В прошлом номере сборника уже упоминалось о выпуске в конце 1972 г. американским концерном «ОМС» опытной партии однороторных двигателей с воздушным охлаждением, работающих по принципу, предложенному Феликсом Ванкелем. Около 200 таких двигателей, развивающих мощность 35 л. с. при объеме камеры сгорания 528 см 3 , были установлены на «снегомобилях» — мотонартах «Эвинруд»/«Джон-сон». В течение зимы 1972—1973 гг. эти мотонарты испытывались по особой программе на севере страны — в самых тяжелых эксплуатационных условиях и, как сообщает фирма, «проявили себя с наилучшей стороны».
С самого начала не было секретом, что мотонарты (отнюдь не основная продукция концерна) — это лишь начальный, пробный этап, а главной целью широко поставленных конструкторско-экспериментальных работ, продолжающихся уже более шести лет, является создание надежного и конкурентоспособного роторного двигателя для массового — «потребительского» подвесного мотора. «В принципе можно было бы, наверное,— рассказывает один из ведущих инженеров концерна, хорошо известный читателям сборника Чарлз Странг, — сразу попробовать сделать подвесной мотор и на базе разрабатываемых 35-сильных двигателей. Однако их решили предназначить для установки на мотонартах именно потому, что там условия работы будут явно тяжелее, чем на прогулочной лодке».
И вот сделан еще один важный шаг вперед. Теперь проверяется возможность создания лодочного мотора большой мощности, работающего в особо напряженном режиме. 23 февраля на Морском стадионе в Майами, пользующемся славой самой большой водноспортивной арены мира, был впервые продемонстрирован гоночный подвесной мотор «Эвинруд» с роторным двигателем.
Многотысячной аудитории, состоящей из специалистов-моторостроителей и представителей прессы ряда стран, мотор представили президент и вице-президент «ОМС» Вильям и Роберт Скотт. Пояснения давали технический директор Си Меткаф и Чарлз Странг. И наконец, показывали новинку в действии лучшие фирменные гонщики во главе с Биллом Манси — обладателем Золотого кубка АПБА по результатам 1972 г. в неограниченном классе. Гоночный катамаран с новым мотором легко развивал огромную скорость; работал новый «Эвинруд», «как часы». Журналисты дружно отмечали его необычный внешний вид: как будто на транец навесили узкий и высокий сундук, привычного дейдвуда не видно.
Закончился парадный спектакль — и стало ясно, что создатели мотора в общем-то сказали о нем очень мало конкретного. Известно, что двигатель имеет общий рабочий объем 123 куб. дюйма (2000 см 3 ). Четыре ротора расположены один над другим. Охлаждение комбинированное: наружное водяное и внутреннее — воздушное, точнее — потоком горючей смеси, идущей от карбюратора к камерам сгорания (так называемое charge cooling — охлаждение впуском смеси). Комбинация аксиальных и радиальных каналов для подачи горючей смеси обеспечивает надежное охлаждение узлов двигателя во всем рабочем диапазоне мощностей от минимальной до максимальной.
Кстати говоря, относительно максимальной мощности, развиваемой новым «Эвинрудом», Си Меткаф высказался довольно туманно. Он заявил, что мощность и тяга роторного мотора примерно на две трети выше, чем у специальных гоночных подвесных моторов последних выпусков. Мощность таких моторов, как «Супер-Странглер» (фирмы «Эвинруд») или «Твистер-II» («Меркюри») равна или даже несколько превышает 200 л. с. Это дает основание предполагать, что описываемый экспериментальный гоночный «Эвинруд» развивает максимальную мощность порядка 320—350 л. с. (по оценке французского журнала «Бато» — 340 л. с.).
При демонстрации мотора особо подчеркивались бесшумность и уравновешенность работы двигателя на всех режимах вследствие отсутствия вибраций, характерных для двигателей с возвратно-поступательным движением поршня и шатунно-кривошипных механизмом. Подчеркивалось широкое применение новейших легких алюминиевых сплавов, однако и вес подвесного мотора в целом назван не был.
В выступлениях руководителей фирмы отмечалось, что подготовлен переход к конструированию и созданию подобных двигателей меньшей мощности. Однако тут же подчеркивалось, что демонстрируемый мотор является чисто экспериментальной моделью и до выпуска роторных мот торов общего потребления еще далеко — его не будет и в 1974 году.
