Пятница, 19 Октября 2018, 21:55
Приветствую Вас Гость | RSS
Главная | Регистрация | Вход
Мототехника
Главная » Файлы » Мотоциклы

Расчёт резонатора выпуска для ММВЗ 3.112
[ ] 08 Января 2009, 12:59
Расчёт резонатора выпуска для ММВЗ 3.112
Для того, чтобы некоторые моменты доработки гильзы цилиндра принесли пользу, необходимо также обеспечить "настроенный выпуск". В этой статейке пойдёт речь о том, как на "мокаке" добиться наибольшего кпд двигателя на средних оборотах (4000-6000 об/мин) за счёт налаженной трубы. За основу статьи взяты данные исследований различных соотношений длин частей выхлопной трубы, сделанные мотожурналами в прошлые годы, бесценный опыт мастеров спорта по картингу и мотокроссу, а также часов испытаний и горьком опыте предшественников.
Материал трубы: стальная жесть, толщиной 0,7 мм. Где можно найти такой толщины лист металла, чтоб было дёшево, но по всем характеристикам (отличная свариваемость, на изгиб и т.д. Хотя жесть - это прокатная сталь, но встречаются сорта, которые не предназначены для сваривания, гибки и и др)) отвечала необходимой детали? Как неплохой и доступный источник - облицовка старых ненужных холодильников. Другое дело: холодильники обычно покрывают белой порошковой краской, которая "сдирается" очень неохотно. Если лень возиться с "экономичным" примером, проще пойти и купить лист блестящей и новой стали, только вот даже в строительных магазинах по отдельности их не продают.
Необходимые инструменты и материалы, а также навыки и умения: бумага (листы), плотный ватман или картон, инструменты для черчения, ножницы по металлу, болгарка - пригодится (либо наждак), чертилка, клей для склеивания бумаги, ножницы, скотч, оправки деревянные (хорошо, если это будут выточенные на токарном станке разного угла при вершине конусы), киянка, паяльник и паяльные принадлежности (припой, флюс), плоскогубцы, сварочный полуавтомат (лучше MAG, тот что используют для ремонта автомобильных кузовов), стальная щётка, компьютер и умение пользоваться програмным обеспечением. Из умений и опыта: владение школьными познаниями (математика, курс тригонометрии, черчение), сосредоточение над проблемой, умение работать руками и головой, немеловажно - откинуть все пессимистичные убеждения разума и довериться ранее изученым обстоятельствам.
Ход работы: проектирование резонатора на компьютерном экране, затем подсчёт необходимых данных и величин, после - моделирование из бумаги, далее - реальное изготовление и окончательная сборка (сварка).
Итак, приступим! Первоначально - теория. Первое, чем я занимался, это подбирал дизайн будущей затеи. Необходимости вписать устроство в конструкцию мотоцикла натолкнули на 2 мысли. Первая, как на "Русском Кавасаки" - лежащий на картере, а второй, как на кроссовой модели "Минска". Развивать идею можно в двух направлениях, но не сразу: за двумя зайцами погонишься, ни одного не поймаешь. Таким образом, сначала можно изготовить одну трубу, а затем, если что-то не удастся, подкорректировать недочёты на второй. Всё равно, они между собой подобны. Подобие заключается именно в чётности объёмов. Несколько лет назад сталкивался со статьёй об исканиях идеальной работы, кажется "Пилота ЗиД-50" и вроде бы в журнале "Мото". В статье оставил мнение один из бывших мастеров СССР по мотокроссу. Он поведал, как будучи в тех же поисках безупречности и максимума характеристик, он вывел себе закономерность. Однажды, изготовив трубу, он проверял её, наполняя водой. Искал "чётность" с рабочим объёмом двигателя. Другими словами, он хотел при делении объёма резонатора на рабочий объём двигателя, получить чётное число (кажется, превышающее 16). (печатный вариант статьи по ссылке: здесь) По моему же мнению, если и придерживаться такого мнения, то учиться на ошибках не только этого человека, но и учитывая сделанное после него. Таким образом, нужно учесть ещё объём от стенок зеркала до начала патрубка (т.е. первичный, объём выхлопного тракта в рубашке охлаждения). Первоначально, когда появилась идея "нагрева-охлаждения", а также отображения волн от стенок трубы, думали, что чем прямее труба, тем эффектнее происходит физическое явление. Но японцы сумели всех переубедить своими "Сузами" и "Кавами", с их причудливо изогнутыми, перекручивающимися 2-3 раза, с различными изгибами труб. Но немаловажным остаётся то, что все их трубы в поперечном сечении на любом месте - круглые. Если в легендарной книге Григорьева "Мотоцикл без секретов", в разделе "Форсировка двухтактных двигателей" показаны трубы и зависимость прироста мощности (по графикам) от  длин конусов и цилиндрической части между ними , то у японцев, на первый взгляд, всё намного проще. Григорьевские сводки и картинки показывают, что даже на самых "кубатурных" аппаратах, стоят совсем "непузатые" системы выпуска, чего нельзя сказать о японских собратах. Например, у современных 80-ок японского проихождения, мощность которых достигает порой до 30 л.с., диаметр поперечного сечения резонатора в самой толстой его части, практически та же, что и на "самых кубатурных" того времени (пост 70-ые). А тем временем Грехам Бэлл писал, что основной проблемой, почему "пузатые" резонаторы не имели места быть применёнными на высококубатурной спортивной технике, так только из-за неимения достаточного места на раме (стр. 76, 4 абзац). Как было уловлено ранее, формулы расчётов настоящих компонентов для максимально-вероятного протекания физических процессов в выпускной системе лежат в дипломах и дисертационных работах докторов технических ВУЗов, но они практически никогда не используются в своём первозданно-выведенном виде. Всегда используется упрощённый аналог, внедряющийся в простещие модели, которые впоследствии дополняются и модернизируются. Японцы, думаю, неспроста "штампуют" толстенные элементы цилиндрических (если так можно выразиться и найти на резонаторах их производства этот компонент), что-то в этом, несомненно кроется. Многие будут спорить, "Нет, просто дизайнерский ход, "занять свободное место и сделать аппарат компактнее". Так почему же, взять хотя бы, ЧЗ 250 имеет 34 л.с. при всей своей крутильности, а какая нибудь малышка концерна Yamaha при своих 125 кубах обороты на разряд выше и мощность вот-вот перегоняющую, в наше время даже 40 л.с.?



