축 엔진. 축형 내연기관 G.L.F. 트레버타(미국). 로스텍은 "자체 방어"하며 삼성과 제너럴일렉트릭의 영예를 잠식하고 있다.

본 발명은 내연 기관, 즉 회전 기관에 관한 것이다. 본 발명에 의해 해결되는 기술적 문제는 구조의 신뢰성을 높이는 것, 특히 블레이드 씰의 마모를 줄이는 것입니다. 엔진에는 블레이드가 설치된 가이드 슬롯에 축에 로터가 장착되는 덮개가 포함되어 있습니다. 블레이드는 편평한 원통 모양이며 측면에는 정반대에 접선 방향의 홈 두 개가 있습니다. 로터를 향한 측면의 커버에는 로터에 의해 분리된 작동 유체의 통과를 위한 환형 채널을 형성하는 환형 오목부가 있습니다. 환형 채널은 블레이드의 직경에 해당하는 직경으로 축을 통과하는 단면에서 원 모양을 갖습니다. 채널은 축에 수직인 로터의 중간 부분을 기준으로 대칭적으로 정현파를 따라 물결 모양으로 구부러집니다. 커버에는 흡기 및 배기 가스용 창이 있습니다. 각 덮개의 본체에는 연료 분사 장치와 필요한 경우 열량 조절 장치가 있는 채널에 연결된 챔버가 있습니다. 밀봉 링은 디스크 섹션의 측면에 만들어진 블레이드 홈에 자유롭게 설치됩니다. 4 병.

본 발명은 내연 기관, 즉 회전 기관에 관한 것이다. Wankel 로터리 피스톤 엔진은 [A.F. 메커니즘에 관한 사전 참고서. - M.: 기계공학, 1987, p. 엔진에서는 삼각형 로터가 원통형 하우징 내부에 배치되며 그 프로파일은 에피트로코이드에 따라 만들어집니다. 로터는 편심 샤프트에서 회전할 수 있도록 장착되며 고정 기어와 상호 작용하는 기어에 견고하게 연결됩니다. 기어 휠이 있는 로터는 고정 휠 위로 굴러 그 가장자리가 하우징 내부 표면을 따라 미끄러지면서 내부 채널 챔버의 가변 부피를 차단합니다. 이 경우, 하우징의 내면과 로터의 표면 사이에는 작동유체의 통과를 위한 유로가 형성된다. 하우징에는 연료 혼합물과 배기 가스를 공급하기 위한 창문과 점화 플러그가 설치된 채널에 연결된 챔버가 장착되어 있습니다. 엔진에는 왕복 운동을 수행하는 거대한 부품이 없기 때문에 작동의 부드러움이 향상되고 작동 중 소음과 진동이 줄어듭니다. 그러나 설계에는 기어 및 편심 샤프트와 관련된 단점이 있어 작동 신뢰성이 떨어집니다. 회전축 엔진이 프로토타입으로 선정되었습니다 [출원 PCT 94/04794, MKI F 01 C 1/344, publ. 03.03.94]. 엔진에는 하우징이 있으며, 그 내부에는 슬롯에 블레이드가 설치된 디스크 로터가 회전축에 고정되어 있습니다. 몸체는 서로 연결된 두 개의 거대한 뚜껑으로 구성됩니다. 제거 가능한 인서트가 로터 측 각 커버의 환형 홈에 설치되어 작동 유체의 통과를 위한 채널 구성을 형성합니다. 따라서 각 표지는 복합물로 만들어진다고 볼 수 있습니다. 이 기술은 블레이드의 모양과 축방향 왕복 운동의 법칙에 따라 결정되는 특정 구성의 채널을 갖춘 대규모 커버의 제조 가능성을 개선하기 위해 프로토타입에 사용되었습니다. 프로토타입은 직사각형 플레이트 형태의 블레이드를 사용하며, 커버를 향한 짧은 측면에는 반경 반올림이 있습니다. 작동 유체의 통과를 위한 환형 채널은 해당 단면 모양을 가지며 로터 디스크에 의해 동일한 부피의 두 부분으로 나뉩니다. 로터 축을 따르는 방향에서 채널은 주기 법칙에 따라 로터 축에 수직인 로터의 중간 부분에 대해 대칭적으로 물결 모양으로 구부러집니다. 평면 스윕의 파동은 사다리꼴 모양입니다. 커버에는 공기 공급 및 배기 가스 배출구와 연료 분사기가 설치된 채널에 연결된 챔버가 장착되어 있습니다. 위의 아날로그와 달리 프로토타입은 축방향 디스크 로터 배열을 가지며 완전히 균형이 잡혀 있어 작동이 더 안정적입니다. 그러나 엔진 작동 중에는 계단형 채널 굴곡으로 인해 블레이드에 상당한 최대 부하가 발생합니다. 또한 블레이드에 고정된 씰의 복잡한 시스템으로 인해 작동 중 고르지 않은 마모가 발생합니다. 곡선 블레이드에 있는 씰은 직선 표면보다 훨씬 빨리 마모되어 작업실의 견고성이 떨어지고 결과적으로 출력이 떨어지거나 심지어 엔진이 고장날 수도 있습니다. 본 발명의 기본은 구조의 신뢰성을 높이는 것입니다. 문제는 상호 연결된 두 개의 커버로 구성된 하우징을 포함하는 회전 축 엔진에서 그 사이에 축에 장착된 로터가 설치되고 주변 부분에 반경 방향 평면으로 배향된 가이드 슬롯이 있다는 사실에 의해 해결됩니다. 블레이드가 로터 축과 평행한 방향으로 왕복 운동할 수 있도록 설치되는 로터 축, 각 커버의 내부 표면에는 커버가 연결될 때 이러한 구성의 링 모양의 홈이 있습니다. 작동 유체의 통과를 위해 환형 채널이 형성되고, 채널은 블레이드 형태로 로터 축을 통과하는 단면을 가지며, 중간 섹션에 대해 대칭적으로 주기 법칙에 따라 물결 모양으로 구부러집니다. 축에 수직인 로터, 블레이드에는 밀봉 요소가 장착되어 있고, 블레이드가 설치된 로터의 주변 부분은 환형 채널 내부에 있으며, 각 커버에는 환형 채널에 공기를 공급하고 배기 장치를 배출하기 위한 창이 장착되어 있습니다. 가스 및 연료 분사기가 설치된 환형 채널에 연결된 챔버뿐만 아니라 본 발명에 따라 각 블레이드는 편평한 실린더 모양을 가지며 측면에는 정반대에 위치한 두 개의 접선 홈이 있습니다. 블레이드가 로터의 가이드 슬롯에 안착될 수 있도록 제작되고, 블레이드의 디스크부 측면에 실링요소가 설치되어 블레이드의 디스크부 둘레를 따라 자유롭게 이동할 수 있도록 하며; 채널은 정현파를 따라 물결 모양으로 구부러집니다. 본 발명은 도면의 도면에 의해 예시된다:

