Динамический анализ бесшатунного двигателя

Митюшкин А.Д., Шайхутдинов А.И., Халиуллин Ф.Х., Егоров С.В.

Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева – КАИ, Казань

Ключевые слова: динамика, кинематика, бесшатунный двигатель, эксцентрик, гипоциклоида, зубчатая передача внутреннего зацепления.

Аннотация. В данной статье рассматривается концепция бесшатунного двигателя, призванного заменить традиционный механизм в двигателе внутреннего сгорания. Вместо использования шатунов для передачи движения поршням в бесшатунном двигателе применяется шестеренчатая передача и эксцентриковое кольцо – кривошипно-шестеренчатый механизм, что позволяет повысить эффективность и снизить затраты на производство деталей двигателя. Рассмотрена конструкция с учетом целостности отдельных элементов схемы. Проведен сравнительный анализ динамики кривошипно-шатунного механизма и предложенной схемы. Для этого была разработана методика расчета сил, приложенных в отдельных частях механизма, с учетом положений теоретической механики и динамики тел. Для подробного изучения была создана 3D-модель механизма, из которой взяты данные о массе деталей. В качестве сил давления газа используется индикаторная диаграмма существующего двигателя с кривошипно-шатунным механизмом.

Diagram of a turn-free engine and dynamic analysis

Mityushkin A.D., Shaykhutdinov A.I., Khaliullin F.H., Egorov S.V.

Kazan National Research Technical University n.a. A.N. Tupolev – KAI, Kazan

Keywords: dynamics, kinematics, crankless engine, eccentric, hypocycloid, internal gear transmission.

Abstract. This article discusses the concept of a connecting rodless engine designed to replace the traditional mechanism in an internal combustion engine. Instead of using connecting rods to transmit movement to the pistons, a crankless engine uses a gear train and eccentric ring – a crank-and-gear mechanism, which increases efficiency and reduces the cost of manufacturing engine parts. Possible designs are considered taking into account the integrity of individual circuit elements. A comparative analysis of the dynamics of the crankshaft and the proposed scheme was carried out. For this purpose, a method was developed for calculating the forces applied in individual parts of the mechanism, taking into account the provisions of theoretical mechanics and the dynamics of bodies. For a detailed study, a 3D-model of the mechanism was compiled, from which the masses of parts were taken, and the best way to fasten the elements was studied. The indicator diagram of an existing engine with a crank mechanism is used as gas pressure forces.