Да, скажут опять же критики - не стоит сравнивать технику 20-ти летней давности и современные. Всё-таки стоит. И прежде всего для того, чтобы понять суть проблемы, и шаги, сделанные для усовершенствования кпд. Многие факты истории позволяют лучше оценить: что и в каком исполнении работоспособнее. Из всего выше сказанного можно составить некий прообраз будущего устройства; я собираюсь поступить следующими путями - размеры длин взять из "Мотоцикла без секретов", посчитав объём рекомендованных в "Форсировке двухтактных двигателей" резонансных труб, после перекинуть некоторые данные на переосмысленные мной конструкции и постараться добиться той же длинны, но объём, если он (уже высчитанный по григорьевским задаткам) не окажется уже чётный, взять примерный, но чтобы добиться именно этих кратностей.
Рисунки на рабочем столе. Я  владею трёхмерной  программой Solid Works, но для чертежа в этой программе необходимо изготовлять полностью модель, поэтому для упрощения большинство своих проектов "рисую" двухмерно. Для этого использую либо Paint, стандартную рисовальную установку в Windows, либо приложение "Рисование" в офисном Word. В этой статье встретятся как двухмерные эскизы, так и пространственные модели.  Как уже было решено, конструкция была выбрана не однозначно, а в двух разных исполнениях. На картинке представлены эти 2 силуэта. Человек, ведающий в простейшем черчении, разберётся без особых усилий.