그림 1 - 엔진의 등각 일반 뷰,

그림 2 - 밀봉 요소가 있는 블레이드의 등각 투영법,

그림 3 - 그림의 섹션 A-A 1개(커버 및 로터 커넥터별),

그림 4는 엔진 작동 과정의 다이어그램입니다(채널 중심선을 따라 환형 단면의 평면을 스윕). 엔진은 스페이서(4)를 통해 볼트(3)로 연결된 상부 커버(1)와 하부 커버(2)를 포함합니다. 로터(5)는 베어링(7)에서 회전할 수 있도록 축(6)에 고정됩니다. 평평한 실린더 모양의 블레이드(8)는 내부에 자유롭게 설치됩니다. 주변 부분에 있는 로터(5)의 가이드 슬롯. 로터(5)를 향하는 측면의 커버(1, 2)에는 환형 리세스(9)가 있으며, 이는 커버가 단일 구조로 조립될 때 작동 유체의 통과를 위해 환형 채널(10)이 형성되어 분리되도록 설계되었습니다. 환형 채널(10)은 블레이드의 직경에 대응하는 직경을 갖는 원 형상의 축(6)을 통과하는 단면을 갖는다. 환형 채널(10)은 축(6)에 수직인 로터(5)의 중간 부분에 대해 대칭적으로 정현파(11)를 따라 물결 모양으로 구부러져 있습니다. 커버(1, 2)에는 공기 흡입용 창(12)과 배기 가스용 창(13)이 있습니다. 각 커버의 본체에는 채널(10)에 연결된 챔버(14)가 있으며, 여기에 연료 분사기(15)가 위치하며, 필요한 경우 칼로리라이저(그림에는 표시되지 않음)가 있습니다. 블레이드(8)는 측면 표면에 정반대 방향으로 위치하는 2개의 접선 방향 홈(16)을 갖는다. 씰링 요소(링 17)는 블레이드(8)의 디스크 섹션 측면에 만들어진 홈에 자유롭게 설치할 수 있습니다. 채널 10은 로터에 의해 두 부분으로 나뉘며 각 부분은 다음 영역으로 나눌 수 있습니다. 18 - 공기 흡입구 구역, 19 - 압축 구역, 20 - 작업 행정 구역, 21 - 배기 가스 방출 구역. 이 경우, 채널 상부의 각 작업 영역은 채널 하부의 유사한 작업 영역에 대해 특정 각도만큼 이동됩니다. 그림과 같이 "사인파" 채널에 2개의 주기가 있는 경우 4이면 변속 각도는 90o입니다. 출력이 더 높아서 로터 직경이 더 큰 엔진에서는 채널 굽힘 기간을 늘리는 것이 좋습니다. 이 경우 변속 각도는 더 작아집니다. 엔진은 다음과 같이 작동합니다. 초기 순간에 트리거 메커니즘은 로터(5)를 회전시키고 블레이드(8)가 채널(10)을 따라 이동하기 시작합니다. 동시에 공기는 영역(18)에 위치한 인접한 블레이드(8) 사이의 공간으로 흡입되거나 펌핑됩니다. 창 12. 그런 다음 두 블레이드가 창을 통과한 후 블레이드 사이의 부피가 감소하고 공기 압축이 발생합니다(영역 19). 작업 행정 구역(20)에서, 연료는 챔버(14)로부터 노즐(15)을 통해 압축 공기로 공급되며, 압축 공기는 높은 압축도에서 자체 점화되거나 열량기를 사용하여 점화됩니다. 팽창하는 가스의 압력은 블레이드(8)에 작용하여 로터(5)를 회전시킵니다. 배기 가스는 구역(21)의 창(13)을 통해 빠져나갑니다. 이어서, 노즐(15)을 통한 연료의 지속적인 공급에 의해 연소가 지원됩니다. 엔진이 작동할 때, 블레이드(8)는 로터(5)의 슬롯에서 왕복 운동하고 환형 채널(10)에서 병진 운동하는 복잡한 운동을 수행합니다. 블레이드 사이의 작업 챔버 밀봉은 링(17)에 의해 수행됩니다. 링이 설치되어 있다는 사실로 인해 블레이드의 홈에서 자유롭게 블레이드가 움직일 때 홈을 따라 미끄러지면서 위치가 지속적으로 바뀌므로 균일하게 마모됩니다. 채널 10의 사인파 모양은 블레이드의 원활한 움직임을 보장하여 프로토타입에 비해 마모를 줄이고 작동 신뢰성을 높입니다. 본 발명의 엔진은 설계 변경 없이 임의의 액체 탄화수소 연료에 대해 설명된 사이클에 따라 작동할 수 있다. 특별한 경우, 높은 엔진 출력을 얻기 위해 블레이드의 직경을 크게 늘리면 임계 값에 접근할 수 있습니다. 이를 방지하기 위해 커버에 여러 개의 동심원 채널이 만들어지고 로터에는 더 작은 직경의 해당 수의 블레이드가 설치된 여러 개의 동심원 슬롯 행이 있습니다. 본 발명은 자동차 산업, 항공기 산업에서 산업적 응용을 찾을 수 있으며 휴대용 발전소에 사용될 수 있습니다.

발명의 공식

두 개의 상호 연결된 커버로 구성된 하우징을 포함하고, 그 사이에 축에 고정된 로터가 설치되고, 주변 부분에 블레이드가 설치되는 로터 축을 따라 반경방향 평면으로 배향된 가이드 슬롯이 있는 로터리 축 엔진, 로터 축과 평행한 방향으로 왕복 운동할 수 있도록 하며, 각 커버의 내부 표면에는 커버가 연결될 때 작동 유체의 통과를 위한 환형 채널이 형성되는 구성의 환형 홈이 있습니다. 채널은 블레이드 모양의 로터 축을 통과하는 단면을 가지며 로터의 중간 부분에 대해 대칭적으로 축에 수직인 주기율을 따라 물결 모양으로 구부러집니다. 블레이드에는 다음이 장착되어 있습니다. 밀봉 요소, 블레이드가 설치된 로터의 주변 부분은 환형 채널 내부에 위치하고 각 커버에는 환형 채널에 공기를 공급하고 배기 가스를 공급하기위한 창이 있으며 환형 채널에 연결된 챔버가 있습니다. 각 블레이드는 편평한 원통형상을 이루고, 측면에는 정반대 방향으로 2개의 접선홈이 형성되어 블레이드가 로터의 가이드슬롯에 안착될 수 있도록 제작된 것을 특징으로 하는 연료인젝터가 설치되며, 밀봉 요소는 블레이드의 디스크 부분 측면에 설치되어 블레이드의 디스크 부분 둘레를 따라 자유롭게 이동할 수 있도록 하며 채널은 정현파를 따라 물결 모양으로 구부러집니다.

본 발명은 엔진 제작에 관한 것이다. 기술적 결과는 작동 중에 새로운 충전 압력이 변하는 향상된 신뢰성과 작은 크기를 특징으로 하는 축 피스톤 엔진을 만들 수 있다는 것입니다. 본 발명에 따르면, 엔진은 작업 섹션의 실린더와 압축기 섹션의 실린더를 갖는 실린더 블록을 포함한다. 베어링 지지대에서 회전하기 위해 크랭크가 있는 크랭크샤프트가 실린더 블록에 설치됩니다. 실린더에 쌍으로 위치한 작업 섹션의 피스톤과 압축기 섹션의 피스톤은 축 회전을 방지하기 위해 비원형, 예를 들어 타원형입니다. 피스톤은 구형 경첩을 통해 막대로 스와시 플레이트의 레버에 연결됩니다. 여기에는 동축으로 만들어진 구멍이 있으며 양쪽에는 스와시 플레이트를 크랭크에 연결하는 베어링 지지대가 대칭으로 위치합니다. 본체에서 가로대는 반대쪽에 위치한 두 개의 축에 힌지 방식으로 장착되어 있으며 경사 와셔는 가로대에 힌지 방식으로 장착된 반대쪽에 위치한 두 개의 축에서 회전하도록 설계되었습니다. 이 경우 엔진에는 전기 장비 시스템의 전기 구동 장치가 있는 압축기가 추가로 포함되어 있습니다. 이 압축기는 엔진을 시동하기 전에 수신기에 압력을 생성하고 필요한 경우 압축비를 높이기 위해 켜집니다. 또한 압축기 섹션의 출력과 압축기 출력은 공기 저장소를 통해 작업 섹션의 실린더 헤드 입구 밸브의 입력에 연결됩니다. 2 병.

RF 특허 2301896 도면

본 발명은 엔진 구성에 관한 것으로, 보다 상세하게는 구동 샤프트의 축과 동일한 평면에 위치하는 실린더 축과 흔들리는 경사판을 갖춘 축 피스톤 내연 기관에 관한 것입니다.

실린더 블록, 실린더 블록에 설치된 커넥팅 로드가 있는 피스톤, 구동 샤프트, 커넥팅 로드에 연결된 스윙 와셔가 장착된 경사 와셔, 추가 카운터 장착 피스톤을 포함하는 축 피스톤 엔진이 알려져 있습니다. 각 실린더의 커넥팅 로드, 적어도 하나의 중공 중간 샤프트, 스와시 플레이트가 장착된 하나의 추가 스와시 플레이트는 반대편 피스톤의 커넥팅 로드에 연결되고, 두 스와시 플레이트는 각 중공 중간 샤프트에 설치되며, 각 중간 샤프트는 스퍼 기어를 통한 구동 샤프트, 베벨 및 원통형 기어를 통해 구동 샤프트에 연결된 각 스와시플레이트(RF 특허 번호 2163682, IPC F02B 75/32, F02B 75/26, F01B 3/02, 발행물 02에 대한 발명 설명 참조) /2001년 27월).

알려진 엔진의 단점은 기어 수가 많아 효율성이 낮다는 것입니다.

회전 가능성이 있는 평면 베어링의 하우징에 설치된 하우징, 첫 번째 대칭축이 있는 구동축 및 크랭크, 축이 구동의 첫 번째 축과 평행한 실린더 블록을 포함하는 축 피스톤 엔진이 알려져 있습니다. 샤프트, 실린더에 커넥팅 로드가 있는 피스톤, 두 번째 축과 중앙 축이 있는 스와시플레이트, 크랭크로 스윙할 수 있도록 피봇식으로 연결됨, 스와시플레이트는 피스톤이 있는 커넥팅 로드를 통해 피벗식으로 연결됨, 십자형 롤링 베어링의 하우징에 피벗식으로 장착되는 세 번째 축의 반대편에 위치한 두 개의 축으로, 또한 스와시플레이트는 네 번째 축의 반대쪽에 위치한 추가 두 개의 축으로 만들어지며 롤링을 통해 가로대에 피봇식으로 장착됩니다. 네 번째 축은 세 번째 축에 수직이고 첫 번째, 두 번째 및 세 번째 축과 공통 지점에서 교차합니다(RF 특허 번호 40393, IPC F01B 3/02, 발행물 09/에 대한 실용 신안 설명 참조). 2004년 10월).

프로토타입으로 채택된 이 엔진의 단점은 구동축의 캔틸레버 배열로 인해 엔진의 크기가 커지고 크랭크와 관련된 중앙축 힌지의 부하가 증가하여 엔진의 신뢰성이 다음과 같이 떨어진다는 점이다. 전체.

청구된 발명의 목적은 축 피스톤 엔진의 작동 중에 신뢰성을 높이고, 치수를 줄이며, 압축비를 변경하는 것입니다.

