Ez az AP fizika C osztályom.
A Wankel rotációs motorok meglehetősen zseniálisak. A dugattyús motorok megpróbálására tett kísérletet keltették, és bebizonyították, hogy elegendő teljesítmény érhető el a dugattyúk mozgása nélkül. Ezek nagyon kevés mozgó alkatrészre támaszkodnak, hogy áramot termeljenek, és ezeket a néhány alkatrészt nagyon okos, többfeladatos módon használják fel. Ismerje meg a Wankel Rotary motor alkatrészeit, mielőtt meg tudnánk építeni.
kellékek:
1. lépés: A rotorház
A rotorház a Wankel-motor minden tevékenységének otthona. A motor működése közben helyben marad, és az égési ciklus tartalmát szolgálja. A ház fala lehetővé teszi, hogy az égési ciklus megfelelő körülményei (amelyeket egy későbbi lépésben körvonalazzanak) előfordulhatnak a levegő megfelelő beáramlásának és belépésének lehetővé tételével. A ház alsó bal sarkában van egy kivezető gázok elhagyására szolgáló nyílás, és egy sor hűtőközeg-kabát, amely körülveszi a működési hőmérsékletet a vezetőképes hőátadás révén.
* A képek lebegő megjegyzéseket tartalmaznak, amelyek segítik az írásbeli magyarázatot
2. lépés: A rotor
A rotor a motor első mozgó része. A mérete kisebb, mint a behelyezett ház, de nagyon fontos tulajdonsága van, amely lehetővé teszi a ház teljes térfogatát a mozgatáskor. A forgórész csak a házon belüli egyetlen pozícióba illeszkedik, ahogyan azt szögben állítja (két permutáció jelenik meg), és az egyetlen módja annak, hogy a ház körül mozogjon, forgatás és fordítás is szükséges. Bár a forgórész nem mozog körkörös módon, a középpontja egy kört hajt végre, amikor a rotor teljes körű ciklust végez a ház körül. A motor kihasználja ezt a tulajdonságot, és a forgórész mozgását egyenes körkörös mozgásra fordítja.
A forgórész tartalmaz továbbá fogazott fogakat is, amelyek a motor hátlapjával összekötik a mozgását.
3. lépés: Az excentrikus tengely
A második (két) mozgó alkatrészként az excentrikus tengely az, ami a rotor off-center mozgásának egységes körkörös kimenetre történő fordítására szolgál. A tengely legszélesebb része a rotor kerek nyílásába illeszkedik, és keskenyebb részei egy másik rotor excentrikus tengelyéhez vagy egy jármű hajtóműjéhez csatlakoztathatók.
Az excentrikus tengely a nyomaték elvére támaszkodik a mozgás és a körkörös kimenet számára. A forgáspont a kimeneti tengely közepe. A forgástengely a kimeneti tengely közepétől a nagyobb excentrikus rész közepéig terjed. Az alkalmazott erő a motor és a táguló gázok (megvitatandó) égéséből származik a forgástengelyhez képest. A nyomaték kimenetet τ = rFsinθ modellezi, ahol θ = 90.
4. lépés: Az előlap
Az előlap fedi a motor elülső oldalát. Van egy lyuk a kimeneti tengelyhez, és két nyílással kell rendelkeznie a levegő beviteléhez. Kiegészítő modell, amely ezeket a portokat tartalmazza.
5. lépés: A hátlap
E demonstráció céljából a hátlapot a helyhez kötött szinkronizáló hajtóműhöz legközelebb eső részre kell csökkenteni, amely a forgórész fogaskerékével szembesül. Valójában a lemez nagyon hasonlít az előlapra, és tartalmaz portokat a levegő beviteléhez.
6. lépés: Összeszerelés!
Annak ellenére, hogy ez a Wankel motor egyszerűsített modellje, ezt a tervet a valós életre lehet méretezni. Olyan kevés alkatrész megtartása és az egymás közötti kapcsolat megértése gyors összeállítást tesz lehetővé.
1. Kezdje el a lakásfektetéssel. A valóságban ez az a rész, amikor a tömítéseket alkalmazzák.
2. Igazítsa a hátlap furatait a ház megfelelő lyukaihoz és csatlakoztassa a két csavarral.
3. Fordítsa át a szerelvényt úgy, hogy a hátlap lapos legyen a felületen.
4. Helyezze be a rotort, és győződjön meg róla, hogy a fogaskerék fogai a helyhez kötött fogaskerék fogaihoz illeszkednek a hátlapon.
