Круговым процессом называется совокупность нескольких термодинамических процессов, в результате которых система возвращается в исходное состояние.
На диаграммах состояния тепловые процессы изображаются в виде замкнутых кривых
Тело совершающее тепловой процесс и обменивающееся энергией с другими телами называется рабочим телом
Рассмотрим схематическую работу тепловой машины по произвольному равновесному круговому процессу
1)Расширение из состояния 1 в состояние 2 при получении количества тепла 
от нагревателя с совершением положительной работы
2)Сжатие газа внешними силами из состояния 2 в состояние 1 с отдачей количества теплоты 
За весь цикл газ совершает работу 
, численно равную площади
, ограниченную замкнутой кривой процесса , таким образом любая тепловая машина осуществляет прямой цикл получая энергию в форме тепла от внешних источников , и часть ее превращая в работу.
Обратным циклом называется круговой процесс с отрицательной работой системы – в холодильных установках, где раб. Тело получает энергию в виде работы внешних сил, и передает ее в форме теплоты от горячего тела к более холодному
Для циклического процесса полное изменение внутренней энергии 
В соответствии с 1 началом термодинамики общее количество тепла сообщенное рабочему телу = работе совершаемой теплом за цикл 
КПД тепловой машины называется величина 
Для обратимых циклов используется понятие холодильного коэффициента 
Существует несколько эквивалентных формулировок 2 начала термодинамики, которые указывают условия превращения теплоты в работу:
Невозможен процесс единственным результатом которого является передача теплоты от холодного к горячему (Клаузиус)
Невозможен процесс, единственным результатом которого является совершение работы за счет охлаждения одного тела (Томпсон Планк)
Теплово́й дви́гатель — устройство, совершающее работу за счет использования внутренней энергии, тепловая машина, частично превращающая внутреннюю энергию в механическую энергию, использует зависимость теплового расширения вещества от температуры. (Возможно использование изменения не только объёма, но и формы рабочего тела, как это делается в твёрдотельных двигателях, где в качестве рабочего тела используется вещество в твёрдой фазе.) Действие теплового двигателя подчиняется законам термодинамики. Для работы необходимо создать разность давления по обе стороны поршня двигателя или лопастей турбины. Для работы двигателя обязательно нужно наличие топлива. Это возможно при нагревании рабочего тела (газа), которое совершает работу за счёт изменения своей внутренней энергии. Повышение и понижение температуры осуществляется, соответственно, нагревателем и охладителем.
Идеальная тепловая машина Карно совершает обратимый круговой процесс (цикл Карно), состоящий из 2х адиабат и 2х изотерм.
Участок 1-1’ – изотермическое расширение в контакте с нагревателем T1=TнQ1>0
Участок 1’-2 – адиабатическое расширение, Q=0
Участок 2-2’ – изотермическое сжатие в контакте с холодильником
Участок 2’-1 – адиабатическое сжатие, Q=0
Элементарном приведенном количеством тепла (
)называется элементарным количеством тепла, полученное/отданное системой, деленное на абсолютную температуру, при которой оно было получено.
Величина 
называется приведеннымколичеством тепла
Для цикла Карно приведенные теплоты в процессе 1-1’ и 2-2’ равны 
Поэтому КПД цикла Карно
КПД любой тепловой машины не может превышать КПД идеальной машины Карно с теми же Тнагри Тохл
studfiles.net
Кольцевой роторный двигатель внутреннего сгорания может быть также использован как компрессор или насос. Сущность изобретения: на разделительных пластинах с одной стороны выполнен гидроцилиндр, а с другой стороны поршень, при этом две соседние разделительные пластины обеспечивают движение пары поршень- цилиндр относительно друг друга, образуя из пар поршень-цилиндр кольцо. 4 з.п ф-лы, 2 ил.
Изобретение относится к роторно-поршневым двигателям и может быть использовано в качестве двигателя внутреннего сгорания, компрессора или насоса.
Известен роторно-поршневой двигатель Ванкеля, где степень герметизации рабочей камеры достаточно высокая, но конструкция сложна в изготовлении /1/. Известна роторно-пластинчатая машина, которая может работать в режиме двигателя, содержащая неподвижный корпус с внутренней цилиндрической расточкой, полый цилиндрический ротор установлен в расточке с эксцентриситетом к ее оси. Расточка имеет окна подвода и отвода рабочей среды. В роторе выполнены профилированные радиальные пазы, с установленными в них вкладышами, в которых размещены разделительные пластины. Разделительные пластины установлены в проушинах, охватывающих ось, совпадающую с осью расточки. Недостатком данной конструкции является недостаточная степень герметизации рабочих камер /2/. Для устранения указанных недостатков предлагается конструкция роторно-поршневого двигателя, в котором на разделительных пластинах с одной стороны расположен цилиндр, а с другой поршень, так что две соседних разделительные пластины обеспечивают движение пары поршень-цилиндр относительно друг друга и увеличивают площадь поверхности их соприкосновения. Один из концов разделительной пластины крепится к оси с использованием проушин, охватывающих их. Неподвижный корпус состоит из двух торцевых крышек, соединенный между собой крепежными деталями. Вкладыши своими концами крепятся в роторе. На фиг. 1 показан предложенный кольцевой роторный двигатель, выполненный в виде двигателя внутреннего сгорания, поперечный разрез. На фиг. 2 - продольный. Кольцевой двигатель содержит неподвижную ось 1, на которую с помощью проушин одним концом крепится разделительная пластина 2, на разделительной пластине с одной ее стороны выполнен цилиндр 3, с другой поршень 4 так, что поршень одной разделительной пластины входит в цилиндр соседней, образуя таким образом кольцо; разделительная пластина с помощью шарнира с пазом 5 сопрягается с эксцентрично расположенным относительно неподвижной оси 1 полым ротором 6; на торцевой крышке 7 крепится неподвижная ось 1, а на торцевой крышке 8 выходной вал 9 ротора 6, в торцевых крышках имеются окна 14 для продувки камеры сгорания, 10 для подачи топливной смеси, а также крепятся топливный насос или свеча зажигания. Левая и правая торцевые крышки соединены между собой крепежными деталями (12-отверстия для крепления). Вкладыши 5 в роторе 6 крепятся только своими концами 13, что обеспечивает уменьшение трения в этом узле крепления. Кольцевой роторный двигатель внутреннего сгорания работает следующим образом. При движении ротора по часовой стрелке сжатие воздуха (для длительного варианта) или топливной смеси происходит в правой половине двигателя в камере 11, объем которой по мере поворота ротора 6 уменьшается. Когда камера сгорания 11 достигает своего нижнего положения, происходит вспрыск топлива (в дизельном варианте), воспламенение смеси горючее-воздух от свечи зажигания (не показана). В левой половине двигателя продукты сгорания, воздействуя на стенки камеры сгорания, поворачивают ротор 6 по часовой стрелке и когда камера сгорания достигает своего верхнего положения через окно 14 проводится ее продувка, выполнение камеры сгорания топливной смесью через окно 10. Далее процесс повторяется.Похожие патенты:
