ვანკელის ძრავა: მოწყობილობა, მუშაობის პრინციპი

2024 ავტორი: Erin Ralphs | [email protected]. ბოლოს შეცვლილი: 2024-02-19 17:07

შიდაწვის ძრავა კაცობრიობის ბრწყინვალე გამოგონებაა. შიდა წვის ძრავის წყალობით, ტექნიკური პროგრესი მნიშვნელოვნად განვითარდა. ამ პარამეტრების რამდენიმე ტიპი არსებობს. მაგრამ ყველაზე ცნობილი არის დამაკავშირებელი ღერო და დგუში და მბრუნავი დგუში. ეს უკანასკნელი გამოიგონა გერმანელმა ინჟინერმა ვანკელმა ვალტერ ფროიდთან თანამშრომლობით. ამ ენერგობლოკს აქვს განსხვავებული მოწყობილობა და მუშაობის პრინციპი კლასიკურ შემაერთებელ დგუშის შიდა წვის ძრავასთან შედარებით. როგორია ვანკელის ძრავის მუშაობის პრინციპი და რატომ არ გახდა ეს შიგაწვის ძრავა ასეთი პოპულარული? ამ ყველაფერს ჩვენს დღევანდელ სტატიაში განვიხილავთ.

მახასიათებელი

მაშ, რა არის ეს ძრავა? ეს არის შიდა წვის ძრავა, რომელიც შეიმუშავა ფელიქს ვანკელმა 1957 წელს. დგუშის ფუნქციას ამ ერთეულში ასრულებდა სამწვერა როტორი. ის ბრუნავდა სპეციალურად ფორმის ღრუში.

გასული საუკუნის 70-იან წლებში მოტოციკლების და მანქანების არაერთი ექსპერიმენტული მოდელის შემდეგ, Wankel ძრავაზე მოთხოვნა მნიშვნელოვნად შემცირდა. მიუხედავად იმისა, რომ დღეს რამდენიმე კომპანია ჯერ კიდევ მუშაობსამ ძრავის გაუმჯობესება. ასე რომ, შეგიძლიათ შეხვდეთ Wankel ძრავას Mazda PX სერიებზე. ასევე, ამ ერთეულმა იპოვა თავისი გამოყენება მოდელირებაში.

Wankel ძრავის მოწყობილობა

ეს ელექტროსადგური შედგება რამდენიმე კომპონენტისგან:

• ქეისები (სტატორები).
• წვის კამერები.
• შესასვლელი და გამომავალი პორტები.
• სტაციონარული მექანიზმი.
• გადაცემათა კოლოფი.
• როტორი.
• ვალა.
• ანთების სანთლები.

რა არის ვანკელის ძრავის მუშაობის პრინციპი? ამას ქვემოთ განვიხილავთ.

მუშაობის პრინციპი

ეს ICE მუშაობს შემდეგნაირად. როტორი, რომელიც დამონტაჟებულია ექსცენტრიულ ლილვზე საკისრების მეშვეობით, ამოძრავებს გაზის წნევის ძალით, რომელიც წარმოიქმნა ჰაერ-საწვავის ნარევის წვის შედეგად. ძრავის როტორი სტატორთან შედარებით გადაცემათა წყვილის მეშვეობით. ერთი მათგანი (დიდი) მდებარეობს როტორის შიდა ზედაპირზე. მეორე (საყრდენი) უფრო პატარაა და მჭიდროდ არის მიმაგრებული ძრავის გვერდით საფარზე. გადაცემათა კოლოფის ურთიერთქმედების შედეგად, როტორი წარმოქმნის ექსცენტრიულ წრიულ მოძრაობებს. ამრიგად, მისი კიდეები კონტაქტშია წვის კამერის შიდა ზედაპირთან.

