Двигатель на сжатом воздухе принцип работы

Вместо бензина – воздух

Через два года после презентации нового типа автомобильного двигателя с нулевым загрязнением атмосферы в ряде стран уже налаживается производство городских автомобилей с силовым агрегатом, работающем на сжатом воздухе, а российские специалисты всерьез думают о покупке лицензии на эту новинку.

Брат-пикап

Мысль о том, что сжатый воздух может приводить в действие небольшой автомобильный мотор пришла в голову разработчику пневмостартеров для болидов «Формулы-1» и авиамоторов, автору 70 патентов инженеру Гаю Негру, работающему на французской фирме MDI (Motor Development International) еще в 1991 г. Сейчас он проводит патентование своей конструкции такого двигателя, а заодно и конструкций разработанной им серии городских автомобилей, наилучшим образом способных составить «альянс» с его двигателем. Им разработана уникальная концепция развития производства подобных машин, которая может быть реализована в самом ближайшем будущем.

Гай Негр вместе со своими коллегами предлагает различным странам обратить внимание на его детище, демонстрируя специалистам почти готовый к запуску автозавод, рассчитанный на производство 2 000 автомобилей в год. «Демонстрационное» предприятие занимает 12 тыс. м 2 , включая в себя само здание, занимающее 4 тыс. м 2 , техническое бюро – 245 м 2 и выставочный комплекс площадью 160 м 2 . Каждые 50 минут из его ворот должна выходить новая машина с двигателем, работающим на сжатом воздухе. Пока стоимость машины определена в 10 тыс. долларов, а число работающих на заводе ограничено 65 специалистами.

Своеобразная внешность требует оригинального интерьера

Гай Негр продает лицензию на свой мотор и свои автомобили вместе с документацией на завод. Этим предложением уже заинтересовались специалисты Мексики, США, Испании, Италии, КНР, Сингапура, России и ряда других государств. Число стран, заказавших заводы у MDI к началу 2002 г., достигло 79, из них 9 уже внесли авансовые платежи. Продажа заводов вместе с лицензией является непреложным условием на переговорах, которые ведет Гай Негр, при этом он отказывается от любых предложений по организации совместных предприятий. Посетившие его фирму российские инженеры считают, что сотрудничество с изобретателем и изучение его разработок могло бы принести и России определенную пользу.

Оригинальный мотор

Так как же функционирует мотор Гая Негра? Давайте познакомимся с принципом его работы и устройством, однако перед этим стоит заметить, что сама его идея – «хорошо забытое» старое, вновь переживающее свое рождение. Ведь даже у последнего русского царя Николая II в гараже один из автомобилей имел пневмосистему и специальную систему газораспределения, превращающую обычный бензиновый мотор тех лет в пневмодвигатель. Сделано это было для дополнительной «страховки», т.е. в случае отказа мотора его можно было мгновенно заставить работать на сжатом воздухе и осуществить доставку царя вовремя, без задержки.

Такси: ну очень дешевые километры

Итак, двигатель, созданный Г. Негром и защищенный патентами, имеет два основных оппозитно расположенных цилиндра рабочим объемом 1 197 см 3 . Он оснащен электронной системой управления впрыском сжатого воздуха и развивает 25 л.с. при 3 500 об/мин. Диаметр цилиндра – 110 мм, ход поршня – 63 мм. Как видим, весьма короткоходная конструкция (S/D равен 0,57). Удивительно, что при небольшом рабочем объеме максимальный крутящий момент достигает 105 Нм.

Двигатель работает следующим образом. В некоем малом вспомогательном цилиндре воздух, поступающий из атмосферы, сжимается малым поршнем до давления 30 атм. Раскалившаяся до 400°С газовая смесь выталкивается за тем в сферическую камеру (аналог камеры сгорания), куда под давлением подается сжатый холодный воздух из баллонов. При его нагревании давление внутри замкнутого объема возрастает и через поршень большого диаметра передается на коленвал.

Сжатый до 300 атм. воздух хранится на автомобиле в четырех пластиковых баллонах, расположенных под днищем вдоль его оси. Каждый баллон объемом 75 л состоит из пластиковой емкости белого цвета с толщиной стенок 8 – 10 мм, обмотанной углепластиковой нитью. Баллоны способны выдержать давление до 400 атм. Воздух из них поступает в редуктор, где давление снижается до 30 атм. (рабочего). Двигатель имеет специальные устройства, подогревающие воздух при снижении его давления, что повышает общий КПД. Температура воздуха на выхлопе при наружной температуре около +24°С составляет +15 – 20°С при давлении выхлопа несколько большем, чем у обычных ДВС. Проскальзывающие муфты на коленчатом валу обеспечивают задержку поршней в мертвых точках для повышения КПД.

Салон такси невелик – но вместителен

Двигатель Г. Негра не имеет системы охлаждения – как цилиндров, так и масла в картере, следовательно, у него отсутствуют водяной насос, радиатор, вентилятор, нет также системы зажигания с распределением, катушкой зажигания и высоковольтными проводами. В связи с тем, что он не потребляет бензин, отпала необходимость иметь на машине бензобак, бензонасос, систему нейтрализации отработавших газов и некоторые другие узлы, что исключает затраты мощности двигателя на привод их в действие и повышает надежность силового агрегата.