Изобретение относится к энергетической технике и предназначено для электростанций
Изобретение относится к области машиностроения, а именно к конструированию двигателей внутреннего сгорания (ДВС)
Изобретение относится к области двигателестроения, в частности, к роторно-поршневым двигателям внутреннего сгорания с планетарным движением ротора-поршня
Изобретение относится к двигателестроению и предназначено для использования в различных транспортных средствах
Изобретение относится к двигателям внутреннего сгорания и может быть использовано в любой отрасли народного хозяйства
Изобретение относится к машиностроению, в частности к моторостроению, и может быть использовано в автостроении, авиастроении и других областях техники
Изобретение относится к двигателестроению, в частности к способам и устройствам газообмена двигателей внутреннего сгорания (ДВС)
Изобретение относится к двигателям внутреннего сгорания, в частности к роторным двигателям внутреннего сгорания с плоско-параллельным круговым движением ротора
Изобретение относится к двигателям внутреннего сгорания (ДВС), предназначенным для преобразования тепловой энергии, полученной при сгорании в них топлива, в механическую работу и относится к отрасли машиностроения
Изобретение относится к двигателям внутреннего сгорания (ДВС), предназначенным для преобразования тепловой энергии, полученной при сгорании в них топлива, в механическую работу и относится к отрасли машиностроения
Изобретение относится к энергомашиностроению и представляет собой комплексное устройство, состоящее из рабочей ступени роторного двигателя внутреннего сгорания (ДВС), конструктивно и функционально связанного с компрессионной ступенью роторным компрессором
Изобретение относится к двигателестроению и может быть использовано на транспорте
Изобретение относится к энергетике, в часности к двигателям "РДК-8", предназначенным для преобразования энергии сгоревшего топлива в механическую энергию, двигатель может быть использован в качестве ДВС для транспортных средств, а также для привода электрогенераторов
Изобретение относится к машиностроению, в частности к роторным машинам объемного расширения
Изобретение относится к роторно-поршневым двигателям внутреннего сгорания и позволяет получить рациональный рабочий цикл
Изобретение относится к роторно-лопастным двигателям внутреннего сгорания
Изобретение относится к роторно-поршневым двигателям и может быть использовано в качестве двигателя внутреннего сгорания, компрессора или насоса
www.findpatent.ru
Изобретение относится к области машиностроения, а именно к двигателям внутреннего сгорания. Техническим результатом является повышение КПД двигателя. Сущность изобретения заключается в том, что двигатель содержит корпус, два кольцеобразных цилиндра, расположенные по кругу на одинаковом расстоянии друг от друга, и кольцеобразные поршни. Согласно изобретению кольцеобразные поршни жестко соединены с концами кольцеобразных штоков, которые снабжены направляющими. На рабочих поверхностях штоков и поршней, обращенных внутрь круга, выполнены пазы для обеспечения зубчатой передачи. Поршни установлены с возможностью обеспечения их непрерывного движения со штоками по кругу в одном направлении с передачей движения через систему зубчатых колес. 2 н.п. ф-лы, 8 ил. 
Изобретение относится к области машиностроения, а именно к двигателям внутреннего сгорания, и может быть использовано на всех видах транспортных средств, включая автомобильный транспорт, а также в машинах, призванных преобразовывать тепловую энергию в механическую.
Известен бесшатунный двигатель внутреннего сгорания (патент РФ №2165535), выбранный за прототип, содержащий корпус с цилиндрическим отверстием, прямой вал с кривошипами, установленный на опорах соосно с цилиндрическим отверстием, не менее двух рабочих кольцеобразных цилиндров, установленных с возможностью движения в одном направлении на одинаковом расстоянии друг от друга, при этом кольцеобразные поршни установлены в цилиндрах и жестко соединены с кольцеобразным штоком, в цилиндрическом отверстии корпуса закреплены концентрично друг другу две спаренные в осевом направлении кольцевые направляющие, между которыми размещены на роликах с клиновыми упорами рабочие цилиндры, а на штоках, соединенных шарнирно с кривошипами, установлены пружины сжатия.
У двигателя - прототипа имеются следующие недостатки:
Двигатель расходует часть своей энергии непроизводительно - вхолостую: на сжатие пружины. В дальнейшем энергия сжатой пружины возвращается, но возвращается непроизводительно: она обеспечивает лишь возврат цилиндра в исходное рабочее положение, не производя при этом перемещение вала. Равносильно во всех иных двигателях внутреннего сгорания, в которых поршень перемещается внутри цилиндра (в дальнейшем - в поршневых двигателях), часть энергии тратится на холостой ход поршня - на возврат его в исходное, рабочее положение.
Кроме того, недостатком двигателя - прототипа является короткий рабочий (производительный) ход поршня. В каждом рабочем ходе поршня он проходит энергоемкие стадии разгона и торможения, что отрицательно сказывается на КПД описанного выше и иных поршневых двигателей внутреннего сгорания.
Известен способ передачи силового движения к силовому агрегату (патент РФ №2165535), включающий передачу силового воздействия от кольцеобразных поршней двигателя внутреннего сгорания на вал двигателя, посредством перемещения поршнем со штоком кривошипа, соединенного с валом.
