ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Типы двигателей из "Двигатели Стирлинга " Двухпоршневой свободнопоршневой двигатель. Для проведения динамического анализа свободнопоршневого двигателя на рис. 9.4 приведена простейшая двухпоршневая схема двигателя с отбором мощности от одного или обоих поршней. [c.208] В идеальном случае поршень 1 является демпфером с нулевой массой, а поршень 2 — недемпфированной резонирующей массой. Вектор- давления коллинеарен с вектором перемещения поршня 2 и составляет прямой угол с вектором перемещения поршня/. Поршню 1 соответствует только сила сопротивления, а поршню.2 — только сила упругости. Резонансная частота определяется массой поршня 2 и коэффициентом упругости системы, являющимся суммой двух составляющих его коэффициентов, обусловленных давлением р в рабочем объеме и давлением /7а в объеме буферной полости. [c.208] Свободнопоршневой двигатель вытеснительного типа. На рис. 9.5 показана обобщенная схема машины с поршнем и вытеснителем, имеющим три движущихся элемента — поршень, вытеснитель и Щ1линдр. Приведенные на рисунке обозначения используются в дальнейшем во всех описанных ниже схемах. [c.209] Простейшая частная схема — схема машины с поршнем и вытеснителем, представляющей свободно-поршневой электрогенератор, разработанной в исследовательском центре (г. Харуэл, Великобритания) [84], изображена на рис. 9.6. [c.209] На рис. 9.7 приведен другой вариант схемы (представленно на рис. 9.5) — относительно простой по конструкции низкочастотный двигатель с вытеснителем, упруго связанный с буферной полостью. В этом случае основная действующая на вытеснитель газовая сила обусловлена разностью площадей его горячей и холодной торцовых поверхностей, вызванных наличием штока вытеснителя. Такую конструкцию имеют некоторые небольшие модели двигателей фирмы Санпауэр . Для работы подобной системы необходимо иметь вытеснитель с малой массой, так как развиваемые силы ускорения незначительны [3]. [c.210] Для упрощения построения диаграмм сил незначительные дополнительные эффекты, связанные с движением цилиндра, не рассматриваются. При желании их можно учесть методом, показанным ранее (см. рис. 9.6). [c.211] Схема привода, промежуточная по отношению к показанным на рис. 9.7 и 9.8, приведена на рис. 9.9. Пружина /Сг, расположенная между вытеснителем и поршнем, способствует резонансу вытеснителя. То обстоятельство, что ни газовая сила, ни сила упругости не коллинеарны с перемещением вытеснителя, приводит к передаче довольно значительной работы от вытеснителя к поршню. [c.211] Свободнопоршневые двигатели двойного действия должны иметь большой фазовый угол между положением поршня и соответствующим ему изменением давления в полости расширения в противном случае (как видно из диаграммы сил) нельзя получить положительного значения работы. В действительности для трехпоршневого двигателя фазовый угол должен превышать 30° в противном случае результирующая двух газовых сил будет находиться на линии перемещения или под ней и иметь отрицательную рабочую составляющую. [c.212] Этой ситуации можно избежать, предусматривая нижнюю торцовую поверхность поршня меньше его верхней торцовой поверхности, что, естестзенно, совпадает со случаем, когда приводной шток поршня остается в объеме полости сжатия. Уменьшенная плошадь штока обусловливает меньшую силу Ррп таким образом, можно получить положительную работу при меньшем фазовом угле запаздывания давления. [c.212] Различные схемы и геометрии элементов свободнопоршневых двигателей. Кроме рассмотренных схем существует почти бесконечное число их вариантов. Для примера на рис. 9.11 показаны ва-ри нты геометрии -вытеснителя, каждый из которых полностью эквивалентен другим. Этот набор вариантов не ягляется исчерпывающим, и без сомнения он может быть дополнен. Задачей конструктора является оценка преимуществ возможных схем для интересующего его конкретного применения, принимая но внимание реальные возможности механической конструкции — термические деформации, утечки газа, износ поверхностей элементов, потери на упругость газа, способы регулирования мощности, а также стоимости изготовления, наладки и т. п. [c.213] Добавляя нелинейные элементы в аналоговую схему с учетом эмпирически полученных корректирующих поправок, можно получить достаточно полное представление о работе реальной машины, в том числе о перепадах давления, а также о процессах, происходящих при столкновении движущихся элементов двигателя. [c.214] Вернуться к основной статье