Намечена широкая программа эксплуатационных испытаний мотора: он будет проверен в самых ответственных гонках и самых тяжелых марафонах.
Только что стало известно и о боевом крещении гоночного «Эвинруда» — 4 марта на традиционном 9-часовом марафоне «Паркер» в штате Аризона. Точнее сказать, не «Эвинруда», а «Эвинруда» и «Джонсона», поскольку к этому времени были готовы уже два совершенно одинаковых мотора, чисто символически имеющих разные наименования. Первый блин, однако, оказался комом: ни один из моторов не дотянул до конца марафона.
В этом нет ничего неожиданного,— заявил Ч. Странг. — Для того первые роторные моторы мы и сделали гоночными, чтобы проверять надежность, выявлять слабые узлы конструкции в самых жестких условиях эксплуатации. Вообще же он лично весьма оптимистично оценивает перспективы применения роторных двигателей «Ванкель-ОМС» в подвесных моторах любых мощностей.
Очевидно конструкторы мотора сумели найти причины неисправности и приняли меры: на следующих соревнованиях (200-километровая гонка в Майами) все три катера с роторными подвесниками «ОМС» без труда оторвались от соперников и разыграли первые три места между собой.
Читайте также: Винт для лодочного мотора ямаха 15 для скорости
Если о 35-сильном «ОМС» для мотонарт было сказано, что он отличается от двигателя конструкции самого Ванкеля, как первый «Форд» модели «Т» от современого автомобиля «Линкольн-Континенталь», то для в десять раз более мощного подвесного «Эвинруда» нашли не менее образное сравнение: «Он отличается от двигателя Ванкеля, как ракета праздничного фейерверка от применяемой при запуске «Аполлона».
У наших читателей, которые, безусловно, помнят краткие сообщения о выпуске 10-сильных роторных подвесных моторов в Италии, 20- и 45-сильных — в Японии (см., например, №40), может сложиться впечатление, что американцы с опозданием решают проблемы, давно уже решенные на других материках. Это не так: существующие модели оказались неконкурентоспособными и пока для массового производства непригодны. Попытки «приставить» к дейдвудной трубе подвесного мотора роторный двигатель в том виде, в каком он был запатентован Ванкелем, положительного результата не дают.
Роторный двигатель своими руками
Для начала рассмотрим принцип действия роторного двигателя на рисунке 1 (или см. более подробно на странице «Принцип работы роторного двигателя»).
 Рис. 1. Принцип действия (I—IV) и кинематическая схема (справа снизу) роторного двигателя. Обозначения позиций на схеме — см. рис. 2. |
Для любителей-катеростроителей представит большой интерес возможность изготовления своими руками роторного двигателя данной конструкции в условиях небольшого завода или даже мастерских, имеющих лишь токарный, долбежный, фрезерный и сверлильный станки. Рассмотрим технологию изготовления деталей и сборки роторного двигателя.
Технология изготовления роторного двигателя упрощенной конструкции мощностью до 49 л. с.
 Рис. 2. Конструктивная схема роторного двигателя: поперечный разрез (показан вариант с водяным охлаждением) и продольный разрез (вариант с воздушным охлаждением): 1 — корпус двигателя (см. рис. 4); 2 — ротор (см. рис. 6); 3 — продольные уплотнения — лопасти ротора (см. рис. 7, а); 4 — боковые (торцевые) уплотнения (см. рис. 7, б); 5 — медно-графитовый подшипник скольжения (Б на рис, 6); 6 — неподвижная центральная шестерня (см. рис. 8), связанная с ротором внутренним зацеплением 7; 8 — правый эксцентрик (см. рис. 9); 9 — левый эксцентрик (см. рис. 11) с валом; 10 — балансиры (см. рис. 10, а и б); 11 — стакан прерывателя (см. рис. 13, б); 12 — правый фланец (см. рис. 12, а); 13 — крышка-фланец (см. рис. 12, б), в которой закреплен вал неподвижной шестерни; 14 — втулка (см. рис, 10, в); 15 — стяжная шпилька между эксцентриками (см. рис. 10, г); 16 — левый фланец (см. рис. 13, а); 17 — маховик-вентилятор (см. рис, 14); 18 — кожух маховика-вентилятора (см. рис. 15). А — место свечи; Б — выхлоп; В — место карбюратора; Г — окно всасывания; Д — распределительный кулачок зажигания; Е — место магнето; Ж — подача масла от маслонасоса; И — место маслонасоса и бензонасоса; К — поток воздуха. |
На двигатель можно надеть рубашку под водяное охлаждение, а на вал маслонасоса установить центробежный насос для подачи воды охлаждения.
