uzluga.ru
добавить свой файл
1



одностороннего действия является сокращение в 2 раза числа порш-ней. Это упрощает кинематическую схему приводного механизма и снижает стоимость двигателя. К основным недостаткам двигателей двойного действия относятся некоторые ограничения в возможно­стях конструкции и в меньшей степени режимов их работы. Следует отметить, что разработка прототипных двигателей связана с созда­нием всего многоцилиндрового двигателя в отличие от многоцилин-дрового двигателя одностороннего действия, который может быть собран из единичных модулей. Тем не менее такое значительное сокращение движущихся частей в двигателе имеет важные пре­имущества, и поэтому все наиболее значительные разработки дви­гателей мощностью свыше 15 кВт (~20 л. с.) обычно связаны с дви­гателями двойного действия. Но в области малых мощностей двига­тели одностороннего действия имеют несомненные преимущества. Двигатель одностороннего действия был изобретен в 1815 г. Позднее появились и другие варианты двигателей одностороннего

действия.

Двигатели двойного действия были изобретены также в XIX в. В 1885 г. Бзбкоком было дано описание изобретенного француз­ским инженером Шарлем Франшо в 1853 г. двухцилиндрового дви­гателя двойного действия. Впоследствии, в 1959 г. это изобретение было усовершенствовано Финкельштейном и Полански, а в дальней­шем дополнено многоцилиндровым свободнопоршневым двигателем Финкельштейна. Бэбкоком была также описана основная схема двигателей двойного действия с тремя и более цилиндрами, предло­женная знаменитым английским ученым и инженером Уильямом Сименсом, более известным по работам в области получения сталей. Идея Сименса об использовании приводного механизма с кача­ющейся шайбой никогда не была им реализована; только через 80 лет, после значительных изменений, она была применена Вена-ном в 1949 г. в двигателях Стирлинга, разработанных фирмой «Фи­липс».

Дальнейшее развитие двигатели Стирлинга двойного действия получили в работах, проводимых рядом фирм. Так, фирмы «Фи­липс» и «Форд» разработали вариант четырехцилиндрового двигателя Сименса с приводом от косой шайбы для автомобиля. Шведская фирма «Юнайтед Стирлинг» имеет различные, выполненные по схеме рис. 13.7 четырехцилиндровые двигатели Сименса с обычным кривошипно-шатунным механизмом, а фирма MAN/MWM — ряд­ные и V-образные двигатели двойного действия.

Работы над свободнопоршневыми двигателями Сименса начал проводить с 1978 г. и автор данной книги, а Финкельштейн раз­работал новые схемы для многоцилиндровых свободнопоршневых двигателей Сименса с совмещенными циклами [122].

Конструктивные разновидности двигателей одностороннего дей­ствия. Существующие компоновки двигателей Стирлинга односто­роннего действия (рис. 4.3) можно разделить на два типа: вытесни­тельные и двухпоршневые (с двумя рабочими поршнями в разных цилиндрах). Первые, в свою очередь, подразделяются на двигатели

84

с рабочим и вытеснительным поршнями в одном или разных цилин­драх (рис. 4.2). Как отмечалось ранее, условия работы и функции рабочего поршня и вытеснителя различные: условия рабочего поршня характеризуются значительным перепадом давления и практически постоянной температурой, а вытеснителя — небольшим постоянным перепадом давления и значительным перепадом температур. При работе двигателя газ совершает работу над поршнем (процесс рас­ширения) или наоборот (процесс сжатия); функции вытеснителя заключаются лишь в перемещении газа из одной полости в другую. В некоторых двигателях вытеснитель заполняется (частично или полностью) пористой металлической насадкой; в этом случае вытес­нитель является регенеративным теплообменником и называется регенеративным вытеснителем.

Одноцилиндровые двигатели вытеснительного типа. Схемы раз­личных вариантов, одноцилиндровых двигателей одностороннего действия вытеснителького типа (рабочий и вытеснительные поршни находятся в одном цилиндре) приведены на рис. 4.3. Впервые такая схема была применена Робертом Стирлингом в 1816 г. (рис. 4.4). Впоследствии эта же схема нашла широкое применение в двигателях и криогенных газовых машинах, разработанных фирмой «Филипс». В двигателях с регенеративным вытеснителем, с которым работал Стирлинг, и в двигателях типа Ренкина—Напира с отдельным внеш­ним регенератором может быть применен и обычный кривошипно-шатунный механизм привода. Очевидно, необходимое изменение объемов может быть достигнуто также и посредством механизма с вибрирующим цилиндром, однако такой тип машин еще не разра­ботан. Интересен и другой, свободнопоршневой вариант двигателя, предложенный профессором Билом и доведенный им до стадии вне­дрения. По-видимому, такие двигатели имеют широкие перспективы,

85