжатия.


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

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

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

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

 

 

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

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

 

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

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

 

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

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

 
3) Роторные двигатели с уплотнительными заслонками — лопастями, которые движутся роторе совершая возвратно-поступательные или качающиеся движения. Частный случай – с заслонками – лопастями, отклоняющимися на шарнирах на роторе;

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

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

 

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

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

 

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

 

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

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

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

 

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

 

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

 

 

И ещё немного

 

 

 

ТАБЛИЦА КЛАССИФИКАЦИИ

 

 


 

 

Подводя итог

 

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

Ротор — это… Что такое Ротор?

Роторный экскаватор как экспонат в бывшем угольном карьере — «стальном городе» Феррополис (Германия), превращенном в музей под открытым небом

Ро́тор — от лат. roto )— вращаться

В математике:

  • Ротор — то же, что вихрь векторного поля, то есть вектор, характеризующий вращательное движение в данной точке векторного поля.

В медицине:

В технике:

  • Ротор — вращающаяся часть двигателей и рабочих машин, на которой расположены органы, получающие энергию от рабочего тела (например, ротор двигателя Ванкеля) или отдающие её рабочему телу (например, ротор роторного насоса). Ротор двигателей связан с ведущим валом, ротор рабочих машин — с приводным валом. Ротор выполняется в виде барабанов, дисков, колёс.
  • Ротор — вращающаяся часть паровой турбины, компрессора, гидронасоса, гидромотора и т. д.
  • Буровой ротор — механизм, являющийся многофункциональным оборудованием буровой установки, который предназначен для вращения бурильных труб и поддержания колонны бурильных или обсадных труб при свинчивании и развинчивании в процессе спуско-подъемных операций, при поисковом бурении и капитальном ремонте скважин. Привод — цепной или карданный. Роторное бурение.
  • Ротор — устройство управления поворотом антенны в направлении приёма или передачи сигнала.
  • Ротор — любое вращающееся тело в теории балансировки.
  • Ротор — система вентилятора.
Ротор (слева) и статор (справа) электродвигателя в разборе

В электротехнике:

  • Ротор — вращающаяся часть электрической машины (генератора или двигателя переменного тока внутри неподвижной части — статора). Ротор асинхронной электромашины обычно представляет собой собранное из листовой электротехнической стали цилиндрическое тело с пазами для размещения обмотки. Ротор в электромашинах постоянного тока называется якорем.
  • Ротор — автоматически управляемая машина (транспортное устройство, прибор), в которой заготовки двигаются вместе с обрабатывающими их орудиями по дугам окружности. Роторная печь. Ротороный экскаватор. Роторная линия (комплекс роторов).

В авиации:

В ветроэнергетике:

  • Ротор Дарье — составная часть вертикально-осевого ветрогенератора, крыльчатка которого представляет собой двояковыпуклые лопасти, закреплённые при помощи штанг на вертикально вращающейся оси.
  • Ротор Савониуса — составная часть вертикально-осевого ветрогенератора в виде двух смещенных относительно друг друга полуцилиндрических лопастей и небольшого (10—15 % от диаметра лопасти) перекрытия, которые образуют параллельно оси вращения роторы.

В судостроении:

  • Ротор Флеттнера — «парусная мачта» или заменяющий паруса ротор (на судне их устанавливается несколько), с помощью которого судно приводится в движение посредством ветра, благодаря эффекту Магнуса. Роторное судно Флеттнера.

Собственные имена:

Как работает роторный двигатель Ванкеля

Одна из проблем с обычной машиной двигатель конструкции в том, что поршни двигаться по прямой линии вверх и вниз в их цилиндры , чтобы произвести то, что известный как возвратно-поступательное движение ,

Внутри двухроторного Ванкеля

NSU Ro80 и более современные автомобили Mazda с двигателями Wankel используют сдвоенные роторы. Роторы приводят в движение выходной вал, проходящий через их центр.Этот вал связан с маховиком, чтобы сгладить импульсы мощности двигателя. Преимущество сдвоенных роторов заключается в том, что при установке на 180 ° не в фазе друг с другом один ротор устраняет любые вибрации, создаваемые другим ротором, что обеспечивает исключительно плавную работу двигателя.

