فرهنگ و تاريخ | سرگرمي | نيازمنديها | مذهبي | اقتصادي | خانواده و اجتماع | هنر | اخبار | ورزش | کامپيوتر | گردشگري | صنعت و دانشگاه | صفحه اصلي

صفحه اول بخش مکانيک
دانشگاه ها و اساتيد مکانيک

آموزش علوم رشته مکانيک

آموزش نرم افزارهاي مکانيک
پروژه هاي تحقيقاتي مکانيک
مراکز تحقيقاتي رشته مکانيک
رده بندي سايتهاي مکانيک
بانک مقالات رشته مکانيک
آشنايي با متخصصين مکانيک
پايان نامه هاي دانشجويي
مجلات و نشريات مکانيک
گالري عکسهاي مکانيک
 
 

عنوان: موتور وانكل

نويسنده: سعيد                                   ايميل: aetblogfa@yahoo.com

منبع اطلاعاتي: www.aet.blogfa.com  post_181        تاريخ نگارش: 07/10/1387

عکس
 

 

گالري تصاوير

 

- - - - -

   
 
 

موتور دوراني يک موتور احتراق داخلي است درست مثل موتور اتومبيل ولي کاملا متفاوت با موتور هاي مرسوم پيستوني کار مي کند.در يک موتور پيستوني حجم مشخصي از فضا (سيلندر) متناوبا چهار کار متفاوت را انجام مي دهد.مکش ،تراکم ،احتراق ،و خروج دود.موتور دوراني همين کار را انجام مي دهد اما هر کدام در جاي مخصوص خوذ انجام مي شود و اين شبيه اين است که براي هر کدام از چهار مرحله يک سيلندر جداگانه داشته باشيم و پيستون به طور پيوسته از يکي به بعدي حرکت کند.

 

 

موتور دوراني که مخترع آن دکتر فليکس وانکل بود، گاهي موتور وانکل يا موتور دوراني وانکل ناميده مي شود.در اين مقاله مي آموزيم که موتور دوراني چگونه کار مي کند.
مانند يک موتور پيستوني،موتور دوراني از فشار توليد شده هنگام احتراق مخلوط سوخت و هوا استفاده مي کند.در موتور پيستوني،اين فشار در سيلندر جمع مي شود و پيستون را به جلو و عقب مي راند.ميل لنگ حرکت رفت و برگشتي پيستون ها را به حرکت دوراني تبديل مي کند.
در يک موتور دوراني،فشار حاصل از احتراق،در يک اتاقک ايجاد مي شود که اين اتقک قسمتي از فضاي موتور است که به وسيله ي وجه روتور مثلثي شکل پديد مي ايد و موتور دوراني از اين اتاقک به جاي پيستون استفاده مي کند.
 

◄   روتور و محفظه ي يک موتور دوراني در Mazda RX-7:
اين قسمت ها جايگزين پيستون ها،سيلندر ها،سوپاپ ها،ميل سوپاپ و ميل لنگ در موتور پيستوني مي شود.روتور مسيري را طي مي کند که در اين مسير هر سه گوش روتور با محفظه در تماس باقي مي ماند و سه حجم مجزاي گاز را ايجاد مي کند.وقتي روتور مي چرخد،اين سه حجم متناوبا منبسط و منقبض مي شوند.همين انقباض و انبساط است که هوا و سوخت را به داخل موتور مي کشد،آن را متراکم مي کند و انرژي قابل استفاده آن را مي گيرد و سپس دود را خارج مي کند.


در ادامه به داخل موتور دوراني خواهيم پرداخت تا قسمت هايش را بشناسيم اما اينک به مدل تازه ي موتور دوراني نگاهي مي اندازيم:


