ҚАЗАҚСТАН РЕСПУБЛИКАСЫ БІЛІМ ЖƏНЕ ҒЫЛЫМ МИНИСТРЛІГІ Қ.И. Сəтбаев атындағы қазақ ұлттық техникалық университеті МжГКМЖ кафедрасы Ротор-қалақшалы іштен жану қозғалтқышының конструктивтік параметрлерін жетілдіру Мамандық: 6М0724-Технологиялық машиналар мен жабдықтар Орындаған магистрант: Қуандықов Тілепбай Әлімбайұлы Ғылыми жетекші: техн.ғыл. канд, проф Мырзахметов Б.А. Алматы, 2011

Өзектілігі Машиналардың құрылымының негізгі бөлігі, күштік қондырғылар- қозғалтқыштар болып табылады. Қаншалықты машинаның қозғалтқышы сәтті таңдалғанына істелетін жұмыстың өнімділігі, өнімінің өзіндік құны соншалықты тікелей байланысты болады. Қозғалтқышқа қойылатын талаптардың негізгілері мыналар: 1) сенімділігін арттыру; 2) экологиялық сипаттамаларын жетілдіру; 3) отын үнемділігін жақсарту. Осы аталған талаптарды қанағаттандыру (шешу) үшін қозғалтқыштың жұмыс процестері мен құрылымын жетілдіру қажет. Ол үшін роторлы қалақшалы қозғалтқышпен ротор поршенді қозғалтқышты салыстырамыз: Бұл үшін ІЖҚ жұмыс тактілерін жұптап әртүрлі қызметтік цилиндрлерге бөлеміз: 1. Енгізу және сығымдау тактілері бір цилиндрде (роторлы– қалақшалы екі камералы компрессорда). 2. Жұмыстық жүріс пен газдарды шығаруды екінші цилиндрде (роторлы–қалақшалы екі камералы қозғалтқышта) іске асырамыз. 3. Газ тарату жүйесін жетілдіруді қамтамасыз ету үшін оған (жану камерасына) кез–келген пішінді беруге мүмкіндік береді.

Жұмыстың мақсаты Ротор қалақшалы ІЖҚ құрылымын қарапайымдандыру. Оның әртүрлі отында жұмыс істеуіне (көп отындық) болуын қамтамасыз ету. Жұмыс ресурсын арттыру. Қозғалтқыштың от алдыру сапасы мен меншікті қуатын арттыру. Оның массагабариттік көрсеткіштерін азайту.

Жұмыстың ғылыми жаңалығы 1. Ротор-қалақшалы қозғалтқыштың жаңа түрі жобаланып, шығаруға ұсынылды. 2. Зерттеу нәтижесінде жұмыс ресурсы артатыны дәлелденді. 3. Қозғалтқыштың меншікті қуаты артты. 4. Қозғалтқыштың әртүрлі отында жұмыс істеуіне мүмкіндік туды.

Ротор- қалақшалы гидравликалық және пневмо машиналар жұмысына анализ жасау Егер бізді қызықтыратын машиналардың бір түрі гидравликалық тілікшелі машиналар болса, онда гидравликалық машиналар жұмысына анализ жасау қажеттігі туындайды. Осы қажеттілікті орындау мақсатында тілікшелі сорғының принциптік сұлбасына талдау жасаймыз. Ротор пазалары көбіне радиальдық бағытта жасалады, өйткені бұл жағдайда сорғы айналудың екі бағытында да бірдей жұмыс істей алады. Конструкцияның қарапайымдылығына қарамастан, жеке әсерлі қалақшалы машиналардың тіреулері сұйық қысымынан туатын күштерден бір бағытта салмақ қабылдайды, бұл мұндай машиналарды жоғары қуаттар үшін шығаруды мүмкін етпейді. Осы аталған түсіндірмелер келесі суреттерде бейнеленген.

Тілікшелі сорғының принциптік сұлбасы 1-статор; 2-ротор; 3-қалақша; 4-шығару терезесі; 5-енгізу терезесі; Тілікшелі сорғының принциптік сұлбасы

Қалақшалы сорғының есептік схемасы 1, 2- кіреберіс арнасы; 3, 4- беруші арна. Қалақшалы сорғының есептік схемасы

Ванкельді қозғалтқышқа талдау жасау Ванкелді қозғалтқыштарды қазіргі кезде қолдану мүмкіндігі тиімсіз жағдайда қалып отыр. Ол тиімсіздіктер төменде көрсетілген: 1. Ротор теңгерілмеген және оған төрт қалақша орнату қажеттілігінен оның құрылымы күрделі. 2. Барлық төрт такті де бір цилиндр ішінде іске асырылуы, жану және ұлғаю процестерінде майлауды ұйымдастырудың қиындығы қалақшалар жиектері мен цилиндр қабырғасының тезірек тозуына әкеледі. 3. Цилиндр мен қалақшаларды жасауға ыстыққа төзімді материал керек. 4. Қолайсыз пішінді камерада сапалы жұмыс процесінің күрделілігі. 5. Жұмысшы көлемдердің оқшаулық тығыздығын қамтамасыз ету. 6. Әртүрлі қызу жағдайында қажалмай жұмыс істелуін қамтамасыз ететін корпустық бөлшектер құрылымын жасау. 7. Газ тарату жүйесі құрылымы да күрделі. Осы аталған тиімсіздіктерді болдырмау мақсатында мен өзімнің роторлы- қалақшалы қозғалтқышымды ұсынамын.