При снижении рабочего давления воздуха ниже 30 атм. мощность мотора, естественно, падает, и автомобиль придется поставить на заправку сжатым воздухом. Для этого можно использовать специальный бортовой компрессор с электроприводом мощностью 5,5 кВт, подключаемый к внешней электросети напряжением 220 В, который за 4 ч доводит давление в баллонах до 300 атм. Возможна также заправка на стационарной наполнительной станции по типу заправки газобаллонных автомобилей. В этом случае для восстановления запаса хода требуется 2 – 3 мин.

Трансмиссия автомобиля состоит из однодискового сцепления и двухступенчатой коробки передач с передачей заднего хода.

Передняя подвеска колес.

Семейство оригинальных автомобилей

Компания MDI, стремясь создать полноценный продукт, максимально использующий все достоинства нового двигателя и способный привлечь покупателей, создала целое семейство городских автомобилей, лицензия на выпуск которых входит в пакет предложений. В семейство входят базовый автомобиль-такси с универсальным пятиместным кузовом, шестиместный универсал и два мини-грузовика с кузовами «фургон» и «пикап» грузоподъемностью 500 кг.

Автомобиль-такси создан на базе однообъемного кузова-универсала, имеющего одну распашную дверь водителя и одну сдвижную со стороны тротуара. Место водителя отделено от салона прозрачной перегородкой. Рядом с ним контейнер для багажа пассажиров, открытый со стороны салона. Салон такси рассчитан на 4 человека, при этом трое размещаются на заднем сиденье и один сбоку за водителем.

Пассажирские сиденья автомобиля-такси выполнены с пластмассовым основанием, на котором крепятся полужесткие маты спинки и сиденья. В результате получилась легкая, дешевая и вполне комфортная для коротких поездок конструкция.

Кузов-универсал также двухдверный однообъемный и внешне ничем не отличается от кузова такси, изменена лишь внутренняя планировка салона, рассчитанного на 6 человек. Исключена перегородка, рядом с водительским установлено сиденье, проход к которому осуществляется из салона. Все сиденья для пассажиров более комфортабельны, рассчитаны для поездок на длинные расстояния.

Шасси создано по авиационным технологиям

Фургон максимально унифицирован с кузовом-универсалом, однако не имеет стекол в боковой стенке со стороны водителя и в сдвижной двери, а также сидений в салоне. Рядом с водителем может устанавливаться еще одно сиденье или это пространство используется для размещения груза.

Пикап имеет специальный кузов, состоящий из двухместной двухдверной закрытой кабины и грузовой платформы, выполненных в одном блоке. Обе двери водителя и пассажира распашные. Кузов, как и на предыдущих моделях, склеен из сэндвич-панелей и крепится на раме, единой для всех моделей.

Для повышения безопасности фирма MDI для всех моделей предлагает встроенную в рулевое колесо панель с установленными на ней некоторыми органами контроля и управления автомобилем.

Рама представляет собой пространственную конструкцию, состоящую из двух – передней и задней – поперечных литых алюминиевых балок, жестко соединенных с пятью алюминиевыми трубами диаметром приблизительно 60 мм. Трубы расположены попарно, одна над другой, по левому и правому борту с расстоянием между ними по вертикали 280–300 мм с таким расчетом, чтобы в этом пространстве разместились четыре пластиковых баллона. Одна труба расположена по центру на уровне верхних боковых труб. Все верхние трубы являются основанием для установки кузова.

В семье не без фургона

К передней литой поперечине жестко крепится подрамник, состоящий из четырех алюминиевых труб. Он несет на себе переднюю независимую подвеску – на двух поперечных рычагах с цилиндрическими пружинами и амортизаторами. На подрамнике же установлен реечный рулевой механизм с приводом, состоящим из рулевого колеса и карданного вала. К передней поперечине и подрамнику также жестко крепятся две рамки, на которые устанавливаются панель приборов и оперение автомобиля. Задняя подвеска также независимая, на продольных рычагах, пружинная с амортизаторами.

При изготовлении кузова используется оригинальная технология. Для получения панели в пространство между наружными и внутренними элементами впрыскивают вспенивающийся материал, который прочно соединяет обе эти части панели. Общая толщина стенок составляет около 10 мм. Из этих прочных и легких элементов склеиванием на специальных стапелях и собирают кузов автомобиля.

Фургон внутри – спереди.

Прочность, теплоизоляция и шумопоглощение стенок кузова отличные и позволяют обходиться без металлического каркаса кузова. В результате и по массе получается солидный выигрыш.

Испытания автомобилей с двигателем, работающим на сжатом воздухе, выявили, что их максимальная скорость при снаряженной массе 700 кг достигает 130 км/ч, а при средней скорости 80 км/ч они могут двигаться 10 ч. Стоимость поездки на одной заправке удивительно мала – 10 центов.

Первыми странами, кто захотел освоить производство таких автомобилей, стали ЮАР, Франция, Мексика, Испания и Австрия. В ЮАР завод, подобный французскому, должен быть пущен уже в этом году. Российские специалисты считают, что в настоящее время стоит испытать закупленные образцы автомобилей в нашей стране, а затем сделать вывод о целесообразности дальнейшего продвижения новой идеи на рынок.

Читайте также  Принцип работы кондиционера в автомобиле

Двигатели

Данный блог посвящён сердцу мототехники – двигателю!

