Principe de fonctionnement du moteur à piston radial

Créé le 05.17

Principe de fonctionnement du moteur à piston radial

Comme il existe deux types principaux de moteurs à piston radial, à savoir à simple effet et à double effet, leurs principes de fonctionnement sont présentés ci-dessous.

(1) Principe de fonctionnement du moteur à piston radial à simple effet Comme montré dans la Figure o, cinq (ou sept) cylindres sont disposés radialement et uniformément le long de la circonférence du boîtier 1. Le piston 2 dans le cylindre est connecté avec la bielle 3 par l'intermédiaire de la charnière à billes, et l'extrémité de la bielle est en contact avec la roue excentrique de l'arbre à cames 4 (le centre de la roue excentrique est O1, le centre de rotation de l'arbre à cames est O, et l'excentricité des deux est e). Une extrémité de l'arbre à cames est l'arbre de sortie, et l'autre extrémité est connectée par l'intermédiaire du couplage croisé avec l'arbre de distribution de valve 5. Les deux côtés de la paroi de séparation sur l'arbre de distribution de valve sont respectivement la chambre d'entrée d'huile et la chambre de décharge d'huile.

Après que l'huile haute pression provenant de la source d'huile entre dans la chambre d'admission d'huile du moteur, elle est introduite dans le cylindre de piston correspondant (1), le cylindre (2) et le cylindre (3) à travers les fentes (1), le cylindre (2) et le cylindre (3) du boîtier. La force hydraulique P produite par l'huile haute pression agit sur le haut du piston et est transmise à l'excentrique de l'arbre à cames par l'intermédiaire de la bielle. Par exemple, la force agissant sur l'excentrique par le cylindre de piston ② est n, et la direction de la force est le long de la ligne centrale de la bielle et pointe vers le centre O1 de l'excentrique. La force n peut être divisée en force normale FF (la ligne d'action coïncide avec la ligne de connexion 001) et force tangentielle F. La force tangentielle F produit un couple au centre de rotation 0 de l'arbre à cames, ce qui fait tourner l'arbre à cames dans le sens antihoraire autour de la ligne centrale 0. Les cylindres de piston (1) et (3) sont similaires à cela, sauf que leur position par rapport à l'arbre principal est différente, donc le couple généré est différent de celui du cylindre (2). Le couple total de rotation de l'arbre à cames est égal à la somme du couple généré par le cylindre de piston connecté à la chambre haute pression (①, ② et ③ dans le cas de la figure o). Lorsque l'arbre à cames tourne, les volumes des cylindres ①, ② et ③ augmentent, tandis que les volumes des cylindres ④ et ⑤ diminuent, et l'huile est évacuée par le passage d'huile du boîtier ④ et ⑤ à travers la chambre de décharge d'huile du port d'arbre 5.

Lorsque l'arbre de distribution des soupapes et le vilebrequin tournent synchroniquement d'un angle, la "cloison" de l'arbre de distribution des soupapes ferme le passage d'huile (3). À ce moment, le cylindre (3) n'est pas connecté aux chambres haute et basse pression. Les cylindres (1) et (2) sont alimentés en huile haute pression, ce qui permet au moteur de produire du couple, et les cylindres (4) et (5) déchargent l'huile. À mesure que l'arbre de distribution des soupapes tourne avec le vilebrequin, la chambre d'entrée d'huile et la chambre de décharge d'huile sont respectivement connectées à chaque piston à tour de rôle, afin d'assurer la rotation continue du vilebrequin. En une révolution, chaque piston fait entrer et sortir l'huile une fois. Le principe de fonctionnement d'autres moteurs à simple effet est similaire à celui-ci.

Le principe de fonctionnement du moteur à piston radial à simple effet doit prêter attention aux points suivants.

① Le moteur peut être inversé en changeant l'entrée et la sortie du moteur. Si l'anneau excentrique est séparé de l'arbre de sortie du moteur et que des mesures sont prises pour rendre la distance excentrique réglable, l'objectif de changer le déplacement du moteur peut être atteint, et le moteur à déplacement variable est fabriqué.

② Le moteur montré dans la Figure o est fixé au boîtier, il est donc également appelé moteur à arbre ; si le vilebrequin est fixe, il peut être fabriqué en moteur à boîtier. Le moteur à boîtier est particulièrement adapté à l'installation dans le tambour de treuil ou sur le moyeu de la roue du véhicule pour entraîner directement la roue et devenir le moteur de roue.