В двигателе всего две основные детали, трудоемкие и сложные в изготовлении: это корпус и ротор двигателя.
Корпус. Корпус роторного двигателя можно изготовить не только литым, но и сварным. От шлифованной трубы Ø184 отрезаем две заготовки длиной по 240 мм, прихватываем и привариваем к ним с обоих концов фланцы, а затем на токарном станке торцуем эти фланцы вместе с корпусом точно в размер. На наружных поверхностях фланцев проводим риску по окружности Ø206 для сверления отверстий под болты и штифты.
 Рис. 3. Изготовление корпуса роторного двигателя: а — половина корпуса, обработанная в размер; б — корпус, подготовленный для испытания. |
Затем заготовки с торцованными фланцами обрезаем вдоль трубы фрезой (параллельно шлифованной поверхности трубы с допуском ±0,05) в размер 119 мм, после чего половинки корпуса (рис. 3, а) стыкуем и привариваем одну к другой. Для возможности гидравлического испытания корпуса ставим заглушки по торцам, в одну из которых вварена труба (рис. 3, б) для подачи воды.
По окончании испытаний привариваем наружные ребра охлаждения (рассматривается вариант с воздушным охлаждением), нижнюю прямостенную часть патрубка под выхлопную трубу и стаканы под свечи зажигания. По окончании сварки фрезеруем три выхлопных окна в патрубке и сверлим отверстия под свечи зажигания. Острые кромки необходимо закруглить под радиус 2 мм (кроме больших фланцев, где все углы должны быть острыми).
 Рис. 4. Корпус с выхлопным патрубком: 1 — стакан под свечу; 2 — ребра воздушного охлаждения; 3 — прямостенная нижняя часть выхлопного патрубка; 4 — конусная часть выхлопного патрубка. |
Читайте также: Ariston avtf 104 мотор
На рис. 4 приведен чертеж корпуса роторного двигателя и отдельно — конусного патрубка с фланцем крепления выхлопной трубы, привариваемого после фрезеровки окон.
Ротор. Ротор двигателя сварной. Основой его служит точеный стакан длиной 205 мм с внутренним отверстием Ø80 и наружным диаметром 111 мм. К этому стакану привариваем три продольные планки-ребра (рис. 5, а) с углом между их осями 120°.
 Рис. 5. Детали ротора: а — продольные планки, образующие ребра ротора (3 шт.); б — боковые планки, образующие стенки ротора (6 шт.). |
После этого устанавливаем на свои места и прихватываем боковые основные планки (рис. 5, б; 6 шт.), каждая пара которых образует одну стенку (грань) ротора. Боковые планки привариваем к продольным ребрам и к стакану (по торцам), а также свариваем каждую пару между собой.
По окончании сварки ротор отжигаем в печи и только после полного его охлаждения приступаем к чистовой обработке. Расточим чисто отверстие Ø80 на Ø84 +0,005 ; затем одеваем ротор на оправку в центрах и ведем обработку с шлифовкой торцов и места посадки скользящего медно-графитового подшипника (Б на рис. 6) Ø100 -0,05 длиной 20 мм.
 Рис. 6. Ротор в сборе (без уплотнений): А — отверстия под пружины (3 шт. в одну сторону и 3 шт. в другую — на каждом ребре); Б — скользящий подшипник; В — шаблон для чистовой обработки ротора в сборе. |
Зубья шестерни с внутренним зацеплением (m = 3; z = 30; ро = 90) долбим на долбежном станке (допустимо — на поперечно-строгальном).
Наружные поверхности ротора обрабатываем по шаблону (В на рис. 6) желательно — на долбежном станке с одной установки, как и шестерню. Размеры шаблона приведены на рис. 6. Для построения на окружности диаметром 120 мм откладываем хорды по 5 мм. Проводим радиусы указанной на рисунке величины R; полученные точки соединяем лекалом и точно обрабатываем. Наложив шаблон на отверстие Ø100, вычерчиваем на торце заготовки линии «треугольника», по которым и обрабатываем поверхности ротора.