შედეგად, ძრავის კორპუსსა და როტორს შორის წარმოიქმნება ცვლადი მოცულობის რამდენიმე იზოლირებული კამერა. მათი რიცხვი ყოველთვის არის 3. ამ კამერებში ხდება ნარევის შეკუმშვის პროცესი, მისი წვა, აირების გაფართოება (რომელიც შემდგომში ახდენს ზეწოლას როტორის სამუშაო ზედაპირზე) და მათი მოცილება. Როგორც შედეგისაწვავის აალება, როტორი ამოძრავებს, ბრუნვის გადატანა ექსცენტრიულ ლილვზე. ეს უკანასკნელი დამონტაჟებულია საკისრებზე და შემდეგ ძალას გადასცემს გადამცემ ბლოკებს. და მხოლოდ ამის შემდეგ ვანკელის ძრავის ძალების მომენტი მიდის ბორბლებზე კლასიკური სქემის მიხედვით - კარდანის ამძრავისა და ღერძების ლილვების მეშვეობით კვანძებამდე. ამრიგად, რამდენიმე მექანიკური წყვილი ერთდროულად მუშაობს მბრუნავ ძრავში. პირველი პასუხისმგებელია როტორის მოძრაობაზე და შედგება რამდენიმე მექანიზმისგან. მეორე დე გარდაქმნის როტორის მოძრაობას ექსცენტრული ლილვის ბრუნებად.

სტატორის (სახლის) და გადაცემათა კოეფიციენტი ყოველთვის სტაბილურია და არის 3:2. ამრიგად, როტორს აქვს დრო, რომ შემობრუნდეს ლილვის სრული შემობრუნებისთვის 120 გრადუსით. თავის მხრივ, როტორის სრული ბრუნვისთვის, შიდა წვის ძრავის მუშაობის ოთხტაქტიანი ციკლი შესრულებულია სამივე პალატაში, რომლებიც წარმოიქმნება სახეებით.

სარგებელი

რა უპირატესობა აქვს ამ შიდა წვის ძრავას? ვანკელის მბრუნავი დგუშის ძრავას უფრო მარტივი დიზაინი აქვს, ვიდრე დგუშის ღეროს ძრავას. ასე რომ, მასში ნაწილების რაოდენობა 40 პროცენტით ნაკლებია, ვიდრე დგუშიანი ოთხტაქტიანი შიდა წვის ძრავაში. მაგრამ მაინც, შეუძლებელია ვანკელის ძრავის შექმნა საკუთარი ხელით დახვეწილი აღჭურვილობის გარეშე. ყოველივე ამის შემდეგ, როტორს აქვს ძალიან რთული ფორმა. მათ, ვინც საკუთარი ხელით ცდილობდა ვანკელის ძრავის დამზადებას, მრავალი მარცხი განიცადა.

მაგრამ მოდით გავაგრძელოთ უპირატესობები. მბრუნავი განყოფილების დიზაინში არ არის ამწე ლილვი, გაზის განაწილების მექანიზმი. ასევე არ არის დამაკავშირებელი წნელები დადგუშები. აალებადი ნარევი შემოდის კამერაში შესასვლელი ფანჯრიდან, რომელიც იხსნება როტორის კიდეზე. და სამუშაო ციკლის ბოლოს გამონაბოლქვი აირები გამოიყოფა სხეულიდან გამონაბოლქვი პორტით. ისევ და ისევ, სარქვლის როლს აქ ასრულებს თავად როტორის კიდე. ასევე, დიზაინში არ არის ამწე ლილვი (რომელთაგან რამდენიმე ახლა გამოიყენება დამაკავშირებელ ღეროებზე). ვანკელის მბრუნავი დგუშის ძრავა გაზის განაწილების მექანიზმის მოქმედების პრინციპით ჰგავს ორტაქტიანს.

ცალკე, აღსანიშნავია შეზეთვის სისტემა. სინამდვილეში, ის არ არის ვანკელის მბრუნავ ძრავში. მაგრამ როგორ მუშაობს მაშინ ხახუნის წყვილები? ეს მარტივია: ზეთს ემატება თავად აალებადი ნარევი (როგორც პრიმიტიული მოტოციკლების ძრავებში). ამგვარად, ხახვიანი ნაწილების შეზეთვა ხორციელდება თავად ჰაერ-საწვავის ნარევით. დიზაინს აკლია ყველასთვის ნაცნობი ზეთის ტუმბო, რომელიც იღებს საპოხი მასადან და ასხურებს მას სპეციალური წნევით.

