موتور وانکل

مدیران انجمن: javad123javad, parse

ارسال پست
نمایه کاربر
rohamjpl

نام: roham hesami

محل اقامت: Tehran -Qeytariyeh, Ketabi Street, 8 meters from Saba

عضویت : سه‌شنبه ۱۳۹۹/۸/۲۰ - ۰۸:۳۴


پست: 620

سپاس: 391

جنسیت:

تماس:

موتور وانکل

پست توسط rohamjpl »

تاریخچه موتور وانکل
موتور وانکل برای اولین بار توسط مهندس آلمانی به نام فلیکس وانکل (Felix Wankel) طراحی و ساخته شد.
موتور وانکل، نمونه‌ای از موتورهای احتراق داخلی است که پیکربندی متفاوتی از موتورهای سیلندر-پیستونی دارد. در موتور وانکل، تمام چهار مرحله چرخه اتو در فضای بین یک روتور متقارن سه‌گوش و یک محفظه رخ می‌دهد. در طراحی این موتور از یک محور (Shaft) غیرهم‌مرکز استفاده شده که قادر است انرژی تولید شده از احتراق گاز را به صورت مستقیم به حرکت چرخشی در محور محرک تبدیل کند
در یک موتور دوار ، تمام اجزای اصلی داخلی با یک حرکت عمدتا دورانی می چرخند ، بنابراین انتقال انرژی ساده تر و کارآمدتر از سوختن بنزین به چرخاندن چرخ ها است. ... همچنین مانند موتورهای پیستونی معمولی ، می توان طرح روتور موتور چرخشی را برای ظرفیت بیشتر و قدرت بیشتر استخراج کرد.چگونه موتورهای دوار اینقدر توان تولید می کنند؟
.آیا موتورهای وانکل در هواپیماها استفاده می شود؟
موتور چرخشی وانکل برای بسیاری از دارندگان و گردانندگان هواپیماهای کوچک با موتور ملخ انتخابی ایده آل بوده است. در مقایسه با موتورهای پیستونی معمولی ، چرخانهای وانکل کوچک ، سبک وزن بوده و از نسبت قدرت به وزن بالایی برخوردار هستند. قطعات موتور وانکل روتور: روتور دارای سه وجه محدب است که کار پیستون را انجام می‌دهند. کار آب‌بندی در فضای بیرون محفظه احتراق، به عهده سه گوشه روتور است. همچنین، روتور دارای دندانه‌هایی در قسمت درونی است که به آن اجازه می‌دهد مانند چرخ‌دنده، حول محور بچرخد.
محفظه: محفظه (Housing) به شکل یک اپیتروکوئید (Epitrochoid) است که می‌توان آن را مانند بیضی در نظر گرفت. طراحی محفظه به گونه‌ای است که سه گوشه روتور همیشه با آن در تماس باشد. دریچه ورودی و اگزوز، مستقیم به داخل محفظه باز می‌شوند. هر قسمت از محفظه به یکی از مراحل چهارگانه موتور احتراق داخلی، اختصاص داده شده است. این مراحل عبارتند از ورود سوخت و هوا، تراکم، احتراق و خروج دود.
محور خروجی: محور خروجی، دارای برآمدگی‌های گردی است که به صورت غیرهم‌مرکز روی محور قرار گرفته‌اند. روتورهای مختلف را می‌توان روی هر یک از این برآمدگی‌ها قرار داد. این برآمدگی‌ها مانند میل‌لنگ در موتور پیستونی عمل می‌کنند. بنابراین، نیروی هر روتور، تبدیل به گشتاوری می‌شود که این محور را به چرخش درمی‌آورد.تصویر
قطعات يک موتور دورانی وانکل :
Wankel Rotatory Engine
موتور های دورانی دارای سيستم جرقه و سوخت رساني مشابه با موتورهای پيستونی می باشند.
روتور:
در راس هر وجه يک تيغه فلزی قرار گرفته که عمل نشت بندی سه حجم محبوس بين روتور و جداره سيلندر را بر عهده دارد. همچنين در هر طرف روتور (سطح فوقانی و تحتانی) رينگ های فلزی قرار گرفته اند که وظيفه نشت بندي جانبی روتور را به عهده دارد.
روتور دارای چرخ دنده داخلی در مرکز يک وجه جانبی می باشد. اين چرخ دنده با يک چرخ دنده ديگر که روی محفظه سيلندر بصورت ثابت قرار دارد،با آن درگير می شود و اين درگيری است که مسير و جهت حرکت روتور را درون محفظه تعيين می کند.
همواره سه لبه روتور در تماس با ديواره محفظه قرار گيرد و سه حجم گازبندي شده را می سازد. هر قسمت از اين محفظه به يکی از فرآيندهای موتور اختصاص خواهد داشت. ( مکش- تراکم - احتراق- تخليه)