У описанного способа имеются следующие недостатки: из-за того, что рабочий ход поршня ограничен длиной цилиндра, движение на вал передается неравномерно - с перерывами, необходимыми для перемещения цилиндра в исходное для работы поршня положение. При этом часть энергии тратится на холостой ход цилиндра, а также разгон и торможение поршня, что отрицательно сказывается на КПД двигателя.
Задачей настоящего изобретения для конструкции является исключение из цикла двигателя холостого хода поршней (либо цилиндров, как в описанном выше случае), исключение постоянно повторяющихся процессов разгона и торможения поршней и, как результат, повышение КПД двигателя.
Задачей способа является повышение эффективности передачи движения и обеспечение равномерности передачи движения. Кроме того, данный способ позволяет перемещать поршни в одном направлении и безостановочно.
В этом состоит технический результат.
Технический результат для конструкции достигается тем, что кольцевой двигатель внутреннего сгорания, включающий корпус, по крайней мере, два кольцеобразных цилиндра, расположенных по кругу на одинаковом расстоянии друг от друга, и кольцеобразные поршни со штоками, согласно изобретению цилиндры жестко скреплены с корпусом и у оснований имеют торцевые затворы, кольцеобразные поршни жестко соединены с нижними концами кольцеобразных штоков, штоки снабжены направляющими, при этом на рабочих поверхностях штоков и поршней (на поверхностях, обращенных внутрь круга) выполнены пазы для обеспечения зубчатой передачи, установка поршней выполнена с возможностью обеспечения непрерывного поступательного движения поршней со штоками по кругу в одном направлении и с возможностью передачи энергии движения на ходовую часть машины через систему зубчатых колес с внешними зубьями - малых, расположенных в промежутках между цилиндрами, и большого, расположенного в центре двигателя, посредством зацепления зубьев малых зубчатых колес с пазами, имеющимися на внутренней стороне поршней и штоков, установка штоков выполнена таким образом, чтобы их внутренняя (зубчатая) поверхность не соприкасалась с внутренней поверхностью цилиндров.
Технический результат для способа достигается тем, что способ передачи силового движения к силовому агрегату, включающий передачу силового воздействия от кольцеобразных поршней двигателя внутреннего сгорания на вал двигателя, согласно изобретению передача осуществляется от поршней, перемещающихся в одном направлении по замкнутому кругу с помощью системы зубчатой передачи, посредством взаимодействия малых зубчатых колес, расположенных в промежутках между цилиндрами, с пазами, выполненными на внутренней (обращенной в центр круга) поверхности кольцевых поршней и кольцевых штоков, при этом передача движения от малых зубчатых колес на вал двигателя осуществляется посредством взаимодействия с центральным зубчатым колесом, а установка штоков выполнена таким образом, чтобы их внутренняя (зубчатая) поверхность не соприкасалась с внутренней поверхностью цилиндров.
Изобретение поясняется чертежами.
На фиг.1 изображен кольцевой двигатель (вид сверху).
На фиг.2 изображен кольцевой двигатель (вид сбоку в разрезе).
На фиг.3 изображен поршень со штоком и направляющими (вид сверху).
На фиг.4 изображен поршень: а) - вид сбоку - изнутри круга и б) - вид с торца.
На фиг.5 изображены направляющие, располагающиеся в средней части штока: «а» - вид сбоку - изнутри круга, «б» - вид с торца.
На фиг.6 изображены направляющие, распологающиеся в передней части штока: «а» - вид сбоку - изнутри круга, «б» - вид с торца.
На фиг.7 изображена рабочая часть затвора.
На фиг.8 изображен затвор: «а» - в открытом и «б» - закрытом положении.
Кольцевой двигатель внутреннего сгорания состоит из:
- разъемного кольцеобразного корпуса 1, выполненного в виде чаши с герметично закрывающейся крышкой;
- двух или более дугообразных цилиндров 5, зафиксированных на корпусе 1 по оси круга на равном расстоянии друг от друга, при этом каждый из цилиндров 5 в своем основании снабжен торцевым затвором 6 с механическим приводом;
- двух или более малых зубчатых колес с внешними зубьями 7, расположенных в промежутках между цилиндрами 5 и зафиксированных на валах 8, вращающихся в пазах 9, выполненных в корпусе двигателя 1 и передающих вращательное движение от штоков 11 большому центральному зубчатому колесу 2;
- большого (горизонтально установленного) центрального зубчатого колеса с внешними зубьями 2, зафиксированного на валу 3, вращающемся в пазах или защищенных сальниками отверстиях 4, выполненных в корпусе двигателя 1 и передающей движение ходовой части машины;
- одного или более кольцеобразных поршней 10, каждый их которых жестко закреплен на нижнем конце кольцеобразного штока 11, при этом на рабочих поверхностях поршней (на поверхностях, обращенных внутрь круга, образованного цилиндрами) выполнены пазы 13 для вхождения зубьев малых зубчатых колес;
- кольцеобразных штоков 11 в количестве, равном количеству поршней, основания которых жестко соединены с поршнями, при этом на рабочих поверхностях штоков (на поверхностях, обращенных внутрь круга, образованного цилиндрами) выполнены пазы 13 для вхождения зубьев малых зубчатых колес;
- направляющих 12 (не менее одного на каждый шток), жестко крепящихся на штоках 11, выполненных в виде усеченных колец диаметром, равным поршню 10.
Двигатель обеспечивается системой смазки трущихся узлов и деталей, для чего служит масляный картер 14, расположенный в нижней части корпуса двигателя, а также системой отвода выхлопных газов (не показана), системой зажигания (не показана).
Количество цилиндров 5 в двигателе предпочтительно больше количества поршней 10 в два раза, что обеспечит более устойчивое положение поршней 10 при прохождении ими участков между цилиндрами 5. Конструкция обеспечивает беспрерывное движение поршней 10 со штоками 11 по кругу в одном направлении через все цилиндры 5. При этом каждый поршень 10 в каждом цилиндре 5 получает дополнительное ускорение. Размещение поршней 10 по кругу производится таким образом, чтобы в каждый момент работы двигателя, по крайней мере, один из поршней 10 находился в рабочем цикле (перемещался под воздействием воспламенения горючей смеси). При работе шток 11 может одновременно находиться в двух цилиндрах 5. Длина поршня 10 вместе со штоком 11 должна обеспечивать устойчивый рабочий контакт пазов с зубьями двух рядом расположенных малых зубчатых колес 7. Предпочтительной длиной поршня 10 вместе со штоком 11 является длина, равная длине двух цилиндров 5 и одного промежутка между ними.