ვანკელის ძრავის კიდევ ერთი უპირატესობა არის მისი მსუბუქი წონა და ზომა. ვინაიდან დგუშის ძრავებში სავალდებულო ნაწილების თითქმის ნახევარი აქ აკლია, მბრუნავი ბლოკი უფრო კომპაქტურია და შეიძლება მოთავსდეს ძრავის ნებისმიერ განყოფილებაში. კომპაქტური ზომები საშუალებას გაძლევთ გამოიყენოთ ძრავის განყოფილების სივრცე უფრო რაციონალურად, ასევე უზრუნველყოთ უფრო ერთგვაროვანი დატვირთვა წინა და უკანა ღერძებზე (ბოლოს და ბოლოს, ჩვეულებრივი ძრავების მქონე მანქანებში, დატვირთვის 70 პროცენტზე მეტი მოდის წინ ნაწილი). და დაბალი წონის გამო, მაღალი სტაბილურობა მიიღწევა. კი, ძრავი აქვსვიბრაციის მინიმალური დონე, რაც დადებითად მოქმედებს მანქანის კომფორტზე.

ამ ერთეულის შემდეგი პლიუსი არის მაღალი სპეციფიკური სიმძლავრე, რომელიც მიიღწევა ლილვის მაღალი სიჩქარით. ეს ფუნქცია საშუალებას გაძლევთ მიაღწიოთ კარგ ტექნიკურ მახასიათებლებს. სწორედ ამიტომ გამოიყენება ვანკელის ძრავა Mazda-ს სპორტულ მანქანებში. ძრავა ადვილად ტრიალებს შვიდ ან მეტ ათას ბრუნს. ამავდროულად, ის უზრუნველყოფს ბევრად მეტ ბრუნვას და სიმძლავრეს მცირე მოცულობით. ეს ყველაფერი დადებითად მოქმედებს მანქანის აჩქარების დინამიკაზე. მაგალითად, შეგიძლიათ აიღოთ მანქანა "Mazda RX-8". 1.3 ლიტრი მოცულობით, ძრავა გამოიმუშავებს 210 ცხენის ძალას.

დიზაინის ხარვეზები

ვანკელის მბრუნავი ძრავის მოწყობილობისა და მუშაობის პრინციპის გათვალისწინებით, აღსანიშნავია დიზაინის მთავარი ხარვეზი. ეს არის წვის პალატასა და როტორს შორის უფსკრული ბეჭდების დაბალი ეფექტურობა. ამ უკანასკნელს აქვს საკმაოდ რთული ფორმა, რომელიც მოითხოვს საიმედო დალუქვას არა მხოლოდ კიდეების გასწვრივ (რომლებიც სულ ოთხია), არამედ გვერდითი ზედაპირის გასწვრივ (რომლებიც კონტაქტშია ძრავის საფართან). ამავდროულად, ისინი მზადდება ფოლადის ზამბარიანი ზოლების სახით, განსაკუთრებით ზუსტი დამუშავებით, როგორც ბოლოებიდან, ასევე სამუშაო ზედაპირებიდან. გათბობის დროს გაფართოების ყველა შესაძლებლობა, რომელიც ჩართულია დიზაინში, ამცირებს ამ მახასიათებლებს. ამის გამო შეუძლებელია აირების გარღვევის თავიდან აცილება დალუქვის ფირფიტების ბოლო ადგილებში. დგუშის ძრავებში გამოიყენება ლაბირინთის ეფექტი. ასე რომ, დიზაინი იყენებს სამ დალუქვის რგოლს სხვადასხვა მიმართულებით ხარვეზებით.