И все же дорожные колеса требуют другого вида движения — вращательное движение , к превратить возвратно-поступательное движение во вращательное движение, поршни связаны с коленчатый вал так что, когда поршни поднимаются и опускаются, они заставляют коленчатый вал поворот.Вращательное движение коленчатого вала может затем передаваться на дорогу колеса, чтобы вести их вокруг.

Автомобильный двигатель был бы намного проще, если бы поршни могли вращаться вместо движение вверх и вниз, потому что вращательное движение, таким образом, может быть передается непосредственно на дорожные колеса (хотя передача все равно будет требуется).

Еще одно преимущество такого роторный двигатель было бы, что поршни всегда путешествовать в одном направлении — круг. Ни один из двигателей власть будет потрачена впустую, остановив поршни в конце их инсульт и ускоряя их снова в противоположном направлении, как это происходит в Поршневой двигатель.

Ванкеля мощности

Дизайн двигатель Ванкеля делает его гораздо более мощным, чем поршневой двигатель той же мощности. NSU Wankel Spyder, с его двигателем 498cc, развивает максимальную скорость почти 100 миль в час, это один из примеров. Совсем недавно Mazda RX-7 купе имеет двигатель мощностью только 1308 куб. См (654 куб. См на ротор), но имеет характеристики, аналогичные Porsche 924S вместимостью 2479 куб. Чтобы приравнять мощности двигателей Ванкеля и поршневых С точки зрения производительности, мощность двигателя Ванкеля должна быть увеличена на 18. Это означает, что двигатель RX-7 объемом 1308 куб. См имеет ту же мощность, что и двигатель. поршневой двигатель объемом 2354 куб.

развитие

Несмотря на привлекательность этой идеи, только один тип роторного двигателя когда-либо был успешно используется в автомобилях. Это двигатель Ванкеля, разработанный Феликсом Ванкеля.

Он начал исследовать роторный компрессоры в 1938 году. После Второй мировой войны он объединился с NSU (немецкий производитель автомобилей позже, чтобы стать частью VW Audi) превратить его компрессоры в практически осуществимые двигатель внутреннего сгорания ,

К 1957 году Ванкель построил экспериментальный роторный двигатель, который работал на испытательный стенд, и в 1964 году этот двигатель был предложен публике в NSU Wankel Spyder. Этот небольшой спортивный автомобиль с задним расположением двигателя имел двигатель Ванкеля объемом 498 куб. См. мог развивать 50 л.с. и имел максимальную скорость 95 миль в час (152 км в час).

Spyder никогда не завоевывал популярность среди публики, и автомобиль, который действительно принес двигатель славы Ванкеля был NSU R080, который был признан автомобилем Год 1968. У этого есть двигатель с двумя роторами 995c и мог достигнуть 110mph (176 км в час).

Внутри Ванкеля

Сердцем двигателя Ванкеля является трехсторонний поршень, называемый ротором вращается внутри корпус ротора , На каждой стороне корпуса есть торцевая пластина.

Стороны ротора изогнуты в три лепестка, а корпус ротора примерно в восемь фигур, так что при вращении ротора зазор между каждой стороной ротора и корпуса попеременно увеличивается и меньше. Этот постоянно меняющийся разрыв является ключом к сгорание обработать.

топливо смесь воздуха / воздуха рассчитана на вход в корпус в момент, когда ловушке объем между стенкой корпуса и одним из лепестков ротора растет. Поскольку этот объем увеличивается, он создает вакуум , рисуя в топливовоздушная смесь через отверстия в корпусе и концевой плите.

При вращении ротора этот объем начинает уменьшаться, сжимая топливно-воздушная смесь. Эта смесь затем проходит через свеча зажигания установить в стена корпуса. искра загорается, чтобы воспламенить смесь, вызывая ее расширить и привести в движение ротор вокруг цикл ,На данный момент объем между ротор и корпус увеличиваются, чтобы позволить это расширение газов. Наконец, объем снова уменьшается, вытесняя отходящие газы через выхлопные отверстия.

Таким образом, ротор проходит тот же четырехтактный цикл, что и поршневой двигатель — индукционный , компрессия , мощность и выхлоп — но каждый из трех лопасти ротора проходят этот процесс непрерывно, поэтому есть три силовые удары за каждый оборот ротора.