본 발명의 본질은 축 피스톤 엔진이 작업 섹션의 실린더와 압축기 섹션의 실린더가 있는 실린더 블록을 포함하고, 베어링 지지대에서 회전 가능성이 있는 실린더 블록에 설치되고, 크랭크가 있는 크랭크샤프트를 포함한다는 것입니다. 실린더 축, 작업 섹션의 피스톤 및 실린더에 쌍으로 위치한 압축기 섹션 피스톤과 동일한 평면에 위치하여 축 회전을 방지하고 비원형 모양(예: 타원형)을 갖는 첫 번째 대칭축 , 로드가 있는 레버가 있는 경사 와셔, 두 번째 대칭 축과 동축 구멍이 있고 양쪽에 베어링 지지대가 대칭으로 위치하여 스와시플레이트를 크랭크에 연결하고 스와시플레이트가 로드와 피스톤에 연결됨 팔을 따라 미끄러지는 구형 조인트에 의해, 세 번째 축의 반대편에 위치한 두 개의 축이 있는 가로대는 베어링 지지대의 하우징에 힌지 방식으로 장착되며, 또한 스와시플레이트는 네 번째 축의 반대쪽에 위치한 두 개의 축에서 스윙하도록 구성됩니다. 이는 베어링 지지대의 가로대에 피봇식으로 장착되며, 네 번째 축은 세 번째 축에 수직이고 첫 번째, 두 번째 및 세 번째 축과 공통 지점에서 교차합니다. 엔진에는 추가로 압축기 실린더 헤드 섹션, 전기식 압축기가 포함되어 있습니다. 엔진을 시동하기 전에 켜고 압축비를 높여야 하는 경우 전기 장비 시스템에서 구동하고, 푸셔를 통해 작업 섹션 실린더 헤드의 흡기 및 배기 밸브를 제어하기 위한 캠이 있는 캠 샤프트, 압축비, 에어 리시버, 캠 샤프트, 이는 베어링 지지대에서 실린더 블록의 첫 번째 축 연장에 설치되며, 압축기 섹션의 출력과 압축기 출구는 공기 저장소를 통해 실린더 헤드의 입구 밸브 입구에 연결됩니다.

본 발명의 본질은 도면에 의해 예시된다:

도 1은 축방향 피스톤 엔진의 종단면도를 도시한다.

그림 2는 동일한 단면 A-A입니다.

축 피스톤 엔진에는 작업 섹션의 실린더 2와 압축기 섹션의 실린더 3이 있는 실린더 블록 1이 포함되어 있으며 베어링 지지대 4, 5에서 회전 가능성이 있는 실린더 블록 1에 설치되고 크랭크 7이 있는 크랭크 샤프트 6이 포함됩니다. 축 회전을 방지하기 위해 실린더 2, 3의 쌍으로 실린더 2, 3에 위치한 실린더 2, 3의 축, 작업 섹션의 피스톤 8 및 압축기 섹션의 피스톤 9와 동일한 평면에 위치한 첫 번째 대칭 축을 사용하여 축 회전을 방지합니다. , 로드(10)가 있는 비원형 모양(예: 타원형), 레버(12)가 있는 경사 와셔(11), 두 번째 대칭 축 및 이와 동축인 구멍이 있고 양쪽에 베어링 지지대(13, 14)가 있음 대칭적으로 위치하여 스와시플레이트(11)를 크랭크(7)와 연결하고, 스와시플레이트(11)는 레버(12)(15)와 로드(10)를 따라 슬라이딩하여 피스톤(8 및 9)에 연결되고, 가로대(16)는 두 개의 축(17, 18)이 세 번째 축에 반대 방향으로 위치합니다. 베어링 지지대(19, 20)의 실린더 블록(1)에 힌지식으로 장착되는 축, 또한 사판(11)은 가로대(16)에 힌지식으로 장착되는 네 번째 축에 반대쪽에 위치한 두 개의 축(21, 22)에서 회전하도록 설계됩니다. 베어링 지지대(23, 24)에서, 제4 축은 제3 축에 수직이고 제1, 제2 및 제3 축과 공통 지점에서 교차하며, 엔진은 압축기 섹션의 실린더 헤드(25), 전기식 압축기(26)를 추가로 포함합니다. 전기 장비 시스템에서 구동, 공기 수용부(27), 연속부에 설치된 작업 섹션의 실린더 헤드(35)의 입구(33) 및 배기(34) 밸브를 푸셔(31, 32)를 통해 제어하기 위한 캠(29, 30)이 있는 캠 샤프트(28) 베어링 지지대(36)에 있는 실린더 블록(1)의 첫 번째 축의 출력 압축기 섹션과 공기 저장소(27)를 통한 압축기 출력은 작업 섹션의 실린더 헤드(35)의 흡기 밸브(33) 입력에 연결됩니다. 실린더 헤드(35)에는 연료 공급 노즐(37)이 설치된다.

축 피스톤 엔진은 다음과 같이 작동합니다. 크랭크샤프트(6)가 압축기 섹션의 실린더(3)에 있는 베어링 지지대(4, 5)에서 회전할 때, 피스톤(9)은 공기를 압축하여 공기 저장소(27)로 밀어 넣습니다. 흡입 및 압축 사이클. 피스톤(8)이 실린더 블록(1)의 실린더(2) 상사점에 위치할 때, 크랭크샤프트(6)가 회전하면 배기 밸브(34)가 닫히고 실린더 헤드(35)에 위치한 흡기 밸브(33)가 열리게 된다. 하사 점 방향으로 움직이면 실린더 2의 작업 공동은 리시버 27의 압축 공기로 채워집니다. 피스톤 8이 제 위치에 있으면 피스톤 상부 공동의 부피가 부피와 같습니다. 연소실의 입구 밸브(33)가 닫히고 연료가 노즐(37)을 통해 분사됩니다. 파워 행정 사이클이 시작됩니다. 피스톤(8)이 하사점에 도달하면(또는 어느 정도 전진하여) 배기 밸브(34)가 개방되어 작업 행정이 종료되고 배기 사이클이 시작됩니다. 피스톤 8이 하사점에서 상사점으로 이동하면 배기 가스가 제거됩니다. 로드(10), 힌지(15)를 통한 왕복 피스톤(8)은 사판(11)의 레버(12)에 작용하여 축 IV에 대해 교차(16)의 베어링 지지대(23, 24)에 있는 축(21, 22)에서 그리고 교차(16)와 함께 스윙합니다. 축 III을 기준으로 블록 실린더(1)의 베어링 지지대(19, 20)에 위치합니다. 결과적으로, 사판(11)은 크랭크(7)의 베어링 지지대(13, 14)를 통해 작용하고, 이는 베어링 지지대(4, 5)의 축 I에 대해 크랭크샤프트(6)와 베어링 지지대의 캠샤프트(28)와 함께 원형 운동을 합니다. 캠(29, 30)은 푸셔(31, 32)를 통해 엔진의 실린더 헤드(35)의 해당 입구(33) 및 배기(34) 밸브에 작용합니다. 압축기(26)는 엔진 시동 전에 공기받이부(27)에 공기압을 생성하는 역할을 하며, 운전 중에는 압력을 높여 압축비를 높이는 역할을 한다.

청구된 발명은 축 피스톤 엔진의 작동 중에 신뢰성을 향상시키고 치수를 줄이며 압축비를 변경합니다.

발명의 공식

작업 섹션의 실린더와 압축기 섹션의 실린더가 있는 실린더 블록을 포함하는 축 피스톤 엔진으로, 베어링 지지대에서 회전 가능성이 있는 실린더 블록에 설치되고, 크랭크가 있는 크랭크샤프트와 첫 번째 대칭축이 있으며, 축 회전을 방지하기 위해 쌍으로 실린더, 작업 섹션의 피스톤 및 압축기 섹션의 피스톤에 위치한 실린더 축과 동일한 평면에 위치하며 비원형 모양 (예 : 타원형)을 가지며, 로드 포함, 두 번째 대칭 축이 있는 경사 와셔, 세 번째 축에 반대쪽에 위치한 두 개의 축이 있는 십자가, 베어링 지지대의 하우징에 피봇식으로 장착됨 또한 경사 와셔는 반대쪽에 위치한 두 개의 축에서 스윙하도록 설계되었습니다. 네 번째 축은 베어링 지지대의 가로대에 피봇식으로 장착되고, 네 번째 축은 세 번째 축에 수직이고 첫 번째, 두 번째 및 세 번째 축과 공통 지점에서 교차하며, 엔진에는 다음의 실린더 헤드가 추가로 포함됩니다. 압축기 섹션, 에어 리시버, 베어링 지지대에 있는 실린더 블록의 첫 번째 축 연장에 설치된 푸셔를 통해 작업 섹션 실린더 헤드의 흡기 및 배기 밸브를 제어하기 위한 캠이 있는 캠축, 압축기 섹션 및 실린더 헤드의 흡기 밸브 입구에 연결된 공기 저장소를 통한 압축기 출구, 엔진에는 전기 장비 시스템의 전기 구동 장치가 있는 압축기가 추가로 포함되어 있어 압력을 생성하는 것을 특징으로 합니다. 엔진을 시동하기 전에 리시버에 있고 필요한 경우 압축비를 높이고 스와시 플레이트에 구멍이 있으며 양쪽에는 스와시 플레이트를 크랭크에 연결하는 대칭 베어링 지지대가 있고 스와시 플레이트는 막대에 연결됩니다 팔을 따라 미끄러지는 구형 조인트로 구성된 피스톤.