Двигатель работает следующим образом.
Поршни 10 перемещаются по кругу в одном направлении. После вхождения поршня 10 в цилиндр 5, последний закрывается со стороны вхождения в него поршня торцевым затвором 6, имеющим механический привод, и в цилиндре 5, в пространстве между основанием поршня 10 и торцевым затвором 6, с помощью системы зажигания происходит впрыск и воспламенение горючей смеси. Под действием образовавшихся газов поршень 10 перемещается по цилиндру 5 вперед, перемещая перед собой шток 11. Перемещаясь, шток 11 через зубчатую передачу вращает малые зубчатые колеса 7, которые, в свою очередь, передают движение большому зубчатому колесу 2, а последнее передает вращение через свой вал 3 ходовой части машины (не показано) или в иные агрегаты (устройства). После выхода поршня 10 из цилиндра 5 затвор 6 открывается, а шток 11 вместе с поршнем 10, продолжает движение по кругу под воздействием малого зубчатого колеса 7, которое получает движение через большое зубчатое колесо 2 от другого поршня, находящегося в рабочем цикле. В результате шток 11 вместе с поршнем 10 входит в следующий цилиндр 5, где рабочий цикл повторяется по вышеописанной схеме.
В случае несрабатывания зажигания в одном из цилиндров 5, поршень 10 не остановится, а продолжит движение благодаря центральному зубчатому колесу 2, которое в данном случае дополнительно выполняет роль балансировочного элемента.
Двигатель может состоять из одного и более агрегатов, описанных выше. В этом случае, каждый агрегат с описанной выше конструкцией (условно каждое кольцо двигателя) должен располагаться один над другим. При этом ось центральных зубчатых колес будет общим элементом, собирающим усилие от всех колец. С целью отключения одного из колец двигателя при выходе его из строя возможно применять специальную конструкцию вала 3, способную отключаться от аварийно остановившегося центрального зубчатого колеса 2. Кроме того, описанная конструкция позволяет без особых сложностей заменять кольца двигателя. Таким образом, предлагаемый двигатель обеспечивает стабильную работу, в том числе при возникновении аварийных ситуаций и повышает надежность эксплуатации.
За счет предлагаемого способа передачи силового движения к силовому агрегату возможно осуществлять безостановочное перемещение поршней в одном направлении.
За счет того, что перемещение поршней в данном двигателе осуществляется только в одном направлении и отсутствуют мертвая точка и холостой ход поршней, а также отсутствуют затраты энергии на торможение и последующий разгон поршней, кольцевой двигатель в сравнении с двигателями, в которых поршень перемещается попеременно в двух противоположных направлениях, должен иметь более высокий коэффициент полезного действия и должен быть более экономичным.
1. Кольцевой двигатель внутреннего сгорания, включающий корпус, по крайней мере, два кольцеобразных цилиндра, расположенные по кругу на одинаковом расстоянии друг от друга, и кольцеобразные поршни со штоками, отличающийся тем, что цилиндры жестко скреплены с корпусом и у оснований имеют торцевые затворы, кольцеобразные поршни жестко соединены с нижними концами кольцеобразных штоков, штоки снабжены направляющими, при этом на рабочих поверхностях штоков и поршней (на поверхностях, обращенных внутрь круга) выполнены пазы для обеспечения зубчатой передачи, установка поршней выполнена с возможностью обеспечения непрерывного поступательного движения поршней со штоками по кругу в одном направлении и с возможностью передачи энергии движения на ходовую часть машины через систему зубчатых колес с внешними зубьями: малых, расположенных в промежутках между цилиндрами, и большого, расположенного в центре двигателя, посредством зацепления зубьев малых зубчатых колес с пазами, имеющимися на внутренней стороне поршней и штоков, установка штоков выполнена таким образом, чтобы их внутренняя (зубчатая) поверхность не соприкасалась с внутренней поверхностью цилиндров.
2. Способ передачи силового движения к силовому агрегату, включающий передачу силового воздействия от кольцеобразных поршней двигателя внутреннего сгорания на вал двигателя, отличающийся тем, что передача осуществляется от поршней, перемещающихся в одном направлении по замкнутому кругу с помощью системы зубчатой передачи, посредством взаимодействия малых зубчатых колес, расположенных в промежутках между цилиндрами, с пазами, выполненными на внутренней (обращенной в центр круга) поверхности кольцевых поршней и кольцевых штоков, при этом передача движения от малых зубчатых колес на вал двигателя осуществляется посредством взаимодействия с центральным зубчатым колесом, а установка штоков выполнена таким образом, чтобы их внутренняя (зубчатая) поверхность не соприкасалась с внутренней поверхностью цилиндров.
www.freepatent.ru
При изменении нагрузки во вторичной обмотке трансформатора концы векторов токов I1 и I2’ описывают какую-то дугу, а так как асинхронный двигатель представляет собой трансформатор пространственной конструкции, то его вектора тока будут описывать также определенную кривую.
Круговой диаграммой асинхронного двигателя называется геометрическое место концов векторов тока статора и ротора в различных режимах работы. Круговая диаграмма чаще всего строится по опыту холостого хода и короткого замыкания двигателя.
Для построения круговой диаграммы выбираются оси, строится круговая диаграмма в масштабе (mu, mi), cos ф, Iкз, cos фкз.
Ток холостого хода берется для режима холостого хода при номинальном напряжении, cos ф0 тоже рассчитывается при номинальном напряжении.
Опыт короткого замыкания проводим на пониженном напряжении, поэтому ток короткого замыкания пересчитывать с помощью пропорции на напряжение, при котором был снят ток холостого хода. Масштаб тока выбираем таким, чтобы диаметр круга был примерно равен 200 мм. Для выбранных точек рассчитываются cos ф холостого хода и cos ф короткого замыкания.