Администраторы (1)

Модераторы (0)

Читатели (999)

Двигатели → Типы мотоциклетных двигателей: Пневматический

Область применения пневматических двигателей, работающих на сжатом воздухе, небольшая. В основном их используют в моделировании, например, на модельках самолётов. Однако в теории двигатели на сжатом воздухе могут использоваться и на мотоциклах, разработки которых можно посмотреть по метке «пневматический мотоцикл».

Принцип работы пневматического двигателя предельно прост и состоится из нескольких этапов: впуск, рабочий ход, выпуск, обратный ход.

Впуск
Когда поршень находится в крайнем верхнем положении, шпилька на поршне открывает шаровой клапан и в цилиндр устремляется сжатый воздух

Рабочий ход
Обеспечивается расширением сжатого воздуха, поршень опускается вниз

Выпуск
Когда поршень идёт вниз, открывается выпускной канал, через который сжатый воздух и выходит из цилиндра

Обратный ход
За счет силы инерции маховика поршень возвращается в крайнее верхнее положение. Цикл завершается и начинается новый.

Анимация работы пневматического двигателя

  • тип двигателя,
  • пневматический двигатель,
  • пневматический,
  • двигатель мотоцикла,
  • мотор мотоцикла,
  • мото двигатель,
  • мотоцикл двигатель,
  • мотоциклетный двигатель,
  • мотоциклетный мотор,
  • типы двигателя,
  • типы мото двигателей,
  • сжатый воздух,
  • двигатель на сжатом воздухе,
  • пневмодвигатель
  • kim
  • Ким
  • 7 февраля 2012 в 19:47
  • 1
  • оценка: +13

    Комментарии ( 32 )

    • Samano312
    • 7 февраля 2012 в 20:10

    • ArSoron
    • 7 февраля 2012 в 23:10

    • xmapact
    • 7 февраля 2012 в 23:14

    • ppc1980
    • 8 февраля 2012 в 11:32

    • hell_odessa
    • 8 февраля 2012 в 12:29

    • Andrei-Tulun
    • 9 февраля 2012 в 15:20

    • Andrei-Tulun
    • 9 февраля 2012 в 15:23

    • Bars
    • 9 февраля 2012 в 23:58

    • Sonique
    • 7 февраля 2012 в 23:42

    • ilya32
    • 8 февраля 2012 в 1:07

    • Sonique
    • 8 февраля 2012 в 9:32

    • ilya32
    • 8 февраля 2012 в 10:37

    • Sonique
    • 8 февраля 2012 в 10:39

    • borisovich
    • 9 февраля 2012 в 13:01

    • Sonique
    • 9 февраля 2012 в 13:19

    меня тоже многому чему учили в техноВУЗах, да оказалось, что учили по лекалам и шаблонам

    про КПЭ гуглите, ищите, читайте, интересуйтесь, проверяйте — в наш век информации и технологий весьма стыдно быть скованными цепями мировых финансовых производственных холдингов

    • borisovich
    • 9 февраля 2012 в 23:37

    Стыдно вместо аргумента давать ссылки в никуда. В наш век информации и технологий это скорее всего означает что собеседник несёт бред.
    Однако чтобы убедиться, всё-таки погуглил, почитал и поинтересовался.
    Во-первых, коэффициенты преобразования энергии используются для оценки работы насосов, а не двигателей. Те, кто этим понятием пытается подменить КПД, уже ведут себя безграмотно и пудрят мозги.
    Во-вторых, работа, в которой КПД называли КПЭ, таки нашлась. Она рассказывает о чудесном агрегате, в котором КПД превышает 1.7, а ещё есть результаты испытаний, в котором показатель достиг величины 10 (. ) и более (. ). Мама дорогая, нужно срочно дать изобретателю все научные премии мира, он научился брать энергию ниоткуда! Только почему-то ни принципиальной схемы, ни этих самых результатов испытаний, которые вроде как есть, изобретатель опубликовать не может. Даже математической выкладки нет. И конечно же, ни одного случая применения в реальном мире. Всё это неиллюзорно намекает на то, что это брехня.
    Ну в-третьих, если к спору о физике процессов примешивается идеология, то это говорит о том, что научные аргументы кончились и надо давить чем-то другим.

    P.S. Для справки, вечный двигатель искали ещё в Древней Греции, а в 1775 году Парижская Академия Наук прекратила рассматривать патенты на них. Однако ж, до сих пор находятся люди, поразительно.

    • Sonique
    • 10 февраля 2012 в 9:10

    Благодарю!
    В общем я ждал такого ответа, потому как уже давно привык, что большинство собеседников твердо уверены в нынешних непоколебимых постулатах законов физики.
    Ссылки специально не даю, потому как они кажутся бредом для человека с уровнем сознания обывателя.
    Плохо искали, очень плохо.
    Есть факты использования двигателей с очень высоким уровнем КПД и КПЭ в 19-м и 20-м веках, но эта информация тщательно замалчивается и прячется, ибо узнавший ее невольно задается вопросом: «какого мы, живущие в 21-м веке, используем технологии каменной эры?»
    Слегка дам наводки: читайте статьи Капицы (надеюсь этот мировой ученый с именем, не даст вам усомниться), а так же просмотрите патенты Теслы (ну конечно, если сможете в них разобраться)

    Автомобили на сжатом воздухе: плюсы и минусы

    Все новое — это хорошо забытое старое. Так, электромобили в конце XIX века были популярнее бензиновых собратьев, затем они пережили столетнее забвение, а потом снова «восстали из пепла». То же касается и пневмотехники. Еще в 1879 году французский пионер авиации Виктор Татен спроектировал самолет A? roplane, который должен был подниматься в воздух благодаря двигателю на сжатом воздухе. Модель этой машины успешно летала, хотя в полном размере самолет построен не был.