Через центр ротора проходит выходной вал к которому ротор связан системой планетарные передачи похоже на это в автоматическом коробка передач (см. системы 44 и 45).Зацепление позволяет ротору следовать эксцентричный орбите так, чтобы три ротора постоянно касались Корпус.

Когда ротор вращается, он вращает этот вал. Вал несет это вращательное движение к передача инфекции и так до дороги колеса.

Цикл обжига роторного двигателя Ванкеля

Индукция

Когда верхушка ротора проходит через впускное отверстие, следующая камера начинает увеличиваться в размерах из-за эксцентричной орбиты ротора.Это приводит к тому, что топливно-воздушная смесь всасывается в камеру.

Сжатие

Поскольку ротор продолжает вращаться, камера начинает уменьшаться в размерах, сжимая смесь топлива / воздуха, готовую к воспламенению.

Зажигание

Когда камера проходит над свечами зажигания, они загораются, чтобы воспламенить смесь. Все современные двигатели Wankel оснащены двумя свечами зажигания, чтобы обеспечить равномерное горение топливовоздушной смеси по всей камере.

Выхлоп

Расширение горящих газов заставляет ротор вращаться вокруг своего цикла, проходя через выпускное отверстие, где газы вытесняются из камеры. Этот цикл продолжается во всех трех камерах одновременно.

Различия

Конструкция двигателя Ванкеля означает, что он не имеет клапаны — топливо / воздух смесь просто входит и покидает камеру через отверстия в корпусе ротора и концевая пластина.Поэтому у него также нет рокеров, распределительный вал или толкатели.

Это означает, что Ванкель имеет около половины числа частей Поршневой двигатель. Это также легче и компактнее. Тем не менее, это все еще нуждается во многих из тех же вспомогательных устройств, что и другие двигатели — стартер , генератор , система охлаждения , карбюратор или впрыск топлива , масляный насос и так далее. Однажды двигатель установлен со всем этим, он теряет большую часть преимущества своего компактность и легкий вес.

Тем не менее, двигатель Ванкеля в Ro80 широко хвалили за его плавный ход и отсутствие вибрации.Это было частично из-за двигателя с двумя роторами, установленными на одной линии друг с другом, но в отдельных корпусах. каждый вращался примерно на том же выходном валу, но их время было установлено на 180 ° так, чтобы любой дисбаланс сила произведенный одним ротором, будет отменен тем же силы другого ротора, и чтобы они совместно производили более равномерный поворотное движение.

Ограничения Ванкеля

Хотя проблема морские котики в настоящее время в значительной степени разобрались, это до сих пор не удалось использовать весь потенциал двигателя Ванкеля для использования в автомобиле из-за ограничения срока службы компонентов двигателя.Еще одной проблемой является то, что обычный поршневой двигатель автомобиля хорошо работает в довольно широком диапазоне скоростей и нагрузок, тогда как Двигатель Ванкеля работает лучше всего в гораздо более узком диапазоне.

Ранние проблемы

После того, как базовый дизайн Ванкеля был создан, проблемы скоро стало очевидным. Одним из них была печать износа. Роторы уплотнены со всех сторон убедитесь, что газы не просачиваются через наконечники из частей с высокой степенью сжатия корпус для деталей с низким сжатием.Эти печати были подвержены износу и поломка, в результате чего двигатель теряет компрессию и, следовательно, мощность.

На поршневом двигателе это уплотнение выполняется частично клапанами и частично поршневые кольца , но уплотнения на двигателе Ванкеля ставятся особо проблемы.

Уплотнения были наименее эффективными при низких оборотах двигателя, где они должны быть оснащен пружинами, чтобы держать их прижатыми к боковой части корпуса.

Но на высоких оборотах двигателя комбинация центробежные силы и высоко газ давление прижать уплотнения гораздо сильнее к корпусу.Результирующий трение означало потерю мощности и значительный износ уплотнений, которые вскоре сломал.

Ранние Wankels были печати из углерод , но более поздние конструкции имели особые чугунные уплотнения, которые оказались более долговечными. Для обеспечения дополнительной защиты внутри корпуса и концевых панелей было нанесено износостойкое покрытие.