Из точки “o” под углом ф0 откладываем в масштабе тока I0 вектор. Угол ф0 откладывается по часовой стрелке от вектора напряжения. Конец вектора I0 обозначается точкой A. Из точки A проводится горизонтальная линия, параллельная оси. Угол ф0≈83°-84°. Далее откладывается угол фк и проводится вектор, в масштабе равный Iк. В конце вектора получается точка K. Соединяем точку A с точкой K прямой линией. Отрезок AK делим пополам и получаем точку B, к ней восстанавливаем перпендикуляр и пересечение этого перпендикуляра с прямой линией, выходящей из точки A, дает нам центр окружности круговой диаграммы. Отрезки AO’ и KO’ должны быть равны. Радиусом AO’ проводим окружность.
KK’ ≡ r1 + r2’
KK’ дели пропорционально r1 и r2.
В точке C’ s=±∞.
Дуга AK соответствует двигательному режиму работы, дуга AC’ соответствует генераторному режиму работы, дуга KC’ – электромагнитный тормоз.
По круговой диаграмме можно определить все энергетические параметры двигателя.
Чтобы проверить правильность построения круговой диаграммы нужно провести касательную к окружности. Если диаграмма построена правильно, вектор от 0 до точки касания будет равен в масштабе току номинальному.
Линия AK называется линией полезной мощности, AC’ – линией электромагнитной мощности, OE – линией подводимой мощности.
el-dvizhok.ru
Идеальный вечный двигатель типа «мельница»На этой странице мы проанализируем два крайних идеальных случая — обычное колесо и идеальный механический вечный двигатель с круговым движением. Поскольку такие конструкции по сути обыгрывают принцип водяной мельницы, колесо которой вращается благодаря разности моментов силы на рабочей стороне, куда льётся поток воды, и на противоположной стороне обратного хода, свободной от такой нагрузки, то их иногда называют «мельницами», хотя, конечно, они ничего не молотят. Я тоже время от времени использую этот термин. Вращение обычного колесаИдеальный вечный двигатель с круговым движением Вращение обычного колесаПрежде чем начинать изобретать, стоит рассмотреть, как ведёт себя самое обычное колесо, поставленное вертикально и вращающееся вокруг горизонтальной оси. Предположим, что практически вся масса сосредоточена в его ободе, а трение в подшипнике на оси очень мало (среди реальных устройств к такой модели очень близко переднее велосипедное колесо — без трещёток и тормозов). Хотя в таком колесе нет дискретных элементов, в качестве рабочего элемента можно рассмотреть любой достаточно малый кусочек сплошного обода (число таких элементов, соответственно, будет равно отношению длины этого кусочка к общей длине обода колеса). Эквивалентной моделью такого рабочего элемента будет груз, вес которого равен весу выбранного кусочка обода, вращающийся в вертикальной плоскости вокруг шарнира на жёстком рычаге, длина которого равна радиусу колеса — именно то, что рассматривалось при знакомстве с вращающим моментом.  Круговое вращение груза в вертикальной плоскости. FT — вес груза, FP — сила, с которой рычаг воздействует на шарнир (компенсируется силой реакции опоры шарнира благодаря жёсткости рычага), FВ — нескомпенсированная поворачивающая сила, R — расстояние от шарнира (оси поворота) до траектории центра масс груза. Зелёным показана область ускорения, а красным — торможения груза. Как видно из рисунка, ровно половину рабочего цикла груз ускоряется, двигаясь из верхней мёртвой точки (ВМТ) в нижнюю мёртвую точку (НМТ), а другую половину — тормозится при обратном движении. Если бы не было потерь на трение и сопротивление среды, он мог бы вращаться вечно, но, к сожалению, в реальной жизни так не бывает. Тем не менее, расчёт для идеального случая показывает нулевую суммарную работу.  Текущий момент и суммарная нормированная работа груза при равномерном круговом движении в вертикальной плоскости вокруг неподвижной оси (элемент обода обычного колеса). Нормированная работа за цикл от одного элемента: -0,000000. Подробная таблица пошагового изменения моментов для равномерного кругового движения cама по себе не представляет большого интереса, однако является своего рода эталоном при сравнении с аналогичными таблицами для других конструкций, позволяя сразу видеть, где они выигрывают, а где проигрывают по сравнению с обычным колесом. Идеальный вечный двигатель с круговым движениемИтак, в случае с обычным колесом всё портит обратный ход — возвращение от НМТ к ВМТ. Поэтому логично предположить, что в идеальном механическом вечном двигателе следует не просто что-то сделать с обратным ходом, а вообще устранить его, — так, чтобы груз каким-либо чудесным образом переходил из НМТ в ВМТ без затрат энергии.  Траектория перемещения груза для идеального вечного двигателя типа «мельница». FT — вес груза, FP — сила, с которой рычаг воздействует на шарнир (компенсируется силой реакции опоры шарнира благодаря жёсткости рычага), FВ — нескомпенсированная поворачивающая сила. Зелёным показана область ускорения, а красным — торможения груза. Чуть более технически реальным по сравнению со скачком из НМТ в ВМТ (при том же суммарном результате) является организация перемещения груза в начале обратного хода из НМТ в центр конструкции, а в начале рабочего хода — из центра в ВМТ. В этом случае из-за нулевого плеча за время обратного хода груз не совершит никакой отрицательной работы, в то же время не потребуется скачкообразного изменения скорости и направления вращения всей конструкции в целом — об этом нельзя забывать, если предполагается составлять её из нескольких однотипных элементов. Вся беда в том, что и здесь вернуть груз на исходную позицию без затрат энергии вряд ли удастся — ведь для этого необходимо совершить работу против силы тяжести!  Текущий момент и суммарная нормированная работа груза в идеальном механическом двигателе типа «мельница». Нормированная работа за цикл от одного элемента: 1,999949. Полученное значение суммарной нормированной работы за вычетом погрешностей, неизбежных при использовании численных методов, равно 2. А это как раз и есть работа, которую может совершить единичный груз в однородном потенциальном поле, опустившись на величину диаметра, т.