Немного описания частей трубы: 1 - конус расширения, другими словами - диффузор, работающий на "охлаждение" и изохорическое совершение работы газами (чисто теоретически, ибо говорить о практике без каких либо устройств, приводимых в движение энергией газа, нельзя). На первом типе этот элемент состоит всего из одного колена, на втором же - из трёх (вызвано поворотом относительно друг другу а и уместимости на раме). 2 - конфузор, конус сужения и "нагревания" газов. Этот элемент отражает инфракрасные волны, отправляя их обратно в цилиндр. Хочу заметить, что данная труба - отлично теряет энергию, т.е. стенки её настолько тонки и не изолированы от окружающей среды, что тепло рассеивается конвекционным путём, при этом часть энергии газов (то же самое тепло) теряется. И чем больше площадь поверхности, чем темнее поверхность, уж не говоря о скорости движения газов внутри, тем интенсивнее излучение (получаем, что при всём нашем желании мы на 100% процентов не сможем вернуть энергию недогоревшей смеси обратно в камеру сгорания).  На обоих экспонатах этот элемент состоит из 2 частей. Сначала "помедленнее", затем "побыстрей". Но известно одно, важен угол отражения. 3 - цилиндрическая часть, или прямой тракт. На первом рисунке из 4-ёх частей (возможно и больше, всё зависит от внешнего радиуса закругления), на втором из 2, только бы обеспечить ступеньку. Эта часть трубы наиболее "пузатая", а длинна её может колебаться в широких пределах, в зависимости от нужной прибавки кпд. На ранее виденых готовых примерах, порой даже незаметен переход от конфузора к диффузору, т.е. не видно цилиндра, разделяющего их. По идее, он и не нужен, так как важна суть расширения - сужения и отражения волн, но т.к. волна имеет такой характеризующий параметр, как "длина волны λ", то тут поделать нечего, при расчитанных углах при вершине конусов и диаметру цилиндрической части за пределы уже не выйдешь, и приходится "раздвигать" трубу, и нейтральным элементом (не сжимающим и не раширяющим, а также не отражающим) является именно цилиндр.
Что пишет Т. Рихтер в своей книге "Картинг" (Wydawnictwa Komunikacji i Lacznosci, Warszawa 1982) про выпускную систему: "В двухтактном двигателе огромную роль играет выпускная система, состоящая из выпускного патрубка (в цилиндре и за цилиндром), расширительной камеры и глушителя. В момент от­крытия выпускного окна в цилиндре имеется некоторое давление, которое снижается в выпускной системе. Газ расширяется, воз­никают ударные волны, которые отражаются от стенок расшири­тельной камеры. Отраженные ударные волны вызывают новый рост давления около выпускного окна, в результате чего некото­рая часть отработавших газов снова попадает в цилиндр. Кажется, что выгоднее было бы получить разрежение у вы­пускного окна, когда оно полностью открыто. Это вызовет отка­чивание газов из цилиндра и, тем самым, наполнение цилиндра свежей смесью. Однако в таком случае часть этой смеси вместе с отработавшими газами попадет в выпускной патрубок. Поэтому надо добиваться повышенного давления у выпускного окна, когда оно закрывается.  В этом случае  горючая смесь, попавшая вместе с отработавшими газами в выпускной патрубок, будет возвращена в цилиндр, заметно  улучшая его наполнение. Проис­ходит это уже после закрытия поршнем перепускных окон. Как и во  впускной системе, волновые явления  в выпускной системе дают положительный эффект только вблизи резонансной ЧВ. Изменяя размеры, а особенно длину выпускной системы, также можно формировать скоростные характеристики двигате­ля. Влияние изменений размеров выпускной системы на харак­теристики двигателя более значительно, чем изменение размеров впускной системы."
Последняя строчка из цитаты (Перевод с польского Д.И. Юренкова) оставляет разуму загадку.
Ещё один параграф из той же книги, заинтересовавший, и подтверждающий все суждения, сделанные выше (на основе других источников): "
Выпускная система также должна подбираться к каждому конкретному двигателю. Каждая деталь расширительной камеры играет важную роль, и изменение любой детали камеры скажется на характеристиках двигателя. Наиболее важные параметры: объем камеры, длина выпускной системы, диаметр выпускного патрубка, форма камеры, а также углы ее конусов. В большин­стве случаев меньший объем камеры и более короткие системы благоприятствуют увеличению мощности при одновременном увеличении ЧВ двигателя. Большие камеры повышают при­емистость двигателя, но только в определенных пределах. Конструктивные формы наиболее часто встречаемых расши­рительных камер показаны на рис. 9.43.