مراحل مکش و تخليه هر دو، در ديواره محفظه تعبيه شده اند. و سوپاپی برای اين مراحل وجود ندارد. مرحله تخليه به طور مستقيم به اگزوز راه دارد و مرحله مکش به دريچه گاز ارتباط دارد.
محفظه سيلندر :
محفظه سيلندر تقريباً بيضی شکل است و شکل محفظه احتراق نيز بگونه ای طراحی شده است که همواره سه لبه روتور در تماس با ديواره محفظه قرار گيرد و سه حجم نشت بندی شده را بسازد.هر قسمت از اين محفظه به يکی از فرآيندهای موتور اختصاص خواهد داشت. ( مکش- تراکم - احتراق- تخليه)
Wankel Rotatory Engine
پورتهای مکش و تخليه هر دو، در ديواره محفظه تعبيه شده اند. و سوپاپی برای اين پورتها وجود ندارد. پورت تخليه مستقيماً به اگزوز راه دارد و پورت مکش به دريچه گاز.
محور خروجی:
محور خروجی دارای يک برآمدگی مدور (بادامک) می باشد که خروج از مرکز نسبت به خط مرکزی دارد. هر روتور روی يکی از اين بادامکها سوار خواهد شد.
Wankel Rotatory Engine
اين بادامک همانند يک ميل لنگ در موتورهای پيستونی عمل می کند. از آنجاييکه اين بادامکها دارای يک خروج از مرکز می باشند نيروی وارد از طرف روتور به اين بادامکها، گشتاوری در محور ايجاد می کند که باعث چرخيدن آن مي شود.
رينگها:
اگر رينگهای پيشانی را كه در رئوس روتور قرار دارند سخت بسازند تا سائيدگی كمتری داشته باشند در اينصورت محيط محفظه را خراش داده و ايجاد خطوط ناصافی می كند.
البته راه حلهای مختلفی برای مشكل فوق پيشنهاد گرديده است. مثلاً بعضی از كارخانه های اتومبيل سازی محيط محفظه را با پوشش سختی اندود مي كنند و برخی ديگر از رينگهای سخت و كم اصطكاك استفاده می نمايند.
رينگهای روی روتور در معرض نيروهای مختلفی قرار دارند. مثلاً نيروهای گريز از مركز و جذب به مركز، نيروی فشار گاز و نيروی اصطكاك ناشی از مقاومت مسير حركت. از طرف ديگر موقعيت رينگهای پيشانی دائماً در حال تغيير می باشد. وقتی رأس روتور در روی بزرگترين و كوچكترين محور قرار دارد رينگ پيشانی عمود بر محيط محفظه می باشد و در مواضع ديگر رينگها با زاوية غير 90 حركت می كنند.
اخيراً مواد مختلفی براي ساختن رينگها به كار می برند كه خاصيت روانكاری بهتري دارند مثلاً شركت مزدا از رينگهای كربنی استفاده نموده است و يا اخيراً مواد تركيبی بدست آورده اند كه با تزريق پودر آلومينيوم در مجاورت گرما پخته شده و جسم محكم كم اصطكاكي بوجود می آيد( Sintering ) بعضی موقع هم از رينگ های سراميكی استفاده می شود.
نحوه ی کار موتور وانکل
موتور هاي وانکل همانند موتور های پيستونی از چرخه ی 4 کورسی احتراق استفاده می کند.ولی در موتور های وانکل بطور کامل بصورت و روش ديگر است.
قلب موتور وانکل "گردنده" (rotor) است.گردنده تقريبا" معادل پيستون در موتورهای پيستوني است.گردنده روی برآمدگی های بزرگ دايره ای شفت سوار شده است.اين برآمدگی ها که از مرکز شفت جابجا شده اند همانند دسته ميل لنگ عمل مي کند و اين امکان را به rotor می دهند که ميله ی خروجی را بگرداند.زماني که rotor در داخل محفظه می گردد بر برآمدگی های شفت در گرداگرد يک دايره ی تنگ فشار وارد می کند (می چرخاند), سه بار چرخيدن شفت بازاي هر گردش rotor را به وجود می آورد.
در ميان محفظه مي گردد, سه محفظه ی ايجاد شده بوسيله ی rotor تغيير اندازه مي دهند.اين تغييرات اندازه عمل مکش(pumping)را ايجاد مي کند.اينک به بررسي 4 کورس در موتور وانکل براي يکrotor می پردازيم :
مرحله مکش :