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선형 전기 모터. 일반 개요

오늘날 기계 및 메커니즘의 많은 구성 요소에는 병진 모션 드라이브가 필요합니다. 이러한 드라이브의 구현은 개발 중인 설계에 대한 기술 사양 요구 사항과 드라이브 자체의 매개변수에 따라 다양한 방법으로 사용할 수 있습니다. 에너지 변환 방법에 따라 선형 드라이브는 전기식, 공압식, 유압식의 3가지 광범위한 범주로 나눌 수 있습니다. 각 유형에는 고유한 장점과 단점이 있으며 이에 대해서는 이 기사의 뒷부분에서 자세히 설명합니다. 선형 포지셔닝 분야에서 오늘날의 "기성 솔루션"의 일반적인 특징은 드라이브 설계를 구성하는 수많은 구성 요소와 부품으로, 이는 결과적으로 작동 효율성, 설정 및 유지 관리의 용이성뿐만 아니라 이 메커니즘의 내구성. 이에 다이렉트 액션 리니어 머신이 활발히 개발되고 있다. 이러한 기계의 설계에는 일반적으로 기어박스나 회전 운동을 병진 운동으로 변환하는 기계적 변환기가 없습니다. 따라서 구동 요소와 피구동 요소의 이동은 동일한 좌표에서 수행됩니다. 최근 널리 사용되는 전기 기계 종류인 선형 전기 모터가 이러한 요구 사항을 충족합니다. 이 작업의 목적은 다양한 소스의 정보를 체계화하여 독자에게 편리한 형식으로 이러한 종류의 엔진에 대한 개요를 제시하는 것입니다. 또한 이 기사에서는 선형 전기 모터의 작동 원리, 적용 분야, 다른 병진 모션 드라이브와의 비교 및 설계 유형을 고려할 것입니다.

선형 전기 모터 생성의 역사에서

전자기장의 상호 작용으로 인해 한 요소가 다른 요소에 대해 세로 방향으로 움직이는 전기 기계에 대한 최초의 언급은 영국 과학자이자 발명가인 Charles Wheatstone의 이름과 관련이 있습니다. 1840년대에 그는 유사한 엔진 모델을 설명했지만 그 디자인은 원시적이고 비효율적이었습니다. 실제 조건에 더 가까운 모델에 대한 설명은 발명가인 Alfred Zehden에 의해 1905년에 문서화되었습니다. 최초의 작동 모델은 30년 후인 1935~1940년에 생산되었습니다.

그 이후로 선형 전기 모터의 설계에는 많은 변화가 있었습니다. 새로운 재료가 사용되었고(희토류 금속을 포함하는 영구 자석 포함) 다양한 응용 분야에 맞게 드라이브가 다양하게 수정되었으며 정격 출력 범위가 다양해졌습니다. 0.5(mW)에서 최대 1200(kW) 범위로 성장했습니다.

선형 전기 모터의 작동 원리.

선형 전기 모터는 자기 시스템의 상호 작용 요소의 활성 표면이 열려 있는 전기 기계입니다. 기본 요소는 일반적으로 영어 문헌에서 인덕터 또는 "Forcer"라고 합니다. 주요 요소는 회전 운동 전기 모터의 고정자와 직접적으로 유사합니다. 인덕터에는 교류 네트워크에 연결된 계자 권선이 있습니다. 대부분의 경우 인덕터는 고정되어 있습니다. 그러나 전문 기술 분야에서는 모노레일 운송 시스템 열차의 견인 모터와 같은 역 선형 기계 설계가 있습니다. 움직이는 인덕터가 있는 모터를 만드는 어려움에는 모터 권선에 에너지를 전달하기 위한 슬라이딩 접점이 필요하다는 점도 포함됩니다.

일반적으로 2차 요소의 이름은 변경 없이 사용되지만 일부 문헌에서는 "전기자"라는 용어가 선형 모터의 이동 요소를 지정하는 데 사용됩니다. 비유하자면 보조 요소는 로터에 비유될 수 있습니다. 보조 요소의 기술적 설계는 설계되는 전기 기계의 유형에 따라 달라집니다. 비동기식 기계의 경우 전기 전도성이 높은 재료 층으로 코팅된 금속 시트이거나 평면에 놓인 영구 자석 세트일 수 있습니다. 동기식의 경우 서로 다른 극이 서로 뒤섞여 있습니다. 2차 요소 설계에 희토류 자석을 사용하면 전기 모터의 출력 성능이 크게 향상됩니다.

쌀. 1. 리니어 모터 설계의 일반적인 아이디어

그림에서. 그림 1은 선형 전기 모터 설계에 대한 일반적인 아이디어를 보여줍니다. 이는 브러시리스 회전 모터의 두 요소를 모두 개발한 것에 지나지 않습니다. 이 구체적인 예는 3상 동기식 반전 기계의 개발을 보여줍니다.

2상 동기 기계의 예를 사용하여 모터에서 자기장의 상호 작용으로 인해 종방향 힘이 나타나는 것을 고려해 보겠습니다. 그림에서. 그림 2는 동작원리를 설명하는 등가회로를 보여준다. 인덕터는 베이스에 고정되어 있습니다. 보조 요소는 슬라이딩 지지대 위에서 베이스와 평행한 직선을 따라 이동할 수 있습니다. 인덕터 권선은 교류 네트워크에 연결된 원통형 코일 형태로 제공됩니다. 일반적으로 2차 요소에 전달되는 힘의 연속성을 보장하려면 인덕터 권선의 스위칭 위상 차이가 다음 방정식을 충족해야 합니다.

여기서 T I는 인접한 권선의 기하학적 중심 사이의 거리, m입니다.

T VE - 동일한 방향으로 가장 가까운 두 자석의 기하학적 중심 사이의 거리.

따라서 이동 자기장이 에어 갭에 형성됩니다.

그림 1에 표시된 기계의 경우를 볼 수 있습니다. 2상차

아시다시피 같은 이름의 자극은 밀어내고 같은 이름의 자극은 끌어당깁니다. 시스템에 작용하는 모든 힘의 벡터를 더하면 2차 요소의 축을 따라 향하는 힘 벡터 F를 얻을 수 있습니다.

쌀. 2. 등가회로

선형 동축 모터의 작동 원리.

선형 전기 모터에는 다양한 디자인과 종류가 있습니다. 그 중 하나는 평면 폼 팩터에서 원통형 폼 팩터로 선형 기계를 수정하는 것입니다. 이 디자인을 "동축"(문자 그대로 번역 - 동축)이라고합니다. 또한 일부 문헌에는 "관형", "원통형", 영어로는 "관형 선형 모터"라는 이름이 있습니다. 이 경우 두 요소 모두 세로 축이 일치하는 긴 원통 모양을 갖습니다. 또한 2차 요소는 인덕터 내부에 직접 위치합니다. 원통형 폼 팩터는 컴팩트함으로 인해 일부 기술 응용 분야에 더 바람직할 수 있습니다. 예를 들어, 특정 장치의 유압 또는 공압 실린더를 전기 드라이브로 교체해야 하는 경우입니다.

앞서 논의한 선형 모터 회로와 동축 수정 사이에는 근본적인 차이가 있습니다. 이 차이점은 모터의 자속을 닫는 방법에 있습니다. 첫 번째 경우에는 작용력의 벡터에 대해 흐름이 가로로 닫힙니다. 동축 버전에서는 자속이 세로 방향으로 닫힙니다. 동축 모터의 두 부분의 구조를 자세히 살펴 보겠습니다.

인덕터는 일반적으로 별도의 강철 와셔로 구성된 자기 코어로 구성됩니다. 여자 권선인 디스크 코일은 와셔의 홈에 배치됩니다. 네트워크 연결용 접점은 세탁기 주변을 넘어 외부로 연결됩니다. 자기 회로 요소의 개략도가 그림 1에 나와 있습니다. 3.

동축 모터의 보조 요소는 세 가지 다른 버전으로 만들 수 있습니다. 원통형 영구 자석이 서로 마주보는 동일한 극으로 놓여 있는 로드; 강자성 물질로 만들어진 막대 또는 속이 빈 튜브. 인덕터 하우징 설계에는 보조 요소를 지지하고 중앙에 배치하는 데 필요한 엔드 캡의 슬라이딩 베어링이 포함되어야 합니다. 또한 설계자는 작동 조건에 따라 움직이는 조인트에 씰을 제공해야 합니다. 보조 요소의 원통형 모양은 압축기 또는 선형 디젤 발전기와 같은 다양한 장치의 피스톤으로 사용하기에 편리합니다.

쌀. 3. 동축 모터의 자기 코어 요소

동축 모터의 작동 원리를 고려해 봅시다. 그림에서. 그림 4는 3상 동기 기계의 단순화된 다이어그램을 보여줍니다. 막대의 자기장 선은 녹색으로 표시됩니다. 그림에서 볼 수 있듯이, 인접한 자석의 동일한 극 연결 평면에서 자기 유도 선은 수직 위쪽을 향합니다. 따라서 디스크 코일의 권선을 수직으로 교차하게 됩니다. 이는 각 모터 위상에 필요한 전압을 공급함으로써 2차 요소가 세로 방향으로 강제로 움직일 수 있음을 의미합니다(인덕터가 고정되어 있는 경우).

쌀. 4. 설명도.