Для двух первых необ­ходимы дополнительные глушители или шумопоглощающие накладки, так как правилами предусмотрены ограничения шума двигателей. Третья камера особенно удобна для двигателей школьно-молодежной категории. При правильном подборе (опыт­ным путем) длины камеры l и расстояния от выхлопного патруб­ка до днища камеры d можно получить отличное глушение шума двигателя без потерь мощности. Такие расширительные камеры в прошлом применялись на двигателях «Дэмба» объемом 125 см3, но по непонятным причинам были забыты."
Что пишет легендарный Григорьев по поводу конусов и волн: "Характер отраженных волн, их амплитуды и протекания по времени можно в известных границах изменять, меняя толщину стенок глушителя, их температуру и размеры составляющих частей. Форма обратного конуса имеет решающее влияние на характер отраженной волны. От более короткого конуса отражаются более короткие волны с большими амплитудами, которые будут еще короче, если вместо обратного конуса поставить плоскую отражающую стенку. Чем длиннее выбирается конус, тем больше длина отраженной волны при уменьшающейся амплитуде. С удлинением обратного конуса удлиняется цилиндрическая часть глушителя, что обеспечивает более устойчивую работу на низких оборотах."
Последняя строчка - это именно ключ к той проблеме, которая рассматривается в текущей статье. Мотоцикл Минск с его огромным коленчатым валом, довольно хорош особенно на низах. В моём случае - это эндуро, которому великие обороты ни к чему. Нужна прибавка примерно на средних оборотах. У моторов ММВЗ 3.112, максимальные обороты 6000 об/мин. Средними можно считать диапазон, превышающий 4000 об/мин. Расчитывая резонатор для оборотов, скажем, 5500 об/мин, можно ошибиться. Хорошо, когда есть интервал (в минус 1500 и в плюс 500 об/мин), в который можешь "попасть" в неудачном случае. Все критерии, описанные сверху, будут включены в проект.
Таким образом, зная некоторый теоретический материал, можно взглянуть на схожие черты резонаторов 125-кубовых мотоциклетных моторов  старых конструкций.



Ямаховский выпускной тракт имеет длину 1030 мм, при максимальном диаметре  в 108 мм. Морбиделливский 929 мм при максимальном диаметре 91 мм. Глушители Ротаксов 955  и  985  (соответственно с жидкостным и воздушным охлаждением) при максимальном диаметре цилиндрического колена в 100 мм.
Таким образом, вычислим "индекс" соотношения длины к диаметру.
Мотор 125 ccm Yamaha Morbidelli Rotax Liquid Rotax Air
индекс i 9,54 10,21 9,55 9,85
Дело в том, что данные модели двигателей расчитаны на выдачу максимальных результатов при максимальных оборотах, поэтому и глушители у них "настроены" под эти критерии. Но суть не в том, мы увидели, как  конструкторы расположили зависимости. Итак, средний индекс 9,78. Возможно эта цифра нам в дальнейшем поможет, правда дисперсия настолько велика, что трудно судить, верно ли сравнивать индексы i разных двигателей. Но тем не менее, опорный пункт у нас есть, и теперь можно переходить непосредственно от теории к расчётам.
Категория: Мотоциклы | Добавил: mycomp
Просмотров: 10539 | Загрузок: 0 | Комментарии: 9 | Рейтинг: 5.0/5 |
Всего комментариев: 8
8  
http://virtuallandtours.ru - .

7  
I congratulate, the remarkable messagehttp://stroikaonlain.ru - .

6  
You are absolutely right. In it something is also to me it seems it is very good thought. Completely with you I will agree.http://kukhnidizain.ru - .

5  
Для того чтобы получить ответы на интересующие вопросы зайдите на наш сайт http://expert-mo.com/

экспертиза автомобиля кратово
экспертиза автомобиля щелково
экспертиза автомобиля лосино-петровский
независимая автоэкспертиза сергиев посад
независимая экспертиза одинцово
оценка авто им. воровского
независимая экспертиза автомобилей королев
экспертиза автомобиля барвиха
оценка авто апрелевка
оценка автомобиля малино

4  
Интересно то что почти все эти глушители много конусные Судя по всему это и есть одна из Панацей на весь диапазон оборотов Начало интересное мысль про соотношение объемов то же Однако скорей всего в нашем случае мы нашли ответ почему у японцев не прямой а элиптический конус на последних моделях 2х тактников Автору респект и уважуха!

3  
Все фотки открываются!!! Просто нужно открывать их отдельно, щелкая правой клавишей на них!

2  
Офигенно интересная статья,но фото невоможно открыть.Все ясно и четко изложено.Спасибо!Как бы полную весию увидеть?

1  
sad

Добавлять комментарии могут только зарегистрированные пользователи.
[ Регистрация | Вход ]