Ванкельді қозғалтқыштың жұмыс циклі: көк жолақ -сору процесі; жасыл жолақ- сығымдау процесі; қызыл жолақ -жұмыс жүрісі; сары жолақ - шығару процесі.

Ротор-қалақшалы қозғалтқыштың жинақтама сұлбасы 1-екі камералы компрессор; 2- екі камералы қозғалтқыш; 3, 3а- алмалы-салмалы жану камерасы; 4, 5-клапандарды басқару таратқыш біліктері

Зерттелетін ротор-қалақшалы қозғалтқыш 1, 1а- цилиндр; 2, 2а- ротор; 3-жану камерасы; 4, 4а-графит төсемдер; 5-қалақша; 6, 6а-енгізу терезелері; 7, 7а- шығару терезелері; 8-енгізу клапаны; 8а- шығару клапаны; 9-жану камерасы; 10-бүріккіш; 11- тұтандыру шамы.

Алдағы суреттерде, екі камералы роторлы қозғалтқыштың сұлбасы көрсетілген, (түсінікті болу үшін цилиндрлер шартты жазықтықта келтіреміз, ал іс жүзінде олар бірінен кейін екіншісі бір бойлық ось бойында орналасады). Бұл қозғалтқыштың іштерінде екі ротор 2 және 2а орналасқан екі цилиндрден 1 және 1а тұрады. Олар ортақ білікке отырғызылған. Бірінші цилиндр 1 екі камералы компрессор қызметін, ал екінші цилиндр 1а екі камералы қозғалтқыш қызметін атқарады. Цилиндрлер қабырғаларда роторлармен жанасу сызығы бойында антифрикциялық графит төсемдер 4 және 4а орнатылған. Роторлардың жырық паздарында цилиндрлерді А және Б камераларына бөлетін серіппемен жүктелген бір–бір қалақшадан 5 орналасқан. Цилиндрлер қабырғаларында ротормен жанасу сызығының сол жағында енгізу, 6 және 6a , ал оң жағында шығару 7 және 7a терезелері орналасқан. Цилиндрлер енгізу 8, шығару 8а клапандары, алмалы–салмалы жану камерасы 9 орналасқан патрубкамен жалғастырылған. Жану камерасында бүріккіш 10 және тұтандыру шамы 11 орналасқан.

Жетістіктер Бұл қозғалтқыш Ванкель қозғалтқышымен салыстырғанда құрылымы жағынан қарапайым. 1. Негізгі бөлшектерінің саны бірнеше есе аз және оларды дайындау технологиясы қиын емес. 2. Қарапайым шеберханаларда бұл бөлшектерді дайындай беруге болады. 3. Енгізу және сығымдау тактілері бір цилиндрде (роторлы– пластинкалы екі камералы компрессорда), ал жұмыстық жүріс пен газдарды шығаруды екінші цилиндрде (роторлы–пластинкалы екі камералы қозғалтқышта) іске асырамыз. 4. Компрессор мен қозғалтқыш роторлары бір өске орналасқан. 5. Алмалы–салмалы жану камерасын қолдану отын–ауа қоспасының толық жануын және шолақ түтіктер қолданып газ тарату жүйесін жетілдіруді қамтамасыз ету үшін оған (жану камерасына) кез–келген пішінді беруге мүмкіндік береді.

Роторлы қозғалтқыштың конструкциясына патенттік анализ жасау Роторлы қозғалтқыштың конструкциясына патенттік анализ жасау Патенттік анализ көрсеткіштері келесідей суреттер бойынша салыстырылды. Оның жетілдірілген түрі 1979 жылы Феликс Ванкель (ФРГ) ұсынған іштен жану қозғалтқышы (куәлік №639475). Бұл қозғалтқыштың ерекшелігі тұтандыру шамы роторда орнатылған және ток өткізгіші мен ток көзі арасында оқшаулағышпен толтырылған бірінші қашықтық, жоғарғы кернеулік өткізгіш пен ротор-поршень арасында екінші қашықтық қалдырылған. Ондағы мақсат ұшқын жасаудың сенімділігі мен тұрақтылығы артады. Қозғалтқыш енгізу 2 және шығару 3 арналары бар корпустан 1 және оның ішінді шығу білігінің 6 эксцентригінде 5 орналасқан ротордан 4 тұрады. Корпустың жұмыстық камерасының пішіні трохоидальдық.