모터의 각 위상은 코일을 기준으로 "인접" 자석에 영향을 미칩니다. 디스크 코일의 기하학적 중심에 직접 위치한 자석은 종방향 힘의 영향을 받지 않습니다. 즉, 초기 충격 없이 자석을 움직일 수 없다는 의미입니다.

관형 폼 팩터는 다음과 같은 이유로 상당한 이점을 제공합니다. 인덕터 권선과 자기 막대 사이의 자속이 세로 방향으로 닫히면 자기장의 수학적으로 이상적인 방향이 보장됩니다.

리니어 모터의 응용

자동 벨트(컨베이어)

전통적인 컨베이어 방식에서는 벨트가 두 롤러 사이에 장력을 가해 벨트에 움직임이 전달되어야 합니다. 더욱이, 전달되는 힘은 롤러 사이의 테이프 장력에 따라 달라지며, 이는 테이프 자체의 재료 강도에 대한 추가 요구 사항뿐만 아니라 설계에 상당한 제한을 초래합니다. 다양한 부스러기나 윤활제가 실수로 롤러와 벨트 사이의 접촉 패치에 들어가면 표면 접착력이 크게 감소한다는 점도 주목할 가치가 있습니다. 선형 전기 모터를 사용하는 경우 전달되는 힘은 벨트의 장력과 표면의 접착력에 영향을 받지 않으며 롤러는 지지대로만 사용해야 합니다. 이 경우 전도성 물질 스트립을 테이프에 부착해야 하며 이는 엔진의 보조 요소 역할을 합니다.

공작기계 산업

리니어 서보모터는 국내외 공작기계 산업에 널리 보급되었습니다. 서보 드라이브는 전기 기계식 드라이브로 구성된 시스템이며, 그 임무는 주어진 위치를 추적하는 것입니다. 이것이 바로 공작 기계 산업에서 서보 드라이브에 대한 수요가 높은 이유입니다. 많은 현대식 처리 단지에서는 공간의 세 축을 따라 작업 본체의 병진 이동을 보장하는 것이 필요합니다. 작업은 데카르트 좌표계에서 정확하게 수행됩니다. 예를 들어, 3D 프린터와 같은 공작 기계 제작 개발의 새로운 방향을 들 수 있습니다. 그렇다면 선형 모터가 벨트, 랙 및 피니언 드라이브 또는 나사 너트 드라이브와 같은 이 분야의 기존 솔루션보다 나은 이유는 무엇일까요? 이 문제는 이 기사의 다음 섹션에서 자세히 논의할 예정이지만 지금은 주요 장점을 간략하게 나열하겠습니다.

· 엔진과 작업 본체 사이에 중간 장치가 없습니다.

· 향상된 드라이브 내구성;

· 유지보수 용이성;

· 위치 정확도가 향상되었습니다.

· 높은 속도와 가속도.

위치 정확도 문제에 대해 조금 설명하겠습니다. 변환 드라이브의 절대 정확도, 분해능 및 반복성은 피드백 장치에 따라 다릅니다. 오늘날 다양한 선형 변위, 속도 및 가속도 센서와 해당 작동에 필요한 컨트롤러가 판매되고 있습니다. 이와 관련하여 위치 정확도 문제는 주로 드라이브 개발 및 생산에 할당된 예산에 따라 달라집니다. 또한 선형 구동 제어 시스템의 높은 대역폭이 필요하지만 고품질 디지털 전자 장치의 보급으로 인해 이 문제는 완전히 해결 가능합니다.

생산 시 포장 및 분배 메커니즘.

선형 서보 드라이브의 위의 모든 장점은 처리 단지의 일부로 사용될 뿐만 아니라 생산 시 다른 특수 장비의 주요 구동 메커니즘으로도 사용될 경우 유용할 수 있습니다. 예를 들어, 독일 회사 Dunkermotoren이 동축 서보를 사용하기 위해 제공하는 장치를 고려해 보겠습니다(그림 5).

A) 병에 넣는 액체;

B) 한 컨베이어에서 다른 컨베이어로의 운송;

B) 용기에 제품을 포장합니다.

D) 캐러셀 버퍼용 푸셔.

위의 예를 통해 결론을 내리면 생산 시 선형 모터의 사용은 이동 요소에 설치된 다양한 장비에 의해서만 제한된다는 결론을 내릴 수 있습니다.

쌀. 5. 생산 중인 리니어 모터.

유망한 트랙 운송 유형

이러한 유형의 운송에는 자기 부상(자기 부상 열차)과 모노레일 운송 시스템이 포함됩니다. 2001년 8월, 도시 최초이자 유일한 모노레일 운송 시스템의 건설이 모스크바에서 시작되었습니다. 이러한 시스템의 철도 차량은 매달린 궤도 빔에서 작동하기 때문에 개발자는 이 열차의 질량을 최소화하는 문제에 직면했습니다. 모노레일이 실외에서 작동한다는 점을 고려하면 추운 계절에는 지지빔 결빙 문제가 발생할 수 있으며 경차량의 무게가 미세 돌기의 안정적인 결합을 보장하기에 부족할 수 있습니다. 또한 노선 노선이 인구밀도가 높은 도시 지역을 통과하기 때문에 교통수단에서 배출되는 소음 수준에 대한 제한이 적용된다는 점에 유의해야 합니다. 이러한 문제를 분석하면 이러한 유형의 운송에 강철 바퀴가 달린 기존 회전식 트롤리를 사용할 수 없다는 결론이 나옵니다. 고무 롤러 형태로 지지대를 만들기로 결정했으며 추진 장치로 엔지니어링 및 과학 센터 "TEMP"의 개발자가 견인 선형 비동기 모터를 설계했습니다. 자기 부상 시스템을 갖춘 열차의 경우, 이 경우 바퀴 추진력이 정의에 따라 제외되기 때문에 어떤 면에서는 상황이 더 명확합니다. 몇 가지 가능한 옵션이 남아 있습니다. 제트 엔진 또는 전자기장의 힘 상호 작용을 기반으로 하는 비접촉 추진 장치입니다. 제트 엔진은 높은 연료 소비와 허용할 수 없을 정도로 높은 소음 수준으로 인해 폐기됩니다. 이로써 리니어 전동기는 자기부상열차의 움직임을 보장하는 요소로서 전통적인 솔루션이라 부를 권리를 확보하게 됐다. 예를 들어 일본의 JR-Maglev 시스템은 실험 구성으로 2003년 승객 탑승 시 581km/h의 철도 운송 절대 속도 기록을 세웠습니다. 특히 이 시스템에서는 열차 본체에 초전도 영구 자석을 설치하고 경로를 따라 배치된 전자석 덕분에 이동 자기장이 생성됩니다. 시스템의 작동 원리에 대한 그림이 그림 1에 나와 있습니다. 6.

쌀. 6. JR 자기부상열차

건설중장비

저자는 선형 모터를 기반으로 전기 충격 해머를 만드는 가능성을 고려하고 있습니다. 유사한 장치가 암석 파쇄뿐만 아니라 도로 및 말뚝 박기 건설 작업에도 사용될 계획입니다. 이러한 유형의 설치 설계는 그림 1에 나와 있습니다. 7에서 1은 리니어 모터 인덕터, 2는 해머 붐, 3은 윈치, 4는 해머의 충격부입니다. 파일을 박을 때 해머의 충격 부분은 자체 중력의 영향과 중력의 합과 선형 전기 모터에서 받는 힘의 작용으로 낮아질 수 있습니다. 해머 붐은 파일이 깊어짐에 따라 윈치를 사용하여 아래로 내려갑니다. 디젤 해머 및 유압 해머와 같은 표준 솔루션에 비해 전기 해머의 장점은 신속한 역전 기능과 광범위한 출력 힘 제어 기능을 포함합니다.

엘리베이터, 엘리베이터

2014년 독일의 티센크루프(ThyssenKrupp)는 MULTI라는 이름의 케이블 없는 엘리베이터 시스템 설계 작업 시작을 발표했습니다. 이 시스템의 일부로 객실에는 각각 수직 및 수평 이동을 위한 2개의 선형 전기 모터가 장착될 것으로 가정됩니다. 이 접근 방식은 고층 건물의 표준 건축에 대한 아이디어를 근본적으로 바꿀 수 있습니다. 또한 여러 개의 캐빈이 하나의 엘리베이터 샤프트 내부에서 동시에 이동한다고 가정합니다. 개발자에 따르면 객실의 속도는 5(m/s)이며 리니어 모터가 부드러움을 보장합니다. 위 개념 뒤에 숨은 아이디어는 꽤 모험적인 것처럼 들립니다. 그러나 유사한 시스템(수직 이동)에 대한 특허가 1993년에 등록되었습니다. 특허 받은 케이블 없는 엘리베이터는 평면 선형 전기 모터 1개를 갖추고 있으며, 이 모터의 인덕터는 엘리베이터 샤프트에 고정되어 있고 보조 요소는 엘리베이터 카에 고정된 스트립 형태로 만들어집니다. 정지 상태에서는 시스템이 무게를 지탱하기 위해 에너지를 소비하지 않고 대신 제동 메커니즘이 활성화됩니다. 위의 것 외에도 트랙션 드라이브가 평면(1992) 및 동축(1994) 선형 모터인 표준 케이블 엘리베이터에 대한 특허가 있습니다. 두 경우 모두 보조 엔진 요소가 균형추에 직접 장착됩니다.

