ИССЛЕДОВАНИЕ КИНЕМАТИКИ ТОЧЕК РОТОРА ДВИГАТЕЛЯ ВАНКЕЛЯ

Роторные двигатели Ванкеля (рисунок 1) имеют как преимущества, так и недостатки и в настоящее время применяются как силовые агрегаты при конструировании беспилотных летательных аппаратов, транспортных средств с гибридным двигателем [1–4]. Принципиальное отличие такого двигателя от классического двигателя внутреннего сгорания в том, что роль поршня играет ротор. Он приводит в действие главный вал, участвует в образовании камер внутреннего сгорания, с его помощью производится впуск и выпуск газов.

При разработке конструкции роторного двигателя необходимо осуществлять подбор кинематических параметров для достижения требуемых характеристик устройства. Создание такого двигателя предполагает применение лазерных технологий ввиду сложной геометрии внутреннего пространства (рисунок 1), где координаты крайних точек ротора на траектории их движения (эпитрохоиде) могут быть записаны так [5].

                                       (1)

где R, r – радиусы подвижного зубчатого колеса и неподвижной шестерни соответственно, м; выражение (R–r) = е – эксцентриситет;

φ – угол поворота, характеризующий планетарное движение, рад;

n – передаточное отношение; для такого типа двигателей

С – безразмерный параметр, определяющий размеры двигателя [5]; принимается равным 2,1–2,7.

Рисунок 1. Схема двигателя Ванкеля [2]

Эпитрохоида, вдоль которой происходит перемещение крайних точек ротора, при различных отношениях R/r может менять свою форму (рисунок 2).

Рисунок 2. Эпитрохоида при различном отношении R/r

Линейные скорость и ускорение крайних точек ротора могут быть рассчитаны с помощью их проекций на оси координат, которые соответственно равны первым и вторым производным от x и y в системе (1):

Производить ручной расчет кинематических параметров точек – весьма трудоёмкий процесс, поэтому была разработана программа в MathCAD, позволяющая быстро рассчитывать необходимые характеристики точек ротора и строить графики их зависимости от времени (рисунок 3).

Рисунок 3. Расчет кинематических параметров точек ротора в МathCAD

Применение разработанной программы позволит облегчить процесс подбора необходимых кинематических параметров роторного двигателя в процессе его конструирования.