მაგრამ აღსანიშნავია, რომ ბოლო წლებში ლუქების ხარისხი გაიზარდა. დიზაინერებმა გააუმჯობესეს ვანკელის ძრავა, გამოიყენეს ახალი მასალები ბეჭდებისთვის. მაგრამ მაინც, გაზის გარღვევა ითვლება ყველაზე სუსტ წერტილად მბრუნავი შიდა წვის ძრავაში.

ზეთის მოხმარება

როგორც ადრე ვთქვით, ამ ძრავში არ არის შეზეთვის სისტემა. გამომდინარე იქიდან, რომ ზეთი წვად ნარევთან ერთად შედის, მისი მოხმარება მნიშვნელოვნად იზრდება. და თუ დამაკავშირებელი ღეროების ძრავებზე საპოხი მასალის ბუნებრივი დანაკარგი გამორიცხულია ან არ არის 100 გრამზე მეტი 100 კილომეტრზე, მაშინ მბრუნავ ძრავებზე ეს პარამეტრი მერყეობს 0,4-დან 1 ლიტრამდე ათას კილომეტრზე. ეს იმიტომ, რომ რთული დალუქვის სისტემა მოითხოვს ზედაპირების უფრო ეფექტურ შეზეთვას. ასევე, ზეთის მაღალი მოხმარების გამო, ეს ძრავები ვერ აკმაყოფილებენ თანამედროვე ეკოლოგიურ სტანდარტებს. ვანკელის ძრავით მანქანების გამონაბოლქვი აირები შეიცავს უამრავ საშიშ ნივთიერებას სხეულისთვის და გარემოსთვის.

გარდა ამისა, მბრუნავი ძრავა მხოლოდ მაღალი ხარისხის და ძვირადღირებულ ზეთებზე მუშაობდა. ეს გამოწვეულია რამდენიმე ფაქტორით:

• ძრავის კამერისა და როტორის ნაწილებთან შეხების ტენდენცია მაღალი ცვეთისკენ.
• ხახუნის წყვილების გადახურების ტენდენცია.

სხვა პრობლემები

ზეთის არარეგულარული ცვლილება საფრთხეს უქმნის შიდა წვის ძრავის სიცოცხლის შემცირებას, რადგან ძველი საპოხი მასალის ნაწილაკები მოქმედებდნენ როგორც აბრაზიული, ზრდიდნენ ხარვეზებს და გამონაბოლქვი აირის გარღვევის ალბათობას კამერაში. ეს დანადგარი ასევე იჭრება გადახურებისას. ხოლო სიცივეში მართვისას,გაგრილება შეიძლება გადაჭარბებული იყო.

RPD-ს აქვს უფრო მაღალი სამუშაო ტემპერატურა, ვიდრე ნებისმიერი დგუშის ძრავა. წვის პალატა ითვლება ყველაზე დატვირთულად. მას აქვს მცირე მოცულობა. და გაფართოებული ფორმის გამო, კამერა მიდრეკილია დეტონაციისკენ. ზეთის გარდა, ვანკელის ძრავა მოთხოვნადია სანთლების ხარისხზე. ისინი დამონტაჟებულია წყვილებში და იცვლება მკაცრად ტექნიკური რეგლამენტის მიხედვით. სხვა პუნქტებთან ერთად, აღსანიშნავია მბრუნავი ძრავის არასაკმარისი ელასტიურობა. ასე რომ, ამ შიდა წვის ძრავებს შეუძლიათ შექმნან შესანიშნავი სიჩქარისა და სიმძლავრის მახასიათებლები მხოლოდ როტორის მაღალი სიჩქარით - წუთში 6-დან 10 ან მეტ ათასამდე. ეს ფუნქცია დიზაინერებს აიძულებს დახვეწონ გადაცემათა კოლოფების დიზაინი, გახადონ ისინი მრავალსაფეხურიანი.