쌀. 7. 파일 드라이빙 해머용 리니어 모터.

자기유체역학(MHD) 펌프

MHD 펌프는 액체 상태의 전기 전도성 물질을 펌핑하는 장치입니다. 이러한 장치의 설계는 위에서 설명한 선형 모터 회로와 크게 다르지만 두 기계가 작동하는 물리적 프로세스의 근본적인 유사성으로 인해 MHD 펌프를 선형 전기 모터의 별도 부문으로 간접적으로 분류할 수 있습니다. 자기유체역학 펌프는 직류 또는 교류일 수 있습니다. DC MHD 펌프의 예를 사용하여 이러한 장치의 작동 원리를 간략하게 설명하겠습니다. 그림에서. 8에는 1 - C자형 전자석, 2 - 액체 금속이 있는 파이프라인, 3 - 파이프라인 벽에 용접된 전극이 있습니다. 전극을 통해 직류 전류가 공급되고, 이 전류가 흐르는 영역에서 전자기 상호 작용력이 형성되어 파이프라인을 따라 금속을 더 밀어냅니다. 더욱이, 이 힘의 작용 방향은 잘 알려진 "왼손" 법칙을 사용하여 쉽게 결정할 수 있습니다. MHD 펌프의 장점은 회전 및 마찰 부품이 없음, 넓은 범위에서 유량을 원활하게 조정할 수 있는 능력, 작동 및 유지 관리의 용이성, 이송된 액체 채널의 밀봉으로 인한 작동 신뢰성 및 안전성입니다. .

쌀. 8. DC MHD 펌프.

무기

다음 두 단락에서는 소위 높은 가속도의 선형 모터를 고려합니다. 이 등급의 모터에는 공칭 모드에서의 장기간 작동, 위치 정확도 또는 광범위한 조정 특성과 같은 표준 요구 사항이 없습니다. 이러한 기계의 품질에 대한 주요 기준은 제어 대상에 부여할 수 있는 최대 가속도입니다. 의심할 여지 없이 소형 무기는 이 매개변수가 중요한 역할을 하는 영역 중 하나입니다. 2차 요소가 운동 발사체인 선형 동축 엔진을 상상한다면 전자기 무기 외에는 아무것도 얻을 수 없습니다. 유일한 차이점은 선형 비동기 모터의 일반적인 보조 요소와 달리 발사체가 인덕터보다 길이가 짧다는 것입니다. 이는 그러한 가속기의 권선 제어에 대한 특정 요구 사항, 즉 다음과 같은 요구 사항을 부과합니다. 발사체가 기하학적 중심에 있는 순간 디스크 코일의 전류는 정확하게 0으로 떨어져야 합니다. 동시에 발사체 이동 방향의 다음 코일이 켜져야 합니다. 따라서 총신의 발사체는 코일의 자기장 선의 알려진 모양으로 인해 지속적으로 가속되고 중앙에 위치하게 됩니다. 이 유형의 무기의 장점은 무소음과 화염이 없다는 것입니다.

전자기 총은 총기처럼 주기적으로 총신을 교체할 필요가 없습니다. 총격의 반동은 분말 가스 방출과 관련된 추가 충격이 없기 때문에 총기의 반동보다 적습니다. 전기 회로가 밀봉되어 있으면 사격을 위해 산소가 필요하지 않기 때문에 거의 모든 환경에서 사격을 수행할 수 있습니다. 그리고 발사체 자체가 더 저렴합니다. 그러나 위의 모든 장점에도 불구하고 이러한 유형의 전자기 무기는 대량 생산되지 않았습니다. 그 주된 이유는 그러한 기계의 효율성이 낮고 결과적으로 에너지 소비가 높기 때문입니다. 오늘날까지 모바일 자율 장치에서 모든 유형의 전기 모터를 사용하는 문제에서 "걸림돌"이 되는 것은 작지만 강력한 전원이 부족하다는 것입니다. 현재까지 발사체의 가속 장치로 선형 모터를 사용하는 것은 실험적인 아마추어 설치에서만 알려져 있습니다. 비록 우주 공간에서 그러한 무기를 사용할 가능성은 부정되지 않습니다.

투석기 발사

이러한 장치의 목적은 가이드 설치에서 항공기의 최대 초기 출발 속도를 보장하는 것입니다. 이러한 시스템은 일반적으로 항공모함에 사용되며 휴대용 UAV 발사기로도 사용됩니다. UAV용 발사 장치가 있으면 활주로가 필요하지 않으며 이는 장치의 이동성 측면에서 상당한 이점이 됩니다. 일반적으로 이러한 투석기의 드라이브는 분말이거나 탄성 요소를 사용합니다. 분말 충전의 단점은 점화 중에 발생하는 소음이 높다는 것입니다. 탄성요소에서 가속하는 무인기에 전달되는 힘은 가속거리가 지날수록 선형적으로 감소한다. 선형 전기 모터에는 적절한 전원 공급 장치가 필요하지만 이러한 단점이 없습니다. 그러한 시스템이 원자력 발전소를 갖춘 항공기 운반선의 일부로 사용될 때, 이러한 전력 공급 문제는 더 이상 문제가 되지 않습니다.

2010년부터 미 해군은 항공모함 Gerald R. Ford에 설치된 EMALS(ElectroMagnetic Aircraft Launch System) 전자기 투석기 테스트를 성공적으로 수행해 왔습니다. 테스트 동안 3.6톤 무게의 테스트 트롤리가 333(km/h)의 속도로 가속되었습니다. 가속 스트립의 길이가 91미터인 것을 고려하면, 보고된 가속도는 대략 4.7g과 같다고 계산하는 것은 어렵지 않습니다. 기존 증기 투석기에 비해 전자기 투석기의 장점은 더 나은 무게와 크기, 더 높은 신뢰성 및 더 낮은 에너지 소비입니다.

차량 서스펜션 요소

2004년에 Bose®는 24년간의 연구 작업의 결과인 자동차용 전자기 서스펜션 시스템을 언론에 발표했습니다. 이 시스템의 특징은 탄성 요소, 댐퍼 및 측면 강성 시스템의 기능이 하나의 단일 요소인 선형 전기 모터에 할당되었다는 것입니다(그림 7).

쌀. 7. Bose® 시스템 선형 모터.

폼 팩터 덕분에 드라이브는 자동차 디자인에 성공적으로 통합되어 표준 텔레스코픽 충격 흡수 장치를 대체합니다. 이를 통해 각 휠이 독립적으로 서스펜션되어 차량의 조향을 조절할 수 있습니다. 고르지 않은 노면의 보정은 고속 컨트롤러에서 생성된 제어 신호를 통해 실현되지만, 이에 더해 가속 및 제동 시 차량의 세로 방향 "움직임"을 제거하고 측면 롤링을 제한하는 것도 가능합니다. . 다이내믹 서스펜션은 정밀한 수동 조정이 필요하지 않습니다. 모든 작동 매개변수는 제어 컨트롤러에 의해 프로그래밍됩니다. 다른 적응형 섀시 시스템에 비해 전자기 서스펜션의 주요 장점은 속도와 에너지 회복 능력입니다. 예를 들어 Mercedes S-Class 세단의 ABC(Active Body Control) 스프링 유압 시스템은 높은 유압(약 150bar)에서 작동하며, 이는 엔진에서 약 20~25kW의 동력을 공급받는 유압 펌프에 의해 지원됩니다. . 궁극적으로 대기를 가열하기 위해 연료가 눈에 띄게 과소비됩니다.

전자기 서스펜션에는 거의 동일한 전력이 필요하지만 온보드 네트워크에 약 16-20kW를 반환합니다. 물론 이 시스템에는 단점도 있습니다. 이동 중에 에너지가 소비될 뿐만 아니라 자동차의 무게를 유지하기 위해 정적으로도 에너지가 소비됩니다. 따라서 역학이 실제로 필요한 충격 흡수 장치의 연속 작동 조건에서 이러한 시스템을 사용하는 것이 합리적입니다. 지금까지 어댑티브 서스펜션의 대량 생산은 시작되지 않았지만 회사는 고급 자동차에서 이러한 시스템에 대한 수요를 예측하고 있습니다. 선형 모터 전기 기계식 드라이브

번역 드라이브의 비교

전기 모터의 회전 운동을 병진 운동으로 변환하는 유압, 공압, 선형 전기 모터 및 기계식 변속기와 같은 주요 유형의 병진 운동 드라이브의 장점과 단점을 고려해 보겠습니다. 마지막 유형은 벨트 드라이브, 랙 및 피니언 드라이브, 볼 스크류(볼 스크류) 및 롤러 스크류(RVP) 변속기로 이해됩니다. 왕복 메커니즘에 대한 상대적인 비교가 제공됩니다.