    Родоначальником пневмодвигателей на наземном транспорте стал другой француз, Луи Мекарски, разработавший подобный силовой агрегат для парижских и нантских трамваев. В Нанте машины испытали в конце 1870-х, а к 1900 году Мекарски владел парком из 96 трамваев, что доказывало эффективность системы. Впоследствии пневматический «флот» был заменен электрическим, но начало было положено. Позднее пневмолокомотивы нашли себе узкую сферу повсеместного применения — шахтное дело. В то же время начались и попытки поставить воздушный двигатель на автомобиль. Но до начала XXI века эти попытки оставались единичными и не стоящими внимания.

    Преимущества воздуха

    Пневматический двигатель (или, как говорят, пневмоцилиндр) преобразует энергию расширяющегося воздуха в механическую работу. По принципу действия он аналогичен гидравлическому. «Сердце» пневмодвигателя — поршень, к которому прикреплен шток; вокруг штока навита пружина. Воздух, поступающий в камеру, с увеличением давления преодолевает сопротивление пружины и перемещает поршень. На фазе выпуска, когда давление воздуха падает, пружина возвращает поршень в исходное положение — и цикл повторяется. Пневмоцилиндр вполне можно назвать «двигателем внутреннего несгорания».

    Более распространена мембранная схема, где роль цилиндра выполняет гибкая мембрана, к которой точно так же прикреплен шток с пружиной. Ее преимущество заключается в том, что не нужна столь высокая точность посадки подвижных элементов, не требуются смазочные материалы, а герметичность рабочей камеры повышается. Существуют также роторные (пластинчатые) пневмодвигатели — аналоги ДВС Ванкеля.

    Основные плюсы пневмодвигателя — это его экологичность и низкая стоимость «топлива». Собственно, из-за безотходности пневмолокомотивы и получили распространение в шахтном деле — при использовании ДВС в замкнутом пространстве воздух быстро загрязняется, резко ухудшая условия работы. Отработанные же газы пневмодвигателя — это обычный воздух.

    Один из недостатков пневмоцилиндра — относительно низкая плотность энергии, то есть количество вырабатываемой энергии на единицу объема рабочего тела. Сравните: воздух (при давлении 30 МПа) имеет плотность энергии порядка 50 кВт•ч на литр, а обычный бензин — 9411 кВт•ч на литр! То есть бензин как топливо эффективнее почти в 200 раз. Даже с учетом не очень высокого КПД бензинового двигателя он «выдает» в итоге около 1600 кВт•ч на литр, что значительно выше, чем показатели пневмоцилиндра. Это ограничивает все эксплуатационные показатели пневмодвигателей и движимых ими машин (запас хода, скорость, мощность и т. д.). Помимо того, пневмодвигатель имеет относительно небольшой КПД — порядка 5−7% (против 18−20% у ДВС).

    Пневматика XXI века

    Актуальность экологических проблем XXI века заставила инженеров вернуться к давно забытой идее использования пневмоцилиндра в качестве двигателя для дорожного транспортного средства. По сути, пневмоавтомобиль экологичнее даже электромобиля, элементы конструкции которого содержат вредные для окружающей среды вещества. В пневмоцилиндре же — воздух и ничего кроме воздуха.

    Поэтому основной инженерной задачей было приведение пневмокара к виду, в котором он мог бы конкурировать с электромобилями по эксплуатационным характеристикам и стоимости. Подводных камней в этом деле множество. Например, проблема дегидратации воздуха. Если в сжатом воздухе будет хотя бы капля жидкости, то из-за сильного охлаждения при расширении рабочего тела она превратится в лед, и двигатель просто заглохнет (или даже потребует ремонта). Обычный летний воздух содержит примерно 10 г жидкости на 1 м 3 , и при наполнении одного баллона нужно затратить дополнительную энергию (около 0,6 кВт•ч) на дегидратацию — причем эта энергия невосполнима. Данный фактор сводит на нет возможность качественной домашней заправки — оборудование для дегидратации невозможно установить и эксплуатировать в домашних условиях. И это лишь одна из проблем.

    Тем не менее тема пневмоавтомобиля оказалась слишком привлекательной, чтобы о ней забыть.

    Сразу в серию?

    Одно из решений, позволяющих минимизировать недостатки пневмодвигателя, — облегчение автомобиля. Действительно, городской микролитражке не нужен большой запас хода и скорость, а вот экологические показатели в мегаполисе играют значительную роль. Именно на это рассчитывают инженеры франко-итальянской компании Motor Development International, которые на Женевском автосалоне 2009 года представили миру пневмоколяску MDI AIRpod и ее более серьезный вариант MDI OneFlowAir. MDI начали «сражаться» за пневмокар еще в 2003-м, показав концепт Eolo Car, но лишь спустя десять лет, набив множество шишек, французы пришли к приемлемому для конвейера решению.

    MDI AIRpod — это нечто среднее между автомобилем и мотоциклом, прямой аналог мотоколяски-«инвалидки», как ее частенько называли в СССР. Благодаря 5,45-сильному воздушному двигателю трехколесная малолитражка массой всего 220 кг может разогнаться до 75 км/ч, а запас ее хода составляет 100 км в базовом варианте или 250 км в более серьезной конфигурации. Интересно, что у AIRpod вообще нет руля — машина управляется джойстиком. В теории она может передвигаться как по дорогам общего пользования, так и по велодорожкам.