В отверстие Ø100 по концам ротора запрессовываем медно-графитовые скользящие подшипники (можно заменить их подшипниками из латуни). При латунных подшипниках — прессовая посадка, а при медно-графитовых втулках — тугая.
 Рис. 7. Уплотнения ротора: а — продольные пластины по ребрам ротора: I — чугунные (всего 6 шт.); II — латунные (всего 6 шт.); III — чугунные (6 шт.) — вариант без пружин. б — боковые (торцовые) пластины из латуни (6 шт.); в — пружина. |
Уплотнения трех ребер ротора состоят каждое из четырех пластин (рис. 7, а) — двух чугунных и двух латунных, которые тремя пружинами (рис. 7, в) отжимаются вверх и влево (две пластины) и вверх и вправо (другие две пластины). Чугунные уплотнительные пластины лучше всего изготовить из белого (отбеленного) чугуна или из чугуна для центробежной отливки. На рис. 7, а приведены два варианта конструкции чугунных пластин. Боковые (торцевые) уплотнения (рис. 7, б) ротора состоят только из латунных пластин, прижимающихся к стенкам пружинами.
Изготовление остальных деталей и сборка роторного двигателя
Сварной ротор вращается вокруг неподвижной центральной шестерни (m = 3; z = 20; Do = 60), показанной на рис. 8.
 Рис. 8. Центральная неподвижная шестерня: А — места посадки подшипника № 204; Б — 4 отв. Ø6 для смазки. |
Справа на вал шестерни (Ø20 +0,03 ) надет подшипник № 204, на который ставится правый эксцентрик с восемью шлицами, показанный на рис. 9.
 Рис. 9. Правый эксцентрик, надеваемым на вал неподвижной центральной шестерни. Эксцентрицитет 15 мм. А — место посадки подшипника № 204; Б — поверхность работы медно-графитового подшипника; В — по окружности сверлить 8 отв. Ø6 для смазки; Г — отверстия под болты со втулками. |
На шлицы правого эксцентрика ставится правый балансир (рис. 10, а), имеющий шестерню для передачи вращения.
 Рис. 10. Детали роторного двигателя: а — правый балансир ротора; б — левый балансир ротора; в — втулка на валу шестерни; г — стяжная шпилька-втулка между эксцентриками (3 шт.); д — балансировочный болт; е — втулка. А — посадка подшипника № 204; Б — зубчатое колесо: m = 2; z = 30; ро = 60; В — торцевать с одной установки с нарезкой резьбы. |
Для упора подшипников № 204 между ними на вал Ø20 неподвижной шестерни (под правым эксцентриком) надевается втулка (рис. 10, в). Слева в неподвижную шестерню запрессовывается подшипник, в который входит конец вала с левым эксцентриком, показанного на рис. 11.
 Рис. 11. Вал ротора с левым эксцентриком. Эксцентрицитет 15 мм. Обработка кр. Δ6. А — шпоночная канавка (10 мм, l = 30, глубина 12 мм) с двух сторон; Б — с двух сторон глубиной 4 мм; В — поверхность работы медно-графитового подшипника; Г — подшипник № 204; Д — подшипник № 207; Е — 16 отв. Ø6 для смазки; Ж — 7 отв. Ø16 для облегчения. |
Читайте также: Мотор g4fc допуски масла
Для скрепления левого и правого эксцентриков между собой соединяем их тремя стяжными шпильками-втулками (рис. 10, г), в концы которых ввинчиваются винты М10.
Сварной ротор, полностью собранный с эксцентриками и балансирами, скрепляется специально изготовляемым балансировочным болтом с втулкой (рис. 10, д, е) и балансируется на специальном балансирном станке или вручную на двух рейках-ножах. После точной балансировки производится сборка ротора с корпусом; ротор должен легко проворачиваться от руки.
Сварные фланцы (рис. 12, а и 13, а) после сварки должны пройти отжиг в печи.