먼저 기계식 변속기에 대해 자세히 살펴 보겠습니다. 고속 기계는 회전 속도가 낮은 기계보다 무게와 크기 매개 변수가 훨씬 더 나은 것으로 알려져 있습니다. 그러나 전기 드라이브를 만드는 대부분의 메커니즘은 일반적으로 훨씬 낮은 회전 속도나 이동 속도를 요구합니다. 병진형 전기 드라이브의 일부인 기계식 변속기는 기어박스와 좌표 변환기라는 최소한 두 가지 기능을 수행합니다. 결과적으로 이러한 각 구성요소는 드라이브 매개변수에 부정적인 요소를 도입합니다. 기어박스는 드라이브의 무게와 크기 매개변수에 큰 영향을 미칩니다. 기어박스의 질량은 액추에이터 전체 질량의 최대 80%입니다. 저자는 다음 예를 제공합니다. 메트로 에스컬레이터 모터의 질량은 M dv = 0.8(t)이고 기어박스는 M ed = 18(t)입니다. 또한 메커니즘이 복잡할수록 포함되는 착용 요소의 수가 많아진다는 점을 잊지 마십시오. 소음과 진동의 주요 구성요소는 기어박스입니다. 기어박스가 있으면 과도 과정(T em)의 조건이 악화됩니다. 모든 종류의 기계적 변속기는 구동 시스템에 운동학적 오류를 발생시킵니다. 위에서 설명한 단점에도 불구하고 기계식 변속기를 기반으로 하는 선형 드라이브는 업계에서 여전히 일반적인 솔루션으로 남아 있습니다. 그 주된 이유는 위에서 언급한 디자인이 상대적으로 저렴하고 단순하기 때문입니다.

특정 장치의 장단점을 아래에 나열할 때, 비교는 기계적 변속기와 같은 개별 중간 요소 간의 비교가 아니라 병진 운동 시스템 전체 간의 비교라는 점을 고려합니다. 결과적으로, 그러한 시스템의 효율성을 공정하게 평가하려면 시스템에 추진 장치가 있는지 고려해야 합니다. 일반적으로 왕복 기계식 기어의 프로펠러는 회전 전기 모터이며 평균 효율은 3 = 85%입니다. 이 값에 기계적 전달 효율을 곱하여 전체 시스템 효율을 얻습니다.

따라서:

1) 벨트 구동. (전체 효율 약 76%)

장점:

· 고속;

· 저렴한 비용;

· 부드럽고 조용한 작동;

· 큰 작업 스트로크;

· 벨트 미끄러짐으로 인한 과부하 보호;

결점:

· 기어비의 불일치;

· 마모 증가;

· 중요한 차원;

· 벨트를 기름으로부터 보호할 필요성;

2) 랙 앤 피니언 전동 (전체 효율 약 82%)

장점:

· 제조 용이성;

· 컴팩트함;

· 큰 작업 스트로크;

· 신뢰성;

결점:

· 축소를 수행하지 않습니다.

· 소음 및 진동;

· 오류(운동학적 및 백래시)를 유발합니다.

3) 볼스크류 구동 (전체 효율 약 76%)

장점:

· 높은 출력력;

결점:

· 윤활이 필요합니다.

· 높은 소음 수준;

· 낮은 속도와 가속도;

· 반발;

4) 롤러 스크류 드라이브 (전체 효율 약 87%)

장점:

· 높은 출력력;

· 내마모성 증가;

· 높은 위치 정확도;

결점:

· 롤링 요소 제조의 높은 비용과 복잡성;

· 윤활이 필요합니다.

5) 공압 구동(전체 효율 약 15%)

장점:

· 릴레이 모드에서 작동하는 시스템의 저렴한 비용;

· 높은 가속도;

· 위험한 환경에서의 사용 가능성;

· 긴 서비스 수명;

결점:

· 부드러운 기계적 특성;

· 저속;

· 효율성이 매우 낮습니다.

· 소음 수준이 높습니다.

6) 유압 구동 (전체 효율 약 81%)

장점:

· 높은 전력 밀도;

· 대규모 생산 노력;

· 엄격한 기계적 특성;

· 성능;

결점:

· 작동유 누출;

· 작동 유체 매개변수에 대한 까다로운 요구 사항;

· 높은 비용;

· 마모 증가;

7) 선형 모터(효율은 90-95%에 도달할 수 있음)

장점:

· 고속 및 가속도;

· 낮은 소음 및 진동 수준;

· 고성능;

· 유지보수가 필요하지 않습니다.

· 전체 시스템에서 단 하나의 이동 요소;

결점:

· 작은 작업 스트로크;

· 소규모 생산 노력;

· 제어 컨트롤러의 속도가 요구됩니다.

위의 모든 병진 모션 드라이브의 장점과 단점은 동일한 매개변수에 따라 비교하여 표(표 1)에 요약할 수 있습니다. 철도 차량의 문을 열고 닫는 구동력과 열차 자체의 견인 모터를 비교하는 것은 의미가 없기 때문에 왕복 운동 메커니즘 클래스 사이에서 비교가 정확하게 수행된다는 점을 다시 한 번 반복하겠습니다. 이는 요구 사항이 다른 완전히 다른 장치입니다. 현재까지 제조업체는 선형 모션 분야에서 수많은 장치를 개발했습니다. 매개변수의 범위는 매우 넓으며 검토 작업의 틀 내에서 이러한 모든 매개변수에 대해 특정 디지털 범위를 설명하는 것은 불가능합니다. 또한 해마다 개발자는 장치의 새로운 시리즈와 모델을 제공하여 기존 매개변수의 범위를 확장합니다. 따라서 표 1에 제시된 비교는 각 드라이브 유형의 일반적인 장점과 단점을 기반으로 합니다. 저자는 표 1의 자료가 드라이브 유형을 선택하는 데 도움이 되는 지침이 아니라 우선 시연 및 정보 제공의 목적이 있음을 강조합니다. 각 매개변수는 1(*)부터 5(*****)까지의 등급으로 평가됩니다. 여기서 *는 최악의 값이고 *****는 가장 좋은 값입니다.

표 1. 번역 드라이브 비교

매개변수	벨트	랙 및 피니언 변속기	공압 실린더	유압실린더	리니어 모터
속도
가속

작동 스트로크
소음 수준
유지 보수 요구 사항
전환 과정
가격

리니어 모터의 분류

일반적인 특성에 따라 다음과 같이 분류할 수 있습니다.

· 동기/비동기;

· 작거나 큰 가속도;

· 견인력/위치;

· 수동/강제 냉각;

· 규제되지 않음/관리됨;

· 설계상.

결과적으로 설계에 따른 분류에는 광범위한 매개변수가 포함됩니다. 이전에 알려진 분류를 요약하고 그 중 가장 기본적인 분류를 제시하겠습니다(표 2).

표 2. LD 설계 매개변수의 분류

	실행 옵션
자속 폐쇄	종방향 흐름(축 방향)
	교차 흐름
	세로-가로 흐름
인덕터 유형	강자성 코어 포함
	에어 코어
	에폭시 화합물로 채워짐
활성 요소 양식 유형	일방적
	양면
	U자형
	C자형

	같은 축의
여기 시스템	영구자석
	초전도 자석
	자기 코어가 있는 여자 권선
	결합 여기
권선형
	드럼형
	링 종류
	집중된 릴
	그램 유형
고정자 권선의 극성 분할	꾸준한 발걸음으로
	가변 피치
보조 요소	반자성
	강자성체
	영구 자석 포함
	결합된
2차 요소의 물질 상태 집합	단단한
	액체

결론

오늘날 병진 운동 드라이브 개발에서 가장 유망한 분야 중 하나인 선형 전기 기계는 일반 및 특수 목적 장치의 일부로 성공적으로 사용되고 있습니다. 회전 운동 모터에 비해 업계에서 선형 전기 모터를 훨씬 더 드물게 사용함에도 불구하고 선형 기계의 종류는 매우 광범위하며 새로운 모델이 지속적으로 개발되어 점차 오래된 전기 기계 경쟁자를 대체합니다. 현대적인 적용 분야와 리니어 모터의 장단점을 고려한 결과, 리니어 모터를 여러 가지 경우에 사용하는 것이 바람직하다는 결론을 내릴 수 있습니다. 즉, 낮은 힘의 고속 서보 드라이브의 기반으로 또는 다른 무버의 사용이 불가능하거나 합리적이지 않은 경우 견인 모터.

참고자료

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주석

이 기사에서는 선형 전기 기계의 개요를 제공합니다. 선형 전기 모터의 개념 정의가 공식화되었습니다. 평면 및 동축 선형 모터의 작동 원리를 고려합니다. 기존 적용 분야가 나열되어 있습니다. 선형 전기 모터와 다른 전기 기계, 유압 및 공압 왕복 드라이브를 비교합니다. 비교 결과, 선형 전기 기계의 장점과 단점이 드러났습니다. 또한 선형 전기 모터의 다양한 유형과 디자인을 분류합니다. 비교 분석 결과를 바탕으로 다양한 산업 분야에서 이 등급의 기계를 사용하는 데 대한 권장 사항이 제공됩니다.

키워드: 선형 전기 모터, 병진 운동 드라이브, 브러시리스 전기 기계.

이 논문에는 선형 전기 모터에 대한 리뷰가 포함되어 있습니다. 리니어 모터 개념의 정의가 공식화되었습니다. 평면형 및 관형 선형 모터의 작동 원리를 고려했습니다. 기존 사용 영역을 나열했습니다. 선형 전기 모터와 다른 전기 기계, 유압 및 공압 왕복 운동 메커니즘을 비교했습니다. 비교 결과 선형 전기 기계의 장점과 단점이 확인되었습니다. 또한 선형 모터의 다양한 유형과 디자인의 분류가 표시되었습니다. 비교 분석 결과 다양한 산업 분야에서 기존 유형의 기계 사용에 대한 권장 사항이 제공되었습니다.

