CC BY
19
УДК 621.541
ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ РАБОЧЕГО ПРОЦЕССА
РОТАЦИОННОГО ПНЕВМАТИЧЕСКОГО ДВИГАТЕЛЯ С ТАНГЕНЦИАЛЬНЫМИ ЛОПАТКАМИ
М.Ю. Елагин, Е.М. Сидоров
Приведены результаты теоретических исследований рабочих процессов ротационного пневматического двигателя с тангенциальным расположением лопаток.
Ключевые слова: теоретические исследования, рабочий процесс, ротационный пневматический двигатель, тангенциальные лопатки.
Двигатель с радиально расположенными лопатками обладает большими, чем двигатель с тангенциальными лопатками, габаритами и массой, но расходует меньше воздуха и поэтому является более экономичным. Износ лопаток и статора в двигателе с радиальным расположением лопаток будет также меньше, чем в двигателе с тангенциальными лопатками.
Однако в ситуациях, где необходимо уменьшить габариты и массу ротационного пневматического двигателя, применяется тангенциальное расположение лопаток (рис. 1) [5].
Как было показано в работах [1, 3, 6], расчет двигателей с тангенциальным расположением лопаток можно проводить по методике расчета двигателей с радиально расположенными лопатками [1, 2, 5].
Рис. 1. Рабочая камера двигателя с тангенциальным расположением лопаток: а! - угол наклона лопатки
132
При одинаковых габаритах двигатели с тангенциальным расположением лопаток при их числе не более восьми могут обладать большей мощностью, чем двигатели с радиальным расположением лопаток, из-за увеличения относительной величины эксцентриситета [5].
Иначе говоря, если габариты двигателя (диаметр цилиндра, диаметр ротора, длина ротора и т.д.) с радиальным и тангенциальным расположением лопаток будут одинаковые, то за счет увеличенного рабочего объема в двигателях с тангенциальным расположением лопаток будет наблюдаться некоторое увеличение мощностных характеристик - развиваемой мощности и крутящего момента, естественно, при увеличении расхода воздуха.
На рис. 2 - 4 представлены результаты расчетов с помощью программы [4] ряда характеристик двигателя с тангенциальным расположением лопаток при изменении угла наклона лопаток от 0 до 30о.
Расчеты были проведены при давлении в сети рсети = 5 ат, числе лопаток г = 6, числе оборотов п = 4000 об/мин. Исследовалось влияние угла наклона лопатки на технические характеристики двигателя.
Угол наклона лопатки в 25...30о является предельным допустимым. В случае его превышении лопатка может перестать входить в паз ротора, за счет роста силы сопротивления, связанной с её изгибом, что приведет к заклиниванию двигателя или поломке лопатки [5].
Угол наклона лопатки, град
Рис. 2. Изменение мощности двигателя
133
3,7
? 3,65 н
о 3,6 о
3,55
к
£ 3,5
Л
3,45
0 10 20 30
Угол наклона лопатки, град
Рис. 3. Изменение величины крутящего момента
0,0362 0,036
о
* 0,0358 те
£ 0,0356 ч
со
т 0,0354 с!
3 0,0352 о га
о- 0,035 0,0348
0 10 20 30
Угол наклона лопатки, град
Рис. 4. Изменение расхода воздуха
Анализ полученных результатов свидетельствует об их удовлетворительной сходимости с данными, приведенными в работе [5], что свидетельствует о возможном использовании разработанной математической
134
модели и программы расчета [4] для расчетов рабочих процессов и проектирования ротационных двигателей с тангенциально расположенными лопатками.
Список литературы
1. Елагин М.Ю. Термодинамика открытых систем. Тула: Изд-во ТулГУ, 2013. 400 с.
2. Елагин М.Ю., Сидоров Е.М. Моделирование рабочего процесса ротационного пневматического двигателя с радиальными лопатками // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. Тула, 2014. Вып. 6. С. 88-96.
3. Елагин М.Ю., Сидоров Е.М. Моделирование рабочего процесса ротационного пневматического двигателя с тангенциальными лопатками // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. Тула, 2015. Вып. 12. Ч. 1. С. 170-178.
4. Елагин М.Ю., Сидоров Е.М. Программа для расчета рабочих процессов ротационных пневматических двигателей с тангенциальными лопатками / Номер рег. RU 2017614262, от 10.04.2017, номер и дата пост. 2016662951 от 28.11.2016.
5. Зеленецкий С.Б., Рябков Е.Д., Микеров А.Г. Ротационные пневматические двигатели. Л.: Машиностроение, 1976. 240 с.
6. Сидоров Е.М. Математическая модель ротационного пневматического двигателя с тангенциальными лопатками // Сб. трудов VIII Региональной молодежной научно-практической конференции «Молодежные инновации». Тула: Изд-во ТулГУ, 2013 С. 53-58.
Елагин Михаил Юрьевич, д-р техн. наук, проф., elaginmyarambler.ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет,
Сидоров Евгений Михайлович, инж., cem prona mail.ru, Россия, Тула, ООО "Авто-экспресс-сервис "
THEORETICAL RESEARCHES OF WORKING PROCESS ROTARY PNEUMATIC ENGINE TANGENTIAL BLADES
M. Yu. Elagin, E.M. Sidorov
The results of theoretical researches of working process of Rotational air motor with tangential arrangement of the blades are given.
Key words: theoretical studies, workflow, rotary pneumatic motor, tangential blades.
Elagin Mikhail Yur 'evich, doctor of technical sciences, professor, e laginm yaram bler. ru, Russua, Tula, Tula State University,
Sidorov Evgeni Mikhailovich, engineer, cem_pron@mail.ru, Russua, Tula, LLC "Avto-express-service "