    У AIRpod есть все шансы на серийное производство, поскольку в городах с развитой велоструктурой, например в Амстердаме, такие машинки могут быть востребованы. Одна заправка воздухом на специально оборудованной станции занимает около полутора минут, а стоимость передвижения составляет в итоге порядка 0,5 на 100 км — дешевле просто некуда. Тем не менее заявленный срок серийного производства (весна 2014 года) уже прошел, а воз и ныне там. Возможно, MDI AIRpod появится на улицах европейских городов в 2015-м.

    Второй предсерийный концепт — это известный проект индийского гиганта Tata, автомобиль MiniCAT. Проект был запущен одновременно с AIRpod, но, в отличие от европейцев, индусы заложили в программу нормальный, полноценный микроавтомобиль с четырьмя колесами, багажником и традиционной компоновкой (в AIRpod, заметим, пассажиры и водитель сидят спинами друг к другу). Масса Tata чуть побольше, 350 кг, максимальная скорость — 100 км/ч, запас хода — 120 км, то есть MiniCAT в целом похож на машину, а не на игрушку. Интересно, что в компании Tata не мучились с разработкой воздушного двигателя «с нуля», а за $28 млн приобрели права на использование разработок MDI (что позволило последней удержаться на плаву) и усовершенствовали двигатель для приведения в движение более крупного транспортного средства. Одна из фишек этой технологии — использование тепла, выделяющегося при охлаждении расширяющегося воздуха, для нагрева воздуха при заправке баллонов.

    Изначально Tata собиралась поставить MiniCAT на конвейер в середине 2012 года и производить порядка 6000 единиц в год. Но обкатка продолжается, а серийное производство отложено до лучших времен. За время разработки концепт успел сменить имя (ранее он назывался OneCAT) и дизайн, так что какая его версия поступит в итоге в продажу, не знает никто. Кажется, даже представители Tata.

    На двух колесах

    Чем легче автомобиль на сжатом воздухе, тем он более эффективен в плане эксплуатационных и экономических показателей. Логичный вывод из этого утверждения — почему бы не сделать скутер или мотоцикл?

    Этим озаботился австралиец Дин Бенстед, который в 2011 году продемонстрировал миру кроссовый мотоцикл O2 Pursuit с силовым агрегатом, разработанным фирмой Engineair. Последняя специализируется на уже упомянутых роторных воздушных двигателях разработки Анжело ди Пьетро. По сути, это классической компоновки «ванкели» без сгорания — ротор приводится в движение подачей воздуха в камеры. Бенстед пошел при разработке от обратного. Сперва он заказал Engineair двигатель, а потом построил вокруг него мотоцикл, использовав раму и часть элементов от серийной Yamaha WR250R. Машина получилась на удивление энергоэффективной: на одной заправке она проходит 100 км и в теории развивает максимальную скорость 140 км/ч. Эти показатели, к слову, превышают аналогичные у многих электрических мотоциклов. Бенстед остроумно сыграл на форме баллона, вписав его в раму, — это позволило сэкономить место; двигатель в два раза компактнее своего бензинового собрата, а свободное место позволяет установить второй баллон, увеличив пробег мотоцикла в два раза.

    Но, к сожалению, O2 Pursuit остался лишь одноразовой игрушкой, хотя и был номинирован на престижную изобретательскую премию, учрежденную Джеймсом Дайсоном. Спустя два года идею Бенстеда подхватил другой австралиец, Дарби Бичено, который предложил создать по схожей схеме не мотоцикл, а сугубо городское транспортное средство, скутер. Его EcoMoto 2013 должен быть сделан из металла и бамбука (никакого пластика), но дальше рендеров и чертежей дело пока что не продвинулось.

    Помимо Бенстеда и Бичено, схожую машину в 2010 году построил Эвин И Ян (его проект назывался Green Speed Air Motorcycle). Все три конструктора, к слову, были студентами Королевского технологического института Мельбурна, и потому их проекты схожи, используют один и тот же двигатель и. не имеют шанса на серию, оставаясь исследовательскими работами.

    ВОЗДУШНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ

    Начнем рассматривать каждую часть такого воздушного двигателя по отдельности. Данный двигатель способен дать от 500 до 1000 оборотов в минуту и благодаря применению маxовика обладает приличной мощностью. Запаса сжатого воздуxа в резонаторе xватает на 20 минут непрерывной работы двигателя, но можно и увеличить время работы, если в качестве резервуара использовать автомобильное колесо. Данный двигатель может работать и с паром. Принцип работы состоит в следующем — цилиндр с припаянной к одной из его сторон призмой имеет отверстие в своей верxней части, которое проxодит и через призму качается вместе с укрепленной в нем осью в подшипнике стойки.

    Справа и слева от подшипника сделаны два отверстия, одно для впуска воздуxа из резервуара в цилиндр, второе для выпуска отработанного воздуxа. Первое положение работы двигателя показывает момент впуска воздуxа (отверстие в цилиндре совпадает с правым отверстием в стойке). Воздуx из резервуара войдя в полость цилиндра давит на поршень и толкает его вниз. Движение поршня через шатун передается к маxовику, который поворачиваясь, выводит цилиндр из крайнего правого положения и продолжает вращаться. Цилиндр принимает вертикальное положение и в этот момент впуск воздуxа прекращается, так как отверстия цилиндра и стойки не совпадают.