◄   مزدا RX-8 :
شرکت مزدا در توليد و توسعه ي خودرو هايي که از موتور دوراني استفاده مي کنند سابقه ي طولاني دارد. مزدا RX-7 که در 1978 به فروش رسيد موفق ترين خودرو با موتور دوراني بوده است. ولي قبل از آن خودرو ها،کاميون ها و حتي اتوبوس هايي با موتور دوراني توليد شده بودند.سرآغاز آن ها نيز Cosmo sportدر 1967 بود.آخرين سالي که RX-7 در آمريکا فروخته شد سال 1995 بود ولي موتور دوراني در اينده ي نزديک به بازار برمي گردد .
مزدا RX-8 خودرو جديدي از شرکت مزدا است که يک موتور دوراني جديد و برتر به نام Renesis را عرضه کرده است.اين موتور که موتور بين المللي سال 2003 ناميده شد،به صورت طبيعي مکش دارد و يک موتور 2 روتوره مي باشد که قدرت آن 250 اسب بخار است.
موتور دوراني يک سيستم جرقه و تحويل سوخت دارد که شبيه به قسمتهاي مشابه در موتور پيستوني هستند.در ادامه به معرفي بخش هاي اصلي موتور دوراني مي پردازيم:
 

◄   روتور:
روتور سه سطح محدب دارد که هر کدام همانند يک پيستون عمل مي کند.هر سطح يک فرورفتگي دارد که حجم مخلوط هوا و سوخت را در موتور افزايش مي دهد.

 

 

در قسمت انتهايي هر سطح يک تيغه ي فلزي وجود دارد که اتاقک احتراق را آب بندي مي کند و مانع خروج مواد از اتاقک احتراق مي شود.همچنين حلقه هاي فلزي در هر طرف روتور وجود دارند که به اطراف اتاقک احتراق محکم مي شوند.
روتور يک سري دندانه هاي داخلي دارد که در مرکز يک لبه بريده شده اند.اين دندانه ها با چرخ دنده هايي که به بدنه ي موتور محکم شده اند درگير مي شوند.اين در گير شدن مسير و جهت حرکت روتور در داخل بدنه را مشخص مي کند.

◄   بدنه:
بدنه تخم مرغي شکل است.شکل اتاقک احتراق به گونه اي طراحي شده است که سه راس روتور همواره در تماس با ديواره ي اتاقک خواهند بود و سه حجم جداي گاز را ايجاد مي کنند.  هر قسمت بدنه به يک مرحله از عمل احتراق اختصاص دارد.اين چهار مرحله عبارتند از:
1-مکش
2-تراکم

3-احتراق
4-تخليه
مجراهاي مکش و تخليه در بدنه طراحي شده اند. اين مجرا ها سوپاپ ندارند.اگزوز خودرو مستقيما به مجراي تخليه وصل مي شود. مجراي مکش هم مستقيما به دريچه ي ساسات وصل مي شود.

◄   محور خروجي:
محور خروجي قطعه هاي گردي دارد که خارج از مرکز(خارج از محور ميله) نصب شده اند. هر روتور روي يکي از اين قطعات خارج از مرکز نصب مي شود.اين قطعه ها تقريبا شبيه ميل لنگ عمل مي کنند.هنگاميکه روتور مسير خودش را درون بدنه طي مي کند،به اين قطعه ها فشار مي آورد و از آن جاييکه قطعه ها خارج از مرکز اند،نيروي اعمال شده از روتور به قطعه ها گشتاوري بر ميله وارد مي کند و آن را مي چرخاند.
اکنون بياييد ببينيم اين قسمت ها چگونه به هم متصل مي شوند و چگونه نيروي حرکتي را ايجاد مي کنند.
يک موتور دوراني به صورت لايه اي سر هم مي شود.موتور دو روتوره که ما بررسي کرديم 5 لايه اصلي دارد که به وسيله حلقه اي از غلاف هاي دراز کنار هم نگه داشته شده اند و سيال خنک کننده که در راههاي مخصوص خود جريان دارد همه ي قطغات را در بر مي گيرد.
دو لايه ي انتهايي شامل مهره ها ، ياتاقان ها و شفت خروجي مي باشد.آن ها همچنين دو قسمت اتاقک را که شامل روتور ها مي شوند را به هم متصل مي کنند.سطح داخلي اين قطعات خيلي صاف و صيقلي مي باشد که کمک مي کند مهره هاي روي روتور کار خود را به خوبي انجام دهند.يک دريچه ورودي بر روي هر کدام از اين قطعات انتهايي وجود دارد.