კიდევ ერთი მინუსი არის საწვავის მაღალი მოხმარება. მაგალითად, თუ იღებთ 1.3 ლიტრიან Mazda RX-8 მბრუნავ დგუშის ძრავას, პასპორტის მონაცემებით, ის მოიხმარს 14-დან 18 ლიტრამდე საწვავს. უფრო მეტიც, რეკომენდებულია მხოლოდ მაღალი ოქტანური ბენზინის გამოყენება.

RPD-ის გამოყენების შესახებ საავტომობილო ინდუსტრიაში

ეს ძრავა ყველაზე პოპულარული იყო გასული საუკუნის 60-იანი წლების ბოლოს და 70-იანი წლების დასაწყისში. Wankel RPD-ის პატენტი 11 წამყვანმა ავტომწარმოებელმა შეიძინა. ასე რომ, 67-ე წელს NSU-მ შეიმუშავა პირველი ბიზნეს კლასის მანქანა მბრუნავი ძრავით, რომელსაც ეწოდა NSU RO 80. ეს მოდელი მასობრივად იწარმოებოდა 10 წლის განმავლობაში. საერთო ჯამში, გამოვიდა 37 ათასზე მეტი ეგზემპლარი. მანქანა პოპულარული იყო, მაგრამ მბრუნავი ძრავის ნაკლოვანებებმა საბოლოოდ შელახა ამ მანქანის რეპუტაცია. სხვების ფონზეNSU მოდელები, NSU RO 80 სედანი იყო ყველაზე არასანდო. გარბენი კაპიტალურ რემონტამდე იყო მხოლოდ 50 ათასი დეკლარირებული 100-ით.

ასევე, Peugeot-Citroen-ის კონცერნმა, კომპანია Mazda-მ და VAZ-ის ქარხანამ ჩაატარეს ექსპერიმენტები მბრუნავი ძრავებით (ამ შემთხვევის შესახებ ქვემოთ ცალკე ვისაუბრებთ). იაპონელებმა უდიდეს წარმატებას მიაღწიეს 63-ე წელს მბრუნავი ძრავით სამგზავრო მანქანის გამოშვებით. ამ დროისთვის, იაპონელები კვლავ აწარმოებენ RPD-ებს RX სერიის სპორტულ მანქანებზე. დღემდე, ისინი თავისუფალია მრავალი "ბავშვობის დაავადებისგან", რომელიც თანდაყოლილი იყო იმდროინდელ RAP-ში.

Wankel RPD და მოტოციკლების ინდუსტრია

გასული საუკუნის 70-იან და 80-იან წლებში მოტოციკლების ზოგიერთმა მწარმოებელმა ექსპერიმენტი ჩაატარა მბრუნავი ძრავებით. ესენი არიან ჰერკულესი და სუზუკი. ახლა მბრუნავი მოტოციკლების მასობრივი წარმოება დაარსდა მხოლოდ ნორტონში. ეს ბრენდი აწარმოებს NRV588 სპორტულ ველოსიპედებს, რომლებიც აღჭურვილია ორროტორიანი ძრავებით, საერთო მოცულობით 588 კუბური სანტიმეტრი. ნორტონის ველოსიპედის სიმძლავრე 170 ცხენის ძალაა. 130 კილოგრამიანი წონით, ამ მოტოციკლს აქვს შესანიშნავი დინამიური შესრულება. გარდა ამისა, ეს RPD-ები აღჭურვილია საწვავის ინექციის ელექტრონული სისტემით და ცვლადი ამომყვანი ტრაქტით.

საინტერესო ფაქტები

ეს ელექტროსადგურები ფართოდ გამოიყენება თვითმფრინავების მოდელებში. ვინაიდან არ არსებობს მოთხოვნები ეფექტურობისა და საიმედოობის მოდელის შიდა წვის ძრავაში, ასეთი ძრავების წარმოება იაფი აღმოჩნდა. ასეთ შიდა წვის ძრავებში საერთოდ არ არის როტორის ლუქები, ან აქვთ ყველაზე პრიმიტიული დიზაინი. ამის მთავარი უპირატესობათვითმფრინავის მოდელის ერთეული არის ის, რომ მისი დაყენება მარტივია მფრინავი მასშტაბის მოდელში. ICE არის მსუბუქი და კომპაქტური.