Жану камерасы 9 роторда жасалған Жану камерасы 9 роторда жасалған. Тұтандыру шамы 10 жану камерасында орналасқан. Ротор өзінің үш төбесімен корпусты бір-бірінен оқшауланған үш көлемге бөледі. Бұл көлемдер ротор айналғанда өзгеріп тұрады. Көлем өзінің ең кіші шамасына жеткенде тұтандырғыш шам арқылы ұшқын беріліп, қоспа тұтатылады. Бұл кезде басқа көлемдерде ұлғаю немес енгізу-сығымдау процестері жүріп жатады. Бірақ бұл қозғалтқыштың кемшілігі тығыздау көлемдерді бөліп тұрған пластикаларының тез тозатыны және құрылымының күрделілігі. Қалған сурет нәтижелері өз кезегімен жүзеге асады.

Патент №639475, №2099540

Патент №639475 Патент №2044139

Роторлы қалақшалы іштен жану қозғалтқышының жұмыстық диаграммасы 3 мПа кезіндегі жұмыстық диагрмма

2, 3– уплотнительное кольцо 5 мПа кезіндегі жұмыстық диагрмма

7 мПа кезіндегі жұмыстық диагрмма

Іштен жану қозғалтқыштарын жылулық есептеу Z ZH O x r′ ’ a ′ a′ ′ ρ0 O Vж.к . A V n Va B V (S, mm) МП а ↑ Р c′′ c t c′ r′ r b ′ b b′ ′ l a Т.Ш.Н. Ж.Ш. Н. P l в'' в a'' r a d a' r' Va Vh VЖ.К. Δ P a P a r'' Pr P o Δ Pr l' V

Пайдалану жағдайында құрал-жабдықтың уақыт бірлігіне кететін пайдалану және келтірілген шығындарды есептеу № Атауы Белгіленуі Поршеньді қозғалтқыш Ротор пластиналы қозғалтқыш 1 Құрал-жабдыққа амортизациялық бөліністер 420331 229988,25 2 Электр энергиясына кететін шығындар 405532 402532 3 Құрал-жабдыққа қызмет көрсету шығындары 1576800 1051200 4 Көмекші материалдарға кететін шығындар 720000 608504 5 Жөндеу жұмыстарына кететін шығындар 119989,19 118474,74 6 Құрал- сайманға кететін шығындар 13405,61 10770,50 7 Колда бар капиталдық салымдар бойынша амортизация 288108 20007,60 8 Пайдалану шығындары (суммасы 1-8) 6045312 5961101 9 Келтірілген шығындар 608551,55 500340,15 Поршенді қозғалтқышқа кететін келтірілген шығындарды салыстырып, үнемділіктің 608551.55 теңгені құрайтынын көреміз. Ал, ротор қалақшалы қозғалтқыштың келтірілген шығындары, үнемділіктің 500340.15 теңгені құрайтынын кореміз.

ҚОРЫТЫНДЫ Диссертацияны қорытындылай келе келесідей тұжырымға келдім. Машинаның қозғалтқышы дұрыс таңдалғанына істелетін жұмыстың өнімділігі, өнімінің өзіндік құны соншалықты тікелей байланыста. Әрине, қозғалтқыштарды дамытудың бұл тенденциясы күрделі шешімдерді пайдаланып ең жоғарғы тиімді пайдалы әсер коэффициентін алуға ұмтылуда өзін көрсетеді. Диссертацияда роторлы-қалақшалы ІЖҚ құрылымын қарапайымдандыру, оның әртүрлі отында жұмыс істеуіне (көп отындық) болуын қамтамасыз ету, жұмыс ресурсын арттыру, қозғалтқыштың от алдыру сапасы мен меншікті қуатын арттыру, оның массагабариттік көрсеткіштерін азайту қарастырылды. Аталған талаптарға жету үшін келесідей жұмыс жүргіземіз: енгізу және сығымдау тактілері бір цилиндрде (роторлы– қалақшалы екі камералы компрессорда),

ал жұмыстық жүріс пен газдарды шығаруды екінші цилиндрде (роторлы–қалақшалы екі камералы қозғалтқышта) іске асырамыз. Компрессор мен қозғалтқыш роторлары бір оське орналасқан. Алмалы–салмалы жану камерасын қолдану отын–ауа қоспасының толық жануын және шолақ түтіктер қолданып газ тарату жүйесін жетілдіруді қамтамасыз ету үшін оған (жану камерасына) кез–келген пішінді беруге мүмкіндік береді. Отынның түрі мен сұрыбына (сортына) тәуелді жану камерасын шешіп алып, оңтайласына ауыстыру мүмкіндігі берілген ІЖҚ құрылымын көп отындық қасиет беруге мүмкіндік береді. Осы диссертациялық жұмыста, мен өзіме қойылған талаптарды орындадым деп есептеймін.