 Рис. 12. Правый сварной фланец (а) и его крышка-фланец (б). А — отверстия с двух сторон сверлить точно ±0,003; Б — всасывающее окно. |
 Рис. 13. Левый фланец (а) и вставляемый в него стакан (6) катушки зажигания и прерывателя. А — приварить патрубок карбюратора; Б — при сборке сверлить отверстия Ø16; В — отверстия вентилятора; Г — отверстия крепления фланца; Д — прерыватель; Е — конденсатор; Ж — от мотопилы «Дружба». |
Шлифуем рабочие поверхности фланцев с расточкой отверстия и шлифовкой по торцу, а также наносим риски для сверления крепежных отверстий. Восемь отверстий правого фланца необходимо сверлить по указанным диаметрам с допуском ±0,003 мм. Деталь следует обрабатывать с одной установки с шлифовкой торцевой стороны.
Между фланцами и корпусом роторного двигателя ставится латунная прокладка толщиной 0,2—0,1 мм.
Правый фланец с наружной стороны закрывается крышкой-фланцем (рис. 12, б), к которой крепится на шпонках неподвижная центральная шестерня. После этого снаружи можно ставить магнето, маслонасос, стартер или пусковое приспособление, а также бензонасос. Магнето можно использовать от пускового двигателя трактора «ДТ-54».
На вал с левым эксцентриком производим посадку шарикоподшипника № 207, на который садится левый фланец (рис. 13, а). На этот же вал устанавливаем левый балансир (рис. 10, б), а затем стакан (рис. 13, б), к которому крепятся катушки зажигания и прерыватель. Для опережения зажигания стакан может поворачиваться. От катушек зажигания наружу выходит один высоковольтный провод к свече зажигания.
Катушка зажигания состоит из прерывателя и трех катушек с тремя сердечниками из трансформаторного железа, набранных в пакет, соединенных заклепками и обработанных на токарном станке.
 Рис. 14. Маховик-вентилятор. А — кулачки прерывателя; Б — магниты; В — трансформаторное железо; Г — лопасти вентилятора. |
Маховик-вентилятор (рис. 14) можно изготовить из дуралюмина или алюминия с заливкой в маховик пластинчатых магнитов с пакетами из трансформаторного железа. Кулачки прерывателя изготовлены совместно с маховиком. В данный маховик устанавливается шесть магнитов.
После маховика устанавливается его кожух (рис. 15) с шарикоподшипником № 207. Этот шарикоподшипник зажимается конической шестерней с коренной гайкой.
 Рис. 15. Кожух маховика-вентилятора. А — ребро. |
После полной сборки и прокручивания ротора от руки двигатель ставится на стенд и в холодную вращается 24 часа с подливкой масла во всасывающее окно.
Карбюратор (от машины «Москвич-400») крепится на патрубок левого фланца (см. А на рис. 13, а). Смесь бензина, масла и воздуха из камеры левого балансира устремляется через окна внутрь сварного ротора и охлаждает его, а затем попадает в камеру правого балансира, откуда через всасывающее окно поступает в рабочий цилиндр.
Заключение
Данный двигатель с рабочим объемом 247 см³ и степенью сжатия 7 был изготовлен в ноябре 1963 года. Его ротор был изготовлен из стали 18ХНЗА, а корпус отлит из алюминиево-магниевого сплава под давлением.
Этот двигатель работал на бензине Б-90 с маслом МС, но для улучшения охлаждения в топливо добавлялся бензол и метиловый спирт. Двигатель развил мощность 49 л. с. при 18000 об/мин и температуре выхлопных газов 980° С.
В другом варианте роторного двигателя при том же рабочем объеме 247 м³ степень сжатия была повышена вдвое — до 14; это дало возможность получить большую мощность — 57 л. с. при 21240 об/мин и температуре выхлопных газов 1120° С. Этот двигатель работал на смеси из метилового спирта (70%) и бензола (30%); для смазки применялось касторовое масло. При этом были расширены фазы газораспределения.
Испытания нового роторного двигателя продолжаются. Ведутся исследования его работоспособности и долговечности; производится замена уплотнительных пластин с применением различных материалов.
Данный роторный двигатель проработал 80 часов в полете (на малом ранцевом вертолете на одного человека).
Н. Н. Мельник, «Катера и яхты», 1965 г.
Поделитесь этой страницей в соц. сетях или добавьте в закладки:
- Свежие записи
- Чем отличается двухтактный мотор от четырехтактного
- Сколько масла заливать в редуктор мотоблока
- Какие моторы бывают у стиральных машин
- Какие валы отсутствуют в двухвальной кпп
- Как снять стопорную шайбу с вала
источники:https://evakuatorinfo.ru/rotor-dlya-lodochnogo-motora