Вторая серьезная проблема — это износ беговой поверхности в форме восьми с помощью «болтовни» печатей. Это приводит к гофрам на ходу поверхность и сокращает срок службы двигателя.

Камерные формы

Mazda 13B Роторный двигатель

Индукция, расположение двигателя и выхлопной системы роторного двигателя Mazda 13B. Этот двигатель имеет электронный впрыск топлива с двумя топливными форсунками на ротор. Первичные инжекторы работают все время, в то время как вторичные включаются только при повышенной частоте вращения или нагрузке двигателя. Выбросы выхлопных газов сокращаются с помощью теплового реактора для нагрева отходящих газов — тепло подается теплообменником дальше по выпускной трубе.

Другая проблема с двигателем Ванкеля — это форма сгорание камера , В типичном поршневом двигателе камера примерно полусферический, который помогает обеспечить равномерное горение топливно-воздушной смеси и постепенно. В двигателе Ванкеля камера сгорания неизбежно длинна и плоский, форма, которая делает оптимальное сгорание намного более трудным.

Частичным решением проблемы камеры сгорания было поместиться две искры вилки расположены на небольшом расстоянии друг от друга.Мазда — чья RX-7 сейчас единственная Автомобиль с двигателем Ванкеля, поступивший в продажу в Великобритании сегодня (см. Ниже) — принял этот принцип продвиньтесь дальше, устанавливая две штепселя, с одним штепселем, стреляющим долю секунды позже, чем другой. Эта договоренность требует двух отдельных зажигание системы с двумя катушки ,

Отсутствие успеха

Несмотря на мощь и плавную работу Wankel, он до сих пор не смог завоевать популярность среди подавляющего большинства производителей автомобилей.

Основной причиной является высокий расход топлива, вызванный тенденцией смесь топлива и воздуха гореть неравномерно.Неравномерное сгорание в двигателе Ванкеля также создает еще одну проблему — высокий излучение уровни частично сгоревших углеводороды (загрязнение выхлопных газов).

За годы, прошедшие с R080, появились теоретические преимущества Ванкеля. Двигатель к известности, были различные нефтяные кризисы и продолжающиеся давление со стороны правительств и общественности на более низкие уровни выбросов выхлопных газов и лучший расход топлива.

Ни одно из этих требований не поддерживает двигатель Ванкеля и, кроме того, оно имеет означает, что большинству автопроизводителей пришлось посвятить много времени и денег повышение эффективности существующих двигателей.

,
Проблема с роторными двигателями: объяснение техники

Мощности в крошечном, простом и легком корпусе. В роторном двигателе Ванкеля есть что любить, но этого недостаточно, чтобы поддерживать его. Давайте посмотрим, что пошло не так

Они компактные, мощные и издают потрясающий шум.Итак, почему роторные двигатели никогда не взлетали, и почему эта концепция была почти заброшена одним производителем, который отстаивал ее? Давайте проведем вас через это.

NSU Spider 1964 года был первым серийным автомобилем в мире, который плавил задние шины под действием роторного двигателя Ванкеля. Автомобильный дебют Wankel составляли десятилетия, хотя его срок службы был относительно коротким, и он закончился с Mazda RX-8 2011 года. Это приводит нас к нескольким вопросам:

  1. Как работает роторный двигатель?
  2. Какие преимущества имеет этот двигатель? (Почему это было сделано?)
  3. Какие недостатки у двигателя? (Почему он умер?)

1.Как работает роторный двигатель?

Процесс роторного двигателя очень похож на то, что происходит в традиционном поршневом цилиндровом двигателе. Разница заключается не в поршнях, а в роторе треугольной формы, а в цилиндрах вместо корпуса, напоминающего овал.

Впуск

Когда ротор движется внутри корпуса, маленький воздушный карман расширяется в больший, создавая вакуум.Этот вакуум подвергается воздействию впускных отверстий, через которые воздух и топливо поступают в камеру сгорания.

Сжатие

Ротор продолжает вращаться, сжимая топливовоздушную смесь с плоской стороной корпуса ротора.

1 МБ

Привет Итану Смейлу за грандиозный GIF!