е. на удвоенный единичный радиус. Большей отдачи при использовании лишь одной гравитации (силы тяжести или силы Архимеда) получить невозможно в принципе, так что двигатель с такой схемой движения груза действительно являлся бы идеальным, вот только вернуть груз из НМТ в ВМТ без затрат энергии пока ещё никому не удавалось! Подробная таблица пошагового изменения моментов для идеального перемещения груза в механическом гравитационном вечном двигателе в точности совпадает с первой половиной таблицы для обычного колеса, и также представляет интерес лишь как эталон для сравнения с аналогичными таблицами для других конструкций. P.S. Всё вышесказанное представляется безусловно верным при попытке использовать одну лишь силу тяжести, поскольку в обычных условиях ни изменить её направление, ни экранировать не представляется возможным. Однако, не в последнюю очередь благодаря В.И.Богомолову, мне пришлось обратить пристальное внимание на центробежные силы, которые являются одним из проявлений инерции и во многих случаях действуют на вращающиеся тела подобно гравитационным, — в частности, они воздействуют распределённо на весь объём вещества, а не на на одну его точку или поверхность. Но в отличие от гравитации, изменить величину центробежных сил достаточно просто — при одной и той же скорости вращения приближение к центру вращения уменьшает центростремительное ускорение, а удаление от центра увеличивает его. Для того, чтобы вообще убрать их воздействие на тело, необходимо лишь вывести его из вращательного движения. Однако при работе с центробежными силами следует обратить особое внимание на два момента. Во-первых, система отсчёта, связанная с вращающимся телом, является неинерциальной, и не все расчёты, применимые для инерциальных систем, можно переносить туда без существенной коррекции. Во-вторых, чем дальше от центра, тем больше кинетическая энергия вращающейся массы, а чем ближе к центру — тем она меньше. Поэтому нельзя считать, что можно просто взять медленно движущееся тело возле центра вращения, переместить его на периферию и черпать из этого море энергии — чтобы быть полноценно вовлечённым во вращение, на периферии тело должно разогнаться до скорости, соответствующей скорости вращения системы, а на это, очевидно, требуется затратить немало энергии. И всё-таки, во всех успешных конструкциях «вечных двигателей» в широком смысле этого слова, в которых в той или иной форме используется механическое движение и упоминания о которых можно считать хоть сколько-нибудь правдоподобными — от «Тестатики» и дисков Сёрла до двигателей Клема и Шаубергера, — использовалось достаточно быстрое вращение. Впрочем, я считаю, что и в этих случаях само вращение является не первичной причиной их работы, а лишь средством для достижения этого... ♦ |
khd2.narod.ru
Перегрузочная способность двигателя. Для определения максимального момента двигателя следует из точки О1 опустить перпендикуляр на линию электромагнитной мощности и продолжить его до пересечения с окружностью токов (точка Е). Из точки Е (см. рис. 14.6) проводят прямую, параллельную оси ординат, до пересечения с линией электромагнитной мощности (точка N). Тогда отрезок EN в масштабе моментов определит значение максимального момента: Mmax = mмEN. (14.28)
Если точка D на окружности токов соответствует номинальному режиму, то перегрузочная способность двигателя
мтаx/ мном = EN/ Dc . (14.29)
Пуск АД с фазным ротором
Пусковые условия асинхронного двигателя с фазной обмоткой ротора можно существенно улучшить ценой некоторого усложнения конструкции и обслуживания двигателя.
Т.к. активное сопротивление фазной обмотки ротора относительно мало, то для получения максимального начального пускового момента необходимо в цепь ротора включить пусковой реостат с сопротивлением фазы
Как только ротор начинает вращаться, уменьшается скольжение, а в месте с ним ЭДС и ток ротора, вследствие чего уменьшается вращающий момент. Чтобы двигатель продолжал развивать вращающий момент, близкий к максимальному, сопротивление пускового реостата нужно постепенно уменьшать. Наконец когда двигатель достигает номинальной частоты вращения, пусковой реостат замыкают накоротко.
Для уменьшения механических потерь и износа колец и щеток двигатели снабжаются иногда приспособлением для подъема щеток и замыкания колец накоротко.
Чем больше должен быть пусковой момент, чем ближе он к максимальному моменту, тем больше будет и пусковой ток. По этой причине лишь для особо тяжелых условий пуска реостат подбирается так, чтобы пусковой момент был равен максимальному.
Чтобы пусковой реостат в течение времени пуска не перегревался, его мощность должна примерно равняться мощности двигателя. Для двигателей большой мощности пусковые реостаты изготавливаются с масляным охлаждением.
Конечно, применение пускового реостата значительно улучшает пусковые условия асинхронного двигателя, повышая пусковой момент и уменьшая пусковой ток.
studfiles.net
Изобретение относится к области машиностроения, а именно к двигателям внутреннего сгорания. Техническим результатом является повышение КПД двигателя. Сущность изобретения заключается в том, что двигатель содержит корпус, два кольцеобразных цилиндра, расположенные по кругу на одинаковом расстоянии друг от друга, и кольцеобразные поршни. Согласно изобретению кольцеобразные поршни жестко соединены с концами кольцеобразных штоков, которые снабжены направляющими. На рабочих поверхностях штоков и поршней, обращенных внутрь круга, выполнены пазы для обеспечения зубчатой передачи. Поршни установлены с возможностью обеспечения их непрерывного движения со штоками по кругу в одном направлении с передачей движения через систему зубчатых колес. 2 н.п. ф-лы, 8 ил.
Изобретение относится к области машиностроения, а именно к двигателям внутреннего сгорания, и может быть использовано на всех видах транспортных средств, включая автомобильный транспорт, а также в машинах, призванных преобразовывать тепловую энергию в механическую.
Известен бесшатунный двигатель внутреннего сгорания (патент РФ №2165535), выбранный за прототип, содержащий корпус с цилиндрическим отверстием, прямой вал с кривошипами, установленный на опорах соосно с цилиндрическим отверстием, не менее двух рабочих кольцеобразных цилиндров, установленных с возможностью движения в одном направлении на одинаковом расстоянии друг от друга, при этом кольцеобразные поршни установлены в цилиндрах и жестко соединены с кольцеобразным штоком, в цилиндрическом отверстии корпуса закреплены концентрично друг другу две спаренные в осевом направлении кольцевые направляющие, между которыми размещены на роликах с клиновыми упорами рабочие цилиндры, а на штоках, соединенных шарнирно с кривошипами, установлены пружины сжатия.