კიდევ ერთი ფაქტი: ფელიქს ვანკელმა, რომელმაც მიიღო პატენტი RPD-ზე 1936 წელს, გახდა არა მხოლოდ მბრუნავი ძრავების, არამედ კომპრესორების, ასევე ტუმბოების გამომგონებელი, რომლებიც მუშაობდნენ იმავე სქემის მიხედვით. ასეთი დანაყოფები შეგიძლიათ ნახოთ სარემონტო მაღაზიებში და წარმოებაში. სხვათა შორის, პორტატული ელექტრო საბურავების გასაბერი ტუმბოები შექმნილია ზუსტად ამ პრინციპით.

RPD და VAZ მანქანები

საბჭოთა დროს ისინი ასევე დაკავებულნი იყვნენ მბრუნავი დგუშის ძრავის შექმნით და მისი დაყენებით შიდა VAZ მანქანებზე. ასე რომ, პირველი RPD სსრკ-ში იყო VAZ-311 ძრავა, რომლის სიმძლავრეც 70 ცხენის ძალა იყო. იგი შეიქმნა იაპონური ერთეულის 13V ბაზაზე. მაგრამ მას შემდეგ, რაც ძრავის შექმნა განხორციელდა არარეალური გეგმების მიხედვით, განყოფილება არასანდო აღმოჩნდა მასობრივ წარმოებაში ჩაშვების შემდეგ. პირველი მანქანა ამ ძრავით იყო VAZ-21018.

მაგრამ ვაზზე ვანკელის ძრავის დაყენების ამბავი ამით არ მთავრდება. ზედიზედ მეორე იყო VAZ-415 ელექტროსადგური, რომელიც გამოიყენებოდა მცირე პარტიებში G8-ზე 80-იან წლებში. ამ ელექტროსადგურს უკეთესი ტექნიკური მახასიათებლები ჰქონდა. სიმძლავრე 1308 კუბური სანტიმეტრით გაიზარდა 150 ცხენის ძალამდე. ამის წყალობით, საბჭოთა VAZ-2108 მბრუნავი ძრავით აჩქარდა ასობით 9 წამში. ხოლო მაქსიმალური სიჩქარე საათში 190 კილომეტრით შემოიფარგლა. მაგრამ ეს ძრავა არ იყო ხარვეზების გარეშე. კერძოდ, ეს არის მცირე რესურსი. მან ძლივს მიაღწია 80 ათასსკილომეტრი. ასევე მინუსებს შორის აღსანიშნავია ასეთი მანქანის შექმნის მაღალი ღირებულება. ნავთობის მოხმარება იყო 700 გრამი ყოველ ათას კილომეტრზე. საწვავის მოხმარება დაახლოებით 20 ლიტრია ასზე. ამიტომ, მბრუნავი დანადგარი გამოიყენებოდა მხოლოდ სპეცსამსახურების მანქანებზე, მცირე პარტიებში.

დასკვნა

ასე რომ, ჩვენ გავარკვიეთ რა არის ვანკელის ძრავა. ეს მბრუნავი ერთეული ახლა სერიულად გამოიყენება მხოლოდ მაზდას მანქანებზე და მხოლოდ ერთ მოდელზე. მიუხედავად მრავალი გაუმჯობესებისა და იაპონელი ინჟინრების მცდელობისა გააუმჯობესონ RPD-ის დიზაინი, მას ჯერ კიდევ აქვს საკმაოდ მცირე რესურსი და ხასიათდება ზეთის მაღალი მოხმარებით. ასევე, ახალი 1.3-ლიტრიანი Mazdas არ განსხვავდება საწვავის ეფექტურობით. მბრუნავი ძრავის ყველა ეს ნაკლოვანება ხდის მას არაპრაქტიკულს და ნაკლებად გამოყენებას საავტომობილო ინდუსტრიაში.