    Благодаря инерции маxовика движение продолжается и цилиндр переxодит уже в крайнее левое положение. Отверстие цилиндра совпадает с левым отверстием в стойке и через это отверстие отработанный воздуx выталкивается наружу. И цикл повторяется снова и снова.

    Детали воздушного двигателя

    ЦИЛИНДР — изготавливается из латунной, медной или стальной трубки с диаметром 10 — 12 мм,. В качестве качестве цилиндра можно использовать латунную гильзу ружейного патрона подxодящего калибра. Трубка должна иметь гладкие внутренние стены. На цилиндр нужно напаять выпиленная из куска железа призма, в которой плотно укреплен винт с гайкой (ось качания), выше винта, на расстоянии 10 мм от его оси, просверлено через призму внутрь цилиндра отверстие диаметром 2мм для впуска и выпуска воздуxа.

    ШАТУН — выпиливают из латунной пластинки толщиной 2 мм. один конец шатуна расширение в котором сверлят отверстие с диаметром 3 мм для пальца кривошипа. Другой конец шатуна, предназначен для впайки в поршень. Длина шатуна 30 мм.

    ПОРШЕНЬ — отливают из свинца непосредственно в цилиндре. Для этого в жестяную банку насыпают суxой речной песок. Затем заготовленную для цилиндра трубку вставляем в песок, оставляя снаружи выступ 12мм. Для уничтожения влаги, банку с песком и цилиндр нужно прогреть в печи или на газовой плите. Теперь нужно расплавлять свинец в цилиндр и сразу же нужно погружать туда шатун. Шатун нужно установить точно в центре поршня. Когда отливка остынет , из банки с песком вынимают цилиндр и выталкивают из него готовый поршень. Все неравномерности сглаживаем мелким напильником.

    СТОЙКИ ДВИГАТЕЛЯ — нужно изготовить согласно размерам которые указаны на фотографии. Его делаем из 3 — миллиметрового железа или латуни. Высота основной стоки 100 мм. В верxней части основной стойки сверлят по центральной осевой линии отверстие диаметром 3мм, которое служит подшипником для оси качания цилиндра. Два самыx верxниx отверстия диаметром по 2 мм сверлим по окружности радиусом 10 мм, проведенной от центра подшипника оси качания. Эти отверстия расположены по обе стороны от осевой линии стойки на расстоянии 5 мм от нее. Через одно из этиx отверстий воздуx поступает в цилиндр, через другое — выталкивается из цилиндра. Вся конструкция воздушного двигателя собрана на основной стойке, которая сделана из дерева с толщиной примерно 5 см.

    МАXОВИК — можно подобрать готовый или отлить из свинца (раньше выпускались машинки с инерционным двигателем, там присутствует нужный нам маxовик). Если вы все же решили отлить его из свинца, то не забудьте в центре формы установить вал (ось) с диаметром 5мм. Размеры маxовика также указаны на рисунке. Для крепления кривошипа на одном конце вала имеется резьба.
    КРИВОШИП — выпиливаем из железа или латуни с толщиной 3 мм по рисунку. Палец кривошипа можно изготовить из стальной проволки с диаметром 3 мм и впаивается в отверстие кривошипа.
    КРЫШКА ЦИЛИНДРА — изготовливаем и 2-х миллиметровой латуни и после отливки поршня припаивают к верxней части цилиндра. После сборки всеx частей двигателя собираем его. В пайке латуни и стали следует использовать мощный советский паяльниик и соленую кислоту для прочной пайки. Резервуар в моей конструкции применен от краски, трубки резиновые. Мой двигатель собран чуть по иному, размеры я поменял, но принцип работы тоже самое. Двигатель раньше у меня работал часами, к нему был подключен самодельный генератор переменного тока. Такой двигатель особенно может заинтересовать моделистов. Используйте двигатель там, где сочтете нужным и на сегодня все. Удачи в сборке — АКА

    Форум по обсуждению материала ВОЗДУШНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ

    Пневмодвигатели: неисчерпаемая энергия воздуха

    Пневматические двигатели (моторы) могут использоваться в качестве самостоятельной энергетической установки – для обеспечения работы автономного оборудования, либо как движущий элемент ручного механизированного пневмоинструмента (например, дрелей, шлифовальных машин и других).

    Принцип работы пневмодвигателей

    Пневмомоторы (pnéuma с греческого переводится как «воздух») представляют собой энергетическое силовое устройство, предназначенное для преобразования энергии сжатого воздуха (при расширении последнего) в механическую работу (энергию движения) выходного звена.

    По принципу действия пневмодвигатели могут быть объёмными и турбинными (см. также подробную информацию — https://www.itmash.ru/katalog/pnevmodvigateli-pnevmaticheskiy-dvigatel-pnevmomotor)

    В первом случае расширение воздуха обеспечивается за счёт работы поршня, во втором – используется кинетическая энергия, вырабатываемая лопатками (пластинами) турбины.

    В частности, при работе пластинчатого пневматического мотора происходит следующее: сжатый воздух через распределитель подаётся в полость корпуса, а затем – на лопасти, вследствие чего и обеспечивается вращение ротора. В поршневых ротационных моделях сжатый воздух подаётся на поршень, который через штоки передаёт его силу на планшайбы, благодаря чему возникают окружная сила и, как следствие, вращающий момент.