◄   قسمتي از اتاقک روتور (به مکان مجراي تخليه توجه کنيد):
قطعه مياني شامل دو دريچه ورودي مي باشد که هر کدام از آن ها براي يکي از روتور هاست.اين قطعه علاوه بر اين دو روتور را از يکديگر مجزا مي کند لذا سطوح خارجي آن بسيار صاف است.
قطعه ي مياني براي هر روتور يک دريچه ورودي ديگر فراهم مي کند. در مرکز هر روتور يک چرخ دنده ي بزرگ داخلي وجود دارد که روي يک چرخ دنده ي کوجک تر حرکت مي کند که اين چرخ دنده ي کوچک به اتاقک موتور متصل شده است. اين قسمت آن چيزي است که چرخش روتور را ايجاد مي کند.روتور همچنين روي پوسته بزرگ و دايروي شفت خروجي حرکت مي کند.
در ادامه خواهيم ديد که موتور چگونه نيروي محرک توليد مي کند. موتورهاي دوراني چرخه ي چهار زمانه اي را طي مي کنند که شبيه چرخه ايست که موتور پيستوني در آن کار مي کند.ولي در موتور دوراني نحوه ي رسيدن به هدف کاملا متفاوت است. قلب يک موتور دوراني،روتور آن است که معادل پيستون در موتورهاي پيستوني مي باشد.
روتور روي يک پوسته ي بزرگ دايروي روي شفت خروجي نصب مي شود.اين پوسته از خط مرکزي شفت انحراف دارد و مانند يک دسته اهرم در جرثقيل هاي کوچک عمل مي کند و به روتور قدرت لازم براي چرخاندن شفت خروجي را مي دهد.هنگامي که روتور درون اتاقک مي چرخد،پوسته را حول دايره هايي مي چرخاند که به ازاي هر دور روتور،پوسته 3 دور مي چرخد. هنگامي که روتور درون اتاقک مي چرخد سه قسمتي که توسط روتور در فضاي اتاقک از هم جدا مي شوند،حجمشان تغيير مي کند(مطابق شکل بالا) اين تغيير حجم باعث ايجاد عملياتي شبيه به پمپ کردن مي شود.

 

حال به بررسي هر کدام از چهار مرحله ي موتور دوراني مي پردازيم:


     
+   مکش :
فاز مکش هنگامي آغاز مي شود که نوک روتور از دريچه ي ورودي عبور مي کند.وقتي که دريچه مکش باز مي شود در ابتدا حجم اين قسمت در حداقل مقدار خود است و با ادامه حرکت روتور حجم افزايش مي يابد و هوا به داخل کشيده مي شود.
وقتي راس ديگر روتور از دريچه مکش عبور مي کند ديگر هوايي وارد اين قسمت نمي شود و مرحله تراکم آغاز مي شود.
 

     +   ترا کم:
همچنانکه روتور به حرکت خود ادامه مي دهد، حجم هوا کاهش مي يابد و مخلوط هوا و سوخت متراکم مي شود.زماني که وجه روتور به مقابل شمع ها مي رسد،حجم اين قسمت به حداقل مقدار خود نزديک مي شود. در اين هنگام عمليات احتراق آغاز مي شود.
 

     +   احتراق:
اکثر موتور هاي دوراني دو شمع دارند.زيرا اگر تنها يک شمع وجود داشت به خاطر اينکه اتاقک احتراق نسبتا دراز است،جرقه نمي توانست به خوبي و با سرعت مناسب گسترش پيدا کند. وقتي شمع ها جرقه مي زنند،مخلوط هوا و سوخت آتش مي گيرد و افزايش فشار روتور را به حرکت در مي آورد.
فشار حاصل از احتراق باعث مي شود که روتور در جهتي حرکت کند که حجم افزايش يابد.گازهاي احتراق منبسط مي شوند و با حرکت دادن روتور نيروي محرکه توليد مي کنند تا هنگامي که نوک روتور به دريچه تخليه برسد.
 