③ Le moteur montré dans la figure o de la paire de distribution est une distribution axiale. Parce qu'un côté de l'arbre de la vanne est une cavité haute pression et l'autre côté est une cavité basse pression, le processus de travail de l'arbre de la vanne est soumis à une grande force radiale, ce qui pousse l'arbre de la vanne d'un côté et augmente le jeu de l'autre côté, entraînant l'usure de la surface glissante et l'augmentation des fuites, ce qui entraîne une diminution de l'efficacité. Pour cette raison, il est souvent adopté de mettre en place une rainure d'huile de équilibrage symétrique pour équilibrer la force radiale. Comme montré dans la figure P, l'arbre de distribution de la vanne à pression statique est scellé par un joint d'étanchéité. Le trou de fenêtre central C-C est le trou de fenêtre de distribution de la vanne, les rainures annulaire sur B-B et D-D sont respectivement les trous d'entrée et de retour d'huile, et A-A et E-E sont les rainures annulaire semi-circulaires d'équilibrage de pression statique. Il est supposé que les joints d'étanchéité sont respectivement placés au centre de la ceinture d'étanchéité. Si la direction d'entrée et de sortie d'huile est comme indiqué par la flèche dans la figure P, les trous marqués du symbole P sont des chambres haute pression, et les trous marqués du symbole T sont des chambres basse pression. On peut voir que les pressions circonférentielles de B-B et D-D sont les mêmes, et il n'y a pas de force radiale ; la chambre supérieure de la section du trou de fenêtre C-C est connectée à l'entrée d'huile, qui est le côté haute pression, et la chambre inférieure est connectée au port de retour d'huile, qui est le côté basse pression, donc l'arbre de distribution de la vanne est soumis à une grande force radiale. Afin d'équilibrer la force radiale, des rainures d'huile d'équilibrage annulaire semi-circulaires A-A et E-E sont mises en place à chaque extrémité de l'arbre de distribution de la vanne pour remplir la cavité supérieure d'huile haute pression. Afin de réduire les fuites, des joints d'étanchéité sont placés entre les cavités. Afin d'assurer l'équilibre de pression statique des côtés supérieur et inférieur, les dimensions pertinentes de la fenêtre de distribution d'huile et de la rainure d'huile d'équilibrage doivent répondre à l'équation suivante :

a+e=2(b+c)                      (5-4)

Où un -- largeur de la fenêtre de distribution de flux;

B -- largeur de la ceinture d'étanchéité du réservoir d'huile d'équilibre;

C -- largeur du réservoir d'huile de balance;

E -- la largeur de la ceinture d'étanchéité de la fenêtre de distribution de flux.

Parce que la force radiale est équilibrée, la force de friction est très faible, ce qui améliore l'efficacité mécanique. En même temps, le jeu radial entre l'arbre de la soupape et le manchon de la soupape est réduit, les fuites sont réduites et l'efficacité volumétrique est améliorée. Dans la plage de fonctionnement normale, l'efficacité totale se situe entre 85 % et 90 %.

La figure Q montre la structure de distribution de flux de face d'extrémité du moteur hydraulique de bielle de vilebrequin. Le vilebrequin 13 entraîne la plaque de port 4 et la plaque de pression 2 à tourner synchroniquement à travers la tête carrée 12, et le port est réalisé pendant la rotation. Lors du démarrage ou en fonctionnement à vide, le ressort de secours (ressort à disque) 3 fait que la plaque de soupape et la plaque de pression se rapprochent du bloc-cylindre 11 et du couvercle d'extrémité. La conception garantit que la force de fermeture est supérieure à la force de séparation entre la plaque de soupape et le bloc-cylindre, et la pression hydraulique réalise la force de fermeture pendant le fonctionnement. Cependant, en raison de la non-coïncidence de la force de séparation et de la force d'adhérence, la plaque de soupape a un moment d'inclinaison. En utilisant la conception de structure d'équilibre de pression statique, la paire de ports de face d'extrémité peut théoriquement atteindre un équilibre complet.

Il convient de souligner que, afin d'améliorer la fiabilité et les performances du moteur hydraulique et de rendre sa structure plus compacte, l'une des tendances de développement tant au niveau national qu'international est d'utiliser la paire de ports d'extrémité.

④ En plus de la paire de ports, la performance du moteur hydraulique à manivelle dépend en grande partie de la paire de mouvement de la bielle. La structure typique de la paire de joint à rotule de bielle est montrée dans la Figure R. Elle se compose de deux paires de paires de friction, la tête de boule de la bielle 4 et le socket de boule du plongeur 2, le bas du curseur de bielle 5 et le vilebrequin (roue excentrique) 6. Le contact métallique entre le bas du curseur de bielle et le vilebrequin (roue excentrique) était à un stade précoce, et un alliage résistant à l'usure a été coulé au bas du curseur pour réduire la friction. Certains vilebrequins de moteur (roues excentriques) sont équipés de roulements à rouleaux, qui utilisent la friction roulante pour remplacer la friction glissante entre le bas du curseur et la roue excentrique ; à l'heure actuelle, la plupart des moteurs sont conçus comme un équilibre hydrostatique ou un support hydrostatique. Une chambre à huile est placée au bas du curseur, et l'huile sous pression entre dans la chambre à huile inférieure par le tampon au centre de la bielle. Le bloc glissant ne flotte pas pendant le fonctionnement, la pression liquide dans la chambre à huile équilibre la majeure partie de la poussée du plongeur, et la paire de friction est bien lubrifiée.

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