    Более компактными, простыми по своей конструкции, а также более надёжными являются пластинчатые пневматические моторы, что и объясняет их большую популярность и распространенность. Основными элементами стандартных пластинчатых моделей являются корпус, ротор, сами пластины (лопасти), толкающий элемент (пружина) и фланец с подшипниками.

    При изготовлении пневмоинструмента часто используются турбинные двигатели, также отличающиеся достаточно простой конструкцией. В них сжатый воздух, подаваемый в корпус через сопла, заставляет вращаться турбину и рабочий вал.

    В общем, работа пневмодвигателей во многом схожа с работой аналогичных гидравлических устройств.

    Типы и виды

    Существует несколько разновидностей пневматических двигателей. Последние могут отличаться по типу создаваемого движения: прямолинейного возвратно-поступательного или вращательного (ротационного).

    Пневматические устройства поступательного движения обычно называют пневмоцилиндрами, которые в свою очередь разделяются на мембранные и поршневые. Ротационные машины могут быть поршневыми и пластинчатыми (их также именуют лопаточными или лопастными). Мембранные модели, благодаря которым обеспечивается импульсное вращение, нередко можно встретить на машиностроительных заводах. Их применяют, в частности, в зажимных приспособлениях станков. Поворот рабочего механизма в данном случае обеспечивается за счёт мембраны, которая под воздействием силы сжатого воздуха прогибается и «толкает» зубчатое колесо выходного устройства.

    Различают также пневмоприводы одностороннего и двустороннего действия, пневмоцилиндры рычажные и с цепной передачей.

    Что касается редукторов, посредством которых рабочий механизм соединяется с источником энергии, то он может быть червячным, планетарным или геликоидальным. Каждая из перечисленных трансмиссий имеет определенные преимущества и недостатки (относительно эффективности, стоимости, способа установки и размеров).

    Основные характеристики

    Рассматривая различные типы и модели пневмодвигателей при выборе подходящего устройства для конкретных целей, в первую очередь необходимо обратить внимание на следующие их характеристики:

    • максимальная мощность (Лс, Квт),
    • скорость при максимальной мощности (об./мин.),
    • крутящий момент при максимальной мощности (Н/м),
    • потребление (расход) сжатого воздуха (м 3 /мин.).

    Следует учитывать показатели соотношения рабочей мощности, скорости и крутящего момента (Н/м) мотора, поскольку именно от этого зависит как эффективность работы механизма, так и срок его службы. Рабочие характеристики устройства в различных условиях работы, как правило, обозначены в инструкции каждой модели.

    Сравнение с гидравлическими и электрическими аналогами. Преимущества пневматики

    Пневматические двигатели (а двигатели, работающие за счёт силы воздуха, применяются человеком уже более двух столетий) имеют ряд существенных преимуществ по сравнению с гидравлическими и электрическими двигателями.

    Если говорить об электрических моделях, часто являющихся основными «конкурентами» пневматики, то наряду с такими плюсами, как приемлемая стоимость, простота регулировки и тихая работа, они:

    • менее надёжны, поскольку обладают более сложной конструкцией и большим количеством движущихся рабочих элементов;
    • менее безопасны (всегда существует риск, связанный с поражением электрическим током);
    • имеют больший вес и размеры, чем пневматические аналоги той же мощности;
    • более «чувствительны» к перезапуску (пуск/остановка);
    • более сложны в обслуживании;
    • непригодны для работы в сложных условиях (например, рядом с горючими и легковоспламеняющимися составами, в труднодоступных местах).

    Главным преимуществом пневмомоторов, по сравнению с электрическими, является их пригодность для работы в условиях высокой взрывоопасности – здесь они просто незаменимы. Кроме того, двигатели, действующие за счет энергии сжатого воздуха, способны обеспечить эффективную работу в условиях вибрации, повышенной влажности и температуры.

    Если говорить о гидравлических двигателях, то, как и пневматические агрегаты, они отличаются небольшим весом и компактными размерами, простотой конструкцией и высокой мощностью. Кроме того, они обеспечивают хорошую работоспособность даже в случае перегрузок и при этом безопасны в условиях повышенной температуры и взрывоопасности. Однако при этом нельзя забывать о возможности утечки масла, что небезопасно, а также о высоких затратах на установку данного механизма.

    Пневмоприводы производства лучших мировых брендов, наряду с малым весом и размерами, отличают также высокая мощность, взрыво- и пожаробезопасность (наличие сертификации АТЕХ). Двигатели данного типа, в отличие от электрических аналогов, позволяют проводить работы в любом положении и в любых производственных условиях – например, при повышенной запыленности. Пневматические инструменты и оборудование могут работать длительное время без остановки, что позволяет повысить производительность труда. Если сравнивать с гидравлическими двигателями, то пневматический механизм не требует высоких затрат на установку и нуждается в минимуме технического обслуживания. В пользу пневматики говорит и высокая износоустойчивость устройства, значительно превышающая этот показатель тех же электрических моделей.

    Применение пневмодвигателей

    Спектр применения современных пневматических двигателей различного типа и мощности весьма широк, что объясняется их преимуществами.

    Пневматические агрегаты используются в отраслях, где особое значение имеют требования взрывобезопасности, например, в нефтяной, горной, химической и энергетической областях. Без пневматики сегодня не обойтись в машиностроении, кораблестроении, а также во вполне «бытовых» сферах, таких как пищевое и текстильное производство, строительство, медицина, полиграфия и многие другие.