کورس مکش از لحظه ای شروع می شود که راس يکی از وجه های روتور ، از مقابل دريچه ورودی هوا عبور نموده ودريچه باز شود. بزرگترين مقدار حجم مکش موتور در قسمت مکش صورت می گيرد، که به دليل ازدياد ناگهانی حجم، و فشار داخل محفظه کاهش يافته و اين اختلاف فشار (محيط با داخل محفظه) سبب وارد شدن مخلوط سوخت وهوا به داخل آن می شود. هنگامی که وجه بعدی روتور از جلوی پورت ورودی می گذرد محفظه بصورت کامل نشت بندی می شود تا فرآيند تراکم شروع شود. دريچه موتور وانکل، گاهی در محيط محفظه و گاهی بر روی درپوش های جانبی ساخته می شود و يا ممکن است يکی در روی درپوش و ديگری در روی محيط محفظه باشد.تصویر
مرحله تراکم :
با چرخش روتور حجم محصور شده سوخت به سمت شمع سوق داده شده،حجم مربوطه به کمترين مقدار خود نزديک می شود و اين درست هنگامی است که با جرقه شمع احتراق شروع می گردد. گاز تحت فشار بين رينگ های روی روتور که تعداد آنها بين نه تا پانزده عدد است، محصور بوده و از فرار آنها جلو گيری می کند ( از نه عدد رينگ، سه عدد رينگ پيشانی و شش عدد رينگ جانبی است که در دوسطح روتور نصب می شود).
نسبت تراکم موتورهای وانکل را با تغيير شکل هندسی محفظه ، روتور، و ميل لنگ و تجربه های گوناگون بدست می آورند.
نسبت تراکم موتور وانکل بر اساس طراحي مقدار شعاع روتور و مقدار خارج از مرکز محور تعيين مي شود.
مرحله قدرت (احتراق) :
پس از اينکه روتور به مرحله تراک رسيد و مخلوط سوخت و هوا به بالا ترين سطح تراکم رسيد، شمع جرقه می زند و مخوط سوخت و هوا متراکم شده، منفجر می گردد. پس ازحرکت بيشتر روتور، گازمحترق شده منبسط می گردد و فشار محفظه احتراق را به شدت افزايش می دهد اين فشار ايجاد شده برسطح روتور تاثير گذاشته و نيروی فشاری توليد می گردد که اثر نيرو در بازوی اهرم، گشتاور متوسط موتور را بوجود می آورد. در بعضی(بيشتر)مواقع احتراق ناقصی رخ می دهد، به همين دليل در اکثر موتورهای دورانی از دو شمع در اين ناحيه استفاده مي شود. در حقيقت می توان گفت ، از تاثيرنيروی وارده بر روتور در اين فاصله، گشتاور موتور بوجود می آيد.
مرحله تخليه :
بعد از مرحله انبساط گاز و ايجاد قدرت، راس آن قسمت از وجه روتور که از مقابل دريچه خروجی که در محيط محفظه قرار دارد می گذرد، دودهاي حاصل از سوختن هيدروکربورها به اگزوز انتقال می يابد. در موتور دوزمانه وانکل، دريچه ورودی و خروجی بصورت دائمی باز هستند و هر وجهی که در مقابل اين درچه ها واقع شود، عمليات ورود يا خروج تنها در آن وجه صورت می گيرد.
يکی از مزايای موتور وانکل آن است که فرصت هر مرحله از عمليات چهار زمان سيکل اتو زيادتر ودر حدود 270درجه است، بنابراين راندمان حجمی موتور وانکل نسبت به موتور اتو که معدل هر مرحله آن 180درجه می باشد بيشتر است.
اساسى‌ترين اختلاف بين موتور پيستونى و نوع روتورى در حرکت پيستون وروتور است. در موتور وانکل، پيستون به روتور تبديل مى‌شود که جسمى است معمولاً مثلثى‌ شکل با وجوه محدّب که در داخل محفظهٔ مخصوص، حرکت دورانی مى‌کند. حذف قطعات متحرک يکى از مزاياى موتور وانکل از نظر صرفهٔ اقتصادى محسوب مى‌شود. در موتور وانکل محفظهٔ عمليات به شکل مخصوصى ساخته مى‌شود و همان وظيفه را دارد که سيلندر موتورهاى پيستونى عهده‌دار است يعنى با گردش روتور در داخل آن، تغيير حجم به‌وجود مى‌آيد و عمليات احتراق صورت مى‌گيرد، روتور جانشين پيستون مى‌شود و همان وظيفه را انجام مى‌دهد يعنى گاز را متراکم مى‌کند نيروى احتراق را تحمل مى‌کند و نيروى توليد خود را به بادامک انتقال نيرو، منتقل مى‌کند. در موتورهای خودرو معمولاً يک يا دو روتور وجود