5. Helyezze be az excentrikus tengelyt úgy, hogy a kimeneti része áthaladjon a hátlapon, és széles része illeszkedik a rotor nyílásába.
6. Fedje le az előlapot és rögzítse csavarokkal.
7. lépés: A motor működés közben
A motor négy lépésben lép be az égési ciklusába: levegőbevezetés, légnyomás, gyújtás és kipufogó. A rotor három részre osztja a házat, amelyek a ciklus minden részét elhelyezik.
A ciklus az 1. kamrában kezdődik. Ahogy a rotor a hátsó lemez álló hajtóműve körül forog, az 1 kamra térfogata tágul. Ez alacsonyabb légnyomást okoz a kamrában, és a külső levegő a beömlőcsöveken keresztül rohan. Az üzemanyag és az olaj egyidejűleg kerül beadásra. Ahogy a rotor tovább forog, a kamra térfogata csökken, és a nyomás a tökéletes gázjogra nő, PV = nRT. A megadott képen az 1 kamrából az összes levegő összenyomódott a 2 kamra kis térfogatába, és ezen a ponton gyullad. A levegő-üzemanyag keverék tárolt kémiai potenciálenergiája égés közben szabadul fel, és a kitáguló gáz erővel fejti ki a rotort, ami tovább folytatja mozgását. Ugyanez az erő átkerül a rotoron az excentrikus tengelyre, és a kapott nyomaték a kimeneti tengelyt forog. A ciklus akkor fejeződik be, amikor a kibővített gázt kiszorítják a kipufogónyílásból. A ciklus ugyanabban a sorrendben megismétlődik, amikor a rotor mindkét oldala egyidejűleg fut.
Meg kell jegyezni, hogy a forgórész minden teljes elfordulásakor az excentrikus tengely háromszor forog. Ez kisebb fordulatszámot tesz lehetővé kisebb mennyiségű égésnél.
Az animált motorok nevű webhely a motor mozgásának gifjéhez illeszkedik:
http://www.animatedengines.com/wankel.html
8. lépés: Történelem
A mai technológiákhoz hasonlóan a kezdeti rotációs motormodellek nem az, amit most használnak. Felix Wankelnek a forgómotor kezdeti koncepciója mind a rotort, mind a házát forgatta (látható a gif-ben). Ez lehetővé tette a nagyobb fordulatszám elérését, de a mozgó alkatrészek nagy számának köszönhetően is bonyolult.
A jelenlegi leggyakoribb kialakítás a motor következő iterációjában jött létre. A házat álló helyzetben tartották, és csak a rotort és az excentrikus tengelyét mozgatták, ami az általános kialakítást a jelenlegi egyszerűségéhez vezette.
Bár ez egyszerű volt, néhány lejtője volt - a motor megpróbálta az alacsonyabb fordulatszámon nyomatékot előállítani, és a megfelelő anyagok hiánya miatt krónikus problémát okozott az olajfogyasztás és a tömítés kopása. Amikor a Mazda részt vett a motor fejlesztésében, több olyan forgórész bevezetésével valósult meg, amelyek jobb nyomatékot és csökkentett olajfogyasztást eredményeztek, de mégsem teljesítették a szokásos dugattyús motorok teljesítményét.
A Mazda 2012-ben feladta erőfeszítéseit a forgómotorokban, az utolsó rotációs hajtású RX-8 gyártásával. A motorok problémái voltak a termikus hatékonysággal és a gázfogyasztással.
A Wankel forgómű nagyon okos koncepció, de a gyakorlatban hatástalannak bizonyult.
9. lépés: Javítások
Az alacsony nyomatékkibocsátás kérdésének megoldása érdekében azt javaslom, hogy növeljem az excentrikus tengely átmérőjét, valamint a rotor nyílását. Ez hosszabb forgástengelyt és nagyobb érintkezési területet biztosítana, amelyen keresztül az égési erő átvihető, ezáltal javítva a motor nyomaték képességeit mind az alacsony, mind a magas fordulatszámnál.
10. lépés: Köszönetnyilvánítás
A bemutatóra nyomtatott I modellt a Thingiverse mming1106 felhasználója szolgáltatta:
http://www.thingiverse.com/thing:170320
Dave Pratte a Speed Academy című cikkéből ismertem meg a Wankel-motor általános történetét:
http://speed.academy/how-rotary-engines-work/
Végül a Engineering Explained videói nagy segítséget nyújtottak a motorban való megjelenítésben:
http: //www.youtube.com/channel/UClqhvGmHcvWL9w3R4 …