У двигателя - прототипа имеются следующие недостатки:
Двигатель расходует часть своей энергии непроизводительно - вхолостую: на сжатие пружины. В дальнейшем энергия сжатой пружины возвращается, но возвращается непроизводительно: она обеспечивает лишь возврат цилиндра в исходное рабочее положение, не производя при этом перемещение вала. Равносильно во всех иных двигателях внутреннего сгорания, в которых поршень перемещается внутри цилиндра (в дальнейшем - в поршневых двигателях), часть энергии тратится на холостой ход поршня - на возврат его в исходное, рабочее положение.
Кроме того, недостатком двигателя - прототипа является короткий рабочий (производительный) ход поршня. В каждом рабочем ходе поршня он проходит энергоемкие стадии разгона и торможения, что отрицательно сказывается на КПД описанного выше и иных поршневых двигателей внутреннего сгорания.
Известен способ передачи силового движения к силовому агрегату (патент РФ №2165535), включающий передачу силового воздействия от кольцеобразных поршней двигателя внутреннего сгорания на вал двигателя, посредством перемещения поршнем со штоком кривошипа, соединенного с валом.
У описанного способа имеются следующие недостатки: из-за того, что рабочий ход поршня ограничен длиной цилиндра, движение на вал передается неравномерно - с перерывами, необходимыми для перемещения цилиндра в исходное для работы поршня положение. При этом часть энергии тратится на холостой ход цилиндра, а также разгон и торможение поршня, что отрицательно сказывается на КПД двигателя.
Задачей настоящего изобретения для конструкции является исключение из цикла двигателя холостого хода поршней (либо цилиндров, как в описанном выше случае), исключение постоянно повторяющихся процессов разгона и торможения поршней и, как результат, повышение КПД двигателя.
Задачей способа является повышение эффективности передачи движения и обеспечение равномерности передачи движения. Кроме того, данный способ позволяет перемещать поршни в одном направлении и безостановочно.
В этом состоит технический результат.
Технический результат для конструкции достигается тем, что кольцевой двигатель внутреннего сгорания, включающий корпус, по крайней мере, два кольцеобразных цилиндра, расположенных по кругу на одинаковом расстоянии друг от друга, и кольцеобразные поршни со штоками, согласно изобретению цилиндры жестко скреплены с корпусом и у оснований имеют торцевые затворы, кольцеобразные поршни жестко соединены с нижними концами кольцеобразных штоков, штоки снабжены направляющими, при этом на рабочих поверхностях штоков и поршней (на поверхностях, обращенных внутрь круга) выполнены пазы для обеспечения зубчатой передачи, установка поршней выполнена с возможностью обеспечения непрерывного поступательного движения поршней со штоками по кругу в одном направлении и с возможностью передачи энергии движения на ходовую часть машины через систему зубчатых колес с внешними зубьями - малых, расположенных в промежутках между цилиндрами, и большого, расположенного в центре двигателя, посредством зацепления зубьев малых зубчатых колес с пазами, имеющимися на внутренней стороне поршней и штоков, установка штоков выполнена таким образом, чтобы их внутренняя (зубчатая) поверхность не соприкасалась с внутренней поверхностью цилиндров.
Технический результат для способа достигается тем, что способ передачи силового движения к силовому агрегату, включающий передачу силового воздействия от кольцеобразных поршней двигателя внутреннего сгорания на вал двигателя, согласно изобретению передача осуществляется от поршней, перемещающихся в одном направлении по замкнутому кругу с помощью системы зубчатой передачи, посредством взаимодействия малых зубчатых колес, расположенных в промежутках между цилиндрами, с пазами, выполненными на внутренней (обращенной в центр круга) поверхности кольцевых поршней и кольцевых штоков, при этом передача движения от малых зубчатых колес на вал двигателя осуществляется посредством взаимодействия с центральным зубчатым колесом, а установка штоков выполнена таким образом, чтобы их внутренняя (зубчатая) поверхность не соприкасалась с внутренней поверхностью цилиндров.
Изобретение поясняется чертежами.
На фиг.1 изображен кольцевой двигатель (вид сверху).
На фиг.2 изображен кольцевой двигатель (вид сбоку в разрезе).
На фиг.3 изображен поршень со штоком и направляющими (вид сверху).
На фиг.4 изображен поршень: а) - вид сбоку - изнутри круга и б) - вид с торца.
На фиг.5 изображены направляющие, располагающиеся в средней части штока: «а» - вид сбоку - изнутри круга, «б» - вид с торца.
На фиг.6 изображены направляющие, распологающиеся в передней части штока: «а» - вид сбоку - изнутри круга, «б» - вид с торца.
На фиг.7 изображена рабочая часть затвора.
На фиг.8 изображен затвор: «а» - в открытом и «б» - закрытом положении.
Кольцевой двигатель внутреннего сгорания состоит из:
- разъемного кольцеобразного корпуса 1, выполненного в виде чаши с герметично закрывающейся крышкой;
- двух или более дугообразных цилиндров 5, зафиксированных на корпусе 1 по оси круга на равном расстоянии друг от друга, при этом каждый из цилиндров 5 в своем основании снабжен торцевым затвором 6 с механическим приводом;
- двух или более малых зубчатых колес с внешними зубьями 7, расположенных в промежутках между цилиндрами 5 и зафиксированных на валах 8, вращающихся в пазах 9, выполненных в корпусе двигателя 1 и передающих вращательное движение от штоков 11 большому центральному зубчатому колесу 2;
- большого (горизонтально установленного) центрального зубчатого колеса с внешними зубьями 2, зафиксированного на валу 3, вращающемся в пазах или защищенных сальниками отверстиях 4, выполненных в корпусе двигателя 1 и передающей движение ходовой части машины;
- одного или более кольцеобразных поршней 10, каждый их которых жестко закреплен на нижнем конце кольцеобразного штока 11, при этом на рабочих поверхностях поршней (на поверхностях, обращенных внутрь круга, образованного цилиндрами) выполнены пазы 13 для вхождения зубьев малых зубчатых колес;
- кольцеобразных штоков 11 в количестве, равном количеству поршней, основания которых жестко соединены с поршнями, при этом на рабочих поверхностях штоков (на поверхностях, обращенных внутрь круга, образованного цилиндрами) выполнены пазы 13 для вхождения зубьев малых зубчатых колес;
- направляющих 12 (не менее одного на каждый шток), жестко крепящихся на штоках 11, выполненных в виде усеченных колец диаметром, равным поршню 10.