دارد، بنابراين محور موتور معمولاً يک بادامک يا دو بادامکى است. با مقايسه با چهار لنگ موجود بر روى ميل‌لنگ موتور هفت سيلندر، فضاى بسيار کمى در موتور وانکل اشغال مى‌شودموتورهای دورانی (وانکل) زير مجموعه موتورهای احتراق داخلی می باشند. اما شيوه کار آنها با موتورهای رايج پيستونی کاملاً متفاوت است. در موتورهای پيستونی يک حجم يکسان و مشخص (حجم سيلندر) بصورت پی در پی تحت تأثير چهار فرآيند, مکش, تراکم, احتراق و تخليه قرار مي گيرد؛ حال اينکه در موتورهای دورانی هر کدام از اين چهار فرآيند در نواحی خاصی از محفظه سيلندر که تنها متعلق به همان فرآيند می باشد صورت می پذيرد. درست مثل اينکه برای هر فرآيند سيلندر مربوط به خودش را اختصاص داده باشيم و پيستون بصورت پيوسته از يکی به ديگری حرکت مي کند تا چهار فرآيند سيکل اتو را کامل نمايد.
موتورهای دورانی همانند موتورهای پيستونی از انرژی فشار ايجاد شده بواسطه احتراق مخلوط سوخت و هوا استفاده می کنند؛ در موتورهای پيستونی فشار ناشی از احتراق به پيستونها نيرو وارد کرده و آنها را به عقب و جلو می راند. شاتون و ميل لنگ اين حرکت رفت و برگشتی پيستونها را به حرکت دورانی و قابل استفاده برای خودرو تبديل می کنند. در صورتيکه در موتورهای دورانی, فشار ناشی از احتراق، نيرويی را بر سطح يک روتور مثلث شکل که کاملاً محفظه احتراق را نشت بندی کرده است، وارد می کند. اين قطعه (روتور) همان چيزي است که بجای پيستون از آن استفاده می شود.
روتور در مسيری بيضی شکل حرکت می کند؛ بگونه ای که هميشه سه راس اين روتور را در تماس با محفظه سيلندر نگه داشته و سه حجم جداگانه از گازها, بين سه سطح روتور و محفظه سیلندر ایجاد می کند.
تصویر
همچنان که روتور حرکت می کند هر کدام از اين سه حجم پی در پی منبسط و منقبض می شوند؛ و همين انقباض و انبساط است که مخلوط هوا و سوخت را به داخل سيلندر می کشد, آنرا متراکم می کند, در طول فرآيند انبساط توان مفيد توليد می کند و گازهای سوخته را بيرون می راند.
پس اختلاف انها در - اساسی ترين اختلاف بين موتور های پيستونی و نوع روتوری در حركت روتور است.
2-درموتور های وانكل پيستون به روتور تبديل گرديده كه جسمی است مثلثی شكل و با وجوه محدب در داخل محفظه مخصوصی حركت دورانی ميكند.
3- در موتور هاي وانكل شاتون وجود ندارد بنابراين قدرت اعمال شده بر روتور بلافاصله بر محور موتور كه هر دو حركت دورانی هم جهت دارند منتقل ميشود.
4-در موتور وانكل قطعات زيادی حذف شده است و حذف اين قطعات هم به جهت وزنی و هم به جهت اتلاف نشدن انرژی جز مزايای موتور وانكل محسوب ميشود. در حقيقت قطعات بكار رفته در موتور وانكل نصف موتور های رايج بودو بعلاوه حجم منتاژ شده موتور های وانكل خیلی كمتر از موتور های رايج بوده .
5-كيفيت كاری موتور وانكل به دليل هايی كه در بحث می آيد بيشتر از موتور هاي رايج است.
6- در موتور وانكل ميلنگ به فرم رايج U نيست و در واقع به شكل بادامك در آمده است كه در محفظه خالی وسط رتور قرار گرفته و با هم حركت ميكنند و به عبارت ديگر قسمت تو خالی وسط روتور ياتاقان بادامك محور موتور ميباشد و از همين ياتاقان نيروی روتور به بادامك و محور انتقال پيدا ميكند .
7-در وتور هاي خودرو معمولآ يك يا دو روتور وجود دارد ينابراين محور موتور معمولآ يك يا دو بادمكي ميباشد بنابراين با مقايسه با چهار لنگ موجود در ميلنگ موتور هشت سيلندر V شكل(از لحاظ توان خروجي برابرند) فضایی بسيار كمی در موتور وانكل اشغال ميشودتصویر
i hope i helped roham smile260 smile072
تصویر

ارسال پست