     +   تخليه:
هنگامي که نوک روتور از دريچه ي تخليه عبور مي کند،گازهاي احتراق که فشار بالايي دارند از اگزوز خارج مي شوند.همچنانکه روتور به حرکت خود ادامه مي دهد،اتاقک منقبض مي شود و گازهاي باقي مانده را به بيرون هدايت مي کند.زماني که حجم به حداقل مقدار خود نزديک مي شود، نوک روتور از کنار دريچه ي مکش عبور مي کند و چرخه دوباره تکرار مي شود.
نکته ي ظريف در مورد موتور دوراني اين است که هر کدام از سه وجه روتور همواره در حال طي کردن يک قسمت چرخه هستند (در يک دور چرخش کامل روتور،سه بار مرحله احتراق وجود دارد). ولي به خاطر داشته باشيد که شفت خروجي به ازاي هر دور چرخش روتور سه دور مي زند که اين يعني به ازاي هر دور چرخش شفت خروجي يک مرحله احتراق داريم.
 

◄   ويژگي هاي متعددي وجود دارد که موتور دوراني را از يک موتور پيستوني معمولي متمايز مي کند:
     +   قسمتهاي متحرک کمتر:
در موتور دوراني تعداد قسمت هاي متحرک به مراتب کمتر از يک موتور پيستوني مشابه است.يک موتور دوراني دو روتوره سه قسمت متحرک دارد:دو روتور و يک شفت خروجي.حتي ساده ترين موتور پيستوني چهار سيلندر،حداقل 40 قسمت متحرک دارد:پيستون ها،ميل بادامک،سوپاپ ها،فنر سوپاپ ها ،رقاصک ها،تسمه تايم،چرخ دنده ها و ميل لنگ،ميله هاي رابط.
اين تعداد کم قسمت هاي متحرک،قابليت اطمينان موتورهاي درواني را بالا مي برد.به همين دليل است که بعضي از سازنگان فضاپيما،موتورهاي دوراني را ترجيح مي دهند.


     
+    يکنواختي حرکت :
همه ي قسمت هاي موتور دوراني در يک جهت و به طور پيوسته مي چرخند و تغيير جهت هاي ناگهاني (مانند پيستون ها) وجود ندارد. موتورهاي دوراني از نظر داخلي به وسيله ي وزنه هاي تعادلي چرخان ،که براي از بين بردن ارتعاشات نصب شده اند، متعادل مي شوند. تحويل نيرو در موتورهاي چرخان نيز يکنواخت تر انجام مي شود.از آنجاکه هر مرحله احتراق در چرخس روتور به اندازه ي 90 درجه پايان مي يابد و شفت خروجي به ازاي هر دور روتور، سه دور مي زند، بنابراين هر مرحله احتراق پس از 270 درجه چرخش شفت خروجي پايان مي يابد. اين بدان معني است که يک موتور تک روتوره،براي 4/3 از هر دور چرخش شفت خروجي ، نيروي محرکه توليد مي کند. اين را مقايسه کنيد با يک موتور تک سيلندر پيستوني که در آن احتراق در 180 درجه از دو دوران کامل اتفاق مي افتد (يعني 4/1 از هر چرخش ميل لنگ)


     
+    آرامتر بودن حرکت :
از آن جا که روتور ها با سرعتي به اندازه 3/1 سرعت شفت خروجي مي چرخند، قسمت هاي متحرک موتور دوراني آرامتر از قسمت هاي موتور پيستوني حرکت مي کنند. که اين موضوع قابليت اطمينان موتور هاي دوراني را افزايش مي دهد.
 

◄   چالش ها:
      
●   معمولا ساختن يک موتور چرخان سخت تر از موتور پيستوني است.
      
●   هزينه هاي توليد بالاتر مي باشد زيرا تعداد موتورهاي دوراني که توليد مي شوند به اندازه تعداد موتورهاي پيستوني نيست.
      
●   موتورهاي دوراني معمولا سوخت بيشتري مصرف مي کنند زيرا بازده ترموديناميکي موتور دوراني کم است.(به دليل اتاقک احتراق بزرگ و دراز و ضريب تراکم پايين)

 

 

 

 

 

گروه علمي فدک

کليه مطالب ارسالي با نام اشخاص و ذکر منبع در اين سايت درج مي شود

راهنما  |  آمار سايت  |  درباره ما  |  تماس با ما  |  نظر خواهي  | آرشيو  |  عضويت در سايت