Мощность

Две свечи зажигания используются для зажигания воздушно-топливной смеси, помогая ускорить процесс сгорания и обеспечить горение большей части топлива, и это заставляет ротор продолжать вращаться.

Выхлоп

Аналогично такту впуска, ротор движется до тех пор, пока не будут доступны выхлопные отверстия, и выхлопные газы под высоким давлением затем вытесняются, когда ротор закрывает корпус.

Важно понимать, что в отличие от поршневого цилиндрового двигателя в одном корпусе ротора все эти события происходят почти одновременно. Это означает, что в то время как потребление происходит на одной части ротора, также происходит рабочий ход, приводящий к очень плавной подаче мощности и большому количеству мощности в небольшой упаковке.

2. Какие преимущества имеет двигатель Ванкеля?

Вес к власти

Одним из самых больших преимуществ роторного двигателя был его размер.Двигатель 13B Mazda RX-7 занимал около одного кубического фута объема, но производил значительное количество энергии для своих небольших пропорций.

Меньше движущихся частей

Часто в разработке самое простое решение — одно из лучших. Роторный двигатель значительно уменьшает количество деталей, необходимых для возникновения сгорания, поскольку в двухроторном двигателе вращаются всего три основных компонента.

Гладкий и высокий обороты

Роторный двигатель не имеет возвратно-поступательной массы, как клапаны или поршни в традиционном двигателе.Это приводит к невероятно сбалансированному двигателю с плавной подачей мощности и способностью развивать высокие обороты, не заботясь о таких вещах, как клапан-поплавок.

3. Почему роторный двигатель умер?

Mazda RX-8 2011 года была последним серийным автомобилем с ротором Wankel, 1.3-х литровый ренесис. Независимо от того, соответствовал ли RX-8 ротационному названию, мы все пролили слезу из-за потери этого инновационного и уникального подхода к внутреннему сгоранию. Что нанесло последний удар? RX-8 был не в состоянии соответствовать нормам выбросов Евро-5, и, следовательно, его нельзя было продавать в Европе после 2010 года. Несмотря на то, что он по-прежнему был законным в штатах, продажи значительно упали, так как модель была примерно с 2004 года.

Какие недостатки есть у поворотной конструкции?

Всего три основные движущиеся части в двухроторном двигателе Ванкеля

Низкая тепловая эффективность

Благодаря длинной камере сгорания уникальной формы термический КПД двигателя был относительно ниже по сравнению с поршневыми цилиндрами.Это также часто приводило к тому, что несгоревшее топливо оставляло выхлопные газы (следовательно, роторные двигатели имели обратную реакцию, что, очевидно, так же здорово, как и неэффективно).

Burn Baby Burn

По своей конструкции роторный двигатель сжигает масло. Во впускном коллекторе имеются брызги масла, а также форсунки для распыления масла непосредственно в камеру сгорания. Это означает не только то, что водитель должен регулярно проверять уровень масла, чтобы обеспечить правильную смазку ротора, но также означает, что из выхлопной трубы выходит больше вредных веществ.И окружающая среда ненавидит плохие вещи.

В этом отверстии в корпусе масло впрыскивается непосредственно во время «такта» впуска двигателя.

Уплотнение ротора

Еще одна проблема, которая также может влиять на выбросы: трудно герметизировать ротор, когда он окружен очень разными температурами. Помните, что впуск и сгорание происходят одновременно, но в самых разных местах корпуса. Это означает, что верхняя часть корпуса относительно холодная, а нижняя часть корпуса намного горячее.С точки зрения герметизации это проблематично, так как вы пытаетесь создать металлическое уплотнение с металлами, которые работают при существенно различных температурах. Используя рубашки с охлаждающей жидкостью, чтобы помочь выровнять тепловую нагрузку, эта проблема может быть уменьшена, но никогда полностью не уменьшена.

Выбросы

Когда вы сложите все вместе, выбросы погубят ротор. Сочетание неэффективного сгорания, присущего масла и проблемы с уплотнением приводит к тому, что двигатель не конкурентоспособен по сегодняшним стандартам выбросов или экономии топлива.

Как RX-8 складывается с конкурентами?