Двигатель обеспечивается системой смазки трущихся узлов и деталей, для чего служит масляный картер 14, расположенный в нижней части корпуса двигателя, а также системой отвода выхлопных газов (не показана), системой зажигания (не показана).
Количество цилиндров 5 в двигателе предпочтительно больше количества поршней 10 в два раза, что обеспечит более устойчивое положение поршней 10 при прохождении ими участков между цилиндрами 5. Конструкция обеспечивает беспрерывное движение поршней 10 со штоками 11 по кругу в одном направлении через все цилиндры 5. При этом каждый поршень 10 в каждом цилиндре 5 получает дополнительное ускорение. Размещение поршней 10 по кругу производится таким образом, чтобы в каждый момент работы двигателя, по крайней мере, один из поршней 10 находился в рабочем цикле (перемещался под воздействием воспламенения горючей смеси). При работе шток 11 может одновременно находиться в двух цилиндрах 5. Длина поршня 10 вместе со штоком 11 должна обеспечивать устойчивый рабочий контакт пазов с зубьями двух рядом расположенных малых зубчатых колес 7. Предпочтительной длиной поршня 10 вместе со штоком 11 является длина, равная длине двух цилиндров 5 и одного промежутка между ними.
Двигатель работает следующим образом.
Поршни 10 перемещаются по кругу в одном направлении. После вхождения поршня 10 в цилиндр 5, последний закрывается со стороны вхождения в него поршня торцевым затвором 6, имеющим механический привод, и в цилиндре 5, в пространстве между основанием поршня 10 и торцевым затвором 6, с помощью системы зажигания происходит впрыск и воспламенение горючей смеси. Под действием образовавшихся газов поршень 10 перемещается по цилиндру 5 вперед, перемещая перед собой шток 11. Перемещаясь, шток 11 через зубчатую передачу вращает малые зубчатые колеса 7, которые, в свою очередь, передают движение большому зубчатому колесу 2, а последнее передает вращение через свой вал 3 ходовой части машины (не показано) или в иные агрегаты (устройства). После выхода поршня 10 из цилиндра 5 затвор 6 открывается, а шток 11 вместе с поршнем 10, продолжает движение по кругу под воздействием малого зубчатого колеса 7, которое получает движение через большое зубчатое колесо 2 от другого поршня, находящегося в рабочем цикле. В результате шток 11 вместе с поршнем 10 входит в следующий цилиндр 5, где рабочий цикл повторяется по вышеописанной схеме.
В случае несрабатывания зажигания в одном из цилиндров 5, поршень 10 не остановится, а продолжит движение благодаря центральному зубчатому колесу 2, которое в данном случае дополнительно выполняет роль балансировочного элемента.
Двигатель может состоять из одного и более агрегатов, описанных выше. В этом случае, каждый агрегат с описанной выше конструкцией (условно каждое кольцо двигателя) должен располагаться один над другим. При этом ось центральных зубчатых колес будет общим элементом, собирающим усилие от всех колец. С целью отключения одного из колец двигателя при выходе его из строя возможно применять специальную конструкцию вала 3, способную отключаться от аварийно остановившегося центрального зубчатого колеса 2. Кроме того, описанная конструкция позволяет без особых сложностей заменять кольца двигателя. Таким образом, предлагаемый двигатель обеспечивает стабильную работу, в том числе при возникновении аварийных ситуаций и повышает надежность эксплуатации.
За счет предлагаемого способа передачи силового движения к силовому агрегату возможно осуществлять безостановочное перемещение поршней в одном направлении.
За счет того, что перемещение поршней в данном двигателе осуществляется только в одном направлении и отсутствуют мертвая точка и холостой ход поршней, а также отсутствуют затраты энергии на торможение и последующий разгон поршней, кольцевой двигатель в сравнении с двигателями, в которых поршень перемещается попеременно в двух противоположных направлениях, должен иметь более высокий коэффициент полезного действия и должен быть более экономичным.
1. Кольцевой двигатель внутреннего сгорания, включающий корпус, по крайней мере, два кольцеобразных цилиндра, расположенные по кругу на одинаковом расстоянии друг от друга, и кольцеобразные поршни со штоками, отличающийся тем, что цилиндры жестко скреплены с корпусом и у оснований имеют торцевые затворы, кольцеобразные поршни жестко соединены с нижними концами кольцеобразных штоков, штоки снабжены направляющими, при этом на рабочих поверхностях штоков и поршней (на поверхностях, обращенных внутрь круга) выполнены пазы для обеспечения зубчатой передачи, установка поршней выполнена с возможностью обеспечения непрерывного поступательного движения поршней со штоками по кругу в одном направлении и с возможностью передачи энергии движения на ходовую часть машины через систему зубчатых колес с внешними зубьями: малых, расположенных в промежутках между цилиндрами, и большого, расположенного в центре двигателя, посредством зацепления зубьев малых зубчатых колес с пазами, имеющимися на внутренней стороне поршней и штоков, установка штоков выполнена таким образом, чтобы их внутренняя (зубчатая) поверхность не соприкасалась с внутренней поверхностью цилиндров.
2. Способ передачи силового движения к силовому агрегату, включающий передачу силового воздействия от кольцеобразных поршней двигателя внутреннего сгорания на вал двигателя, отличающийся тем, что передача осуществляется от поршней, перемещающихся в одном направлении по замкнутому кругу с помощью системы зубчатой передачи, посредством взаимодействия малых зубчатых колес, расположенных в промежутках между цилиндрами, с пазами, выполненными на внутренней (обращенной в центр круга) поверхности кольцевых поршней и кольцевых штоков, при этом передача движения от малых зубчатых колес на вал двигателя осуществляется посредством взаимодействия с центральным зубчатым колесом, а установка штоков выполнена таким образом, чтобы их внутренняя (зубчатая) поверхность не соприкасалась с внутренней поверхностью цилиндров.
www.findpatent.ru