키워드:선형 전기 모터, 병진 메커니즘, 브러시리스 전기 기계.

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축형 내연기관 Duke Engine

우리는 실제로 한 세기 동안 존재해온 내연 기관의 고전적인 디자인에 익숙합니다. 실린더 내부의 가연성 혼합물이 빠르게 연소되면 압력이 증가하여 피스톤이 밀려납니다. 그러면 커넥팅 로드와 크랭크를 통해 샤프트가 회전합니다.

클래식 내연 기관

엔진을 더욱 강력하게 만들려면 우선 연소실의 부피를 늘려야 합니다. 직경을 늘리면 피스톤의 무게가 늘어나 결과에 부정적인 영향을 미칩니다. 길이를 늘림으로써 커넥팅 로드를 늘려 엔진 전체의 크기를 전체적으로 키워줍니다. 또는 실린더를 추가할 수 있으며 이는 자연스럽게 결과적인 엔진 볼륨도 증가시킵니다.

첫 번째 항공기의 ICE 엔지니어들은 이러한 문제에 직면했습니다. 그들은 결국 피스톤과 실린더가 샤프트를 기준으로 동일한 각도로 원으로 배열되는 아름다운 "스타" 엔진 설계를 생각해 냈습니다. 이러한 시스템은 공기 흐름에 의해 잘 냉각되지만 크기가 매우 큽니다. 따라서 솔루션 검색이 계속되었습니다.

1911년에 로스앤젤레스의 Macomber Rotary Engine Company는 최초의 축형(축형) 내연 기관을 출시했습니다. 스윙(또는 경사) 와셔가 있는 엔진인 "배럴" 엔진이라고도 합니다. 원래 설계에서는 피스톤과 실린더가 메인 샤프트 주위에 평행하게 배치될 수 있습니다. 샤프트의 회전은 피스톤 커넥팅로드에 의해 교대로 눌려지는 스윙 와셔로 인해 발생합니다.

Macomber 엔진에는 7개의 실린더가 있었습니다. 제조업체는 엔진이 150~1500rpm의 속도에서 작동할 수 있다고 주장했습니다. 동시에 1000rpm에서는 50마력을 생산했습니다. 당시 사용 가능한 재료로 제작되었으며 무게는 100kg, 크기는 710 x 480mm입니다. 이러한 엔진은 선구적인 비행가 Charles Francis Walsh의 비행기인 Walsh의 Silver Dart에 설치되었습니다.

훌륭하고 약간은 미친 엔지니어, 발명가, 디자이너이자 사업가인 John Zachariah DeLorean은 기존 자동차 제국에 맞서 새로운 자동차 제국을 건설하고 완전히 독특한 "드림 카"를 만드는 꿈을 꾸었습니다. 우리 모두는 단순히 DeLorean이라고 불리는 DMC-12를 알고 있습니다. 그녀는 영화 '백 투 더 퓨처'를 통해 스크린 스타가 되었을 뿐만 아니라, 플렉시글래스 프레임의 알루미늄 본체부터 걸윙 도어까지 모든 면에서 독특한 솔루션으로 두각을 나타냈습니다. 불행히도 경제 위기를 배경으로 자동차 생산은 그 자체를 정당화하지 못했습니다. 그리고 DeLorean은 허위 마약 사건에 대한 오랜 재판을 받았습니다.

그러나 DeLorean이 독특한 엔진으로 자동차의 독특한 외관을 보완하기를 원했다는 사실을 아는 사람은 거의 없습니다. 그의 죽음 이후 발견된 그림 중에는 축형 내연 기관의 그림이 있었습니다. 그의 편지에 따르면 그는 1954년에 그러한 엔진을 구상했고 1979년에 본격적으로 개발을 시작했습니다. DeLorean 엔진에는 3개의 피스톤이 있으며 샤프트 주위에 정삼각형으로 배열되어 있습니다. 그러나 각 피스톤은 양면으로 이루어져 있었습니다. 피스톤의 각 끝은 자체 실린더에서 작동해야 했습니다.

DeLorean의 노트에서 그림 그리기

어떤 이유로 엔진이 탄생하지 못했습니다. 아마도 처음부터 자동차를 개발하는 것이 다소 복잡한 작업으로 판명 되었기 때문일 것입니다. DMC-12에는 푸조, 르노, 볼보가 공동 개발한 130마력의 2.8리터 V6 엔진이 장착되었습니다. 와 함께. 호기심 많은 독자는 이 페이지에서 DeLorean의 그림과 메모를 스캔하여 연구할 수 있습니다.

축류 엔진의 이국적인 버전 - "Trevent 엔진"

그러나 이러한 엔진은 널리 보급되지 않았습니다. 대형 항공기는 점차 터보제트 엔진으로 전환했으며 자동차는 여전히 샤프트가 실린더에 수직인 설계를 사용합니다. 유일하게 흥미로운 점은 그러한 계획이 소형화가 유용한 오토바이에 뿌리를 내리지 못한 이유입니다. 분명히 그들은 우리가 익숙한 디자인에 비해 어떤 중요한 이점도 제공하지 못했습니다. 이제 이러한 엔진이 존재하지만 실린더에 얼마나 잘 맞는지 때문에 주로 어뢰에 설치됩니다.

양면 피스톤을 갖춘 "원통형 에너지 모듈"이라는 변형입니다. 피스톤의 수직 막대는 물결 모양 표면을 따라 움직이는 정현파를 나타냅니다.

축형 내연 기관의 주요 특징은 소형입니다. 또한 와셔의 각도를 변경하여 압축비(연소실 체적)를 변경하는 기능도 포함됩니다. 구형 베어링 덕분에 와셔가 샤프트에서 흔들립니다.

그러나 뉴질랜드 회사인 Duke Engines는 2013년에 축류형 내연기관의 최신 버전을 선보였습니다. 해당 장치에는 5개의 실린더가 있지만 연료 분사 노즐은 3개만 있고 밸브는 하나도 없습니다. 모터의 또 다른 흥미로운 특징은 샤프트와 와셔가 반대 방향으로 회전한다는 사실입니다.

엔진 내부에서는 와셔와 샤프트가 회전할 뿐만 아니라 피스톤이 있는 실린더 세트도 회전합니다. 덕분에 밸브 시스템을 제거할 수 있었습니다. 점화 순간 움직이는 실린더는 연료가 주입되는 구멍과 점화 플러그가 있는 구멍을 간단히 통과합니다. 배기 단계에서 실린더는 가스 배출구를 통과합니다.

이 시스템 덕분에 필요한 스파크 플러그와 인젝터의 수가 실린더 수보다 적습니다. 그리고 회전당 총 피스톤 행정 수는 기존 설계의 6기통 엔진과 동일합니다. 동시에 축 모터의 무게는 30% 감소했습니다.

또한 Duke Engines의 엔지니어들은 자사 엔진의 압축비가 기존 엔진보다 우수하며 91옥탄 가솔린의 경우 15:1이라고 주장합니다(표준 자동차 내연 기관의 경우 이 수치는 일반적으로 11:1입니다). 이러한 모든 지표는 연료 소비 감소로 이어질 수 있으며 결과적으로 환경에 대한 유해한 영향 감소(또는 목표에 따라 엔진 출력 증가)로 이어질 수 있습니다.

이 회사는 현재 상업용 엔진을 개발하고 있습니다. 기술 성숙 시대, 다양화, 규모의 경제 등 업계에 어떻게 심각한 영향을 미칠 수 있는지 상상하기 어렵습니다. 분명히 Duke Engines에서요. 그들은 또한 이를 대표하므로 모터 보트, 발전기 및 소형 항공기용 엔진을 제공할 계획입니다.

듀크 엔진 저진동 시연

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축형 내연기관 Duke Engine

클래식 내연 기관

1911년에 로스앤젤레스의 Macomber Rotary Engine Company는 최초의 축형(축형) 내연 기관을 출시했습니다. 스윙(또는 경사) 와셔가 있는 엔진인 "배럴" 엔진이라고도 합니다. 원래 설계에서는 피스톤과 실린더가 메인 샤프트 주위에 평행하게 배치될 수 있습니다. 샤프트의 회전은 피스톤 커넥팅로드에 의해 교대로 눌려지는 스윙 와셔로 인해 발생합니다.
Macomber 엔진에는 7개의 실린더가 있었습니다. 제조업체는 엔진이 150~1500rpm의 속도에서 작동할 수 있다고 주장했습니다. 동시에 1000rpm에서는 50마력을 생산했습니다. 당시 사용 가능한 재료로 제작되었으며 무게는 100kg, 크기는 710 x 480mm입니다. 이러한 엔진은 선구적인 비행가 Charles Francis Walsh의 비행기인 Walsh의 Silver Dart에 설치되었습니다.

소련 엔지니어들도 옆에 서지 않았습니다. 1916년에는 A. A. Mikulin과 B. S. Stechkin이 설계한 엔진이 등장했고, 1924년에는 Starostin 엔진이 등장했습니다. 아마도 항공 역사를 좋아하는 사람들만이 이 엔진에 대해 알고 있을 것입니다. 1924년에 수행된 상세한 테스트에서 마찰 손실이 증가하고 해당 엔진의 개별 요소에 큰 부하가 걸리는 것으로 알려져 있습니다.