    Если говорить о медицине, то благодаря пневматическим устройствам работают, например, аппараты искусственного сердца и лёгких, а также приборы вспомогательного кровообращения, дыхательная, наркозная и прочая аппаратура.

    Незаменимы пневмодвигатели в горном и добывающем деле. Благодаря им обеспечиваются перегонка и подача нефти на поверхность, а также вентиляция угольных шахт.

    Сила воздуха успешно используется на машиностроительных предприятиях – для решения самых различных задач, в частности, для обеспечения работы всевозможных станков, инструментов и приспособлений.

    Благодаря пневматике работают различные распылители, смесители, вибраторы, циркуляторы, галтовочные машины, автомойки и многие другие.

    Пневматические двигатели, в «чистом» виде и в гибридных модификациях, используются также в автомобилестроении. Благодаря такой движущей силе, как сжатый воздух, можно значительно сократить расход топливных материалов.

    Пневматический двигатель

    Пневмодвигатель (от греч. pnéuma — дуновение, воздух), пневматический двигатель, пневмомотор — энергосиловая машина, преобразующая энергию сжатого воздуха в механическую работу.

    По принципу действия обычно различают объёмные и турбинные пневмодвигатели.
    По направлению движения — линейные (поршневые, баллонные, мембранные и другие) и поворотные (поршневые и лопастные).

    В объёмных пневмодвигателях механическая работа совершается в результате расширения сжатого воздуха в цилиндрах поршневой машины, в турбинных — в результате воздействия потока воздуха на лопатки турбины (в первом случае используется потенциальная энергия сжатого воздуха, во втором — кинетическая энергия).
    Наибольшее распространение получили объёмные пневмодвигатели (поршневые, ротационные и камерные (баллонные)).

    Пневмодвигатели применяются для привода различных инструментов (дрелей, гайковёртов, отбойных молотков, шлифовальных головок), обеспечивая безопасность работы во взрывоопасных местах (со скоплением газа, угольной пыли), в среде с повышенным содержанием влаги.

    См. также

    • Пневматический привод
    • Пневматический инструмент

    Источники

    • Большая советская энциклопедия
    • Левин В. И. Профессии сжатого воздуха и вакуума. — М .: Машиностроение, 1989. — 256 с. — 15 000 экз. — ISBN 5-217-00601-3

    • Дополнить статью (статья слишком короткая либо содержит лишь словарное определение).
    Постоянного тока • Переменного тока • Трёхфазные • Двухфазные • Однофазные • Универсальные
    Асинхронные Конденсаторный двигатель
    Синхронные Бесколлекторные • Коллекторные • Вентильные реактивные • Шаговые
    Другие Линейные • Гистерезисные • Униполярные • Ультразвуковые • Мендосинский мотор

    Wikimedia Foundation . 2010 .

    • Пневматическое оружие с предварительной накачкой
    • Пневмогидравлическая ракета

    Полезное

    Смотреть что такое «Пневматический двигатель» в других словарях:

    пневматический двигатель — — [http://slovarionline.ru/anglo russkiy slovar neftegazovoy promyishlennosti/] Тематики нефтегазовая промышленность EN air motorair feed motor … Справочник технического переводчика

    пневматический двигатель — pneumatinis variklis statusas T sritis automatika atitikmenys: angl. pneumatic motor vok. Druckluftmotor, m; pneumatischer Motor, m rus. пневматический двигатель, m pranc. moteur à air comprimé, m … Automatikos terminų žodynas

    пневматический двигатель — pneumatinis variklis statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. pneumatic motor vok. Druckluftmotor, m; pneumatischer Motor, m rus. пневматический двигатель, m pranc. moteur à air comprimé, m; moteur pneumatique, m … Fizikos terminų žodynas

    ПНЕВМАТИЧЕСКИЙ ДВИГАТЕЛЬ — машина, преобразующая энергию сжатого воздуха в механич. работу. Давление сжатого воздуха от 0,3 до 0,6 МПа. По конструктивным признакам П. д. разделяют на объёмные и турбинные. Мощность П. д. обычно не превышает 2,5 кВт. П. д. применяют для… … Большой энциклопедический политехнический словарь

    воздушный пневматический двигатель — pneumatinis variklis statusas T sritis Energetika apibrėžtis Mašina, suslėgto oro energiją verčianti mechaniniu darbu. atitikmenys: angl. pneumatic motor vok. Druckluftmotor, m rus. воздушный пневматический двигатель, m pranc. moteur pneumatique … Aiškinamasis šiluminės ir branduolinės technikos terminų žodynas

    поршневой пневматический двигатель — — [http://slovarionline.ru/anglo russkiy slovar neftegazovoy promyishlennosti/] Тематики нефтегазовая промышленность EN reciprocating air motor … Справочник технического переводчика

    Двигатель Стирлинга — Двигатель Стирлинга … Википедия

    Двигатель Ленуара — в двух проекциях … Википедия

    Двигатель внутреннего сгорания — Схема: Двухтактный двигатель внутреннего сгорания с глушителем … Википедия

    Двигатель — У этого термина существуют и другие значения, см. Двигатель (значения). Двигатель, мотор (от лат. motor приводящий в движение) устройство, преобразующее какой либо вид энергии в механическую. Этот термин используется с конца XIX века… … Википедия