Печально известное уплотнение из ротора RX-7 13B

В моем видео, описывающем недостатки RX-8, зрители справедливо отметили, что я сравнил автомобили модельного года 2015 с моделью 2011 года с точки зрения экономии топлива, что было несправедливо с точки зрения Mazda.Давайте исправим это неправильно, используя первый модельный год RX-8.

Автомобиль Объем двигателя Вес Мощность MPG комбинированный рейтинг
2004 Mazda RX-8 1.3л Wankel 3053 фунтов (1385 кг) 197-238 HP (Авто / Человек) 18 миль на галлон (13 л / 100 км)
2004 VW GTI 1,8 л I4 2934 (1330 кг) 180 л.с. 24 миль на галлон (9,8 л / 100 км)
2004 Корвет 5.7L V8 3214 фунтов (1458 кг) 350 л.с. 20 миль на галлон (11,8 л / 100 км)

Как вы можете видеть выше, RX-8 не складывается выгодно с точки зрения экономии топлива. Corvette со значительно более мощным двигателем, на 47% большей мощностью и на 5% большей массой по-прежнему обеспечивает экономию топлива на 11%.Стоит также упомянуть, что это был первый модельный год для RX-8, тогда как двигатели Corvette и GTI существовали с предыдущих лет. Про RX-8 ничего не скажешь о экономии топлива. Хотя покупатель не обязательно рассматривает это как отрицательный момент, без выбросов не будет автомобиля для покупки.

Стоит отметить, что со времени первоначальной публикации этой статьи Mazda объявила, что вернет роторные двигатели, хотя и в качестве небольших расширителей диапазона в электромобилях.Другими словами, ничто не пойдет на пользу.

,

Что такое ротор дистрибьютора?

Ротор распределителя — это компонент в системах искрового зажигания, который направляет искру от катушки зажигания к надлежащему контакту внутри крышки распределителя. Этому способствует вращение распределительного вала, который обычно движется синхронно с распределительным валом. Роторы могут быть прикреплены к распределительным валам несколькими различными способами, которые включают как пружинные зажимные фитинги, так и винты. Несмотря на то, что они имеют сходные названия, распределительные роторы не следует путать с тормозными роторами.

Дистрибьютор Rotor Construction

Хотя конструкция ротора может несколько отличаться от одного приложения к другому, каждый ротор имеет три основных конструктивных элемента:

  • твердое тело (обычно литой пластик)
  • металлический контакт
  • некоторые средства крепления к распределительному валу

Роторы распределителя имеют металлический контакт сверху и некоторые средства для соединения с валом распределителя.

Основная часть большинства распределительных роторов изготовлена ​​из литьевых пластмасс, которые выбраны за их непроводящие и стойкие к головкам свойства.В этом основном корпусе установлен металлический компонент, который служит для обеспечения электрического контакта между центральным разъемом (катушки) распределителя и каждым внешним разъемом (свечи зажигания). В некоторых случаях металлический соединитель натягивается пружиной для обеспечения постоянного контакта с центральным соединителем, а в других случаях сам центральный соединитель представляет собой подпружиненную угольную щетку.

В большинстве случаев распределительные роторы рассчитаны на скольжение по наружному диаметру распределительного вала. Вал обычно имеет такой ключ, что ротор может быть установлен только одним способом, что жизненно важно для правильной работы системы зажигания.

Некоторые роторы имеют металлические вкладыши в основании, что обеспечивает лучшее соединение между ротором и распределительным валом, а другие просто соединяют пластиковое основание с валом. Способ крепления ротора также отличается от одного приложения к другому. Некоторые роторы фиксируются на месте с помощью пружинного крепления, а другие фиксируются винтом или болтом.

Как работает ротор дистрибьютора?

Роторы распределителя работают, обеспечивая подвижное соединение между катушкой зажигания и набором свечей зажигания.Когда двигатель работает нормально, вал распределителя вовремя вращается вместе с распределительным валом. В свою очередь, сам ротор вовремя вращается вместе с распределительным валом. Поскольку ротор находится внутри крышки распределителя, он имеет постоянное подключение к катушке зажигания и прерывистое подключение к каждой свече зажигания (через клеммы крышки распределителя и провода свечи зажигания.)

Ротор распределителя сидит сверху вала распределителя и вращается внутри крышки распределителя.

При вращении ротора он периодически замыкает и разрывает контакт с внешними клеммами внутри крышки распределителя.Если система зажигания рассчитана правильно, импульс высокого напряжения подается на ротор каждый раз, когда он проходит через один из внешних выводов. Затем выполняется электрическое соединение между свечой зажигания, проводом свечи зажигания, клеммой крышки распределителя, ротором и катушкой зажигания, и свеча зажигания способна воспламенить смесь воздуха и топлива в камере сгорания.

Дистрибьютор Rotor Failure

Когда ротор распределителя выходит из строя, двигатель обычно работает плохо или вообще не работает.Большинство сбоев происходит из-за износа или накопления на электрических контактах, которые предотвращают адекватную (или любую) искру на свечах зажигания. Избыточное накопление иногда можно убрать, чтобы продлить срок службы ротора, но обычно требуется замена. Поскольку роторы являются быстроизнашивающимися деталями, их необходимо время от времени заменять из-за нормального износа.

В некоторых случаях ротор может выйти из строя другими способами. Если ротор вращается на валу распределителя, момент зажигания больше не будет правильным, так же, как вращение основного корпуса распределителя изменит момент зажигания.Это может привести к чему угодно, начиная от условий, при которых двигатель не запускается, до плохо работающего двигателя или даже от сильного обратного выстрела, в зависимости от того, насколько точно отклоняется ориентация ротора. Это может быть вызвано плохой вставкой, напряженным корпусом или ослабленной застежкой.

Замена ротора распределителя

Замена ротора не является сложной операцией, но в некоторых приложениях их трудно достать. Процесс замены ротора состоит из снятия крышки распределителя (которая сама по себе может быть труднодоступной), отвинчивания крепежа (если таковой имеется) и удаления ротора.Установка — это просто изменение этого процесса, хотя важно убедиться, что ротор установлен в той же ориентации, в которой он был снят, и что крепеж (если таковой имеется) затянут надлежащим образом.

,

Роторный двигатель | Britannica

Роторный двигатель , двигатель внутреннего сгорания, в котором камеры сгорания и цилиндры вращаются с ведомым валом вокруг неподвижного вала управления, к которому прикреплены поршни; давление газа сгорания используется для вращения вала. Некоторые из этих двигателей имеют поршни, которые скользят в тороидальных (пончиковых) цилиндрах; другие имеют одно- и многолепестковые роторы. Ранние роторные двигатели использовались в самолетах Первой мировой войны. Они были с воздушным охлаждением, а цилиндры располагались по кругу вокруг коленчатого вала, жестко прикрепленного к фюзеляжу.Пропеллер был прикреплен непосредственно к круглой раме, на которой были установлены вращающиеся цилиндры. Различная неэффективность этих двигателей привела к их отказу от войны.

Подробнее на эту тему

Бензиновый двигатель

: Роторные (Ванкель) двигатели

Разработанный в Германии роторно-поршневой двигатель внутреннего сгорания радикально отличается по конструкции от обычного поршневого поршня…

После Второй мировой войны разработка нового типа роторного двигателя пробудила интерес. Ванкель является наиболее полно разработанным и широко используемым роторным двигателем. В двигателе Ванкеля ротор в форме равностороннего треугольника вращается с орбитальным движением в кожухе специальной формы и образует вращающиеся камеры сгорания в форме полумесяца между его сторонами и изогнутой стенкой кожуха. Три вершины ротора снабжены подпружиненными уплотнительными пластинами, которые поддерживают непрерывный скользящий контакт с вогнутой внутренней поверхностью кожуха, а камеры сгорания увеличиваются и постепенно уменьшаются в размере по мере вращения ротора.Заряд топлива из карбюратора поступает в камеру через впускное отверстие, сжимается по мере того, как размер камеры уменьшается за счет вращения ротора, и в соответствующее время зажигается свечой зажигания.

Двигатель Ванкеля впервые был испытан для использования в автомобилях в 1956 году. С тех пор он стал использоваться для таких промышленных применений, как приводные воздушные компрессоры, где требуются небольшие, легкие, высокоскоростные двигатели с механической простотой. См. Также бензиновый двигатель.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *