/
Автор: Зуев В.П. Камышев Н.П. Качурин М.Б. Голубев Ю.А.
Теги: машиностроение механика двигатели моторы издательство просвещение
Год: 1973
Текст
МОДЕЛЬНЫЕ ДВИГАТЕЛИ
МОДЕЛЬНЫЕ
ДВИГАТЕЛИ
Пособие
для руководителей
технических кружков
МОСКВА «ПРОСВЕЩЕНИЕ» 1973
6П2(07)
М74
В. П. ЗУЕВ, Н. П. КАМЫШЕВ,
М. Б. КАЧУРИН, Ю. А. ГОЛУБЕВ
В первом разделе: глава I написана Батуриным М. Б., главы
III, IV, VI — VIII — Камышевым И. II., главы II и V — Зуевым В. П.,
во втором разделе: главы I — IV написаны Голубевым 10. А., глава
V — Качуриным М. Б., третий раздел написан Зуевым В. П.,
четвертый раздел — Качуриным М. Б.
Модельные двигатели. Пособие для руководителей техн.
М74 кружков. М., «Просвещение», 1973.
240 с. с ил.
В книге рассматриваются различные двигатели, используемые на моделях
В ней приведены основные классификации двигателей поршневого типа и их
конструктивные особенности, способы их форсирования, испытания, а также
конструкции типичных модельных двигателей Рассмотрены основные вопросы
теории проектирования электрических двигателей и рассказано о двигателях,
выпускаемых нашей промышленностью, об элементах питания электрических
устройств. Даны необходимые сведения об изготовлении и эксплуатации
резиномоторов
„ 0067-684
ММ103(03)-73 172'73
(J) Издательство «Просвещение», 1973 г.
6112(07)
ВВЕДЕНИЕ
Моделизм в нашей стране получил широ-
кое распространение. Он пользуется большим
успехом среди школьников. Во многих шко-
лах работают авиамодельные, судомодельные
и автомодельные кружки. Проводятся сорев-
нования — городские, республиканские и все-
союзные.
Достижения в области моделирования
связаны с развитием и совершенствованием
двигателей и умелой их эксплуатацией. Име-
ющиеся типы двигателей весьма разнообраз-
ны: здесь поршневые и реактивные двигате-
ли, электрические и резиновые. Наиболее
сложные модели имеют целый комплекс,
состоящий из двигателя внутреннего сгора-
ния, системы электрических двигателей,
радиоаппаратуры.
Широкое использование различных типов
двигателей и изучение оптимальных возмож-
ностей в моделизме диктует необходимость
подробного их рассмотрения. Имеющейся по
этому вопросу литературы, особенно по кон-
струкции двигателей, пока недостаточно, да
и та, которая ранее выпущена, сейчас в зна-
чительной степени устарела. За последние
годы улучшились технические показатели
модельных двигателей, особенно двигателей
внутреннего сгорания.
Развитие модельных двигателей внутрен-
него сгорания и их использование на различ-
ных моделях привело к специализации дви-
гателей по применению. Это можно наблю-
дать на микродвигателях, используемых на
авиационных моделях. Если при появлении
первого модельного двигателя он успешно
использовался на всех типах моделей, то в
3
настоящее время для каждого класса моделей
имеется свой определенный тип двигателя,
имеющий конструктивные отличия. Например,
специальный двигатель, построенный для
пилотажных моделей самолета, не удовлет-
воряет требованиям скоростной модели. Так
двигатель «Полет» нерационально устанавли-
вать на скоростные модели самолетов. Все
шире используются двигатели с дроссельной
заслонкой, позволяющей двигателю работать
на различных оборотах.
Электрические двигатели используются на
авиационных моделях в качестве вспомогатель-
ных. С их помощью осуществляется привод
рулей управления моделей, производится убор-
ка шасси на моделях-копиях самолетов и др.
На моделях судов электрические двигатели
используются в качестве основных.
Резиновые двигатели широко используют-
ся на многих видах авиа- и судомоделей.
Резиновые двигатели совершенствуются одно-
временно с совершенствованием самих моделей.
Например, раньше модели самолетов при
массе около 290 г имели резиномотор массой
более 120 г и совершали полет немногим
более минуты. В настоящее время на модели
почти той же массы используется резиномотор все-
го в 40 г, а полеты при отсутствии восходящих
тепловых потоков модели совершают в течение
трех и более минут.
Первый
раздел
ПОРШНЕВЫЕ И РЕАКТИВНЫЕ
ДВИГАТЕЛИ
Для приведения в движение моделей само-
летов применяют различные двигатели. Наи-
большее распространение получили поршневые
двигатели. Широкое использование их вызвано
тем, что они универсальны, имеют относитель-
но невысокую стоимость и просты в эксплуа-
тации На некоторые типы летающих моделей
могут устанавливаться и реактивные двигатели.
До настоящего времени из воздушно-реактив-
ных двигателей использовался лишь пульсирую-
щий. В последние годы проводятся успешные
попытки создания модельного турбореактивного
двигателя. Выбор типа двигателя зависит от
назначения модели. Реактивные двигатели це-
лесообразно использовать для моделей с боль-
шими скоростями движения; они могут быть
также установлены на моделях-копиях реактив-
ных самолетов Достоинством поршневых дви-
гателей является простота их конструкции, а
также способность выдерживать большие дина-
мические перегрузки, возникающие при эксплу-
атации. Характерной чертой этого типа двигате-
лей является устойчивая работа на неполной
мощности, их малая удельная масса и т. д.
Глава I
РАБОТА И ВИДЫ МИКРОДВИГАТЕЛЕЙ
1. ПРИНЦИП РАБОТЫ ДВУХТАКТНОГО
ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ
Всякий двигатель, будь то двигатель внутреннего сгорания
или электрический, преобразует энергию топлива или электри-
ческую энергию в механическую.
Двигателем внутреннего сгорания можно назвать любой двига-
тель, у которого процесс сгорания топлива происходит внутри ра-
бочего цилиндра.
Двигатели, используемые в авиационных, морских и автомо-
бильных моделях, относятся к микролитражным; они работают на
5
,5
Всасывай не рабочей смеси
Сжатие рабочей смеси
Выхлоп и продувка
Рис. 1. Рабочий процесс двухтактного двигателя внутреннего сгорания
(карбюратор условно развернут на 90 ):
1 — поршень, 2 — полость под поршнем, <3 — перепускной канал, 4 — пере-
пускное или продувочное окно, 5 — калильная свеча, 6 — пространство
над поршнем, 7 — выпускное окно.
6
жидком топливе и составляют группу так называемых карбюратор-
ных двигателей. Карбюраторными их называют потому, что горючая
смесь у них образуется в специальной части — карбюраторе.
Микролитражный модельный двигатель состоит из поршне-
вой группы, включающей поршень и цилиндр; к р и-
вошипного механизма, состоящего из коленчатого ва-
ла и шатуна, которые преобразуют поступательное движение порш-
ня во вращательное движение вала. Все эти детали монтируются в
корпусе, называемом картером.
Рабочий процесс двигателя внутреннего сгорания состоит из
четырех процессов: впуска горючей смеси, ее сжатия, сгорания ра-
бочей смеси, выпуска продуктов сгорания.
Двигатели внутреннего сгорания бывают четырехтактные и двух-
тактные.
Для авиамоделей, моделей автомобилей и морских моделей при-
меняются двигатели внутреннего сгорания, которые работают по
двухтактному циклу.
Рассмотрим цикл работы двухтактного двигателя (рис. 1). При пе-
ремещении поршня / в верхнее крайнее положение, называемое верх-
ней мертвой точкой (сокращенно В. М. Т.), в полости 2 под поршнем
создается разрежение. Создаваемая таким образом разность дав-
лений способствует наполнению картерной полости горючей смесью.
При движении поршня вниз рабочая смесь сжимается и по пе-
репускному каналу 3 проходит через перепускное окно гильзы,
в цилиндр над поршнем, где испытывает дальнейшее сжатие дви-
жущимся вверх поршнем /. Сжатая рабочая смесь воспламеняется
калильной свечой 5.
Сгоревшие газы, расширяясь, с силой давят на поршень 1 и за-
ставляют его двигаться вниз. Так происходит рабочий ход поршня.
Во время движения поршня 1 вниз сначала открывается выпускное
окно 7, а затем перепускное или продувочное окно 4. Отработав-
шие газы выходят через выпускное окно 7, а через продувочное
окно 4 рабочая смесь под давлением движущегося поршня устрем-
ляется в рабочий объем над поршнем и помогает выходу отрабо-
тавших газов.
Поскольку выпускное и продувочное окна открываются почти
одновременно, рабочая смесь может выйти в атмосферу. Чтобы
этого не произошло, на поршне делается отражательный козырек,
называемый дефлектором. Дефлектор служит для направления
потока рабочей смеси в цилиндр и для лучшего его заполнения. Од-
новременно он препятствует перепуску рабочей смеси из перепуск-
ного окна в выпускное.
В некоторых двигателях внутреннего сгорания двухтактного
цикла происходит самовоспламенение рабочей смеси при достиже-
нии определенной степени сжатия (а не при помощи свечей), которая
регулируется специальным контрпоршнем.
Таким образом, в двухтактном двигателе в течение одного такта,
т. е. при переходе поршня от Н. М. Т. к В. ЛА. Т., над поршнем про-
7
Рис. 2. Теоретическая и действительная (индикаторная) диаграммы
двухтактного двигателя.
исходит сжатие рабочей смеси, под поршнем всасывание горючей
смеси в картер двигателя. В течение другого такта, т. е. при ходе
поршня от В. М. Т. к Н. М. Т., над поршне^м происходит рабочий
ход и продувка, под поршнем предварительное сжатие рабочей
смеси.
Индикаторная диаграмма двухтактного карбюраторного двига-
теля представлена на рисунке 2. Участок аг показывает увеличе-
ние давления в цилиндре при ходе поршня от Н. М. Т. к В. М. Т.
Воспламенение рабочей смеси происходит в точке г; отрезок rz со-
ответствует периоду быстрого нарастания давления; участок zb со-
ответствует уменьшению давления из-за увеличения объема над
поршнем при его ходе от В. М. Т. к Н. М. Т., и отрезок Ьа пока-
зывает дальнейшее уменьшение давления при открытии выпускного
окна и продувке.
2. КОНСТРУКТИВНОЕ ОФОРМЛЕНИЕ МОДЕЛЬ-
НЫХ МИКРОДВИГАТЕЛЕЙ
По кодексу Международной Авиационной Федерации (ФАИ)
все двигатели внутреннего сгорания, устанавливаемые на авиа-
ционные модели, делятся на три категории:
•1. Двигатели с рабочим объемом 2,5 at2 3.
2. Двигатели с рабочим объемом 5 см3.
3. Двигатели с рабочим объемом 10 см3 (для морских моделей
допускаются двигатели с рабочим объемом до 30 см3, для автомоде-
лей имеется категория двигателей с рабочим объемом до 1,5 см3).
Это разделение двигателей на категории необходимо для срав-
нения максимальных достижений моделей.
Рабочий объем указан в паспорте на двигатель.
8
В случае отсутствия паспорта на двигатель его рабочий объем
можно определить, замерив ход поршня и его диаметр. Рабочий
объем цилиндра — это объем, освобождаемый поршнем при его
движении от В. М. Т. (верхняя мертвая точка) к Н. М. Т. (нижняя
мертвая точка). Он определяется по формуле:
п о л D2
где D — диаметр поршня, s—ход поршня. Величина-^- пред-
ставляет собой площадь сечения цилиндра.
Модельные двигатели по принципу назначения можно разбить
на следующие виды:
1. Двигатели для скоростных, моделей. Эти двигатели должны
иметь максимальную литровую мощность; применяются для скорост-
ных моделей и выпускаются с рабочим объемом 1,5 см3\ 2,5 см3\
5 см3\ 10 см3.
2. Двигатели для таймерных моделей самолетов. Требования те
же,что и к двигателям для скоростных моделей, но рабочий объем
не должен превышать 2,5см3. Не допускается применение резонанс-
ных труб.
3. Двигатели для гоночных моделей самолетов. Эти двигатели
должны иметь максимальную литровую мощность при минимальном
расходе топлива, хорошие пусковые качества, большой ресурс;
рабочий объем не превышает 2,5 см?.
4. Двигатели для пилотажных моделей самолетов. Эти двигатели
должны устойчиво работать при различных режимах. Они должны
иметь малую удельную массу.
5. Двигатели для радиоуправляемых моделей. Двигатели дан-
ного типа должны иметь устройства, изменяющие мощность дви-
гателя в диапазоне от холостого хода до максимальной мощности.
Рабочий объем двигателей не должен превышать 10 см3.
6. Двигатели для кордовых моделей-копий самолетов. Требова-
ния те же, что и к двигателям для радиоуправляемых моделей, но
рабочий объем расширен до 20 см3.
7. Двигатели для моделей, предназначенных для воздушного боя.
Требования те же, что и для двигателей таймерных моделей, но они
должны обладать более прочной конструкцией, способной выдержи-
вать удары о землю при неудачной посадке.
8. Двигатели общего назначения. Данные двигатели отличаются
универсальностью использования, имеют хорошие эксплуатацион-
ные характеристики. Рабочий объем разнообразен.
9. Двигатели для морских моделей. Применяются авиамодель-
ные двигатели, снабженные в некоторых случаях водяным охлаж-
дением, вместо воздушного винта у них маховик, от которого вра-
щение передается гребному винту.
10. Двигатели для автомоделей. Применяются авиамодельные
двигатели, но вместо воздушного винта устанавливается маховик,
9
от которого вращение при помощи трансмиссии передается коле-
сам модели автомобиля.
11. Двигатели специальные. К специальным относят двигатели,
имеющие конструктивные особенности или отличительный принцип
действия. К таким двигателям относятся, например, модельные га-
зотурбинные двигатели.
По способу зажигания рабочей смеси современные авиамодельные
двигатели делятся на три группы:
1. Двигатели компрессионные с самовоспламенением топливной
смеси от сжатия.
2. Двигатели с калильным зажиганием.
3. Двигатели с искровым зажиганием.
К первой группе относится двигатель типа МК-12В. К двига-
телям второй группы относятся отечественные серийные двигатели
марок МД-5 «Комета», МД-2,5 «Метеор» и другие, в которых ра-
бочая смесь воспламеняется с помощью калильной свечи (подроб-
ное описание дано далее).
Перейдем к рассмотрению конструктивного оформления каждого
из образцов двигателей для авиамоделей, выпускаемых серийно на-
шей промышленностью. Двигатели с искровым зажиганием ввиду
их незначительного применения в модельном деле в данной главе
не рассматриваются.
3. КАЛИЛЬНЫЕ ДВИГАТЕЛИ
К данному типу двигателей относится микродвигатель МД-2,5
«Метеор». Этот микродвигатель одноцилиндровый с калильным за-
жиганием.
Схема работы двигателя. К штуцеру подводится топливо, до-
зируемое регулировочной иглой. Топливо распыляется воздухом,
поступающим через диффузор.
В распыленном состоянии топливо в смеси с воздухом — рабо-
чая смесь — поступает через окно коленчатого вала в полость кар-
тера. Всасывание происходит вследствие разрежения, соз-
даваемого в полости картера при движении поршня к В. М. Т. Ра-
бочая смесь, заполняющая картер, при движении поршня к Н. М. Т.
сначала сжимается, а затем перепускается по каналу в камеру сго-
рания. При этом происходит очистка цилиндра от продуктов сгора-
ния рабочей смеси (продувка) и заполнение его свежей рабочей
смесью. Во время последующего движения поршня вверх рабочая
смесь, поступившая в цилиндр через окна, сжимается и, ког-
да поршень достигает В. М. Т., воспламеняется калильной све.чой.
Газы, образовавшиеся в результате сгорания рабочей смеси, расши-
ряются, и поршень под действием газов движется к Н. М. Т., со-
вершая рабочий ход.
Выпуск отработавших газов происходит в конце рабочего
хода, когда поршень открывает выпускные окна.
10
Зажигание смеси производится при помощи калильной свечи,
питающейся от батареи постоянного тока напряжением до 3 в.
После запуска микродвигателя батарея отключается.
Запуск и регулировка двигателя. Двигатель должен быть на-
дежно прикреплен к модели. Чтобы запустить двигатель, необхо-
димо:
1) залить топливо в расходный бачок, причем уровень топлива
при залитом баке не должен превышать уровня жиклера двигателя
(бачок соединить с жиклером двигателя эластичной трубкой);
2) установить воздушный винт таким образом, чтобы вначале
фазы сжатия смеси он находился в горизонтальном положении;
3) открыть иглу жиклера на 3—4 оборота от положения полно-
го закрытия;
4) закрыть пальцем левой руки диффузор и повернуть воздуш-
ный винт на 3—4 оборота против часовой стрелки (если смотреть
спереди);
5) впрыснуть в цилиндр несколько капель рабочей смеси;
6) подключить батарею напряжением Зек калильной свече;
7) сделать несколько быстрых нажимов на воздушный винт в
направлении против часовой стрелки (запуск двигателя с махо-
виком производится шнуром).
Если двигатель хорошо отрегулирован, он немедленно заработа-
ет, и останется только отрегулировать обороты, открывая или закры-
вай иглу жиклера. Если же он не запускается, значит, мала подача
топлива, нужно повторить операцию 4 при более открытой игле
жиклера.
Когда двигатель дает вспышку, но не запускается, это означает,
что подача топлива слишком обильна (заливает свечу); нужно при-
крыть иглу жиклера и быстро вращать воздушный винт, пока дви-
гатель не запустится.
Для питания калильной свечи необходимо один провод подклю-
чить к двигателю (на массу), а второй — к центральному электроду
калильной свечи с помощью зажима радиотехнического типа.
Перед запуском двигателя необходимо убедиться в исправности
калильной свечи. Для этого вывернуть калильную свечу из
двигателя и подвести к ней напряжение таким образом, чтобы один
из полюсов был замкнут на корпус свечи, а другой — на централь-
ный электрод.
При правильно подобранном напряжении спираль должна све-
титься светло-красным цветом.
При пользовании двигателем следят, чтобы в него не попадали
посторонние частицы.
В случае необходимости двигатель надо тщательно промыть вну-
три смесью минерального масла с бензином (калильная свеча при
этом должна быть вывернута).
Перед установкой двигателя на модель его необходимо предвари-
тельно обкатать, т. е. дать поработать 20—30 минут на смеси с повы-
шенным содержанием масла.
11
При установке двигателя на моделях глиссеров, автомобилей
ит. п. и эксплуатации его с маховиком, который устанавливается
вместо воздушного винта, он не должен работать более 1—2 минут
без сбдува.
Не рекомендуется без необходимости производить разборку дви-
гателя.
Условия работы двигателя в полете иные, чем на стенде: меняет-
ся охлаждение, число оборотов, наддув бачка и карбюратора, дав-
ление топлива в жиклере.
Регулировку двигателя модели на земле следует производить
с расчетом на те изменения, которые происходят в полете. Так, если
двигатель в полете работает неравномерно — то снижает, то повы-
шает число оборотов, это свидетельствует о недостатке топлива.
На земле перед вылетом надо обогатить смесь.
Если двигатель в полете переходит на рокочущий режим со сни-
жением числа оборотов, появляется дым в отработавших газах, это
указывает на избыток топлива; надо убавить подачу топлива.
4. КОМПРЕССИОННЫЕ ДВИГАТЕЛИ
К данному типу двигателей относится двигатель МК-12В, од-
ноцилиндровый. Ознакомимся со схемой работы двигателя МК-12В,
запуском п регулировкой его, а также возможными неисправностями
и способами их устранения.
Схема работы двигателя. При вращении вала двигателя поршень
перемещается от нижней мертвой точки к верхней мертвой точке,
в результате чего в полости картера под поршнем создается разре-
жение. Так как впускное отверстие золотника открыто, в разре-
женное пространство в картере устремляется из карбюратора горю-
чая смесь. В это же время рабочая смесь, поступившая по проду-
вочным окнам в полость над поршнем, подвергается сжатию. Сжатая
до определенных пределов, рабочая смесь самовоспламеняется, а об-
разовавшиеся при этом газы с силой давят на поршень и заставля-
ют его перемещаться вниз. Так происходит рабочий ход двигателя.
Во время движения вниз поршень открывает выпускные окна, и
отработавшие газы выходят через них в атмосферу. Затем, подни-
маясь вверх, поршень открывает боковые каналы в гильзе двигателя
и сжатая в картере рабочая смесь устремляется в полость над порш-
нем. Движущийся вверх поршень перекрывает перепускные и вы-
пускные окна, и цикл работы двигателя повторяется вновь.
Запуск и регулировка двигателя. Двигатель должен надежно
прикрепляться к модели. Бачок для питания двигателя не следует
укреплять слишком высоко или низко по отношению к двигателю.
Лучше всего бачок располагать вблизи жиклера. Если конструкция
двигателя предусматривает подачу горючего под давлением, то
регулировка двигателя будет более «острая», т. е. даже при неболь-
шом изменении положения иглы режим работы двигателя будет
значительно изменяться.
12
Для того чтобы запустить двигатель, необходимо:
1) залить топливо в бачок (бачок соединить с карбюратором
эластичной трубкой);
2) установить воздушный винт в горизонтальном положении
(при этом положение поршня должно соответствовать начальной
фазе сжатия);
3) открыть иглу жиклера на 3—4 оборота от положения полно-
го закрытия;
4) регулировочным винтом установить контрпоршень в такое
положение, когда при вращении вала ощущались бы легкие
толчки;
5) закрыть пальцем левой руки диффузор карбюратора и про-
вернуть воздушный винт 3—4 раза против часовой стрелки (если
смотреть со стороны воздушного винта);
6) сделать несколько резких ударов по лопасти воздушного
винта в сторону вращения вала; если двигатель хорошо отрегулиро-
ван, то он сразу заработает — останется только, увеличивая и умень-
шая подачу топлива, отрегулировать обороты.
Если двигатель не запускается, то необходимо уменьшить сте-
пень сжатия за счет перемещения контрпоршня относительно пор-
шня. Уто можно осуществить регулировочным винтом.
Возможные неисправности в работе двигателя указаны в табл. 1.
Таблица 1
Неисправность Причина неисправности и способы ее устранения
1. Двигатель не запускается 2. Двигатель дает вспышки, но не запускается а) Неотрегулирована подача топлива из бака к карбюратору. Необходимо отвернуть на 4—5 оборотов иглу жиклера от положения полного закрытия, закрыть пальцем левой ру- ки отверстие диффузора и провернуть вал не- сколько раз. Это необходимо для засасыва- ния топлива в двигатель б) В картере слишком много топлива. Дос- таточно завернуть иглу жиклера до упора и вращать вал двигателя в сторону, противо- положную нормальному вращению до полного удаления топлива из полости картера Мала степень сжатия в цилиндре двигате- ля. Регулировочным винтом установить не- обходимый зазор между поршнем в В. М. Т. и контрпоршнем. Если указанная операция не улучшает работу двигателя, то нужно обеднить или обогатить рабочую смесь, за- вертывая или отвертывая иглу жиклера
13
Продолжение таблицы 1
Неисправность Причина неисправности и способы ее устранения
3. Двигатель работает глухо и не дает оборотов 4. Двигатель самопроизвольно останавливается после непродол- жительной работы, из окон дви- гателя идет дым, слышны очень звонкие хлопки Происходит неполное сгорание рабочей сме- си при малой степени сжатия в цилиндре. Необходимо уменьшить подачу топлива, про- изводя регулировку поворотом иглы жикле- ра карбюратора. Степень сжатия нужно уве- личить, завертывая регулировочный винт и тем самым перемещая контрпоршень вниз Это происходит из-за чрезмерно высокой степени сжатия и слишком обедненной рабо- чей смеси. Для четкой работы двигате- ля необходимо уменьшить степень сжатия, вывертывая регулировочный винт в головке двигателя, и увеличить подачу топлива, вы- вертывая иглу жиклера карбюратора
Глава II
ХАРАКТЕРИСТИКИ И ИСПЫТАНИЯ ДВИГАТЕЛЕЙ
Основными техническими характеристиками двигателя являются
мощность, расход топлива, литровая мощность, литровая масса,
удельная масса.
Мощность понимается как способность двигателя совершать
полезную работу в единицу времени. Мощность модельных двигате-
лей измеряется в ваттах или лошадиных силах. Мощность в 1 ет
эквивалентна совершению работы в 1 дж в течение 1 сек. У мо-
дельных двигателей мощность бывает от нескольких ватт до сотен
ватт.
Расход топлива — характеристика, важная при про-
ектировании моделей, рассчитанных на определенное время полета с
работающим двигателем. Зная расход топлива, можно определить
время полета модели. На большинстве классов моделей расход топ-
лива служит для расчета объема топливного бака. Для гоночных
моделей самолетов более важным является удельный рас-
ход топлива, который показывает количество топлива в ки-
лограммах, расходуемое двигателем на 1 кет в течение одного часа.
Модельные двигатели по сравнению с обычными имеют повышенный
расход топлива, составляющий 1,0 — 3,6 кг!кет • ч. Первая цифра
относится к двигателям с воспламенением от сжатия. Более высокий
расход топлива модельными двигателями вызван их малыми раз-
мерами, при которых затруднительно обеспечить полное сгорание
рабочей смеси.
14
Литровая мощность — характеризует мощность, при-
ходящуюся на 1 литр рабочего объема цилиндра. Для большинства
модельных двигателей она составляет более 75 кет!л. Специальные
двигатели развивают литровую мощность свыше 150 квт/л, при мак-
симальной — в 300 квт/л.
Литровая масса (кг/л) — величина, характеризующая
массу конструкции двигателя, приходящуюся на литр рабочего объ-
ема. Для модельных двигателей литровая масса составляет 35—
160 кг/л. Большие значения литровой массы характерны для двига-
телей большей литровой мощности и с зажиганием от сжатия рабо-
чей смеси, меньшие значения — для двигателей с калильным за-
жиганием.
Удельная масса двигателя — величина, пока-
зывающая, какая масса двигателя приходится на единицу разви-
ваемой мощности: /пуд = —г2-. Модельные двигатели имеют
малую удельную массу, достигающую в настоящее время
значений, меньших 0,25 кг/кет. Малые значения удельной массы
двигателей важны для пилотажных, радиоуправляемых и кордо-
вых рекордных моделей самолетов.
5. ВНЕШНЯЯ СКОРОСТНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА
Внешняя скоростная характеристика показывает зависимость
максимальной эффективной мощности, крутящего момента и рас-
хода топлива от числа оборотов при полностью открытом дроссель-
ном золотнике.
Для модельных двигателей наибольший интерес представляет
зависимость мощности и крутящего момента от числа оборотов.
Другие зависимости внешней скоростной характеристики имеют
второстепенное значение и ими при эксплуатации двигателей не
пользуются. Например, расход топлива для одной и той же кон-
струкции двигателя может меняться в широких пределах для раз-
личных образцов, и данными испытанного на стенде образца нель-
зя пользоваться для других двигателей этого же типа. Определяют
расход топлива для каждого двигателя.
Если менять нагрузку на двигатель, устанавливая на него различ-
ные винты, и добиваться путем регулировки двигателя максималь-
ной мощности на каждом из винтов, получают ряд точек, образую-
щих кривую внешней характеристики двигателя.
На рисунке 3 представлена зависим ;сть эффективной мощности
типичного модельного двигателя от числа оборотов. Как видно из
рисунка, кривая эффективной мощности вначале круто поднима-
ется вверх, а затем, по мере увеличения числа оборотов, растет мед-
леннее и, достигнув максимального значения (при nv ), начина-
ет идти вниз.
Важными точками скоростной внешней характеристики являют-
ся точки, соответствующие п.. .и пм
J "э.тт "э>тах*
15
Рис. 3. Зависимость мощности двигателя от числа оборотов (внешняя
характеристика):
N э.дв— эффективная мощность двигателя.
п^э min — минимальное число оборотов, при котором двига-
тель способен работать. Модельный двигатель не может воспринять
нагрузку при меньших числах оборотов коленчатого вала. Это про-
исходит потому, что при очень малых оборотах усиленная отдача
теплоты и несоответствие фаз газораспределения не позволяют осу-
ществить рабочий цикл.
Рис. 4. Сравнительные характеристики обычного двигателя и двигателя
с резонансной выхлопной трубой:
N э. дв — эффективная мощность двигателя,
Л' п дв — потребляемая мощность винта.
16
п^гэ max — чпсло оборотов, при котором достигается максималь-
ная мощность двигателя. Эксплуатация большинства моделей
(скоростные модели самолетов, модели воздушного боя, таймерные
модели самолетов, скоростные модели судов и автомобилей и т. д.)
осуществляется на максимальной мощности. Максимальная мощность
достигается на определенных числах оборотов тах. Знание
числа оборотов пЫэ необходимо для расчета воздушного и гребно-
го винта и нахождения передаточного отношения для трансмиссии
модели.
Среди двигателей внутреннего сгорания авиамодельные двигате-
ли имеют самые большие числа оборотов. Число оборотов некото-
рых специальных скоростных двигателей достигает 30 000 об!мин, а это
означает, что все газодинамические и термические процессы происходят
за очень малый промежуток времени (порядка 1/500 сек). Изучение
таких быстротекущих процессов представляет сложную техническую
задачу. Это обстоятельство заставляет прогнозировать продувки с
дальнейшей экспериментальной проверкой.
В последнее время на скоростных моделях самолетов стали уста-
навливать особо мощные двигатели, снабженные резонансными вы-
пускными устройствами, настроенными на частоты, соответствующие
определенному числу оборотов. Как показала практика, эксплуатация
таких двигателей значительно сложнее и требует более высокой
квалификации моделистов.
Внешняя характеристика таких двигателей значительно отли-
чается от характеристик обычных двигателей. Как видно из рисун-
ка 4, внешняя характеристика их более крутая. Большая крутизна
внешней скоростной характеристики (форма которой зависит от мно-
гих причин) говорит о более сложной эксплуатации таких двигателей
6. ДРОССЕЛЬНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
Внешние скоростные характеристики при любом частичном откры-
тии дроссельного золотника называют дроссельными характеристиками
или частичными внешними скоростными характеристиками.
Регулирование мощности модельных двигателей производят либо
плавно, либо дискретно. Первый способ используется на двигателях,
которые устанавливаются на радиоуправляемые модели и модели-
копии самолетов. К ним предъявляется требование глубокого дрос-
селирования (изменение диапазона) мощности, так как это определяет
технические возможности модели. Второй способ используется на
моделях, где требуется небольшое изменение мощности, но за счет
этого достигается изменение других характеристик. Например, не-
большое снижение мощности уменьшает расход топлива и делает более
устойчивой работу двигателя. Дросселирование в этом случае осуще-
ствляется за счет изменения проходного сечения на впускном патруб-
ке. Технически это осуществляется сменой диффузоров во впускном
17
патрубке. Дискретное дросселирование применяется на двигателях,
которые устанавливают на гоночные и пилотажные модели самолетов.
Плавное регулирование мощности на модельных двигателях
осуществляется несколько иначе, чем на обычных двигателях
внутреннего сгорания, у которых дроссельный золотник установ-
лен на впускном патрубке. Двигатели радиоуправляемых моделей
имеют в большинстве случаев калильное зажигание; снижение числа
оборотов у них приводит к уменьшению поступающего на спираль
калильной свечи тепла. В результате спираль свечи остывает и не
способна поджигать свежую рабочую смесь. Двигатель останавлива-
ется. Чтобы этого не произошло, необходимо сохранять высокую
температуру спирали при уменьшении числа оборотов.
Поддержание температуры в цилиндре при снижении числа обо-
ротов достигается установкой на выпускном патрубке дроссельного
золотника, синхронизированного с дроссельным золотником на
впуске. В этом случае прикрывают впускное отверстие и одновре-
менно выпуск. Сопротивление на выпуске увеличивается, и часть
отработавших газов остается в цилиндре. Чем больше дросселиро-
вание, тем большее количество раскаленных отработавших газов,
которые подогревают спираль свечи, остается в цилиндре; рабочий
диапазон изменения мощности такого двигателя расширяется.
Более совершенные дроссели впуска не только уменьшают про-
ходное сечение, но и одновременно изменяют качественный состав
рабочей смеси. Некоторое обеднение рабочей смеси при дроссели-
ровании повышает температуру отработавших газов. С помощью
такой системы можно добиться более глубокого дросселирования
мощности двигателя.
На модельных двигателях часто в качестве нагрузки использу-
ют винт. Зависимость мощности двигателя, нагруженного воздуш-
ным или гребным винтом, от числа оборотов происходит по куби-
ческой параболе. Изменение мощности при дросселировании будет
происходить по такому же закону. Поэтому в случае, когда в ка-
честве нагрузки используется винт, дроссельная характеристика
совпадает с винтовой. Иногда дроссельные характеристики модель-
ных двигателей называют винтовыми.
7. РЕСУРС ДВИГАТЕЛЯ
Ресурс — время, в течение которого двигатель надежно
работает и запускается. Ресурс модельных двигателей составляет
от долей часа до нескольких десятков часов в зависимости от назна-
чения двигателя и условий его эксплуатации. Наименьшим ресурсом
обладают скоростные двигатели, для которых важнейшим парамет-
ром является мощность; за счет сокращения ресурса в некоторых
случаях поднимают мощность (в таких двигателях не применяют
поршневые кольца и износостойкие втулки на нижних головках
шатуна).
18
Рис. 5. Зависимость изменения мощности от времени работы двигателя.
Резко сокращает ресурс двигателя работа в пыльной атмосфере.
Частицы пыли быстро выводят из строя поршневую группу двига-
теля. В случае пссадки модели на вспаханную землю необходимо
тщательно удалить попавшею в двигатель землю, промыв его в бен-
зине или спирте.
В процессе работы мощность двигателя меняется. На рисунке 5
приведена типичная зависпмссть изменения мощности двигателя
от времени его работы. На форму этой кривой влияет большое число
факторов; к ним относятся конструкция двигателя, его назначение,
состав топлива, используемые Еатериалы и многое другое. Условно
эту кривую можно разбить на участки. На первом участке двигатель
развивает недостаточную мощность, которая увеличивается по мере
приработки деталей. Этот участок (I) называется приработкой
двигателя. Начальную приработку проводят на испытатель-
ном стенде и оканчивают на модели. После приработки мощность
двигателя продолжает увеличиваться (II участок) за счет оконча-
тельной приработки. При дальнейшей работе двигателя достигается
максимальная мощность (III участок), которая сохраняется посто-
янной некоторое время. На этом участке двигатель целесообразно
использовать для достижения максимальных результатов (спортив-
ных или рекордных).
Дальнейшая эксплуатация двигателя приводит к понижению
мощности, что является следствием износа деталей, образования
нагара и т. п. (IV участок). На этом участке двигатель имеет худ-
шие пусковые качества, но может быть использован для неответ-
ственных запусков.
При дальнейшей эксплуатации и появлении неудовлетвори-
тельных пусковых качеств двигателя требуется произвести его
ремонт.
19
8. ИЗМЕРЕНИЕ МОЩНОСТИ
При испытаниях двигателей наибольший интерес представляет
измерение его мощности.
Мощность двигателя (кет) подсчитывается по формуле:
N
3 9555 ’
где М — крутящий момент двигателя, н • м;
п — число оборотов двигателя, об/мин.
Из формулы видно, что, чем больше момент (при постоянном числе
оборотов), тем соответственно большую мощность развивает двига-
тель. То же можно сказать и об оборотах двигателя. Использова-
ние формулы мощности наиболее удобно при испытаниях двигателей,
так как величины, входящие в ее состав, легко поддаются измере-
ниям.
Измерение крутящего момента может быть выполнено различны-
ми способами, но в моделизме имеет наибольшее распространение
измерение его на балансирном станке (подробнее о работе станка
будет сказано в следующем параграфе).
В качестве нагрузки для двигателей у большинства моделей ис-
пользуются воздушные винты. Винт воспринимает всю мощность,
развиваемую двигателем. Одновременно винт служит вентилятором
для охлаждения двигателя.
Винт, вращаясь, испытывает сопротивление воздуха, на преодо-
ление которого тратится мощность, развиваемая двигателем.
В аэродинамике используется следующее выражение, характе-
ризующее мощность, потребляемую воздушным винтом:
Л'. = РЛ|ГО‘»".
где р = пр--плотность воздуха, кг/м3\
D— диаметр винта, м\
п — число оборотов винта, об!сек\
Р — коэффициент мощности винта.
Как видно из формулы, мощность, необходимая для вращения
винта, зависит от пятой степени его диаметра и представляется
кубической параболой в функции числа оборотов.
При эксплуатации двигателя, например на скоростной модели,
угол атаки лопастей винта предварительно рассчитывается. Прак-
тическое регулирование оборотов, при которых достигается мак-
симальная мощность двигателя, осуществляется подрезанием концов
лопастей воздушного винта. Подрезают лопасти либо ножом, либо
напильником с последующим зашкуриванием острых кромок.
Испытания двигателей можно проводить различными способами.
Одним из самых простых является метод тарированного винта.
Как видно из рисунка 3, каждый двигатель, нагруженный опреде-
20
ленным винтом, имеет конкретную характеристику, которая зави-
сит от его формы. Устанавливая на вал винт с определенной харак-
теристикой, можно определить мощность испытываемого двигателя.
Достоинством данного метода является то, что для определения мощ-
ности двигателей требуется только наличие тахометра, с помощью
которого определяется число оборотов вала. Однако этот способ не
является точным, так как мощность зависит от многих причин —
влияние окружающих предметов, температура, состояние поверх-
ности лопастей и т. д. С помощью этого метода можно производить
лишь приближенную оценку мощности двигателей. Рекоменду-
ется пользоваться им для сравнительной оценки разных модельных
двигателей, при этом, очевидно, чем большее количество оборотов
зарегистрировано, тем большую мощность имеет двигатель.
Тарированный винт должен иметь достаточно жесткие лопасти,
которые не допускали бы возникновения вибрации.
Более точные данные по определению мощности можно получить,
измеряя крутящий момент при установке двигателя на балансир-
ный станок. При этих испытаниях крутящий момент измеряется не-
посредственно во время работы двигателя.
Однако и этот метод не свободен от недостатков. Воздушный винт
создает тягу отбрасыванием воздуха в сторону. Отброшенный воздух
имеет большую скорость. Двигаясь, он встречается с выступающими
элементами стенда и взаимодействует с ними. (Выступающими час-
тями, препятствующими течению потока, могут быть цилиндр двига-
теля, моторная рама и т. п.) Одновременно поток воздуха за винтом
закручивается. В отдельных случаях погрешность, вызываемая не-
желательными аэродинамическими сопротивлениями, может пре-
вышать 15%, поэтому для снижения ее рекомендуется работать на
балансирном станке, устанавливая за винтом спрямляющую ради-
альную решетку.
Приборы для измерения числа оборотов. При испытании двига-
теля необходимо измерять число оборотов коленчатого вала двига-
теля для определения его мощности.
Для измерения числа оборотов в единицу времени служат при-
боры, называемые тахометрами. Принцип действия их может
быть разный. От этого зависит и их конструкция.
Тахометры могут быть контактные и бесконтактные. Контакт-
ные тахометры подразделяются на электродинамические, хрономет-
рические, жидкостные, центробежные.
Электродинамические — те, в которых величина отклонения
стрелки пропорциональна скорости вращения рамки в магнитном
поле. Рамка соединяется с коленчатым валом двигателя, и по наво-
димой в ней электродвижущей силе определяется количество обо-
ротов.
Хронометрические — тахометры, которыми замеряют число обо-
ротов коленчатого вала двигателя как среднее за некоторый про-
межуток времени, используя при этом часовой механизм. Эти та-
хометры более точны, но устройство их сложнее.
21
Жидкостные—тахометры, в которых высота столба жидкости
поддерживается вращением диска; работают как центробежный на-
сос; высота столба жидкости пропорциональна числу оборотов
коленчатого вала.
Центробежные, в которых величина отклонения грузиков соот-
ветствует тем или иным оборотам двигателя.
Бесконтактные тахометры не отбирают мощности для при-
вода их в действие, что очень важно при испытании двигате-
лей, имеющих малые абсолютные мощности. К бесконтактным
относятся стрсботахометры, фототахометры и звуковые тахо-
метры.
Строботахометры используют принцип замера числа обо-
ротов, который основан на совпадении частоты вращения ко-
ленчатого вала и частоты вспышек неоновой лампы. Точность
приборов этого типа довольно высока (погрешность не бо-
лее 1,5%).
Фототахометры работают по принципу замера частоты преры-
ваний луча света, попадающего на фотодиод; в качестве прерывателя
источника света может быть воздушный винт.
Звуковой тахометр—прибор, позволяющий замерить число обо-
ротов вала движущейся модели. Основан на принципе сравнения
звуковых частот двигателя и звукового генератора. Точность заме-
ра числа оборотов при помощи этого тахометра невысока вследствие
того, что дискретная составляющая аэродинамического шума вра-
щения винта, определяющая число оборотов вала, маскируется
вихревым шумом; последний вызывается срывом вихрей с кромок
лопастей винта и шумом выпуска двигателя.
Резонансный тахометр, или частотомер Фрама, представляет
собой семейство упругих пластинок разной длины с присоединен-
ными на концах разновеликими по массе телами (пластинками).
Каждая пластинка — это колебательная система с собственной дис-
кретной частотой. При возникновении резонанса с возмущающей
периодической силой пластинка, настроенная на идентичную ча-
стоту, приходит в колебание. Размах колебаний лимитируется
наличием внутренних потерь в системе. Под каждой пластинкой
обозначена частота ее собственных колебаний. Чем больше набор
пластинок-резонаторов, тем точнее показания прибора.
Тахометр ИО-ЗО — наиболее часто используемый в практике
испытания двигателей магнитоэлектрический тахометр. Этот тахо-
метр имеет три шкалы замера: первая 30 — 300 об!мин, вторая
300 — 3000 об/мин и третья шкала, наиболее пригодная для замера
оборотов модельных двигателей, имеет диапазон от 3000 до
30 000 об/мин. Переключаются диапазоны поворотом втулки так,
чтобы указанные на втулке пределы измерения располагались про-
тив фиксирующей отметки. Для соединения тахометра с вращаю-
щимся механизмом используется ряд вставок. С помощью арретира
фиксируют стрелку после замера числа оборотов. Арретир приво-
дится в действие стопорной кнопкой.
22
Строботахометр СТ-МЭИ —
наиболее удобен при стендовых
испытаниях модельных двигателей,
имеющих относительно небольшую
мощность; всякий дополнительный
отбор мощности каким-либо изме-
рительным прибором приводит к
значительной погрешности изме-
рения. Стробоскопические тахомет-
ры основаны на использовании
особенностей человеческого глаза
на некоторое время удерживать
изсбраженне предмета, исчезнув-
шего из поля зрения. На этом
принципе основано действие кино-
аппарата. В строботахометрах вра-
щающийся винт освещается свето-
выми импульсами безинерционной
газосветной лампы. Частоты вспы-
шек регулируются и замеряются.
При частоте вспышек, равной числу
оборотов винта или кратной ему,
винт кажется неподвижным. Досто-
инством этого прибора является то,
что он позволяет изучать процессы,
происходящие в двигателе во вре-
мя его работы.
Внешний вид прибора показан
СТ-Л\ЭИ имеет пределы измерения
регистрации более высоких чисел
тот же прибор, но при этом еле;
пересчеты.
Познакомимся с работой этого типа тахометра подробней. Ос-
новная гк грешность прибора при номинальном напряжении сети
при условии проверки в контрольных точках по вибратору составля-
ет не более 1 % от числа измеряемых оборотов двигателя. Если числа
оборотов известны в определенном интервале, то погрешность итогов
регистрации можно снизить до 0,5% , для чего нужно провести соот-
ветствующую подстройку прибора.
Включают прибор в сеть поворотом левой ручки. Процесс его
прогревания длится 3 минуты, после чего поворотом той же ручки
можно включить импульсною лампу.
Перед началом измерения оборотов двигателя необходимо про-
верить градуировку всех трех шкал прибора. Проверка проводит-
ся так: импульсной лампой освещают окно вибратора и убеж-
даются в неподвижности язычка вибратора в следующих точках
шкал: на первой шкале на отметке 1000 об!мин должно быть еднэ
изображение вибратора, то же на второй шкале при 3000 об1 мин.
Рис. 6. Строботахометр СТ-МЭИ.
на рисунке 6. Строботахометр
от 300 до 30 000 об!мин. Для
оборотов можно использовать
ует провести дополнительные
23
На третьей шкале при отметке 12 000 об/мин должно быть два непо-
движных изображения вибратора. Если неподвижных изображе-
ний нет, то, открыв крышку прибора, с помощью потенциометров
производят его настройку, добиваясь создания описанных выше
условий.
После настройки прибора импульсную лампу направляют так,
чтобы она освешала лопасть винта. Настройку частоты вспышек
импульсной лампы производят рукояткой грубой, а затем тонкой
подстройки. Диапазон шкал устанавливается поворотом правой
рукоятки.
Когда двигатель испытывается впервые и нет сведений о предпо-
лагаемых числах оборотов, которые он может развить, измерения
начинают с самой высокой частоты; если при этом возникает двой-
ное, тройное изображение, то это означает, что частота вспышек
в два-три раза выше скорости вращения.
Если начать измерения с низких частот, то можно получить зна-
чительные погрешности в оценке количества оборотов вала, несу-
щего винт. Одно (одинаковое) изображение будет при частотах
вспышки в J/2, 1/з, и т. д. от числа оборотов винта, что может зна
чителыю затруднить определение действительного числа оборотов
9. СТЕНДОВЫЕ ИСПЫТАНИЯ
Конструкция стенда
Испытания двигателя проводятся с целью определения его ос-
новных характеристик. Определяют мощность двигателя; удельный
расход топлива; обороты, на которых достигается максимальная
мощность; влияние различных топлив па мощность, расходные дан-
ные двигателя и, наконец, изменение ресурса двигателя и мощности
его в процессе работы (а также ряд побочных менее значимых ха-
рактеристик). Все эти характеристики могут быть получены в про-
цессе стендовых испытаний на различных стендовых устройствах,
выбираемых в соответствии с назначением двигателя.
Стендовое оборудование состоит из нестандартных измеритель-
ных устройств, стандартных устройств, топливной системы, системы
зажигания, системы запуска двигателя и предохранительных
устройств.
Нестандартные измерительные устройства. К нестандартным
измерительным устройствам относятся балансирный станок со спрям-
ляющей решеткой и набор воздушных винтов.
Балансирный станок предназначен для замера кру-
тящего момента. Он состоит из корпуса, к которому крепится уголь-
ник — моторама. На корпусе имеется фланец для крепления рейки,
передающей усилие на весы, и демпфирующее приспособление с
фиксатором. В корпусе установлены два шарикоподшипника, сни-
жающие потери на трение при передаче крутящего момента двига-
теля. Подставка служит для установки балансирного станка на ста-
24
Рис. 7. Балансирный станок.
нине и закрепления его. Демпфирующее устройство представля-
ет емкость, заполненную смесью трансформаторного масла с маслом
МС-20, устанавливаемую на подставке балансирного станка. Пе-
риод затухания колебаний должен составлять не более 3 сек. В этой
емкости помещена пластина, связанная с рейкой, демпфирующая
колебания. На другом конце рейки установлен шарикоподшипник,
снижающий контактное трение с чашей весов.
Одна из конструкций балансирного станка показана на рисунке 7.
Это балансирный станок, используемый для испытания модельных
двигателей с рабочим объемом цилиндров до 25 см3. Для установки
других типов двигателей на станке предусмотрена сменная моторная
рама.
Схема испытательного стенда приведена на рисунке 8.
Для обкатки (приработки) и некоторых видов испытаний удобно
использовать станок для закрепления двигателя, показанный на ри-
сунке 9. Станок состоит из чугунного основания, на котором уста-
навливаются две стойки — одна неподвижная, другая подвижная.
На стойках имеются выступы, предотвращающие возможность пере-
мещения двигателя вперед под действием тяги воздушного винта
(в случае ослабления стандартного закрепления его во время работы).
Прижим осуществляется винтами, позволяющими перемещать одну
из стоек (в зависимости от размеров двигателя). Крепят станок с по-
мощью болтов в основании. Станок позволяет закреплять двигатель
25
Рис. 8. Схема испытательного стенда:
/ — расходная топливная емкость № 1, 2 — расходная топливная емкость № 2, 3 — трубка
расходомера, 4 — топливный распределительный кран, 5 — топливный кран, 6 — поплавко-
вая камера^ 7 — броневое стекло защитного экрана, 8 — весы, 9 — калильная свеча, 10 — воз-
душный винт, // — испытываемый двигатель, /2 — кок двигателя, 13 — электростартер,
14 — подставка для электростартера, 15 — станина, 16 — спрямляющая и защитная решетка,
17 — подмоторная рама, 18 — игла жиклера (подачи топлива), 19— балансирный станок,
20—демприфирующее устройство, 21 — маховичок гибкого вала, 22 — лампа осветительная
строботахометра, 23 — лампа сигнальная, 24 — реостат, 25 — понижающий трансформатор.
26—ст робота хометр СТ-МЭИ, 27 — выпрямитель ВСА-6М,
26
для обкатки. На нем также можно проводить сравнительные испыта-
ния двигателей с помощью тарированного винта.
Спрямляющая решетка уменьшает влияние за-
крученной струи от воздушного винта на точность замера мощ-
ности. Спрямляющая решетка состоит из двух частей и крепится к
станине. Спрямляющая решетка выполнена из % стальных полос,
сваренных между собой аргоно-дуговой сваркой.
Воздушные винты служат в качестве нагрузки двига-
теля при его испытании. С их помощью замеряют максимальные
крутящие моменты, развиваемые двигателем при различной ско-
рости вращения. Для этого двигатель испытывают с различными вин-
тами, доводя число оборотов до предельно возможного. Рекоменду-
ется испытание двигателя начинать с винтом, развивающим наимень-
шее число оборотов. На рисунке 10 представлена серия винтов для
испытания двигателя МАИ-25. Воздушные винты имеют следующие
параметры: винт №1, диаметр D = 275 мм, шаг Н = 400 мм; винт
№ 2, D = 300 мм, Н = 400 мм; винт № 3, D = 330 мм, Н = 400 мм;
винт № 4, D = 350 Мм, Н = 400 мм; винт № 5, D = 380 мм, Н =
-= 400 мм; винт № 6, D — 400 мм и Н = 200 мм. Винты сделаны из
твердых пород древесины (бука), тщательно отбалансированы. По-
верхность винтов для предупреждения ее разрушения активными
компонентами топлив, каковыми являются метанол и нитрометан,
покрыты слоем эпоксидной смолы ЭД-5.
Стандартное измерительное оборудование. На стенде использу-
ются следующие измерительные приборы: строботахометр СТ-МЭИ
(26) (см. рис. 8), служащий для бесконтактного замера числа оборо-
тов вала двигателя; хронометрический тахометр СК-751 (рис. И)
для грубого определения диапазона чисел оборотов, что необхо-
димо при работе со строботахометром, а также замера чисел обо-
ротов двигателя при ярком свете; весы ВНЦ-2 (на рис. 8) для
фиксации крутящего момента двигателя.
Топливная система. Топливная система состоит из двух расход-
ных емкостей 1 и 2 (см. рис. 8); топливного распределительного
крана 4; трубки расходомера 3; топливного крана 5; поплавковой
камеры 6; резиновой трубки, соединяющей штуцер поплавковой
камеры со штуцером жиклера двигателя.
Уровень топлива регулируется положением поплавковой каме-
ры, которую устанавливают вертикально на рейке с делениями.
Количественный расход топлива изменяется регулировочной иглой.
Для удобства испытаний двигателей регулировка подачи топлива
производится дистанционно. Дистанционное управление выполне-
но в виде гибкого валика (тросик от бормашины) с маховичком 2/,
который и вращает иглу подачи топлива 18.
Система зажигания. Система зажигания состоит из понижающего
трансформатора 25; реостата 24; сигнальной лампы 23, показываю-
щей готовность электрической цепи к работе; включателя для замы-
кания электрической цепи. С помощью реостата 24 перед запуском
двигателя регулируется напряжение, подводимое к свече 9.
27
Система записка. Система за-
пуска состоит из электрического
стартера 13, установленного на
подставке 14 и питаемого от
выпрямителя ВСА-6М (27).
Электростартер (рис. 12) сде-
лан на основе электродвигателя
МУ-332. Для увеличения кру-
тящего момента при запуске дви-
гателей больших рабочих объе-
мов на вал электродвигателя
устанавливают маховик. Сцеп-
А ление с коком двигателя про-
р исходит через резиновую муфту
ис* * двигателей151 закреплеш|Я (вставку), выполненную, как по-
казано на рисунке 13. Электро-
стартер устанавливают на подставке, которая допускает возмож-
ность перемещения на направляющих вперед.
Уровень оси электростартера относительно оси обтекателя втул-
ки винта двигателя устанавливается регулировочными гайками,
расположенными на подставке. Пуск электростартера производится
кнопкой включателя.
При работе модельного двигателя, развивающего большое число
оборотов (20 000—30 000 об/мин), возникает опасность разрушения
вращающихся деталей от инерционных сил. Для защиты испытателей
на упругой подвеске устанавливают броневое органическое стекло
толщиной до 25 мм. Отработавшие газы двигателя направляются в
вытяжное устройство. При ручной регулировке двигателя со стороны
Рис. 10. Набор тарированных винтов.
D= 275
Н- 400
D = 350
Н = 400
Н = 400
D = 380
Н = 400
D = 330
Н = 400
D = 400
Н = 200
26
вйнта нужно поставить защитную
решетку 16 (см. рис. 8), кото-
рая не допустит попадания паль-
цев рук под вращающийся винт.
Для снижения пожарной
опасности, которая может воз-
никнуть при запуске двигателей
с калильным зажиганием, все
детали и узлы стенда выполняют-
ся из металла. При запуске дви-
гателя возможна утечка топли-
ва, для сбора которого под рамой
балансирного станка установлен
поддон. Поскольку топливом для
калильных двигателей являются
спирты, в поддон наливают воду,
которая снижает концентрацию
спирта, делая смесь негорючей.
Работа стенда
Рис. 11. Хронометрический тахометр
СК-751:
1 и 3 — резиновые наконечники для измере-
ния числа оборотов жестких валов, 2 — ме-
таллический наконечник для измерения числа
оборотов мягких деталей валов, 4резино-
вый наконечник для измерения линейно)! ско-
рост и.
Перед запуском двигателя проверяют работоспособность всех
элементов стенда в отдельности: балансирного станка, измеритель-
ной аппаратуры, топливной системы, системы зажигания и системы
запуска двигателя. Работа испытательного стенда (см. рис. 8) про-
исходит следующим образом: двигатель 11, установленный на под-
моторной раме 17 балансирного станка 19, проверяется на легкость
вращения, а винт 10 устанавливается так, чтобы выпускное окно
было открытым. Далее, к све-
че 9 подводится напряжение, ко-
торое контролируется вольтмет-
ром и визуально — по отсвету
спирали свечи в выпускном окне.
Открывают топливный кран 5.
В выпускное окно впрыскивают
несколько капель топливной сме-
си. Включая электростартер 13,
подводят муфту сцепления к ко-
ку двигателя 12 и вводят в зацеп-
ление. После этого двигатель 11
запускается. Включают освети-
тельную лампу 22 строботахоме-
тра 26 и замеряют число оборотов.
Крутящий момент определяют
но числу делений шкалы весов.
Расход топлива определяют пу-
тем переключения крана 4 на за-
полнение трубки расходомера 3,
фиксирующего уровень топлива
Рис. 12. Электростартер для запуска
модельных двигателей:
1 — основание, 2— резиновая муфта, 3 - ма-
ховик, 4— кнопка пуска, 5—возвратная
пружина, 6 — стоика
29
Рис. 13. Соединение наконечника
стартера с коком (обте-
кателем втулки винта).
в мерной трубке; затем кран 4
переводится в положение режи-
ма работы двигателя (по показа-
ниям трубки расходомера с по-
мощью секундомера отмечают
время потребления топлива).
Программу испытаний выби-
рают в зависимости от типа и на-
значения двигателя. Каждый
двигатель проходит п р и ра-
бот к у. Ее производят на ма-
лых оборотах и на смесях, содер-
жащих повышенное количество
масла. Во время обкатки сопря-
женные детали прирабатываются
и механические потери уменьша-
ются. Приработку производят с
воздушным винтом большого
диаметра, создающим интенсив-
ный воздушный поток, охлажда-
ющий двигатель, так как во
время приработки двигатель сильно нагревается за счет трения не-
приработанных деталей. Для лучшего внутреннего охлаждения дви-
гателя увеличивают подачу топлива и двигатель работает на бога-
той смеси; заодно улучшается его смазка. Если во время приработки
из выпускного окна выбрасывается темное масло, что можно обнару-
жить, приложив к выпускному патрубку чистый лист бумаги, то
необходимо прекратить приработку. Потемнение масла сбычно вызы-
вается появлением мелких частичек металла, которые придают
смазке темный цвет, увеличивая изнсс трущихся деталей. Необхо-
димо выяснить причину повышенного износа, устранить ее и продол-
жить дальнейшую приработку.
После приработки измеряют мощность двигателя, предваритель-
но проведя тарировку балансирного станка. Тарировку ба-
лансирного станка производят путем установки на валу двигателя
тарировочного приспособления, которое позволяет определить кру-
тящий момент.
Тарировочное приспособление представляет собой рейку с по-
стоянным плечом, на конце которой подвешивается чашка весов,
уравновешивающаяся грузом. На чашку кладут разновесы, начи-
ная с малых. Показания контролируются визуально по положению
стрелки весов. При этом чашки весов разгружают в обратной
последовательности, отмечая положение стрелки весов. По средне-
арифметическим значениям показаний строят тарировочный график,
который действителен только для данного двигателя. Тарировка
стенда позволяет учесть погрешности при определении крутящего
момента, зависящего от установки двигателя, упругости топливных
трубок, системы монтажа проводников тока и т. д.
30
После тарировки приступают к испытанию двигателя с целью
получения скоростной внешней характеристики по мощности. Для
получения точек характеристики устанавливают последовательно
различные воздушные винты, начиная с наиболее тяжелого аэроди-
намического винта, и регулируют при этом подачу топлива так, что-
бы получить максимальное число оборотов. На максимальных обо-
ротах двигателя фиксируют положение стрелки весов. Одновре-
менно со значениями измеряемой мощности двигателя регистри-
руют расход топлива. Перед началом измерений необходимо за-
нести в протокол испытания метеорологические условия: давление,
температуру, влажность воздуха.
10. ЛЕТНЫЕ ИСПЫТАНИЯ
Летные испытания обычно проводятся после стендовых, для то-
го чтобы выявить особенности работы двигателя в различных усло-
виях, встречающихся при эксплуатации моделей.
Мощность двигателя, установленного на модели, может ока-
заться меньшей, чем при испытании на стенде. Снижение мощности
происходит по многим причинам, например потому, что изменяются
условия охлаждения двигателя. Сказывается на значении мощно-
сти неудачное расположение диффузора двигателя, недоработки
в системе питания и т. д.
В комплект стартового оборудования для запуска двигателя
калильного зажигания входит источник электрического питания
в виде аккумуляторных батарей или батарей сухих элементов, обес-
печивающих напряжение питания в пределах 1,5; 2; 3,5 в, и приборы
контроля напряжения (вольтметр) и силы тока (амперметр).
Регулирование силы тока и напряжения осуществляется с по-
мощью реостата. Для удобства пользования амперметр, вольтметр
и реостат могут быть скомпонованы в одном корпусе или на одном
щитке. Проводники электрического тока должны иметь хорошую
изоляцию и обеспечивать надежность подключения источников тока
к калильной свече двигателя.
Электротехническая промышленность выпускает измерительные
приборы различных классов, что следует учитывать при комплек-
товании стартового оборудования.
При выборе амперметра и вольтметра нужно помнить, что ра-
бочее напряжение калильных свечей не превышает 3,5 в, а сила
тока 4—5 а.
При отсутствии промышленных реостатов можно пользоваться
самодельными. Самодельный реостат представляет собой несколько
десятков витков нихромовой или константановой проволоки. Коли-
чество витков такого реостата зависит от материала и сечения про-
волоки и выбирается расчетным или практическим путем.
Новые правила проведения соревнований по авиамодельному
спорту не разрешают в некоторых классах моделей использовать
посторонние источники механической энергии — стартеры; тем не
31
менее во всех других условиях пользоваться стартером удобно,
так как время запуска двигателя значительно сокращается.
Обычно стартер представляет собой электродвигатель, разви-
вающий 4500—9000 об'мин и имеющий специальный наконечник
на валу (см. рис. 13). Передача вращающего момента осуществля-
ется посредством резиновой муфты, прижимаемой к обтекателю дви-
гателя.
Однако стартеры могут быть и механическими. Механические
стартеры бывают нескольких видов.
В авиамодельной практике нередко пользуются механическим
стартером ручного типа. Это стартер, состоящий из мультипликатора
(редуктора) с большим передаточным отношением (1 : 50, 1 : 75
и т. д.); он позволяет получать большие обороты в момент запуска
двигателя.
Для обеспечения запуска пользуются также стартерами, уста-
навливаемыми непосредственно на двигатель. Обычно это пружины
из проволоки ОВС сечением от 1,5 до 2 мм или механизмы с приме-
нением спиральных пластинчатых пружин типа часовой пружины.
Выбор параметров пружины зависит в этом случае от компрес-
сии двигателя и его рабочего объема. Пружина должна обладать
достаточной упругостью, чтобы при запуске она обеспечивала про-
крутку вала с воздушным винтом на несколько оборотов.
Для летных испытаний двигателя применяется оборудование в
зависимости от задач, которые ставятся перед испытываемой мо-
делью. Наиболее ответственные старты, например скоростных мо-
делей, где успех соревнований зависит от хорошей работы двигате-
ля, требуют специального оборудования.
Глава III
ТОПЛИВНЫЕ СМЕСИ ДЛЯ МОДЕЛЬНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ
И. ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ТОПЛИВ,
МАСЕЛ И ПРИСАДОК
Топливные смеси для двигателей состоят из горючего, смазочных
масел и присадок. От того, насколько рационально подобраны ком-
поненты, входящие в состав топливной смеси, зависит надежная ра-
бота двигателя.
Наличие двух групп двигателей свидетельствует и о наличии
двух групп топливных смесей: для калильных и для компрессион-
ных двигателей.
Топливо входит в состав топливной смеси в качестве основ-
ного компонента. Для компрессионных двигателей — это керосин,
для калильных — метиловый спирт (метанол). Количественное со-
держание метанола в смеси от 25 до 80%. Ввиду того что мета-
нол весьма токсичен, для работы с калильными двигателями мо-
жет быть рекомендован также этиловый спирт.
32
Смазочные масла, входящие в состав топливной смеси,
обеспечивают качественную смазку грущихся деталей двигателя;
они должны максимально сгорать при выделении наименьшего коли-
чества коксующихся веществ. Количественное содержание масел в
смеси от 8 до 34%.
Присадки выполняют различную роль при составлении
топливных смесей, и их можно разделить по назначению на 1) при-
садки, ускоряющие процесс горения, и 2) антидетонационные при-
садки.
Первые способствуют стабильной работе двигателей, облегчая
запуск и регулировку двигателя во всем диапазоне регулирования.
К этой группе относятся: амилнитрит, амилнитрат, этилнитрат и др.
Эти присадки используют при составлении топлив для компрес-
сионных двигателей, и их содержание находится в пределах 0,5—
10% от объема составляемой смеси.
Ко второй группе относятся бензол, нитробензол и др. Они ис-
пользуются в топливных смесях калильных двигателей. Содержа-
ние их в топливной смеси колеблется в пределах 12%. Существует
много и других присадок, здесь указаны только основные и наиболее
употребляемые.
Составление топливной смеси является ответственным и сложным
делом, которое требует большого внимания и определенных навы-
ков. Наличие присадок, относящихся, как правило, к ядовитым
веществам (нитрометан и др.), при неправильном пользовании ими
делают процесс составления рабочей смеси опасным. Поэтому, преж-
де чем приступить к составлению рабочей смеси, нужно ознако-
миться с физико-химическими свойствами возможных компонентов
и строго соблюдать при этом правила техники безопасности. При
составлении топливных смесей необходимо помнить — присадки
всегда добавляют в топливную смесь в последнюю очередь.
Ниже приводится характеристика и особенности входящих в
состав топлива основных компонентов.
Касторовое масло — густая жидкость желтого или
желтовато-коричневого цвета (лучшие сорта почти бесцветны).
Плотность касторового масла 0,960—0,970а/слт3. На воздухе медлен-
но густеет. Обладает большой вязкостью. Хорошо растворяется в
спирте, эфире и является надежным смазывающим компонентом
топливных смесей, так как обладает высокой адгезией (свойством
сцепляемости); последняя способствует сохранению масляной плен-
ки между трущимися поверхностями деталей.
Недостатком касторового масла является его высокая химичес-
кая активность (окислительная способность); поэтому двигатели,
работающие на топливной смеси, содержащей касторовое масло,
по окончании запусков должны быть тщательно промыты в спирте
или бензине, высушены и смазаны жидким минеральным маслом,
чтобы на стальных деталях не появилась коррозия. Касторовое
масло применяется для приготовления топливных смесей калильных
и компрессионных двигателей. При нагревании до 260—265°С кзе-
2 Зк 1527
33
торовое масло дает полимеры, нерастворимые в спирте. Образова-
ние полимеров приводит к тому, что у длительно работающих дви-
гателей с поршневыми кольцами теряется компрессия.
Метиловый спирт (метанол) — бесцветная, про-
зрачная, ядовитая жидкость, горит синеватым некоптящим пламе-
нем. Плотность равна 0,796 г/см2. Температура кипения 64,5°С;
температура замерзания —98СС. Удельная теплота сгорания
5300 ккал!кг.
Ацетон — при нормальных условиях легкоподвижная бес-
цветная жидкость с ароматическим запахом; плотность 0,79 г!см3\
сильно летуч и очень огнеопасен, температура вспышки 16°С. При-
меняется для приготовления топливных смесей для двигателей с ка-
лильным зажиганием и является хорошим антидетонатором. Коли-
чество ацетона в топливной смеси обычно не превышает 10—-12%.
Смешивается во всех пропорциях со спиртом, эфиром.
Амилнитрит — бесцветная жидкость с резким запахом.
Легко разлагается на свету, приобретая светло-желтую окраску.
Плотность 0,87 г!см3. Содержание в топливной смеси не более 3—4%.
Имеет температуру кипения 104°С. Амилнитрит рекомендуется до-
бавлять в топливную смесь непосредственно перед запуском двига-
теля. Топливная смесь, содержащая амилнитрит, не должна хра-
ниться длительное время, так как даже в плотно закрытой посуде
сна расслаивается и теряет свои свойства.
Нитрометан — бесцветная жидкость с запахом горького
миндаля. На свету разлагается, приобретая темно-коричневый цвет.
Плотность 1,14 г^м3. Используется как присадка к топливным сме-
сям для двигателей калильного зажигания. В топливных смесях
может составлять до 35—55%. Двигатель, работающий на топлив-
ной смеси с таким содержанием нитрометана, легко запускается
и может иметь прирост мощности до 25—30%. Нитрометан является
сильным ядом, действующим на центральную нервную систему.
Допустимая концентрация нитрометана в воздухе 0,01%. При на-
гревании свыше 100сС под давлением, особенно в присутствии окис-
ляющих веществ, следует соблюдать осторожность, так как при
этом может произойти взрыв. Температура воспламенения в нор-
мальных условиях -т-44,4сС.
Этиловый (серный) эфир — подвижная бесцветная
жидкость с приятным запахом. Плотность 0,79 г!см3. Температура
кипения 35,6°С. Температура замерзания —117,6°С. Очень летуч и
легко воспламеняется; огнеопасен — распространяясь в воздухе,
образует взрывоопасные смеси; вдыхание паров вызывает сердце-
биение, опьянение и полный наркоз. Этиловый эфир имеет низкие
антидстонациспные свойства и в чистом виде в качестве топлива не
применяется.
Этиловый спирт (этанол) — бесцветная жидкость,
обладающая запахом, легковоспламеняющаяся и горящая голубо-
ватым слабосветящимся пламенем. Плотность 0,794 г! см3. Темпера-
тура кипения чистого этилового спирта при нормальном давлении
34
73,9°С. Удельная теплота сгорания 7100 ккал/кг. Этиловый спирт
гигроскопичен, хорошо смешивается с диэтиловым эфиром, глице-
рином, бензолом и т. п. Хранят этиловый спирт в емкостях с плотно
притертой пробкой.
Топлива и их компоненты хранят в несгораемых шкафах.
12. МЕТОДИКА СОСТАВЛЕНИЯ ТОПЛИВНЫХ
СМЕСЕЙ
Составление топливных смесей требует определенной подготови-
тельной работы и наличия необходимых условий. Подготовительная
работа заключается в приготовлении чистой посуды, шприцев, во-
ронок, мензурок, фильтров — всего того, что может понадобиться
при смешивании топливных компонентов.
Всегда нужно помнить о том, что применяемые компоненты лег-
ко испаряются, могут быть ядовитыми и взрывоопасными и, следо-
вательно, требуют осторожного обращения. При составлении топ-
ливной смеси необходимым условием является наличие герметич-
ней и чистой посуды, лучше темного цвета, а также мензурок с де-
лениями 1 см?.
В соответствии с имеющимся рецептом топливной смеси все ком-
поненты смешиваются в одной емкости, после чего смесь фильтруют.
Профильтрованную смесь хранят в темном помещении с нормальной
температурой окружающей среды (+20-Н25°С) и отстаивают в те-
чение полутора-двух суток, после чего фильтрование повторяется.
Рекомендуется топливную смесь взбалтывать в течение 1—1,5 ча-
сов с-помощью специального приспособления или на вибростенде с
частотой 100—150 гц в закрытой герметичной посуде.
Для ответственных запусков применяют методику составления го-
товой смеси по способу, предложенному мастером спорта М. Е. Ва-
сильченко. Готовая смесь разводится в объеме два раза большем,
чем требуется, а емкость посуды берется равной трем объемам тре-
буемого количества смеси. После взбалтывания топливная смесь
отстаивается в течение двух суток, после чего 75% этой смеси без
перемешивания сливают в другую чистую емкость. Слитая топливная
смесь обладает, как правило, высокими качествами, так как содер-
жит в себе максимальное количество легких фракций и поэтому мо-
жет быть использована для ответственных запусков.
Нужно помнить, что при составлении топливных смесей в горю-
чем (керосине или метиловом спирте) в первую очередь растворяют
масло, а затем уже добавляют присадки.
С целью соблюдения последовательности составления топливной
смеси рекомендуется вести журнал записей с указанием выполнен-
ных операций и количества соединенных компонентов. Использу-
емые для составления топливных смесей емкости должны иметь на-
клеенные этикетки с соответствующими надписями.
2*
35
13. РЕЦЕПТЫ ТОПЛИВНЫХ СМЕСЕЙ
Топлива с высокой скоростью сгорания создают большое коли-
чество газов. Следовательно, чем больше их будет в одном и том же
рабочем объеме, тем большего давления можно достичь. Для полу-
чения наибольшего количества энергии (от сгорания топлива) сле-
дует пользоваться топливными смесями, для сгорания которых тре-
буется незначительное количество кислорода. Кроме того, следует
учитывать требование к топливной смеси — во время рабочего про-
цесса она должна охлаждать двигатель. Этим требованиям отвеча-
ет прежде всего метиловый спирт.
В процессе многолетней практики работы с двигателями уста-
новилась определенная рецептура топлив, рекомендованных для
обкатки, зачетных полетов, полетов на установление рекордов.
Ниже приводятся рецепты топлив, предложенные В. и М. Ва-
сильченко. Для компрессионных двигателей чаще всего применяют-
ся составы (рецепты № 1,6, 7, 8, 9):
№ 1 Масло минеральное МК-8 33,3% № 7 Масло касторовое Эфир этиловый Масло соляровое Амилнитрит 25 % 32,5% 40 % 2,5%
Эфир этиловый Керосин технический 33,3% 33,4 %
№ 6 Масло касторовое Эфир этиловый Керосин технический Амилнитрит 17,5% 20% 60,5% 2% Ко 8 Масло касторовое Эфир этиловый Керосин технический Амилнитрит 28,5% 41 % 28,5% 2%
№ 9 Масло касторовое Эфир этиловый Керосин технический Амилнитрит 25% 48% 25 % 2%
Максимальную мощность можно снять с двигателя, применяя
следующие составы топливной смеси (рецепты № 10, 11, 12, 13):
№ 10 Масло касторовое 8% LK-8 8% 36 “о 45% 3 % № 11 Масло касторовое Масло минеральное МК-8 Эфир этиловый Масло соляровое Амилнитрит 10% 10% 27% 50% 3%
Масло минеральное М Эфир этиловый Масло соляровое Амилнитрит
№ 12 Масло касторовое Эфир этиловый Масло соляровое Амилнитрит 14% 16% 66 >0 4 % № 13 Масло касторовое Масло соляровое Эфир этиловый Ачилнитриг 16% 30 % 50% 4 %
Для двигателей с калильным зажиганием предлагается следую-
щий состав топливной смеси (рецепт № 1), утвержденный ФАИ для
спортивных соревнований:
№ 1 Масло касторовое 20%
Спирт метиловый 80“и
36
Топливная смесь этого состава лучше всего может быть исполь-
зована для обкатки двигателя, когда идет приработка деталей и тре-
буется обильная смазка.
Топливная смесь по рецептам № 2, 3, 4, 5 может быть использо-
вана при ответственных запусках. Применение нитрометана и амил-
нитрита повышает мощность двигателя и в данном случае является
необходимым:
№ 2 Масло касторовое Спирт метиловый Нитрометан 25% 55% 20% № 4 Масло касторовое Спирт метиловый Нитрометан 25 Ъ 50% 25%
№ 3 Масло касторовое 17% № 5 Масло касторовое 24%
Спирт метиловый 65% Спирт метиловый 60%
Нитрометан 18% Нитрометан 15%
Амилнитрит 1%
В случае, когда двигатель «пережат», т. е. имеет высокую сте-
пень сжатия, или когда запуск производится при неблагоприятных
атмосферных условиях (например, при повышенной степени влаж-
ности воздуха), необходимо применять топ пивные смеси рецептов
№ 8, 9, 10:
№ 8 Масло касторовое 30 %
Спирт метиловый 55 %
Нитробензол 15 %
№ 9 Масло касторовое 22%
Спирт метиловый 35%
Нитрометан 33%
Нитробензол 8%
Амилацетат 2%
№ 10 Масло касторовое 20 у.
Спирт метиловый 25%
Нитрометан 40%
Нитробензол 10%
Амилацетат 5%
Ответственные запуски, в том числе и на установление рекорда,
могут производиться на топливных смесях следующего состава (ре-
цепты № 6, 7, И, 12, 13):
А° 6 Масло касторовое Спирт метиловый Нитрометан Ацетон 22 ?о 54 % 22% 2%
Масло касторовое 25 % № 12 Масло касторовое 25 *,*
Спирт метиловый 70% Спирт метиловый 37,5%
Ацетон 5% Нитрометан 37,5%
Масло касторовое 25 % № 13 I 0 прометан 40 'у
Спирт метиловый 45% Спирт метиловый 30 %
Нитрометан 20 Касторовое масло 20%
Нитробензол 10% Нитробензол 10 \>
Кроме того, для компрессионных двигателей могут быть реко-
мендованы топливные смеси с учетом окружающей температуры.
37
Для пробных запусков при
/ = +18-23С
Для ответственных запусков при
/ = + 10-25° С
Для ответственных запусков при
i = + 20 30° С
Касторовое масло 32%
Эфир этиловый 33%
Керосин 33%
Амилнитрит 2%
Касторовое масло 24%
Эфир этиловый 50%
Керосин 24%
Амилнитрит 2%
Касторовое масло 19%
Эфир этиловый 50%
Керосин 30%
Амилнитрит 1%
Всем широко известен двигатель «Super Tigre», имеющий раз-
личные модификации. Этот двигатель хорошо зарекомендовал себя
в работе, обладая большими преимуществами перед аналогичными
двигателями многих стран. Для обкатки указанных двигателей с
г ал ильным зажиганием рекомендуется топливная смесь следующе-
ю состава:
№ 1 Касторовое масло 28%
Метиловый спирт 72%
Для ответственных запусков предлагается топливная смесь
другого состава'
№ 2 Касторовое масло 18%
Метиловый спирт 15%
Нитрометан 55 %
Нитробензол до 12%
Для сбкатки и ответственных запусков компрессионных двига-
телей «Super Tigre» предлагаются топливные смеси состава:
№ 3 Касторовое масло 18%
Керосин 45%
Эфир этиловый 30%
Нитробензол 4%
Амилнитрит 3%
Следует обратить особое внимание на топливную смесь, изго-
товленную по рецепту № 2, которая содержит нитробензол. Содер-
жание нитробензола в смеси сильно меняется от изменения атмос-
ферных условии (влажности и температуры), поэтому рекоменду-
ется добавлять нитробензол непосредственно перед запуском
с учетом того, что в холодные и влажные дни следует увеличить
количество нитробензола и уменьшить в составе смеси количество
нитрометана.
Особую категорию двигателей составляют реактивные двигатели.
Реактивные двигатели в качестве горючего используют бензин авиа-
ционный марки Б-70 или автомобильный. Двигатель не имеет тру-
щихся частей, следовательно, и не требует смазки.
38
Глава IV
КОНСТРУКТИВНЫЕ ОСОБЕННОСТИ МОДЕЛЬНЫХ
ДВИГАТЕЛЕЙ
14. СХЕМЫ ПРОДУВОК
Продувкой называется процесс вытеснения и замены отра-
ботавших газов свежей рабочей смесью. От продувки двигателя во
многом зависит его запуск, устойчивая работа, мощность, а также
экономичность. Особенностью рассматриваемых продувок двух-
тактных модельных двигателей с кривошипно-камерной продувкой
является наличие ограниченного количества рабочей смеси, исполь-
зуемой при газообмене.
Рассмотрим несколько типов продувок современных модельных
двигателей.
Пересекающаяся или поперечная продувка (рис. 14). Для
двигателей с этим типом продувки характерно взаимно противопо-
ложное размещение перепускного и продувочного окон в гильзе и
наличие дефлектора (ребра) на поршне двигателя. Дефлектор служит
для направления струи свежей рабочей смеси к головке двигателя
и способствует снижению топливных потерь.
Двигатели с поперечной продувкой имеют такие недостатки:
отсутствует равномерность горения рабочей смеси в камере сго-
рания из-за наличия дефлектора на поршне; неравномерно нагре-
вается поршень, что вызывает его коробление.
Примером такого двигателя может служить двигатель «Полет».
Одним из вариантов рассматриваемой продувки является так
называемая продувка ламинарного типа, используемая в извест-
ных двигателях «Super Tigre». Этот вид продувки характеризуется
наличием скошенных под углом 30° к оси гильзы кромок перепуск-
ного окна, что способствует плавному течению рабочей смеси к
головке двигателя. Поршень двигателя в этом случае без дефлек-
тора, плоский. Примером для этого вида продувки может служить
и отечественный двигатель МД-2,5 «Метеор».
Поперечно-петлевая продувка (рис. 14). Для данной продувки
характерно одно перепускное и два выпускных окна. Через пе-
репускное окно свежая рабочая смесь поступает в гильзу и,
отклоняясь от противоположной перепускному окну стенки, совер-
шает петлю и вытесняет сгоревшие газы в выпускные окна.
Продувка Шнюрле (рис. 14). Имеет несколько вариантов, но
самые высокие результаты были получены при наличии в гильзе
двух перепускных и одного выпускного окна.
С этим видом продувки было изготовлено несколько серий
чехословацкого двигателя М WS-2,5. Наиболее распространенным
сейчас видом продувки Шнюрле является продувка с использо-
ванием дополнительного перепускного канала, расположенного
39
Пересекающаяся или Полеречно-летлев;
поперечная продувка продувка
Продувка Шнюрле
Продувка Шнюрле
с дополнительным как
Встречная Перекрестная
продувка продувка
напротив выпускного окна
(рис. 14).
Для двигателя с такой про-
д\вкой характерны более высо-
кая степень эффективности про-
дувки и повышенная мощность
в сравнении с двигателями ана-
логичного класса, но с иной
схемой продувки.
Встречная продувка (рис. 14).
Этот вид продувки иногда назы-
вают фонтанной. Она отличается
тем, что перепускные и выпуск-
ные окна расположены по всему
периметру гильзы цилиндра.
Количество окон может быть
различно (чаще три или четыре),
но выпускные окна расположе-
ны над перепускными и разде-
лены между собой перемычкой.
Такая продувка обеспечивает
хорошую работу двигателя, по-
этому она находит широкое
применение на массовых дви-
гателях, например, на двигате-
лях типа МК-12В, МК-16,
«</епа-2,5£Ь>.
Перекрестная продувка
(рис. 14). Характеризуется на-
личием двух перепускных и
двух выпускных окон. Очень
часто применяется на компрес-
сионных и калильных двигате-
лях («Super Tigre» G30, «Сох Рее
Усе», «</епа-2,5»).
15. КОНСТРУКЦИИ
ПОРШНЕВЫХ ГРУПП
Поршень. Поршень является
важнейшей деталью двигателя
и служит для всасывания и сжа-
тия рабочей смеси, распределения
рабочей смеси внутри цилиндра
Рис. 14. Типы продувок модель-
ных двигателей.
40
Поршень с фасонным
дефлектором
Поршень со сферическим
дефлектором
Поршень с плоским
дефлектором
Рис. 15. Конструкции поршней.
двигателя, а также воспринимает давление газов в камере сгорания.
К поршню двигателя предъявляется ряд требований, к которым
относятся: прочность и легкость; возможность получения высокой
чистоты обработки; антифрикционность.
Поршни двигателя бывают с поршневыми кольцами и гладкие.
В первом случае лучшим материалрм для изготовления служат алю-
миниевые сплавы марок В95, АК4-1, Д16Т или литейные сплавы
АЛ5, АЛ9. Для двигателей с гладким поршнем последний рекоменду-
ется изготавливать из следующих марок материалов: чугун СЧ21-40,
чугун ХНВ, чугун МН и др. Поршни, изготовленные из этих ма-
териалов, максимально облегчаются и по наружной поверхности
обрабатываются до чистоты V7, V8 (из алюминиевых сплавов) и
V9, V Ю (из чугуна). Поршень должен обладать высокой тепло-
проводностью, т. е. быстро отводить тепло, не подвергаясь значи-
тельным деформациям, способным вызвать заклинивание в гильзе.
Антифрикционность определяется применяемым материалом.
Материал поршня должен хорошо удерживать масляную пленку во
время работы или содержать в большом количестве свободный гра-
фит, что значительно снижает механические потери на трение па-
ры гильза—поршень. Поршни имеют различное конструктивное
оформление, что определяется назначением двигателя и типом его
продувки.
Так, например, для двигателей с пересекающейся или попереч-
ной продувкой используются поршни, показанные на рисунке 15.
Это поршни с дефлекторами. В двигателях с петлевой продувкой
или продувкой Шнюрле используются поршни со сферическими или
плоскими днищами.
Гильза. Гильза совместно с поршнем составляет гюршневх ю груп-
пу двигателя. Гильза, изготовленная с охлаждающими ребрами,
41
Рис. 16. Гильза цилинд-
ра для двигателя
ЦСКАМ-1 с порш-
нем без колец. Рис. *7' Гильза цилинд-
ра для двигателя
называется цилиндром двигателя. Гиль- МД’5 «Комета» с
зу (или цилиндр) обычно изготовляют из поршневыми КОЛЬ-
стали марок ШХ15, ЗОХГСА, 38ХА, А12 цами‘
и др. Поверхность ее имеет высокую
чистоту обработки (V 10, VII) и подвергается термообработке до
твердости HRC45-^60 (по Роквеллу), иногда азотируется или хро-
мируется в зависимости от применяемого материала; если гильза
изготовлена из стали А12, то термообработке ина не подлежит.
Высокая чистота обработки внутренней поверхности гильзы и
минимальное отклонение
от цилиндрической формы достигаются
ручной притиркой, являющейся заклю-
чительной операцией обработки детали.
Гильзы бывают со сквозными пере-
пускными и выпускными окнами, а так-
же с окнами, имеющими перемычки.
Рис. 18. Схемы впусков:
а — коленчатым валом, й — золот-
никовым диском, в—пластинча-
тым клапаном, г — задним золотни-
ковым валом.
42
Первые применяются, как правило, на двигателях с гладким пор-
шнем (рис. 16), вторые — на двигателях с поршневыми кольцами
(рис. 17). Перепускные окна гильз могут быть самой разнообраз-
ной формы: круглые, овальные, прямоугольные и т. п., а также
со скосами к обеим кромкам (ламинарная продувка) и без них.
16. СХЕМЫ ВПУСКОВ РАБОЧЕЙ СМЕСИ
На модельных двигателях применяются несколько видов
впусков рабочей смеси:
впуск коленчатым валом,
впуск золотниковым диском,
впуск пластинчатым клапаном,
впуск задним золотниковым валом.
Впуск коленчатым валом (рис. 18) применяется наиболее часто.
Рабочая смесь проходит в этом случае через карбюратор и по-
падает в распределительное окно вала. В зависимости от приме-
няемых подшипников скольжения или качения длина пути, про-
ходимого рабочей смесью, будет соответственно изменяться.
Впуск через заднюю крышку, как было указано ранее, может быть
нескольких видов. Но все они отличаются от впуска рабочей сме-
си через коленчатый вал более коротким путем, следовательно,
уменьшенным гидравлическим сопротивлением на входе в кар-
тер. Впуск коленчатым валом двигателя применяется на двига-
телях: «Метеор», «Комета» и др. Впуск через заднюю крышку
применяется на двигателях: М VVS-5,6, МК-16 и др. Впуск дви-
гателей показан на рисунках 18, а и б. Были попытки использо-
вать наддув в картер двигателя с целью повышения его мощности
на двигателях с впуском через заднюю крышку.
17. КОНСТРУКЦИЯ КАЛИЛЬНЫХ СВЕЧЕЙ
Калильная свеча, используемая на двигателях калильного за-
жигания, проста по устройству (рис. 19). Сердечник 2 изолирован
от корпуса 7 миканитовыми (слюдяными) или поронитовыми (ас-
43
Рис. 19. Внешний вид и конструкция калильной свечи:
1 — корпус, 2 — сердечник, 3 — шайбы изоляционные, 4 — уплотняющая шайба. 5 — спираль
на наливания.
бесторезиновыми) шайбами 3. Крепление спирали осуществляется
запеканкой одного из ее концов на корпус 1 (или точечной сваркой),
другого — на сердечник 2, для чего на этих деталях имеются специ-
альные прорези.
Работает калильная свеча следующим образом. В момент за-
пуска двигателя к сердечнику 2 свечи и корпусу I подводится на-
пряжение от источника тока. Обычно это спаренные сухие или ак-
кумуляторные батареи. Напряжение, необходимое для нормальной
работы свечи, находится в пре-
делах 1,5—3 в и должно обеспе-
чивать накал спирали свечи до
светло-красного цвета. Величина
напряжения зависит от материа-
ла спирали и ее сечения.
Для самодельной свечи на-
пряжение подбирается опытным
путем, в остальных же случаях
напряжение, необходимое для
накаливания свечи, указывается
в паспорте на двигатель. Нагрев
4 Рис. 20. Доработка калильной
свечи:
1 — корпус, 2 — сердечник. 3 — изо
ляционные шайбы, 4 — уплотняют ы
шайба.
44
спирали нужен только в момент
запуска двигателя. После того
как двигатель выйдет на опреде-
ленный режим работы, накал све-
чи будет поддерживаться за счет
высокой температуры рабочих
газов в камере сгорания двига-
теля.
Рассмотрим материалы, ис-
пользуемые нашей промышлен-
ностью для изготовления ка-
лильной свечи. Корпус свечи —
из стали Л12, оксидированной,
с размером шестигранника под
ключ 8 мм и специальной резь-
бой Мб,35 X 0,8 (V). По резьбе
свеча взаимозаменяема со свеча-
ми иностранных фирм. Сердеч-
ник изготовлен из латуни мар-
ки <П62. Изоляционные шайбы
из миканита (сорт слюды) мар-
ки ФФ2. Уплотнительная шай-
ба — из стали 10. Спираль — из
жаропрочного материала ЭИ626
диаметром 0,4 мм.
Недостатком описанной свечи
является неразборность кон-
струкции, из-за чего сна не мо-
жет быть вторично использована
в случае перегорания спирали.
Однако этот недостаток может
быть устранен путем некоторой
доработки свечи, которая состоит
в следующем: калильную свечу
закрепляют в цанге или трех-
кулачковом патроне любого то-
карного станка (рис. 20) и под-
резают резцом со стороны раз-
вальцовки до полного удаления
буртика, удерживающего уплот-
нительную стальную шайбу. За-
тем из свечи извлекают уплот-
нительную шайбу 4, изоляцион-
ные шайбы 3 и сердечник 2 со
спиралью. После этого в корпу-
се / свечи нарезают внутреннюю
Рис. 21. Корпус разборной свечи, к
0 7t5
MpxOjS
9,2
Материал,
сталь Л12
в
резьбу Мб х 0,75 (рис. 21). Гайка, предназначенная для уплотне-
ния шайб и закрепления сердечника, должна соответственно иметь
резьбу Мб X 0,75 и быть изготовлена по приводимым чертежам
(рис. 22 и 23). Ввиду того что из-за уплотнительной гайки и со-
бранного пакета уплотнительных паронитовых или миканитовых
шайб высота свечи будет больше, то прежний сердечник исполь-
зовать уже нельзя.
Новый сердечник должен быть несколько длиннее и изготовлен
по чертежу, представленному на рисунке 24. Крепят спираль к
корпусу зачеканкой, для чего на торце корпуса прорезают новый
паз, размеры которого зависят от вновь устанавливаемой спирали.
Паз от ранее закрепленной спирали вторично использовать нельзя.
Изоляционные шайбы, применяемые в разборной конструкции,
необходимо по толщине уменьшить в 2 раза (по отношению к из-
влеченным из свечи), так как высота собранного пакета из двух
шайб и сердечника получается слишком большой. Можно вторич-
но применить извлеченные изоляционные шайбы, но если их
состояние неудовлетворительное, то нужно сделать новые из мика-
нита марки ФФ2 или паронита марки УВ-10.
При изготовлении изоляционных шайб нужно обратить особое
внимание на возможное смещение внутреннего отверстия относи-
тельно наружного диаметра. Величина смещения не должна пре-
вышать 0,15 мм. Размеры изоляционных шайб приведены на чер-
теже (рис. 25). Общий вид двух вариантов разборной калильной
свечи представлен на рисунке 26. Для изоляции и уплотнения
сердечника нельзя применять жесткие материалы типа текстолита,
так как их использование приводит к потере герметичности свечи,
герметичность же является очень важным фактором. При негер-
метичной свече двигатель обычно не запускается. Если двигатель
все же удается запустить, то он работает очень нестабильно.
Проверить герметичность свечи можно, не выворачивая ее из
крышки двигателя. Для этого на корпус свечи вокруг сердечника
наносится несколько капель керосина или топливной смеси, после
чего проворачивают вал двигателя. Негерметичность определяют
по воздушным пузырькам, образующимся вокруг сердечника. Для
устранения негерметичности иногда достаточно дополнительное об-
жатие буртика корпуса свечи, которое возможно лишь в условиях
мастерской или при наличии обжимки (рис. 27). После этой операции
свечу проверяют на накал, так как при обжимке случается сопри-
косновение сердечника с корпусом.
На заводе-изготовителе калильные свечи проверяют на герме-
тичность в специальном приспособлении. Контроль осуществля-
ется керосином, подводимым к приспособлению под давлением
30 дан/см2*. Время выдержки — 10 мин. Течь между корпусом свечи
* 1 дан, = 1 деканьютон = 10 н.
46
0Д5/Ц
Материал: сталь А12
Рис. 22. Гайка под ключ.
Рис. 23. Гайка под отвертку.
Рис. 24. Сердечник.
Рис. 25. Изоляционная шайба.
Материя»
«наш ФФ 2
47
Рис. 26. Разборные калильные свечи:
и — с уплошяющей гайкой под отвертку, б — с уплотняющей гайкой под ключ
и сердечником не допускается. Спирали калильных свечей изго-
тавливают из различных материалов: константана, нихрома марок
Х15Н60, Х20Н80, манганина, сплава ЭИ-625. Однако самые хоро-
шие результаты получают при работе со свечами, имеющими спира-
ли из платино-иридиевого сплава марок ПлИ-20, ПлИ-25, ПлИ-30
или платино-родиевого сплава марок ПлРд-10, ПлРд-20, ПлРд-30
(цифра указывает на процентное содержание иридия или родия).
Качественная работа двигателя со спиралями из пере-
численных материалов объясняется тем, что платина является
хорошим катализатором, способствующим лучшему горению рабочей
смеси, кроме того, она допускает высокую температуру нагрева спи-
рали и >.е окисляется.
Рис. 27. Сежи^ка.
48
В таблице 2 приводятся рекомендации по изготовлению
калильных свечей из сплавов на основе платины.
Таблица 2
Параметры Для двигателя с рабочим объемом 2,5 с.и' Для двигателя с рабочим объемом 5 с.и3
Количество витков 6 5
Диаметр проволоки, мм 0,17 0,22
Диаметр наружной спирали, мм 1,5 1.6
Способы крепления спирали к корпусу свечи применяются
следующие: штифтом, зачеканкой, точечной (контактной) сваркой
(рис. 28). К сердечнику спираль крепится такими же способами.
Стандартные калильные свечи являются универсальными и не
учитывают возможных частных условий работы двигателя. Извест-
но, что правильный выбор опережения зажигания увеличивает мощ-
ность двигателя. Вместе с тем опыт показывает, что режим работы
двигателей с калильным зажиганием зависит от атмосферных усло-
вий: в холодную и жаркую погоду работа двигателей с одной и той
же калильной свечой неодинакова. В жаркую погоду температура
двигателя выше, и поэтому вспышка наступает раньше, т. е. опере-
жение зажигания увеличивается. В холодную погоду температура
ниже и вспышка наступает позже. В первом случае двигатель будет
недодавать обороты, и в обоих случаях его мощность будет меньше
возможной.
У двигателей с калильным зажиганием можно изменить момент
зажигания подбором тепловой характеристики калильной свечи
(при неизменной степени сжатия). Тепловая характеристика свечи
при выбранном типе спирали зависит от величины камеры зажига-
ния, т. е. той полости в корпусе свечи, в которой помещается спи-
раль. Так, например, при пониженных температурах целесообразно
применять свечу с камерой зажигания, выполненной с размерами
0 2,6 4- 2,8 мм вместо 0 3,2 мм.
Если моделист хочет снять со своего двигателя наибольшую мощ-
ность, ему придется подобрать к нему свечи для жаркой и холодной
погоды, для двух крайних температур, возможных на соревнованиях.
Делать это нужно на воздушных винтах, с которыми моделист бу-
дет выступать на соревнованиях.
Для радиоуправляемых и пилотажных моделей может быть ре-
комендована калильная свеча, представленная на рисунке 29. От
обычной стандартной калильной свечи она отличается наличием
металлической пластинки (дефлектора), которая во время работы
двигателя на богатой топливной смеси предохраняет спираль от
49
Вид Д
Рис. 28. Варианты крепления
спирали калильной свечи
к корпусу.
Рис. 29. Калильная свеча
для радиоуправляемых и
пилотажных моделей.
50
заброса топливом. Ширина пластинки должна быть равна наружно-
му диаметру спирали, ее толщина 0,24-0,3 мм. Материалом пластин-
ки может служить латунь или сталь. Пластинку прикрепляют кон-
тактной сваркой или расклепыванием в пазах корпуса свечи. Эта
свеча дает возможность двигателю работать на малых оборотах.
Комплект необходимых свечей нужно проверить заранее на двига-
теле, чтобы была полная уверенность в надежности их работы.
Особую категорию калильных свечей составляют свечи, изго-
тавливаемые иностранными фирмами для двигателей с малым рабо-
чим объемом. К таким двигателям относятся, например, двигатели
«Сох» с рабочими объемами 0,33 см3,0,8 см3, 1,5 см3. На этих двига-
телях устанавливается укороченная свеча с очень маленькой ка-
мерой зажигания. Необходимость в такой свече обуславливается
слишком малым рабочим объемом двигателя, на величину которого
существенно влияет размер камеры зажигания свечи. Такие свечи
выпускаются в двух конструктивных исполнениях: совместно с
верхней головкой, навинчиваемой на цилиндр двигателя, или по
типу ранее рассмотренных калильных свечей.
Глава V
КОНСТРУКЦИИ МОДЕЛЬНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ
18. КОНСТРУКЦИОННЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ МИКРО-
ДВИГАТЕЛЕЙ
Мы рассматриваем сейчас модельные двигатели внутреннего
сгорания. Выше уже отмечалось, что в моделизме широко использу-
ются два вида двигателей этого типа: с калильным зажиганием и
воспламенением от сжатия рабочей смеси. Двигатели с калильным
зажиганием часто для простоты называют калильными двигателями,
реже — калоризаторными. Двигатели с зажиганием от сжатия ра-
бочей смеси называют еще компрессионными или дизельными.
Существуют разнообразные конструкции модельных двигателей,
но у всех двигателей имеются общие элементы, назначение которых
раскрывается ниже.
На рисунке 30 показан типичный модельный двигатель калиль-
ного зажигания. Он состоит из деталей и узлов, которые имеют впол-
не определенное назначение.
Картер — корпус, который соединяет все детали двигателя
в единое целое. Корпус двигателя подвергается воздействию раз-
личного вида нагрузок. На картере имеются элементы крепления
двигателя к модели. В настоящее время почти все модельные двига-
тели имеют лапки для крепления и лишь на немногих двигателях
встречаются ушки. Картер может состоять из нескольких деталей;
несущей частью его является корпус, к которому присоединяется
носок и задняя крышка. Последняя герметизирует картерную по-
лость.
51
S 14 U 12 П
j Рис. 30. Калильным модель-
ный двигатель:
/ — калильная свеча, 2 — головка
цилиндра, 3 —прокладка головки,
4 — поршневой палец, 5 — диф-
фузор, 6 — жиклер, 7 — регули-
ровочная игла, 8 —опорная шайба,
9 — прижимная шайба, 10 — гай-
ка, 11 —передний шарикоподшип-
ник, 12 — коленчатый вал, 13— но-
сок картера, 14— основной (зад-
ний) шарикоподшипник, 15 — кар-
тер, 16 — шатун, 17 — поршень.
Цилиндр —служит
для осуществления рабоче-
го процесса. В нем рабочая
смесь сжимается, воспламе-
няется, совершает полез-
ную работу. Внутренняя
поверхность цилиндра тща-
тельно обрабатывается и
называется зеркалом ци-
линдра. В цилиндре имеются окна, через которые осуществляется
газосбмен. Конструкции цилиндра часто выполняются составными.
Наиболее распространены цилиндры, состоящие из гильзы и рубаш-
ки охлаждения, которая отливается заодно с картером. Головку
цилиндра герметично присоединяют к гильзе.
Поршень — деталь двигателя, которая воспринимает дей-
ствующие на нее силу давления газов и инерционные силы и уча-
ствует в газообмене двигателя. На большинстве модельных двига-
телей стенки поршня являются уплотняющим элементом, и лишь на
немногих двигателях уплотнение происходит с помощью поршневых
колец. Поршни модельных двигателей изготовляют в основном из
чугуна. Встречаются комбинированные поршни из алюминиевого
сплава, имеющие чугунный напрессованный стакан, и поршни из
легких сплавов с поршневыми кольцами.
Поршневой палец — служит для передачи сил, дей-
ствующих на поршень.
Шатун — воспринимает силы, действующие на поршневой
палец, и передает их на палец коленчатого вала. Для уменьшения из-
носа на некоторых двигателях в нижней головке шатуна устанавли-
вают бронзовые втулки. Шатуны обычно изготовляются из алюмини-
евых сплавов.
Поршень, поршневой палец и шатун составляют поршневую
группу.
Коленчатый вал — преобразует возвратно-поступа-
тельное движение поршня во вращательное. Коленчатый вал — одна
из наиболее нагруженных частей двигателя, воспринимающая изги-
бающие и крутящие моменты газовых и инерционных сил. Через
шатун усилия передаются на палец коленчатого вала и далее через
52
коленчатый вал воздушному винту. На многих модельных двигате-
лях коленчатый вал используется как золотниковый распределитель.
Материалом коленчатых валов являются стали повышенной проч-
ности.
Карбюратор — служит для приготовления рабочей смеси.
Карбюраторы модельных двигателей имеют качественное регулиро-
вание, т. е. изменяют концентрацию топлива в рабочей смеси. На
двигателях для радиоуправляемых моделей-копий самолетов ис-
пользуются качественное и количественное регулирование. Жиклер,
являющийся деталью карбюратора, дозирует с помощью регулиро-
вочной иглы количество топлива. Диффузор также входит в состав
карбюратора и служит для формирования воздушного потока перед
смешиванием с топливом.
Подшипники — служат для снижения трения, возникаю-
щего при вращении коленчатого вала. На модельных двигателях
используются как подшипники качения, так и подшипники сколь-
жения. На двигателях повышенной литровой мощности использу-
ются только подшипники качения.
Опорная шайба — служит для крепления винта. На
модельных двигателях, предназначенных для некоторых видов мор-
ских и автомоделей, опорная шайба заменяется маховиком.
Прижимная шайба — обеспечивает плотную посадку
маховика или винта на вал двигателя.
Кок (обтекатель втулки воздушного винта) двигателя — исполь-
зуется па авиационных моделях для уменьшения аэродинамичес-
кого сопротивления при движении модели самолета. Он также слу-
жит для удобства запуска двигателя с помощью стартера, одновре-
менно являясь частью элемента крепления воздушного винта.
Калильная свеча — служит для воспламенения сжатой
рабочей смеси. Воспламенение смеси происходит от раскаленной
металлической спирали. Первоначальный нагрев осуществляется
от внешнего источника электрического тока. После запуска дви-
гателя нагрев спирали происходит за счет тепла, выделяемого
при сгорании рабочей смеси, и внешний источник подогревания не
требуется. Почти все калильные свечи имеют стандартную крепеж-
ную резьбу диаметром 1/4" с шагом 32 нитки на один дюйм или метри-
ческхю диаметром 6,35 х 0,8 мм и шестигранную головку под
ключ 8 мм.
Глушитель — на модельных двигателях устанавливается
на выпуске. Обычные глушители снижают мощность двигателя; в
последнее время разработаны специальные конструкции резонанс-
ных глушителей, которые увеличивают мощность. В глушителях,
предназначенных для радиоуправляемых моделей, устанавливает-
ся дроссельная заслонка.
Компрессионные двигатели (рис. 31) в отличие от двигателей с
калильным зажиганием имеют переменную степень сжатия. Изме-
нение степени сжатия происходит за счет перемещения контр-
иоршня.
53
Рис. 31. Компрессионный мо-
дельный двигатель:
J — винт контрпоршня, 2 —контр-
гайка, 3 — контрпоршень, 4 —пор-
шень, 5—поршневой палец. 6—ша-
тун, 7 — диффузор, 8 — жиклер.
9— кок, 10—опорная шайба,
11 —коленчатый вал, 12— картер.
Контрпоршень —
позволяет изменять степень
сжатия в компрессионных
двигателях. Это плотно по-
догнанный к гильзе цилин-
дра поршень, изготовлен-
ный обычно из чугуна. Для
удобства сборки внутри
контрпоршня нарезается
резьба. При перемещении
контрпоршня вниз используется винт, называемый винтом контр-
поршня. Для предотвращения самоотвинчивания во время работы
двигателя винт контрпоршня часто контрится гайкой.
В таблице 3 подробно рассматриваются двигатели серийные,
массовые и специальные советского и зарубежного производства.
В следующем параграфе подробно рассматриваются наиболее рас-
пространенные из них спортивные двигатели.
19. СПОРТИВНЫЕ МИКРОДВИГАТЕЛИ
Двигатель МК-16 (рис, 32 и 33)
Микродвигатель МК-16 имеет самый малый рабочий объем из
серийных отечественных двигателей, составляющий 1,48 ои3. Кон-
струкция этого двигателя разработана старейшим советским авиа-
моделистом, мастером спорта, неоднократным чемпионом СССР
В. И. Петуховым. Двигатель МК-16 компрессионный, прост в эк-
сплуатации. Он имеет широкое распространение как среди автомо-
делистов, так и среди начинающих заниматься авиамодельным
спортом. Устанавливают его обычно на кордовые тренировочные,
таймерные модели самолетов, а также на кордовые модели-копии
самолетов.
Двигатель имеет относительно простую конструкцию. Он со-
стоит из следующих деталей и узлов: картера, носка картера, зад-
ней золотниковой крышки, гильзы цилиндра, поршневой группы,
контрпоршня, рубашки охлаждения, жиклера, карбюратора, ко-
ленчатого вала.
Рис. 32. Внешний вид двигателя МК-16 и его чертеж. В середине спра-
ва — диаграмма газораспределения.
54
55
Корпус из алюминиевого сплава АЛ4 отлит в кокиль. На
корпусе имеются отверстия для крепления носка двигателя, зад-
ней крышки и рубашки охлаждения. Крепление этих деталей сс\-
ществляется посредством винтов М 2,5 х 0,35.
Перепускные каналы образуются между стенками картера и
гильзой цилиндра. Продувка цилиндра в этом двигателе фонтанного
типа.
Задняя золотниковая крышка отлита в кокиль. Материал крыш-
ки — алюминиевый сплав АЛ4. В крышке имеется диффузор, в ко-
торый ввинчивается жиклер. По внутренней торцовой поверхнос-
ти крышки вращается дисковый золотник, сделанный из текстоли-
та. На последних модификациях двигателя золотник изготавлива-
ется из алюминиевого сплава Д16Т. Золотник вращается на сталь-
ной оси.
Стальная гильза цилиндра имеет три выпускных и три перепуск-
ных окна, выполненных дисковой фрезой. Перепускные окна сде-
ланы под уплотняющим буртиком гильзы. Центрируется гильза в
картере по наружному диаметру буртика. Внутренняя поверхность
гильзы шлифуется и притирается. Чистота обработки внутренней
поверхности V10.
Поршневая группа состоит из поршня, поршневого пальца и ша-
туна. Поршень сделан из чугуна; днище с целью улучшения про-
дувки выполнено коническим — такая форма увеличивает его жест-
кость. На поверхности поршня сделаны три смазочные канавки.
Перпендикулярно оси поршня имеется отверстие для поршневого
пальца. Поршневой палец диаметром 3 мм изготовлен из стали.
Сверлений для облегчения не имеет. Штампованный шатун сделан из
алюминиевого сплава Д16Т; на его верхней и нижней головках про-
фрезерованы для смазки прорези.
Контрпоршень выполнен из чугуна марки СЧ21-40. Днище контр-
поршня также сделано коническим. Угол конуса такой же, как и у
поршня (5е).
Рубашка охлаждения сделана из алюминиевого сплава Д16Т.
Она имеет шесть ребер охлаждения. Крепление ее к картеру осу-
ществляется при помощи трех винтов М2,5, проходящих через реб-
ра охлаждения. Головки винтов упираются в нижнее ребро охлаж-
дения, которое для увеличения жесткости сделано большей ширины
(2,5 мм). В головку рубашки охлаждения ввинчивают цанговую
резьбовую втулку, называемую футоркой, препятствующею са-
моотвинчиванию конгрпоршня. Винт коптрпоршня с резьбой М 4
имеет поперечное сверление для запрессовки 2-миллиметровой про-
волоки.
Стальной коленчатый вал термообработан, диаметр пальца ко-
ленчатого вала 3,5 мм.
Жиклер двигателя поворотный. Игла жиклера соединяется с ру-
кояткой пружиной, припаянной к ним, что позволяет не подвер-
гать иглу жиклера чрезмерным изгибающим силам при регулиров-
ке двигателя во время его работы.
57
Таблица 3
—^>\арка двигателя Параметры МК-16 (СССР) «Ветерок» (СССР) МК-12В (СССР) «Ритм» (СССР) ИСКАМ-1 (СССР)
Рабочий объем цилин- дра, см3 1,48 1 48 2,46 2,46 2,47
Диаметр цилиндра, мм 12,85 15,5 14 15
Ход поршня, мм 11 4 13.5 13 16 14
Размерность 0,888 1,14 0,848 1,14 0,933
Степень сжатия 10—18 10—16 10—19 12—20 12—20
Максимальная мощ- ность, кет (л. с.) 0,147 (0.2) 0.162 (0,22) 0,191 (0,26) 0,236 (0,32) 0,257 (0,35)
Число оборотов при максимальной мощнос- ти, об/мин 15 000 11 900 15 000 16 000 15 000
Зажигание от сжатия рабочей смеси от сжатия рабочей смеси от сжатия рабочей смеси от сжатия рабочей смеси от сжатия рабочей смеси
Питровая мощность, кет>л (л. с./л) 99,3 (135) НО (149) 78 (106) 95,5 (130) 104 (141)
Масса двигателя, кг 0,117 0.100 0,130 0,200 0,180
Удельная масса двига- теля, кг/квт (кг/л. с.) 0,795 (0,585) 0.620 (0,455) 0,68 (0,5) 0,85 (0,625) 0,7 (0,515)
Применяемое топливо керосин — 34%, эфир этиловый — 34 %, касторовое масло — 29 %, амилнитрит — 3% эфир этиловый — 40%, керосин — 34 %, масло мине- ральное МК-22 (МС-20) — 12%, касторовое масло- 11 %, амилнит- рит —3 % эфир этиловый — 33%, минеральное масло МК-22 (МС- 20)— 17%, керо- син — 33%,касто- ровое масло—17% эфир этиловый — 33%, масло мине- ральное МК-22 (МС-20)—14%, ке- росин — 33%, кас- торовое масло — 17%, амилнит- рит — 3 % эфир этиловый —33%, керосин — 33 %, кас- торовое масло —17%, масло минеральное МК-22 - 17%
Габариты двигателя- длина X ширина х вы- сота, мм 91 х 34 х 65 75 х 35 х 69 86 Х40 X 70 100 х 42 х 80 83 х 42 х 68
Продолжительность выпуска, град 155 131 150 150 140
Продолжительность перепуска, град ПО 91 90 140 140
Продол жительность перепуска дополнитель- ных каналов, град — — — —. —.
Начало впуска рабо- чей смеси от II. AL Т., град 15 30 37 37 40
Продолжительность впуска, град 180 130 193 150 196
Распределитель впуска рабочей смеси текстолитовый диск коленчатый вал текстолитовый диск золотниковый стальной валик коленчатый вал
Подшипник коленчато-
го вала два подшипника качения: 5 > 16 X X 5 мм и 5 х 13 X X 4 мм подшипник сколь- жения из алюми- ниевого сплава два подшипника качения П17 раз- мером 7 X 19 х х 6 мм два подшипника качения П17 и 1000096 ра змером 6 х 16 х 5 мм два подшипника ка- чения № 25 и 1000900 размером 5 х 16 х М мм и 10 х 22 х 6 мм
Диаметр поршневого пальца, пальца колен- чатого вала, мм 3; 3 5 3; 4 4; 5 4; 5 4;5
Продолжение таблицы 3
—-~^_Марка дишагеля Параметры —— МД-2,3 «Метеор» (СССР) «Старт» 1963, конст- рукции В. Наталенко (СССР) «Старт» 1965. конст- рукции В Пагаленко (СССР) MVVS-2,5RL (Чехословакия) «.Super Tigre» G'-2(_)/l,, (Италия)
Рабочий объем цилинд- ра, СЛ!3 2,47 2,47 2,47 2,47 2,47
Диаметр цилиндра, мм 15 15 15 15 15
Ход поршня, мм 14 14 14 14 14
Размерность 0,933 0,943 0,933 0,933 0,933
Степень сжатия 7—8 9 10 9 —
Максимальная мощ- ность, кет (л. с.) 0,257 (0,35) 0,338 (0,16) 0,368 (0,5) 0,412 (0,56) 0.368 (0,5)
Число оборотов при максимальной мощнос- ти, об/мин 14 000 19 700 21 000 18 200 19 500
Литровая мощность, кет/л (л. с./л) 104 (141) 137 (186) 148 (202) 167 (227) 148 (202)
Масса двигателя, кг 0.150 0Д40 0,160 0,171 0,145
Удельная масса дви- гателя, кг/квт (кг/л.с.) 0,585 (0,43) 0,413 (0,304) 0,434 (0,32) 0,415 (0,305) 0,296 (0,29)
Применяемое топливо этиловый спирт — 75%, касторовое масло — 25% метанол — 75%, касторовое масло— 25% метанол — 80%, касторовое мас- ло — 20 % метанол — 75%, касторовое мас- ло—25% метанол — 80 %,, касторовое масло — 20%
Габариты двигателя: длина X ширина X вы- сота, мм 82 У 42 х 64 96 х 40 х 68 76 X 42 X 62 80 х 45x69 72 х 42 х 85
Продолжительность выпуска, град 139 146 142 140 140
Продол ж и те л ьн ос ть перепуска, град Продолжительность перепуска дополни- тельных каналов, град Начало впуска рабо- чей смеси от Н. М. Т., град Продолжительность впуска, град Распределитель впуска рабочей смеси Подшипники коленча- того вала Диаметр поршневого пальца, пальна колен- чатого вала, .и.и 139 35 240 коленчатый вал два подшипника качения № 25 и 1000900 размером 5 х 16 х 5 мм и 10 х 22 х 6 мм 4; 5 1 11 37 195 золотниковый стальной валик два подшипника качения размером 5 X 13x5 мм и 6 X 15 х 5 мм 4; 4
1 12 1 10 1 io 1
— — -
30 32 39 ।
205 200 195
коленчатый вал коленчатый вал коленчатый вал 1
два подшипника два подшипника два подшипника ка- |
качения размером качения размером чения размером 5 • j
5 х 13x5 мм и 7 X 14 у 5 мм и X 16 X 5 мм и 10 /X
10 х 22 X 6 мм 9,5 X 24 X 6 мм X 24 X 6 мм
Й
Продолжение таблицы 3
—^^Марка двигателя Параметры «Super Tigre» G-V.RVD (Италия) TUZA-15 (США) «Super Tigre» G-15RV (Италия) «Kostnic» Д’-15 (Италия) «Ross1» /?-15 (Италия,
Рабочий объем цилинд- ра, СЛ<3 Диаметр цилиндра, мм Ход поршня, мч Размерность Степень сжатия Максимальная мощ- ность, кет (л. с.) Число оборотов при максимальной мощ- ности, об/мин Зажигание Литровая мощность, кет/л (л. с./л) Масса двигателя, кг Удельная масса дви- гателя, кг/кет (кг/л.с.) Применяемое топливо 2,47 15 14 0,933 12—20 0,272 (0,37) 19 000 от сжатия рабо- чей смеси НО (150) керосин — 38%, эфир этиловый — 30%, масло мине- ральное — 13%, масло касторо- вое— 13%, нит- робензол — 4 %, амилнитрит — 2?6 2,48 15,24 13,64 0,895 27 000 от калильной све- чи 0,165 (с выхлопной трубой 0,187) метанол — 80%, масло касторо- вое — 20% 2,47 15 14 0,933 26 000 от калильной све- чи 0,188 (с выхлопной трубой 0,223) метанол — 80%, масло касторо- вое — 20% 2,47 15 14 0,933 26 000 от калильной све- чи 0,167 (с выхлоп- ной трубой 0,196) метанол — 80%, масло касторо- вое — 20% 2 47 15 14 28 000 от калильной свечи 0,163 (с выхлопной трубой 0,188) метанол—80%, мас- ло касторовое — 20%
Габариты двигателя: длина X ширина х вы- сота, мм Продолжительность выпуска, град Продолжительность перепуска, град Продолжительность перепуска дополни- тельных каналов, град Начало впуска рабо- чей смеси от Н. М. Т., град П ро д олж и тел ьн ос ть впуска, град Распределитель рабо- чей смеси Подшипники коленча- того вала Диаметр поршневого 113 льна, па льна колен- чатого вала, мм 115 х 42 х 83 138 138 38 180 стальной диск два подшипника качения размером 5 > 16x5 мм и 10 х 23.5 > 6 мм 4,5; 5 75 X 38,1 х 65,4; без калильной све- чи 160 120 третий перепуск- ной канал 118 пластмассовый диск два подшипника качения размером 6.34 х 15 85 X х 5 мм 85,5 (от конца ко- ка до начала диф- фузора) х 42,5 X х 65,6; без калиль- ной свечи 158 144 42 193 стальной диск два подшипника качения размером 5 х 16 х 5 мм и 10 X 23 5 х 6 мм 4; 5 85,5 (от конца ко- ка до начала диф- фузора) X 42,4 X х 66; без калиль- ной свечи 160 128 третий перепуск- ной канал 130 37 198 пластмассовый диск два подшипника качения размером 5 X 16 х 5 мм и 7 X 19 х 6 мм 4; 5 66,2 (от конца кока до конца картера) к X 42,3 X 63,5; без калильной свечи 168 130 третий перепускной канал 130 38 190 коленчатый вал два подшипника ка- чения размером 5 х х 16 X 5 мм и 10 х х 19 мм с 10 шари- ками 4; 4,5
о
Продолжение таблицы 3
' -^Mapi.a двигателя Парам МД-5 «Комета» (СССР) «Полет» (СССР) МАИ-10 (СССР) МАИ-25 (СССР) Сох Рее 1 ее (( III
Рабочий объехМ цилинд- ра, СМЛ 4,82 5,6 9,98 24,3 0,32
Диаметр цилиндра,дш 19 20.5 24 32 7,6
Ход поршня, мм 17 17,7 22 30 7,0
Размерность 0,885 0,863 0,915 0,91 0,92
Степень сжатия 7—8 6—7 9 8 —
Максимальная мощ- ность, кет (л. с.) 0,368 (0,5) 0,368 (0,5) 0.962 (1,32) 1,59 (2,15) 0,022 (0,03)
Число оборотов при максимальной мощнос- ти, об/мин 12 000 11 000 14 900 9 300 22 000
Зажигание от калильной свечи от калильной свечи от калильной свечи от калильной свечи от калильной свечи
Литровая мощность, кет/л (л. с. /л) 76,3 (104) 66 (89,5) 98 (133) 65,6 (89) 70 (95)
/Масса двигателя, кг 0,222 0,230 0,418 0,930 0.022
Удельная масса дви- гателя, кг/кет (кг/л. с ) 0,61 (0,45) 0,625 (0,46) 0,43 (0,317) 0.585 (0,430) 0,99 (0,73)
Габариты двигателя: длина х ширина х вы- 95 х 47 х 80 без 86 х 47 X 89 126 X 54 х 95 200 х 80 х 150 44 X 21 X 39
сота, мм калильной свечи
3 Зак. 1527
Применяемое топливо этиловый спирт - 75%, масло кас-ь ровое — 25% этиловый спирт — 75%, масло касто- ровое — 25% метанол — 32%, нитрометан — 50%, масло кас- торовое—18%, для растворения нитро- метана в смесь до- метанол — 80%, масло касторо- вое — 20% метанол — 50%, нит- рометан — 30%, мас- ло касторовое — 20%,
Продолжительность выпуска, град 150 134 бавляется нитро- бензол в количест- ве 3—12% в за- висимости от тем- пературы топлива 144 142
Продолжительность перепуска, град 120 116 140 138 —
Пр од ол жи тел ьнос ть перепуска дополни- тельных каналов, <рад — —• — — —
Начало впуска рабо- чей смеси от Id. М '1.. град 45 51 32 35 —
Продолжительность впуска, град Распределитель впус- ка рабочей смеси 250 коленчатый вал 116 коленчатый вал 182 текстолитовый диск 180 текстолитовый диск 180 пластинчатый клапан
Подшипники коленча- того вала два подшипника качения размером 7 X 19 х 6 мм и 12 X 28 X 7 мм бронзовый под- шипник скольже- ния два подшипника качения № 1000900 размером 10 х22х х 6 мм два подшипника качения размером 12 X 28 X 7 мм п 15 X 35 х 11 льч подшипник скольже- ния
Диаметр поршневого пальца, пальца колен- чатого вала, мм 6; 6 5; 6 G; 7 | 8; 10 —
Двигатель МК-12В (рис. 34 и 35)
Двигатель МК-12В предназначен для широкого круга модели-
mob. Основные требования к нему: достаточная мощность, хороший
запуск. Класс двигателя 2,5 см3 позволяет его применять на боль-
шинстве спортивных моделей.
Двигатель МК-12В выпускается промышленностью с 1956 года.
В течение ряда лет в его конструкцию вносились изменения, улуч-
шавшие эксплуатационные качества двигателя. Последняя модифи-
кация имеет увеличенную поверхность охлаждения цилиндра и бо-
лее прочный жиклер карбюратора.
Двигатель устанавливают на таймерные, пилотажные, скорост-
ные модели и на модели воздушного боя. Двигатель МК-12В
выпускается большими сериями и является самым массовым
модельным двигателем в нашей стране. Он имеет фонтанную
продувку.
Конструкция двигателя довольно проста и технологична. Кар-
тер из алюминиевого сплава АЛ2 отлит в кокиль, с последующей
механической обработкой. В верхней части картера нарезана резьба
М22 х 1, на которую навертывается гильза цилиндра. В передней
и задней части имеются посадочные места для установки носка и
задней крышки двигателя, закрепляемых посредством четырех вин-
тов iM2,5 с каждой стороны. Носок отливается в кокиль из того же
сплава, что и картер. В нем монтируют два шарикоподшипника П17
с размерами 7 х 19 X 6 мм, на которых устанавливается коленчатый
вал. Носок имеет четыре ребра жесткости.
Конструкция коленчатого вала не предусматривает баланси-
ровки. На коленчатом валу для установки опорной шайбы сделан
конус, что упрощает конструкцию опорной шайбы. Задняя крышка
отлита из алюминиевого сплава АЛ2, она является одновременно
и частью распределительного устройства впуска рабочей смеси.
На пей монтируется жиклер карбюратора и дисковый золотник.
Золотник изготовлен из алюминиевого сплава. Cui вращается на
стальной оси, запрессованной и завальцованной в задней крышке.
Гильза цилиндра сделана из закаленной стали 38ХА,так же как
на двигателе МК-16. Гильза имеет буртик, в котором дисковой фре-
зой (шириной 1,5 мм) профрезерованы три выпускных окна; восемь
перепускных каналов расположены по всему периметру гильзы на
ее внутренней стороне. Каждый канал представляет собой цилин-
дрическую поверхность диаметром 5 мм, углубленную в стенку гиль-
зы на 2 мм. Такая конструкция каналов технологична и снижает
потери на трение поршня в нижней части цилиндра (из-за умень-
шения поверхности касания).
Поршень — чугунный, притертый к цилиндру. Днище поршня
коническое, типичное для двигателя с фонтанной продувкой. Пор-
Рис. 34. Внешний вид двигателя МК-12В и его чертеж. В середине
справа — диаграмма газораспределения.
66
3'
67
er)
оо
Рис. 35. Конструкция двигателя МК-12 1
шневой палец диаметром 4 мм имеет с торцов засверловки. После
сборки поршневой группы поршневой палец развальцовывается.
Шатун двигателя круглого сечения, штампованный из алюмини-
евою сплава Д1Т. В нижней и верхней шейках шатуна имеются от-
верстия для смазки.
Рубашка охлаждения выполнена из алюминиевого сплава Д16Т
с одиннадцатью ребрами охлаждения. Внутри рубашки нарезана
резьбаЛ\20х 1. Рубашку навинчивают на гильзу цилиндра. Поверх-
ность рубашки охлаждения анодирована в красный цвет. В верхней
части головки имеется резьба для винта М4 контрпоршня. Там же
имеются два отверстия 3,1 мм для монтирования р\башки.
Двигатель МД-2,5 «Метеор» (рис. 36 и 37)
Двигатель МД-2,5 «/Метеор»— наиболее распространенный дви-
гатель с калильным зажиганием. Он имеет рабочий объем 2,5 смл и
предназначен для использования на скоростных, таймерных мо-
делях самолетов, моделях воздушного боя, скоростных моделях
судов, автомобилей. Двигатель по схеме отличается от ранее рас-
смотренных. Впуск рабочей смеси осуществляется через коленчатый
вал. Продувка двигателя поперечная, что позволяет применить
бездефлекторный поршень. Двигатель МД-2,5 имеет значительно
меньшую степень сжатия, чем компрессионные двигатели, что умень-
шает силы, действующие на кривошипно-шатунный механизм.
Преимуществом двигателей с калильным зажиганием является
и то, что обороты двигателя регулируются лишь подачей топлива,
а это упрощает его эксплуатацию.
Меньшая степень сжатия требует меньшего момента инерции
воздушного винта, что важно при использовании двигателей на
скоростных моделях, пилотажных, и радиоуправляемых моделях.
Картер двигателя МД-2,5 «Метеор» моноблочный, корпус отлит
заодно с носком и ребрами охлаждения. Такая сложная отливка
получена литьем под давлением. Применение литья под давлением
позволяет получить отливки с хорошим внешним видом и с минималь-
ными припусками на механическую обработку. Поверхность картера
обрабатывается пескоструйным аппаратом.
Коленчатый вал имеет диаметр 10 мм\ выбор большого диаметра
связан с тем, что вал не должен быть ослаблен впускным отверстием.
Поскольку двигатель работает на больших оборотах, коленча-
тый вал сбалансирован. Для увеличения сечения впускное окно вы-
полняется прямоугольной формы. Материал коленчатого вала —
термообработанная сталь 38ХА.
Основное конструктивное отличие этого двигателя от компрес-
сионного в том, что головка цилиндра выполнена из алюминиевого
сплава и в ней установлена калильная свеча. Изменение степени
сжатия достигается установкой или снятием прокладок под голов-
кой двигателя. Крепят головку цилиндра четырьмя винтами с резь-
бой /М3.
69
I
70
Карбюратор двигателя МД-2,5 «Метеор» имеет существенные
отличия от ранее рассмотренных. Диффузор карбюратора устанав-
ливается на двигатель отдельно, что позволяет подобрать при эк-
сплуатации оптимальное проходное сечение. Жиклер также выпол-
нен несколько иначе, чем ранее известные. На регулировочной игле
нарезана резьба. Игла контрится гайкой, которую навинчивают на
жиклер, имеющий на конце продольную прорезь. Прорезь при на-
винчивании гайки сужается и жиклер зажимает регулировочную
иглу. Эта конструкция жиклера обеспечивает надежное фиксиро-
вание иглы на любом режиме работы двигателя.
Картер имеет выпускной патрубок, что позволяет направленно
выбрасывать отработавшие газы и упрощает дросселирование дви-
гателя, например на радиоуправляемых моделях.
Двигатель ЦСКАМ-1 (рис. 38 и 39)
Микродвигатель ИСКАМ-1 разработан и построен в Центральном
спортивном клубе авиационного моделизма (ЦСКАМ). Основное
назначение этого микродвигателя — установка и эксплуатация
на гоночных моделях. Но он может использоваться и на других мо-
делях.
Двигатель ЦСКАМ-1 компрессионный. Применение на гоночных
моделях компрессионных двигателей вызвано рядом требований,
которые предъявляются к гоночным моделям. Были попытки исполь-
зовать на гоночных моделях двигатели с калильным зажиганием,
которые имеют значительно большую мощность. Но из-за чрезмер-
ного расхода топлива (бак гоночной модели имеет ограниченный
объем), приводящего к частым посадкам и дозаправкам, модели с
этими двигателями показывали худшие результаты, чем гоночные
модели, оснащенные компрессионными двигателями.
Конструкция двигателя аналогична конструкции двигателя
МД-2,5 «Метеор». Отличие заключается в следующем. Картер от-
лит в кокиль. Носок двигателя отъемный и крепится четырьмя
винтами. Коленчатый вал имеет балансировочные фрезеровки для
уменьшения гидравлических потерь.
Впускное распределительное окно коленчатого вала имеет оваль-
ную, а не прямоугольную форму, как на двигателе МД-2,5 «Метеор».
Такая форма повышает прочность коленчатого вала. Нагрузка на
коленчатый вал у компрессионных двигателей значительно выше,
чем у двигателей с калильным зажиганием.
Продувка двигателя такая же, как и у двигателя МД-2,5 «Ме-
теор», но перепускное наклонное окно выполнено без перемычки.
Гильза имеет большую длину. Это вызвано тем, что в верхней части
размещается контрпоршень. Буртик гильзы имеет значительную
высоту и является посадочным местом для головки двигателя.
Рис. 36. Внешний вид двигателя МД-2,5 «Метеор» и его чертеж. В се-
редине справа — диаграмма газораспределения.
71
Рис. 38. Внешний вид двигателя ЦСКАМ-1 и его чертеж.
В середине справа—диаграмма газораспределения.
73
Рис.39. Конструкция двигателя ЦСКАМ-!.
Двигатель MVVS-2,5 RL (рис. 40 и 41)
Чехословацкие двигатели марки Л1 Vl/S давно известны в нашей
стране. Одной из наиболее поздних моделей является двигатель
A1V4zS-2,5 RL. Этот двигатель успешно эксплуатируется на самых
различных моделях. Особенностью этого двигателя является заднее
направление выпуска и применение современной двухканальной
продувки. Заднее расположение выпуска позволяет использовать в
работе энергию отработавших газов для создания дополнительной
тяги. Двигатель MVV 8-2,5 RL выпускается в двух вариантах: в
калильном (см. рис. 40) и компрессионном (рис. 42).
Впуск рабочей смеси у этих двигаталей осуществляется через
коленчатый вал. Передний носок имеет бол ьшую длину, чем более
ранние модели двигателей ггой модификации, что позволило упрос-
тить капотирование двигателя на модели.
Картер двигателя выполнен из алюминиевого сплава, отлитого
в песчаную форму. Такой способ литья позволил создать ребра
охлаждения без последующей механической обработки. В передней
части картера имеется отверстие для диффузора и два отверстия для
центрального и бокового жиклеров. В передней части корпуса кар-
тера имеются приливы, которые при соответствующей доработке
можно использовать для крепления отъемного носка. У картера
имеются лапки для крепления двигателя к модели-
Заднее расположение выпускного окна позволяет довольно про-
сто производить сборку поршневой группы (у двигателя МД-2,5
«Метеор» он значительно сложнее); через выпускное окно поршне-
вой палец с заглушками вставляют в поршень, затем устанавли-
вают гильзу цилиндра. Картер имеет посадочные места для двух
подшипников: переднего с размерами 7 х 14x5 мм и заднего с
размерами 9,5 х 24 х 6 мм. Наружная поверхность картера обра-
ботана пескоструйным аппаратом — шероховатая поверхность делает
теплообмен более интенсивным
Коленчатый вал двигателя изготовлен из термообработанной
стали высокой твердости. Углы впускного окна для снижения концен-
трации напряжений скруглены радиусами R = 3,5 мм Баланси-
ровка коленчатого вала обеспечивается двумя радиусными фрезе-
ровками С целью уменьшения длины коленчатого вала внутри
него нарезана резьба М5.
Шатун — из алюминиевого сплава Д16Т с бронзовой втулкой
в его нижней головке.
Гильза цилиндра выполнена из закаленной стали Выпускное
окно имеет перемычку, которая фиксирует осевое перемещение
поршневого пальца (в направлении выпускного окна). С другой сто-
роны поршневой палец фиксируется перемычкой, образующейся
между наклонными перепускными окнами.
Головка цилиндра из алюминиевого сплава Д16Т имеет ребра
охлаждения.
75
7)
Рис. 40. Внешний вид двигателя MVVS-2,5 и е~о чертеж.
В середине справ! — дал рам.ма i а ^распределена я
Рис. 41. Конструкция двигателя 4fWS-2,5.
77
Двигатель компрессионного типа имеет некоторые конструк-
тивные отличия, которые заключаются в усилении коленчатого
вала, шатуна, поршня, а также несколько измененной конструкции
перепускных окон, в наличии контрпоршня и измененной форме
головки цилиндра.
Жиклер двигателя этого типа устанавливается в центре диф-
фузора. На рисунке 43 приведена внешняя характеристика дви-
гателя MVVS-2,5 RL.
Рис. 43. Внешняя характеристика двигателя AfFVS-2,5:
у Д'э — эффективная мощность двигателя Мкр — крутящий момент
78
Двигатель МД-5 «Комета» (рис. 44 и 45)
Двигатель МД-5 «Комета» имеет достаточно большой рабочий
объем цилиндра — около 5 слЛ Это позволяет использовать его
для установки на скоростные модели судов и автомобилей, а также
на пилотажные и радиоуправляемые модели самолетов.
Картер двигателя МД-5 «Комета» малогабаритный, с отъемным
носком. Изготовлен он из алюминиевого сплава АЛ4 литьем под
давлением в металлическую прессфкрму. Выпускной патрубок и
перепускной канал не требуют механической обработки. Верхняя
часть картера имеет ребра, образующие рубашку охлаждения ци-
линдра.
В отъемном носке карьера имеются подшипники коленчатого вала:
передний 7 х 19 х 6 мм и задний 12 х 28 х 7 мм. Посадка вала
в обоих подшипниках скользящая.
Распределение впуска осуществляется коленчатым валом
через впускной патрубок. Коленчатый вал выполнен из стали
38ХА, обладающей высокими механическими свойствами.
Шатун — штампованный из алюминиевого сплава АК6 с после-
дующей механической обработкой. Головки шатуна имеют попереч-
ные прорези шириной 0,8 мм, необходимые для смазки обеих
головок.
Особенностью поршня, изготовленного литьем под давлением
из алюминиевого сплава АЛ4, является сложная конфигурация
дефлектора. Поршень соединен с шатуном при помощи пустотелого
пальпа плавающего типа, который относительно поршня не фикси-
руется. На поршне устанавливаются поршневые кольца.
Поршневые кольца изготовлены из высоколегированного чугуна
марки ХНВ. Незначительная ширина продувочных и выпускных
окон и малый зазор в замках колеи позволяет применять поршне-
вые кольца плавающего типа.
Гильза двигателя имеет высокую чистоту обработки зеркала
(V10). Головка двигателя, закрывающая гильзу сверху, имеет
ребра; внутренняя конфигурация головки соответствует конфигура-
ции дефлектора поршня. Резьбовое отверстие под калильную свечу
расположено эксцентрично и находится над дефлектором поршня.
Крепится головка к картеру шестью винтами.
Степень сжатия двигателя регулируют шайбами из алюминие-
вой фольги разной толщины. Шайбы ставят между головками и бур-
тиком гильзы, которая находится в строю определенном положении
относительно выпускных и продувочных окон двигателя.
Карбюратор состоит из диффузора, жиклера и иглы. Диффузор
сменный. Отверстие жиклера диаметром 1 мм перекрывается иглой.
Специальной фиксации иглы относительно жиклера у двигателя
нет.
79
80
Рис. 45. Конструкция двигателя МД-5
«Комета» .
Вид Д
Двигатель «Полет» (рис. 46 и 47)
Двигатель «Полет» имеет рабочий
объем цилиндра больший, чем двигатель
МД-5 «Комета», и составляет 5,6 см3. Он
устанавливается на пилотажные модели
самолетов. Кроме того, двигатель ис-
пользуется на моделях-копиях самолетов
и на радиоуправляемых моделях. В по-
следнем случае двигатель должен бьпь
дополнительно оборудован приспособле-
ниями, которые позволяют регулировать
мощность. К ним относятся: дроссель-
ная заслонка, устанавливаемая на выпускном окне, и дополни-
тельный карбюратор.
Хорошие пусковые качества двигателя обеспечиваются высокой
компрессией. Использование подшипников скольжения на валу
позволяет снизить массу двигателя и одновременно уменьшить объем
картерного пространства.
Диаметр диффузора имеет относительно малый размер и обес-
печивает качественное приготовление смеси, что важно для устой-
чивой работы двигателя на различных режимах.
Рис. 44. Внешний вид двигателя МД-5 «Комета» и его чертеж.
В середине справа — диаграмма газораспределения.
81
82
Рис. 46. Внешний вид двигателя «Полет» и его чертеж.
В середине справа — диаграмма газораспределения.
Конструкция двигателя отличается простотой и малым количест-
вом деталей. Картер — из алюминиевого сплава, отлит в кокиль
и выполнен в виде моноблока. В носке картера запрессована брон-
зовая втулка, снижающая трение скольжения и уменьшающая из-
нос коленчатого вала и втулки. Диффузор представляет одно це-
лое с картером. Для установки жиклера сделано отверстие 04 лш.
Перепускной и выпускной каналы выполнены с помощью механичес-
кой обработки. В верхней части картера имеется шесть отверстий с
резьбой М3 х 0,5, используемые для крепления головки цилиндра.
На картере сделаны также четыре резьбовых отверстия М3 х 0,5
для крепления задней крышки.
Облегченный поршень имеет ребро жесткости и бобышки для
поршневого пальца. В верхней части поршня имеется плоский де-
флектор, выполненный фрезерованием. Шатун дюралюминиевый
без бронзовых втулок, имеет смазочные отверстия.
Гильза цилиндра проста по конструкции, выпускные и пере-
пускные окна обработаны дисковой фрезой. Внутренняя по-
верхность притерта, наружная шлифована. Ребра охлаждения го-
ловки могут быть двух видов: выполненные точением и фрезерова-
нием. Резьбовое отверстие для калильной свечи имеет резьбу
Мб,35 х 0,8 мм.
В качестве калильных свечей на двигателе «Полет» предпочти-
тельно использовать такие, которые имеют спираль, выполненную
на основе платиновых сплавов.
Рис. 47. Конструкция двигателя «Поле1».
л
83
Коленчатый вал является одновременно распределительным
элементом. Впускное окно имеет прямоугольную форму.
Двигатель МАИ-10 (рис. 48 и 49)
Двигатель МАИ-10 предназначен для установки на кордовую
скоростную модель. Двигатель экспонировался на ВДНХ, где от-
мечен серебряной медалью. Он разработан, спроектирован, постро-
ен и испытан в студенческом конструкторском бюро факультета
№ 2 (СКБ-2) МАИ. Его эксплуатация возможна как на авиацион-
ных, так и на морских скоростных моделях и на моделях автомо-
билей. Как все двигатели большого рабочего объема двигатель
МАИ-10 имеет калильное зажигание.
Картер из алюминиевого сплава АЛ5 отлит в земляную форму
с последующей термической обработкой. Он моноблочного типа.
К задней его части четырьмя винтами М3 х 0,5 прикреплена зо-
лотниковая крышка. Для сборки поршневой группы в картере сде-
лано отверстие. В носке картера запрессованы два шариковых под-
шипника размерами 10 X 22 х 6 мм, на которые устанавливается
коленчатый вал.
Коленчатый вал изготовлен из хромоникелевой стали 18ХНВА.
Поверхность коленчатого вала цементируется на глубину 0,4 мм
и затем термообрабатывается до твердости HRC — 56—60.
В гильзе имеются выпускные и перепускные окна. Они имеют
перемычки; которые при необходимости позволяют использовать
поршень, снабженный поршневыми кольцами.
Конструкция поршня имеет свои особенности: днище его сделано
из чугуна марки СЧ21-40, стакан из дюралюминия АК4-1. Поршень
притерт к гильзе с зазором 4—7 мкм. В стакане поршня сделаны
отверстия для поршневого пальца и кольцевые проточки для фик-
сирующих замков и предохранения пальца от осевого перемещения.
Стакан соединен с днищем развальцовкой.
Поршневой палец пустотелый, изготовлен из термообработан-
ной и цементированной стали 18ХНВА. От продольного перемещения
он фиксируется стопорными упругими замками.
Головка двигателя устанавливается в гильзе цилиндра с уплот-
нительной алюминиевой прокладкой и крепится к корпусу восемью
винтами М3 X 0,5.
Задняя крышка является частью золотникового впуска. Диско-
вый текстолитовый золотник распределяет впуск рабочей смеси.
Золотник вращается на стальной оси. Крышка имеет сменные втул-
ки для регулирования смесеобразования при различных условиях
работы двигателя. На диффузоре снизу установлен жиклер.
Зажигание обеспечивается калильной свечой от источника пи-
тания постоянного тока напряжением 1,5 в.
Рис. 48. Внешний вид двигателя МАИ-10 и его чертеж.
В середине слева — диаграмма газораспределения.^
84
G -ф-1
85
Рис. 49. Конструкция двигателя МАИ-10.
Двигатель МАИ-25 (рис. 50 и 51)
Двигатель МАИ-25 предназначен для эксплуатации на сравни-
тельно тяжелых моделях летательных аппаратов и на спортивных
моделях судов. Рабочий объем его цилиндров до 30 см3 (рис. 51).
Двигатель имеет одноканальную продувку. На двигателе пре-
дусмотрена установка глушителя и дросселя газа.
Картер двигателя — наиболее сложная его деталь; отлита точ-
ным литьем из алюминиевого сплава АЛ5 с последующей терми-
ческой обработкой. Для уменьшения массы картер выполнен моно-
блочным. К задней части его четырьмя винтами М4 х 0,7 крепится
золотниковый распределительный узел. В картер запрессованы
два шариковых подшипника с размерами 12 х 28 х 7 мм и 15 х
X 35 х 11 мм, на которые устанавливается коленчатый вал.
Кривошипно-шатунный механизм состоит из коленчатого вала
и шатуна. Коленчатый вал изготовлен из стали 18ХНВА, цементи-
рован и термообработан. Шатун выполнен из высокопрочного алю-
миниевого сплава В95.
Гильза цилиндра поршневой группы изготовлена из стали ШХ 15,
термообработанной до твердости HRC = 56—6Э. В ней имеются
выпускные и перепускные окна с перемычками. Поршень изготов-
лен из чугуна марки СЧ21-40 и притерт к гильзе цилиндра с зазо-
ром около 6—10 мкм. В поршне сделаны отверстия для поршневого
пальца и кольцевые проточки для фиксирующих замков поршне-
вого пальца. Поршневой палец пустотелый, изготовлен из термо-
обработанной стали 18ХНВА.
Рис. 50. Внешний вид двигателя МАИ-25 и его чертеж.
В середине слева — диаграмма газораспределения.
86
I
87
Система зажигания состоит из калильной свечи и источника по-
стоянного тока с напряжением 1,6 в. Калильная свеча разборная,
корпус свечи стальной. В качестве изолятора использован паро-
нит. Спираль свечи изготовлена из платино-родиевой проволоки,
диаметром 0,3 мм.
20. НОВЫЕ СПОРТИВНЫЕ ДВИГАТЕЛИ
В последние годы спортивные результаты значительно возрос-
ли. Причинами роста в основном является появление новых дви-
гателей. Ниже приводится описание некоторых зарубежных двига-
телей, которые хорошо зарекомендовали себя на спортивных сорев-
нованиях и выпускаются сейчас серийно: ТWA-15 (США), «Rostuic»
К-15 и «Rossi» R-15 (Италия).
Двигатель ТWА-15 (рис. 52 и 53)
Особенностью этого двигателя является использование явлений
резонансного выхлопа, что позволило значительно увеличить мощ-
ность. Двигатель TUM-15 (США) рассчитан на работу при
27 000 об/мин. Большие обороты двигателя отразились на его кон-
струкции.
В настоящее время двигатели такого типа находят все большее
распространение в моделизме, в том числе в морском и автомо-
бильном— с их помощью достигаются самые высокие спортивные
результаты.
Конструкция двигателя имеет ряд отличий от ранее рассмотрен-
ных. В ней использована трехканальная продувка, которая имеет
широкое распространение на гоночных мотоциклетных двигателях;
используются волновые (резонансные) явления в выпускной сис-
теме; впуск рабочей смеси осуществляется дисковым золотником.
На первых двигателях TU7/1-15 был установлен впускной узел
серийного двигателя «Torpedo» 15/?. От него же был взят передний
носок, в котором были установлены специальные прецизионные под-
шипники, выдерживающие значительно большие нагрузки, чем
обычные.
Картер двигателя имеет три перепускных канала, которые мо-
гут быть выполнены механической обработкой или отлиты с ис-
пользованием асбесто-гипсовых или графитовых стержней.
Выпускной патрубок обработан под установку резонансно’] тру-
бы. С целью уплотнения в выпускном патрубке сделана проточка
для установки резинового кольца. Резиновое кольцо подвергается
воздействию высокой температуры отработавших газов, вследствие
чего обычные сорта резины разрушаются. Поэтому используется
силиконовая резина.
88
Рис. 51. Сравнение двигателей
Сох Pee Vee (III), «Метеор» (II)
и МАИ-25 (I), имеющих рабочие
объемы 0,3; 2,5 и 25 см\
Диаметр пальца коленчатого вала равен 4 мм. Уменьшение раз-
мера диаметра пальца вызвано стремлением снизить скорость сколь-
жения нижней шейки шатуна и тем самым снизить потери на
трение.
Оригинально на двигателе TWA-15 выполнена конструкция
крепления опорной шайбы. Она фиксируется на коленчатом валу
винтом. Для упора винта сделана лыска.
Наибольшие динамические и термические нагрузки при больших
числах оборотов испытывает поршневая группа; величина нагрузок
89
Рис. 53. Чертежи
двигателя ТИЛ4-15.
010,5
зависит в первую очередь от ее массы. Для двигателя TWA-Vb
оптимальная масса поршневой группы составляет 8,4 г: поршень_
5,9 г, поршневой палец — 0,8 г, шатун— 1,7 г.
Двигатель «Kosmic» К-15 (рис. 54, 55)
Двигатель выпускается итальянскими фирмами серийно и поль-
зуется широкой популярностью. Двигатель по своей схеме напо-
минает двигатель ТЙ7Д-15. Отличается он следующими конструк-
тивными особенностями. Картер моноблочный с трехканальной
продувкой. Каналы по форме значительно отличаются от каналов
двигателя ТИ7Л-15. Своеобразно у него оформлена система выпус-
ка. Фланцевый переходник выполнен отдельно. Применение та-
кой конструкции может быть оправдано стремлением снизить тепло-
напряженность двигателя в районе выпуска. Передача тепла от
отработавших газов картеру значительно уменьшается из-за боль-
шого термического сопротивления между фланцем и картером.
«Kosmic» КЛЬ имеет продувку Шнюрле с двумя прямоуголь-
ными перепускными каналами, расположенными сбоку от заднего
выпускного патрубка и третьим каналом, расположенным напротив
него. Открытие третьего канала происходит через 4° после от-
крытия боковых перепускных каналов.
Головка цилиндра выполнена составной. В середине вставлена
алюминиевая втулка, которая образует камеру сгорания; в нее
ввинчивается стандартная калильная свеча.
Рис. 54. Внешний вид двигателя *Kosmic» А*-15.
91
Рис. 55. Детали двигателя «Kosmic» Д'-15:
/— гильза цилиндра. 2— поршень, 3— поршневой палец, 4— шатун. 5 — стопорное кольцо. '> -• картер. 7 — переходник. Д’ — прокладка, 9 - уп-
лотняющее резиновое кольцо. 10— карбюратор, //—задняя золотниковая крышка. /?— крепежная тайка. // • коленчатый вал, 14 — ратре--
ной конус, 15— прижимная шайба, /6 — опорная шайба, 17 — калильная свеча, /5— прокладка, ГУ — втулка толовкп цилиндра, 20 — головка
цилиндра, 21 — прокладка под калильную свечу.
Коленчатый вал сбалансирован (на щеке вала имеются фрезе-
ровки для устранения дисбаланса, они закрываются снаружи ме-
таллическим кольцом).
Неметаллический дисковый золотник вращается в бронзовой
втулке, вместе с которой он посажен на стальную закаленную ось
диаметром 3,5 мм.
Поршневая группа имеет массу 8,0 г: поршень — 5,5 г, шатун—
1,7 г, поршневой палец — 0,8 г. Характеристики двигателя в печати
не приводятся, только сообщается, что двигатель изготовлен для
работы на стандартном топливе ФАИ (80% — метанола, 20%—
касторового масла) и что если используется топливо с нитроме-
таном, то следует изменить степень сжатия и длину резонансной
трубы.
Двигатель «Rossi» /?-15 (рис. 56 и 57)
Этот двигатель в последние годы получил большое распростране-
ние в моделизме благодаря возможности достижения высокой мощ-
ности.
Существует мнение, что двигатели, использующие резонансные
трубы, должны иметь впуск рабочей смеси через заднюю крышке,
что увеличивает сжатие рабочей смеси в картере. Поскольку опыт
применения резонансных труб имели конструкторы мотоциклетных
гоночных двигателей, то и система впуска, которая там использо-
валась, а именно дисковые золотники, была перенесена и на мо-
дельные двигатели. Конструкторы этого двигателя братья Росси
имели большой опыт по созданию авиамодельных двигателей.
Работа над двигателем продолжалась около пяти лет. В резуль-
тате двигатель, имеющий впуск через коленчатый вал, показал
прекрасные результаты как в работе с резонансной трубой, так
и без нее.
Двигатель имеет продувку Шнюрле с выпуском назад, и его пе-
репускные каналы заметно мельче, чем у двигателя «Kostnic» /(-15,
но их площадь несколько большая: три перепускных окна факти-
чески соединяются на стенках гильзы цилиндра; открываются енн
одновременно.
На первых образцах двигатель имел общепринятую головку ци-
линдра. Но на новых вариантах головка выполнена с переходни-
ком под свечу Сох (см. описание двигателя Сох Pee Vee).
Поршневая группа двигателя имеет массу 8,0 г: поршень —
5,2 г, поршневой палец — 0,8 г, шатун — 2,0 г. «Rossi» /?-15 с
резонансной трубой развивает мощность 0,62 кет (0,85 л. с.) при
28000 об/мин (топливо стандартное). Модификация двигателя
«Rosst» R-\b предположительно достигает мощности 0,736 кьт
(1,00 л. с.) при 26 000 об/мин. Большая мощность при меньших
оборотах, видимо, достигнута изменением кривизны внешней ха-
рактеристики.
^3
21. СПЕЦИАЛЬНЫЕ ДВИГАТЕЛИ
Двигатель Сох Pee Vee (рис. 58 и 59)
Особенностью этого типа двигателей, выпускаемого в США,
является технологичность конструкции и вместе с тем ее легкость и
компактность. Двигатель имеет высокие эксплуатационные данные.
Двигатель Сох Pee Vee самый малый из серийных двигателей, име-
ющих калильное зажигание. Двигатели Сох, имеющие сравншель-
ио большие рабочие объемы (1,5 и 2,5 см*), успешно эксплуатиру-
ются на спортивных моделях.
Картер двигателя штампованный, с последующей механической
обработкой. С целью уменьшения внутренней полости картера для
шатуна сделана кольпевая проточка. Соединение картера с цилинд-
ром резьбовое . В торце картера резьбовое отверстие для крепления
задней крышки двигателя и одновременно корпуса бака.
Цилиндр двигателя изготовлен из стали и имеет двухканаль-
ную продувку. Перепускные каналы выполнены внутри гильзы,
Рис. 57. Детали двигателя
/ — гильза цилиндра, 2— поршень, 3— втулка головки цилиндра. 4— шатун, 5 — пор-
шневой палец, б — головка цилиндра, 7— обтекатель втулки винта д— гайка кока,
9— креп/жная гайка, /(/—прижимная шайба, // — коленчатый вал, /2— разрезной
конус, 13 -опорная шайба. /4 — картер /5 — задняя крышка, 16—крепежные винты
задней крышки. /7 — регулировочная игла жиклера, /5 — контргайка жиклера, 19—
диффузор, 20 — ж нк пер, 21 — уплотняющее резиновое кольцо.
94
95
как у двигателя МК-12В. В цилиндре сделаны два выпускных окна
и проточены ребра охлаждения; в верхней части цилиндра нарезана
мелкая внутренняя резьба для закрепления головки.
Головка цилиндра изготовлена совместно с калильной свечой.
Она сделана из дюралюминиевого сплава типа Д16Т; в верхней час-
ти ее завальцован стальной изолированный сердечник, к которому
приварена спираль из платинового сплава (второй конец спирали
зачеканивается на головке). Для более надежного крепления копна
спирали в головке сделано сверление, в которое запрессован штифт
из алюминиевого сплава, куда и зачеканивается второй конец
спирали. Головка-свеча позволяет уменьшить размеры камеры
сгорания и массу двигателя. На головке имеются ребра охлажде-
ния, верхнее ребро усилено, и в нем сделаны две прорези для тор-
цевого ключа.
Поршневая группа имеет необычную конструкцию, которая
интересна тем, что верхняя головка стального шатуна выполнена
в виде сферы и завальцована — соединение этих деталей неразбор-
ное. Поршень хромированный, точно подогнанный к цилиндру.
Коленчатый вал изготовлен из каленой стали, поверхность его
обработана с высокой чистотой. Средняя часть вала имеет проточку
на глубину 0,15 мм, уменьшающую трение при вращении. Вал уста-
новлен в картер без бронзовых втулок и соответственно отбалансиро-
ван. Для уменьшения массы щека коленчатого вала выполнена с
одной стороны конической. На конце вала сделана накатка, на ко-
торую устанавливается опорная шайба; для крепления воздушного
Рис. 58. Внешний вид двигателя
▼ Pee Vee,
Сох
винта внутри вала нарезана
резьба.
Задняя крышка картера яв-
ляется одновременно и впускным
узлом. Впуск рабочей смеси про-
исходит следующим образом: ра-
бочая смесь входит в картер че-
рез осевое отверстие диаметром
1,7 мм в крышке. Около этого от-
верстия установлена бронзовая
пластинка толщиной 0,05 мм.
Пластинка может колебаться
между отверстием и стопорным
кольцом, сделанным из пружин-
ной проволоки. При повышении
давления в картере пластинка
прижимается к отверстию и за-
крывает выход рабочей смеси из
внутренней полости картера.
Задняя крышка одновременно
является частью топливного ба-
ка, боковые стенки которого об-
разуются корпусом.
96
1 — цилиндр,
Рис. 59. Детали двигателя Сох Pee Vee:
2 — каргер, 3 — бак, 4 — головка цилиндра, 5 — шайба, 6 — винты,
7—задняя крышка, 8— поршень, 9— прокладка, 10— коленчатый вал.
Плита служит элементом крепления двигателя к модели, а также
совместно с задней крышкой образует топливную емкость. На пли-
те установлен карбюратор. В верхней части плиты запрессован жи-
клер с регулировочной иглой. Топливо в жиклер подается по ней-
лоновой трубке (внутри которой вставлена стальная спираль, не-
допускающая ее перегиба). В верхней части плиты имеются два
штуцера: заправочный и дренажный.
Для облегчения запуска столь малого по размерам двигателя на
некоторых модификациях используется пружинный стартер; не-
которые же двигатели оборудованы и регулировкой подачи газов.
Двигатель может успешно использоваться на авиационных мо
делях для полета как в закрытых помещениях, так и на воздухе.
Двигатель Vankel (рис. 60—62)
В пятидесятых годах впервые на страницах прессы появились
сообщения о новом типе двигателя внутреннего сгорания, отлича-
ющемся мощностью и компактностью в сравнении с обычными ти-
пами двигателей. Этот тип двигателя все шире используется в авто-
мобилях. В нашей стране также ведутся работы по модификации
этого двигателя. В последние годы был построен модельный вариант
рассматриваемого двигателя, который стал использоваться на лета-
ющих моделях. Основные отличия его от обычных поршневых дви-
гателей заключаются в отсутствии кривошипно-шатунного механиз-
ма, создающего большие инерционные силы при высоких оборотах
вала двигателя. Кроме того, система имеет высокую уравновешен-
ность, что ведет к уменьшению вибраций, возникающих при ра-
боте двигателя. Д\одельные двигатели Vankel строятся в ФРГ
4 Зак. 1527
97
серийно фирмой NSU. Этот двигатель получил название роторно-
поршневого.
На рисунке 63 показана схема роторно-поршневого двигателя
Vankel, по принципу которого построены все модельные двига-
тели этого типа. Вал вращается в подшипниках, установленных
в корпусе двигателя. На валу находится цилиндрический, жестко
закрепленный эксцентрик, со свободно посаженным ротором-порш-
нем, способным вращаться относительно эксцентрика. На боковой
стенке корпуса имеется шестерня с внешним зацеплением, уста-
новленная хнеподвижпо; она входит в зацепление с зубчатым
колесом, установленным на роторе-поршне и имеющим внутрен-
нее зацепление.
Эксцентрик вместе с валом вращается в направлении, ука-
занном стрелкой (рис. 64). Когда точка /, лежащая на образую-
щей эксцентрика, займет положение, занимаемое точкой 2,
Рис. 60. Общий вид двигателя Vankel.
Рис. 61. Двигатель Vankel со сня-
▼ той крышкой.
тогда ротор-поршень переме-
стится в некоторое положение,
которое определяется передаточ-
ным числом зубчатого зацепле-
ния — для модельных двигате-
лей, равное 3 : 2, т. е. при трех
оборотах эксцентрикового вала
по часовой стрелке ротор-пор-
шень совершит только два обо-
рота. Поэтому относительно не-
подвижного корпуса ротор-пор-
шень за это время совершит один
оборот в том же направлении,
что и вал.
Ротор-поршень разделяет
внутреннюю полость статора на
три объема, которые при его дви-
жении изменяются, причем в
каждом из них происходят рабо-
чие процессы цикла. Когда ро-
тор-поршень занимает положе-
ние I, то в объеме происходит
всасывание рабочей смеси; при
дальнейшем движении поршня в
этом же объеме происходит сжа-
тие рабочей смеси и подготовка
ее к сгоранию. Повернувшись
на определенный угол, ротор-
поршень займет положение III,
при котором рабочая смесь, про-
должая сжиматься, входит в зо-
ну действия калильной свечи.
Из-за так называемого «периода
98
Рис. 62. Детали двигателе Vankel:
/ — передняя крышка, 2 — корпус статора, 5 —задняя крышка. 4—калильная свеча,
6— золотник, 6 — уплотнители, 7 — вал, 0 — ротор-поршень, Р— карбюратор.
запаздывания» воспламенение рабочей смеси произойдет за время
передвижения ротора-поршня на некоторый угол поворота эксцен-
трикового вала. Далее происходит рабочий ход и выпуск (IV, V).
Такие же процессы в той же последовательности имеют место и в
других объемах, ограниченных гранями ротора-поршня. Таким
образом, его полный оборот по своему действию аналогичен трех-
цилиндровому двухтактному двига1елю. За полный цикл проис-
ходит три рабочих хода.
Газораспределение в двигателе Vankel осуществляется ротором-
поршнем, который перекрывает впускные и выпускные каналы.
В положении IV происходит перекрытие выпускных и впуск-
ных каналов.
4* 99
Дополнительные
впускные окна
Корпус
Впуск
Эксцентриковый вал
Калильная
свеча
Закрепленная
шестерня
Камера сгорания
Шестерня внутрен-
него зацепления
Уплотнение
Сжатие
Всасывание
◄ Рис. 63. Принципиальная схема
двигателя Vankel.
22. РЕАКТИВНЫЕ
ДВИГАТЕЛИ
Модельный пульсирующий
воздушно-реактивный
двигатель
В послевоенное время в
авиации началось широкое
использование реактивной
техники. Это нашло свое от-
ражение и в авиамодельном
деле: на моделях стали уста-
навливать реактивные двига-
тели. Первым реактивным
двигателем, получившим ши-
рокое распространение, был
пульсирующий воздушно-ре-
активный двигатель РАМ-1
(рис. 65). Конструкция его от-
личается простотой и техноло-
гичностью. Работает пульси-
рующий воздушно-реактив-
ный двигатель (Пу ВРД) сле-
дующим образом.
В камеру сгорания через
клапанную решетку поступа-
ет рабочая смесь, приготов-
ляемая в диффузоре, где со-
здано наименьшее статическое
давление. Рабочая смесь во-
спламеняется от искровой
свечи. Образующиеся продук-
ты сгорания создают повышен-
ное давление в камере сгора-
ния. Клапанная решетка под
действием перепада давления
закрывает впускные отвер-
стия, и сгоревшие газы пере-
мещаются к соплу. Истекая из
сопла, они создают реактив-
ную тягу, в результате чего и
Рис. 64. Схема рабочего
процесса двигателя
Vankel.
100
Рис. 65. Модельный пульсирующий двигатель РАМ-1. Внизу для сравнения
даны модели самолетов с поршневыми и реактивными двигателями.
в камере сгорания давление снижается до атмосферного. Парамет-
ры выпускной системы должны быть определенными для каждого
типа двигателя. Соответственно им подбирается клапанная система
двигателя, собственная частота колебаний которой должна соответ-
ствовать частоте вспышек настроенной выпускной системы дви-
гателя.
Высокая Температура газов в камере сгорания и то, что неболь-
шая часть газов все-таки протекает через клапанную решетку, на-
рушает работу клапанов. Под действием высокой температуры они
со временем теряют упругие свойства и количество протекающих
раскаленных газов возрастает. Резонансный режим делает устойчи-
вой работу двигателя лишь в узком диапазоне частот. Без охлажде-
ния стенки камеры разогреваются до температуры 700—900°С.
Пульсирующие воздушно-реактивные двигатели используются
на кордовых моделях. Именно эти двигатели применяли для уста-
новления абсолютного мирового рекорда скорости моделей, состав-
ляющего в настоящее время 395,64 км/ч.
Основные требования, предъявляемые к этим двигателям, за-
ключаются в ограничении массы (0,5 кг) и объема камеры (0,5 л).
101
Этот класс двигателей представляет интерес в основном для ре-
кордных моделей. Спортивные соревнования по этому классу двига-
телей проводить затруднительно из-за повышенного шума при их
работе, который значительно превышает допустимые нормы (80 дб),
а спортивные соревнования по кордовым моделям в основном про-
водятся вблизи густонаселенных районов. Шум пульсирующего дви-
гателя составляет 120 дб. Следовательно, удаленность места запуска
должна составлять не менее одного километра от населенного рай-
она. Описанный двигатель был разработан заслуженным мастером
спорта М. Е. Васильченко. Большую работу по доводке двигателя
РАМ-1 проделал мастер спорта И. И. Иванников. Модель с этим дви-
гателем установила несколько абсолютных мировых рекордов ско-
рости.
Корпус двигателя сварен точечной сваркой из нержавеющей
стали 1Х18Н9. Головка сделана из алюминиевого сплава Д16Т,
в которой под углом 303 просверлено 10 отверстий диаметром 9,5 мм.
В головку ввинчивается латунный жиклер подачи топлива, в кото-
ром имеются два отверстия диаметром 0,7 мм. В двигателе имеется
резьбовое отверстие для искровой свечи М10 х 0,8. Капот двигате-
ля сделан из алюминиевого сплава А;ХЩ. Головка соединяется с кор-
пусом при помощи резьбы М62 х 1.
Корпус состоит из пяти деталей: резьбового кольца, свечной
втулки, камеры сгорания, конуса и резонансной трубы. Клапан
изготовлен из стали ЭИ-100 толщиной 0,2 мм. Для предупреждения
чрезмерной деформации клапана установлена предохранительная
шайба (сталь марки 20). В резьбовую втулку ввинчивают искровую
свечу зажигания. Напряжение на свечу при запуске двигателя по-
дается от магнето. На большинстве двигателей, эксплуатируемых
в последнее время, запуск производят от факела — ветоши, пропи-
танной бензином; на вход двигателя подают воздух, сжимаемый
автомобильным насосом.
При запуске этого двигателя необходимо применять меры по-
жарной безопасности, т. е. вблизи двигателя должны находиться
песок и огнетушители.
Миниатюрный турбореактивный двигатель
До последнего времени о миниатюрных турбореактивных дви-
гателях сведений не было. В чехословацком журнале «Моделярж»
№ 1 за 1965 год появилось сообщение о том, что американская фирма
«Турбокрафт Инженеринг корпорейшн» в штате Северная Кароли-
на создала миниатюрный турбореактивный двигатель «Turbokrafb
U/22 (рис. 66).
Длина двигателя составляет 300 мм, диаметр 70 мм. Сгорание
рабочей смеси происходит в восьми отдельных камерах сгорания,
в каждой из которых установлена калильная свеча. Ротор имеет
одноступенчатую осевую турбину и одну ступень центробежного
компрессора.
Ю2
Смазка подшипников, работающих при высокой скорости, вре-
менно осуществляется добавлением в топливо нескольких процен-
тов масла.
Топливо распыляется воздухом перед входом в компрессор.
Для снижения температуры в камере сгорания подается избыток
спиртовой смеси, которая при испарении отбирает часть тепла и
снижает температуру газов, поступающих на турбину.
Сухая масса двигателя — 0,625 кг. Статическая тяга этого дви-
гателя составляет 3,6 дан. При включении форсажной камеры сго-
рания его тяга на стенде составляет 4,5 дан.
Удельная масса двигателя «Turbokraft» U/22— 0,174 кг/дан при
форсаже — 0,139 кг/дан.
Запуск двигателя осуществляют электростартером, который рас-
кручивает ротор двигателя до 10 000 об!мин. Далее ротор вращается
со скоростью до 32 000 об/мин. Работает двигатель на спиртовой сме-
си. Минимальные обороты составляют 9750 об/мин. При 9000 об/мин
двигатель глохнет.
Температура на выходе из сопла составляет 540°С.
На форсажном режиме двигатель запускается при 10 000 об/мин\
максимальные обороты на этом режиме составляют 48 000 об'мин.
Обороты холостого хода — 9000 об1 мин. Двигатель останавливает-
ся при 8260 об/мин. Расход топлива— 150 г;мин.
Глава VI
ОСНОВНЫЕ СПОСОБЫ ФОРСИРОВАНИЯ ДВИГАТЕЛЕЙ
Выпускаемые промышленностью двигатели, в силу того что они
изготавливаются в больших количествах, не отвечают требованиям,
предъявляемым к двигателям, используемым для достижения на-
ивысших результатов. Как правило, серийный двигатель — это
технологичный двигатель, изготовление которого не вызывает
особых трудностей в условиях завода. Этот двигатель собирается из
взаимозаменяемых деталей, и индивидуальная подгонка деталей
Рис. G6. Газотурбинный двигатель фирмы *Turbokraft* (США),
103
здесь отсутствует. Однако серийный двигатель изготавливается с до-
статочно большим запасом прочности и может быть доработан пли
форсирован для получения максимальной мощности, правда, в
ущерб его долговечности.
Форсирование двигателя — это доработка его отдельных дета-
лей и узлов, их тщательная индивидуальная пригонка, направлен-
ная на обеспечение стабильной работы и на получение максимальной
мощности. Форсирование двигателя производится в нескольких на-
правлениях:
— облегчение шатунно-поршневой группы,
— уменьшение гидравлических потерь по пути рабочей смеси,
— выбор оптимальной степени сжатия,
— корректировка диаграммы фаз газораспределения,
— использование резонансных явлений на выпуске,
— снижение механических потерь на трение,
— использование высокоэффективных топливных смесей и др.
Рассмотрим некоторые из них.
23. ВЛИЯНИЕ СТЕПЕНИ СЖАТИЯ
Мощность двигателя и его экономичность во многом зависят от
степени сжатия. Чем больше степень сжатия, тем больше мощность.
Возрастание мощности происходит за счет повышения температуры
рабочей смеси в конце такта сжатия, а также за счет повышения
давления. Степень сжатия определяется по формуле:
Ур+Ус }
Ис
где Vc — объем камеры сгорания, т. е. объем, заключенный между
дном цилиндра и поршнем, находящимся в верхней мертвой
точке;
Vp — объем, вытесняемый поршнем, движущимся от верхней
кромки выпускного окна до верхней мертвой точки.
Степень сжатия калильных двигателей колеблется в пределах
8—10, компрессионных—12—20.
Регулирование степени сжатия компрессионных двигателей за-
труднений не вызывает, ввиду того что изменение степени сжатия
происходит с помощью контрпоршня и регулировочного винта.
С калильными двигателями все обстоит намного сложнее из-за
неудобства регулирования. Выбор степени сжатия двигателя за-
висит от нескольких факторов, таких, например, как влажность
воздуха. Очень часто отрегулированный и испытанный двигатель
«не хочет» работать в условиях другого города, местности. По-
этому для калильных двигателей очень важно подобрать такую
степень сжатия, которая позволила бы двигателю работать без
преждевременной вспышки. Для подбора степени сжатия ка-
лильного двигателя необходимо иметь комплект прокладок из
алюминиевой или медной фольги толщиной 0,1; 0,15; 0,2 мм.
104
Степень сжатия подбирается
конкретно для каждого дви-
гателя при условиях, близ-
ких к соревнованиям с уче-
том применяемого топлива
путем изменения количества
прокладок.
Подбор производится опыт-
ным путем. Мощность двига-
теля определяется по внешним
характеристикам, построен-
ным на основании работы
двигателя с различными сте-
пенями сжатия. Отсюда вы-
бирается оптимальная, т. е.
наилучшая, степень сжатия
для данного двигателя. Голов-
Регулировочная прокладка
ка калильного двигателя С ре- Рис. 67. Установка прокладок под
гулировочными прокладками головку двигателя,
представлена на рисунке 67.
Некоторые погрешности при подборе степени сжатия двигателей
могут быть компенсированы применением в составе топливной смеси
нитрометана. Такая топливная смесь требует для своего воспла-
менения меньшую степень сжатия.
24. ВЛИЯНИЕ ГАЗОРАСПРЕДЕЛЕНИЯ
НА МОЩНОСТЬ ДВИГАТЕЛЯ
Выбор оптимальных величин фаз газораспределения имеет боль-
шое значение, так как от этого зависят обороты двигателя, расход
топлива, пусковые качества и, самое главное, мощность двигателя.
Влияние газораспределения на мощность двигателя рассмот-
рим на примере экспериментального двигателя, выполненного на
базе серийного двигателя МД-2,5 «Метеор».
Двигатель имеет поперечную продувку, и его особенностью явля-
ется равная по величине продолжительность выпуска и перепуска
(140° поворота коленчатого вала). Конструкция двигателя позво-
ляет изменить продолжительность выпуска и перепуска и начало
впуска рабочей смеси, определяемое углом ПКВ (поворот колен-
чатого вала).
Протекание процесса газораспределения при этой продувке
можно представить следующим образом: в момент открытия выпуск-
ных и перепускных окон давление газов в цилиндре составляет при-
мерно 4 ата, а давление рабочей смеси в картере двигателя около
1,3 ата, поэтому в начальный момент отработавшие газы устремляют-
ся как в выпускные, так и в перепускные окна. Давление в цилин-
дре быстро падает, начинается интенсивная продувка цилиндра
сначала отработавшими газами, а затем свежей рабочей смесью.
105
Рис. 68. Зависимость мощности двигателя от начала впуска рабочей
смеси.
В результате проведения экспериментальных работ было уста-
новлено, что влияние начала впуска рабочей смеси на мощность дви-
гателя несущественно. Результаты испытаний приведены на гра-
фике^ (рнс. 68), где по оси абсцисс отложены углы начала впуска ра-
бочей смеси (в углах поворота коленчатого вала), а по оси ординат
мощность двигателя в л. с. Из графика видно, что максимальная
мощность достигается в том случае, когда угол начала впуска состав-
ляет 30° относительно нижней мертвой точки двигателя*.
Влияние фаз газораспределения выпуска, продувки и перепуска
на мощность двигателя производилось увеличением высоты выпуск-
ного окна, а также установкой прокладок между буртиком гильзы
и картером при сохранении неизменной степени сжатия. Степень
сжатия можно сохранить, если из-под головки двигателя убрать
прокладку, равную по толщине прокладке, установленной под бур-
тиком гильзы.
На графике зависимости мощности двигателя от продолжитель-
ности фаз выпуска при постоянстве фаз перепуска (138°) видно, что
мощность существенно изменяется при незначительном изменении
фаз выпуска (рис. 69). Значительное снижение мощности имеет
место в том случае, когда фаза выпуска становится меньше'фазы
перепуска. Это объясняется попаданием большого количества отра-
ботавших газов в картер двигателя при открытии перепускных и еще
закрытых выпускных окон.
На рисунке 70 представлен график зависимости мощности дви-
гателя от совместного изменения продолжительности фаз выпуска
и перепуска. Из этого графика следует, что незначительное измене-
ние фаз выпуска и перепуска существенно влияют на изменение
* Замеры мощности производились через 10° поворота коленчатого вала.
106
Рис. 69. Зависимость мощности от продолжительности фаз выпуска
при угле ср перепуска, равном 138°.
мощности двигателя, при этом оптимальные углы совместной про-
должительности фаз выпуска и перепуска находятся в пределах
142— 145° поворота коленчатого вала (по выпуску).
25. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ РЕЗОНАНСНЫХ ЯВЛЕНИЙ
НА ВЫПУСКЕ ДЛЯ УВЕЛИЧЕНИЯ МОЩНОСТИ
В последние годы среди моделистов получила распространение
модернизация старых модельных двигателей или изготовление новых
с применением так называемых резонансных труб (рис. 71). Резо-
нансная выпускная труба представляет разновид-
ность выпускной трубы с переменным сечением по длине. Резонан-
Рис. 70. Зависимость мощности двигателя от
продолжительности фаз
выпуска-перепуска.
107
сное явление сводится к следующему: при работе обычного двухтакт-
ного двигателя отработавшие газы через выпускное окно устремля-
ются в атмосферу. Если установить на выпускном окне двигателя
трубу веретенообразной формы, то при выпуске внутри нее образу-
ются волны, которые изменяют давление и движение газов в ци-
линдре. Там, где сечение уменьшено, волны, отразившись от стенок
трубы, возвращаются к выпускному окну двигателя. Часть рабочей
смеси, вышедшей из цилиндра в результате продувки, под действием
давления, образовавшегося внутри резонансной трубы, возвраща-
ется обратно в цилиндр двигателя, увеличивая плотность рабочей
смеси. В случае если колебание давления соответствует частоте вы-
пусков, то возникнет явление резонанса. Это явление способствует
повышению мощности двигателя и его экономичности. Экономич-
ность двигателя повышается примерно на 10%.
Модель с резонансной выпускной трубой представлена на ри-
сунке 72. Изготовление такой трубы трудоемко, и положительные
результаты могут быть достигнуты только после длительных опыт-
ных работ. Резонансные выпускные трубы устанавливают на ско-
ростные авиационные модели, а также на авто- и судомодели.
Эксплуатация двигателей с резонансной трубой сложнее эк-
сплуатации двигателей обычного типа и требует от спортсменов вы-
сокой квалификации.
26. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ СПЕЦИАЛЬНЫХ
МАТЕРИАЛОВ И СПЛАВОВ
Форсирование, или доводка двигателя, заключается не только в
доработке имеющегося двигателя, но и часто в изготовлении новых
деталей. Изготовление же новых деталей требует знания характери-
стики материала и его особенностей. Ниже приводится перечень
Рис. 71. Резонансная выпускная труба.
108
материалов, рекомендуемых для изготовления отдельных деталей
двигателя.
Высокопрочный сплав В95. Сплав хорошо обрабатывается реза-
нием. Детали из этого сплава должны иметь форму, обеспечивающую
минимальную концентрацию напряжений, т. е. большую плавность
всех переходов. Сплав применяется чаще всего для изготовления
шатунов двигателей. Сплав может быть термообработан для полу-
чения повышенных механических свойств. Термообработка — за-
калка при t = 465—475°С с последующим охлаждением в воде.
Плотность сплава В95 — 2,85 г! см3. Деталь, выполненная из термо-
обработанной заготовки, может иметь чистоту поверхности V8, V9.
Механические свойства сплава: предел прочности при растяже-
нии ав = 56 • 107 н!м2 = 56кгс/мм2\ относительное удлинение о
в % ~ 10; твердость (по Бринелю) НВ — 150.
Бериллиевые бронзы. Бывают марок БрБ2; БрБНТ1,9; БрБНТ1,7
и др. Обладают антифрикционными свойствами, хорошо сваривают-
ся, паяются и удовлетворительно обрабатываются резанием. После
109
закалки в воде при нагревании до t = 760’’ ± Ю'С бронза БрБ2
становится очень пластичной. Бериллиевая бронза используется
для изготовления подшипников скольжения, коленчатого вала
и шатуна.
Бериллиевая бронза имеет более низкие антифрикционные свой-
ства, чем фосфористые бронзы, но она обладает другим положи-
тельным свойством — имеет высокую стойкость к истиранию.
Титановые сплавы. Наиболее широкое распространение в про-
мышленности получили титановые сплавы марок ВТЗ; ВТ6; ВТ8.
Характерным для них являются сочетания малой плотности
(4,507 г/см3) с высокой прочносгью и отличной антикоррозийной
стойкостью во многих агрессивных средах. Недостатком титана
является низкая теплопроводность. Для избежания концентрации
напряжений и последующей поломки деталей, выполненных из ти-
тановых сплавов, необходимо предусмотреть плавные переходы при
сопряжении различных поверхностей.
Для деталей, изготовленных из перечисленных сплавов, преду-
сматривается термическая обработка в виде отжига при / = 750°С
и охлаждения на воздухе (ВТЗ) или закалки при t = 880°С с после-
дующим старением при t = 480-^500°С (ВТ6, ВТ8). Но даже не
термообработанная деталь обладает высокой прочностью.
В таблице 4 показаны свойства титановых сплавов (в отож-
женном состоянии, при 20°С).
Таблица 4
Марка сплава ВТЗ BT6 ВТ8
Предел прочности при растяжении зв дан/мм* Относительное удлинение, % Твердость НВ 95-115 10—16 260—340 90—100 8—13 320—360 105—118 8—12 310—350
Эти сплавы используют при изготовлении шатунов двигателей.
При использовании титана в качестве конструкционного материала
для шатуна необходимо в нижней и верхней головках шатуна уста-
новить бронзовые втулки, так как титан имеет плохие антифрик-
ционные свойства.
Высокопрочный чугун марки МН. Чугун марки МН является раз-
новидностью высокопрочного чугуна с шаровидным графитом и в
промышленности используется как конструкционный материал, слу-
жащий для изготовления поршней. Отливки из указанной марки
чугуна должны пройти процесс естественною или искусственного
ста рения.
Предел прочности при растяжении: ав = 50 • 107 н/'м2, (50 кгс/мм2).
Относительное удлинение 3 в % = 2. Твердость по Бринелю НВ—
170 320.
ПО
27. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ И КОНСТРУКТИВНЫЕ
ДОРАБОТКИ
Двигатель МД-5 «Комета»
Технологические и конструктивные доработки рассмотрим на
примере доработки двигателя МД-5 «Комета». Он выпускается круп-
ными сериями и является многоцелевым, т. е. приспособленным к
установке на модели различных классов. Чтобы упростить техно-
логию изготовления двигателя и снизить стоимость его производ-
ства, допускают отступления от доведенного индивидуальной под-
гонкой опытного образца. Эксплуатация серийного двигателя рас-
считана на моделистов невысокой квалификации. За счет снижения
мощности по сравнению с возможностями, заложенными в конструк-
ции, добились улучшения пусковых качеств и долговечности его.
Все это при желании позволяет моделисту дорабатывать серийный
двигатель, опираясь на его возможности, так, чтобы его характе-
ристики наиболее удачно подходили к выбранному спортсменом
классу модели. Чаще всего спортсменов интересуют возможности
увеличения мощности их двигателя. Поэтому ниже приведен ряд
проверенных практикой доработок, которые при их тщательном вы-
полнении заметно повышают мощность серийного двигателя.
Для доработки двигатель разбирают и каждую деталь в отдель-
ности осматривают. Затем проверяют соответствие действительных
фаз газораспределения приведенным в паспорте двигателя. Делается
это так: на вал двигателя укрепляю? градуированный диск с ценой
деления один градус; при этом нулевое деление диска совмещается с
вертикальной осью поршня, находящегося в нижней мертвой точке.
Вынимают из всасывающего патрубка двигателя диффузор и жиклер,
чтобы лучше видеть окно вала. Затем начинают поворачивать вал
по направлению его вращения, наблюдая за ним через патрубок.
В момент, когда передняя (по направлению вращения) кромка окна
вала совместится с правой — если смотреть с носка вала — кромкой
всасывающего патрубка (рис. 73), на градуированном диске отме-
чают деление, совпадающее с вертикальной осью двигателя. На
листе бумаги проводят окружность. От вертикальной оси в нижнем
секторе окружности, по направлению вращения двигателя, отклады-
вают отмеченный угол. Это будет началом фазы впуска.
Далее, поворачивая вал, совмещают заднюю (по направлению
вращения) кромку окна вала с левой кромкой впускного патруб-
ка и откладывают соответствующий угол по окружности — этобу-
дет концом фазы впуска. Аналогичным образом определяют
фазы продувки и выпуска и наносят их на диаграмму. Для этого,
начиная от верхней мертвой точки, вал поворачивают по направле-
нию вращения до совмещения верхней кромки поршня с верхними
кромками соответственно выпускных (рис. 74), а потом продувочных
окон. Это будет началом фаз выпуска и продувки. Поворачивая вал
111
Начало фазы всасывания
Рис. 73. Определение начала и конца фазы впуска.
далее, замечают углы, соответствующие совмещению верхней кром-
ки поршня с верхними кромками соответственно продувочных, а по-
том выпускных окон уже при движении поршня к верхней мертвой
точке. Это будет окончанием фаз продувки и выпуска. Так как дви-
жение начинается с верхней мертвой точки, то и углы фаз
выпуска и продувки нужно откладывать от вертикали в верхней
части диаграммы, по направлению вращения. Сравнивая получен-
ную диаграмму с указанной в паспорте двигателя, можно сказать,
насколько необходимо исправлять существующие фазы двигателя.
Фазы впуска, продувки и выпуска двигателя исправляют:
Рис. 74. Определение начала и конца фазы продувки и фазы выпуска.
112
изменением площади рас-
пределительного окна колен-
чатого вала, для чего необхо-
димо острые кромки окна рас-
пилить, как указано на ри-
сунке 75;
изменением положения
гильзы, т. е. ее выпускных и
продувочных окон относи-
тельно картера, что осуще-
ствляется за счет уменьшения
толщины буртика гильзы или
п рокл адок, уста н а вл и ваемы х
под буртик гильзы.
Изменение пли уточнение
диаграммы фаз газораспреде-
ления не исчерпывает возмож-
ностей доводки двигателя, по-
этому остальные мероприятия
Место
Рис. 75. Доработка
ного окна
двигателя
распределитель-
коленчатого вала
МД-5 «Комета».
по доводке можно свести к следующим направлениям:
— доработке и облегчению деталей двигателя и повышению
чистоты обработанных поверхностей;
— у.меньшению объема картера;
— подбору оптимальной степени сжатия для данного дви-
гателя;
— выбору калильных свечей (для двигателей калильного за-
жигания);
— выбору воздушного винга (маховика) для доработанного
двигателя;
— подбору топливной смеси
Форси рова н ие дви гател я
может быть оправдано толь-
ко в том случае, когда дви-
гатель готовится к ответствен-
ным (рекордным) запускам,
так как различного рода до-
работки существенно снижа-
ют ресурс двигателя.
Доработка гильзы двига-
теля заключается в том, что
острые углы прямоугольных
окон скругляются круглым
надфилем, после чего увели-
чивается высота окон. Высо-
ту окон не следует изменять
более чем на 0,7 мм. Изме-
нение высоты окон даже на
и др.
Рис. 76. Форма и размеры дорабо-
танного окна гильзы ци-
линдра двигателя МД-5
«Комета».
113
Замом верхнего Замок нижнего
поршневого кольца поршневого кольца
Рис. 77. Расположение замков пор-
шневых колец при сборке
двигателя МД-5 «Комета».
Рис 78. Облегченный поршень дви-
гателя МД-5 «Комета».
V
эту величину изменяет диа-
грамму фаз двигателя, поэтому
после окончательной доработки
всех необходимых деталей фазы
двигателя обязательно проверя-
ются. Форма доработанного ок-
на гильзы показана на рисун-
ке 76.
Измененная форма окон улуч-
шает течение рабочей смеси и
уменьшает возможность зацеп-
ления гильзы замком поршне-
вых колец при работе двигате-
ля. Несмотря на то что замки
поршневых колец при сборке
устанавливают напротив перемы-
чек между перепускными и про-
дувочными окнами, не исключе-
на возможность поворота зам-
ков, так как относительно пор-
шня кольца не зафиксированы.
Правильное расположение зам-
ков представлено на рисунке 77.
Для увеличения ресурса —
времени работы двигателя гиль-
зу внутри рекомендуется хроми-
ровать. Если между гильзой и
картером существует большой
зазор, что чувствуется при раз-
борке двигателя, то его можно
легко устранить с помощью на-
ружного хромирования гильзы.
Доработка такой важной де-
тали, как поршень, очень тру-
доемка и требует большого вни-
мания и осторожности. Прежде
чем приступить к доработке пор-
шня, нужно ознакомиться с его
конструктивными особенностя-
ми. Изготовленный из алюми-
ниевого сплава АЛ5 поршень не
должен подвергаться ударам и
деформациям. Доводка поршня
сводится к полировке дефлекто-
ра весьма сложной конфигу-
рации и облегчению за счет
внутренней расточки. Полировка
114
дефлектора осу ществ л яется
несколькими видами наждач-
ной бумаги, после чего де-
таль промывают в бензине.
Верхняя кромка поршня дол-
жна быть сохранена острой
без завалов и забоин. При до-
работке поршня двигателя
нельзя нарушать его геомет-
рических форм: овальность,
огранка могут сделать двига-
тель неработоспособным, так
как он потеряет компрессию.
Наличие же поршневых ко-
Рис. 79. Доработка поршневого паль-
ца и чертеж заглушек двига-
теля МД-5 «Комета*.
лец этих дефектов не устраняет. Облегченный поршень представ-
лен на рисунке 78.
Поршневой палец двигателя пустотелый. Чтобы исключить по-
вреждение поверхности гильзы поршневым пальцем, на него следу-
ет с двух сторон установить дюралюминиевые или латунные за-
глушки. Установка их влечет за собой необходимость уменьшения
общей длины пальца до 15,5 мм. Конструкция и размеры заглушек
представлены на рисунке 79.
Шатун двигателя массивен и обладает большим запасом прочнос-
ти. Материал шатуна — алюминиевый сплав АК6. При облегчении
шатуну лучше всего придать овальную форму или выбрать изли-
шек металла пальцевой фрезой, как показано на рисунке 80. После
Рис. 80. Доработка шатуна двигателя МД-5 «Комета».
115
Рис. 81. Доработка коленчатого вала двигателя МД-5 «Комета».
этого наружную поверхность шатуна необходимо отполировать.
Переход головки шатуна к стержню должен быть плавным. Незна-
чительная подрезка стержня может привести к поломке шатуна.
Доработка коленчатого вала сводится к полировке его внутрен-
него отверстия диаметром 9 мм до чистоты V 7. Обработку необходи-
мо вести шлифованием с последующей полировкой (рис. 81). Место
перехода перепускного окна к перепускному каналу необходимо
улучшить за счет наплавления металла (олова или другого). Эта до-
работка показана на рисунке.
Двигатель МД-2,5 «Метеор»
Рассмотрим доработку другого двигателя с калильным зажига-
нием— двигателя МД-2,5 «Метеор». Этот серийный двигатель также
выпускается нашей промышленностью. Двигатель МД-2,5 «Метеор»
конструктивно отличается от двигателя МД-5 «Комета» (у первого
гладкий чугунный поршень, у второго алюминиевый поршень
с кольцами).
На поршневой палец необходимо установить с двух сторон за-
глушки из латуни Л59, Л63, сократив при этом длину пальца
на 1 —1,5 мм.
Необходимо прошлифовать кривошипный вал по внутреннему
перепускному каналу 07 мм для получения чистоты V6 или V7.
Кроме того, необходимо улучшить место перехода перепускного
окна к перепускному каналу за счет наплавления металла (напри-
мер, олова). Место перехода должно иметь вид, показанный на
рисунке 82.
Гильза притирается на длине /= 12,5 мм с целью получения
конусности 8—10 мкм. Выше верхней кромки выпускного окна
гильзу притирать не следует.
116
Конусность на гильзе и порш-
не вызвана необходимостью соз-
дать замкнутый объем только в
верхней части гильзы при порш-
не, движущемся к В. М. Т.; при
движении же вниз, начиная с
верхней кромки выпускного ок-
на гильзы, поршень должен па-
дать вниз под собственной тяже-
стью.
Наличие конусности этих де-
талей уменьшает трение и, следо-
вательно, механические потери.
Задняя крышка требует дора-
ботки в части расширения паза,
который частично перекрывает
боковой перепускной канал кар-
тера и тем самым создает допол-
нительное сопротивление (рис.
83).
Перечисленные доработки
создают благоприятные условия
для запуска двигателя, его ста-
бильной работы и повышения его
мощности. Доведенный таким об-
бразом двигатель позволяет по-
лучить до 18 500 об!мин вместо
13 000—14 000 об'мин.
Двигатель радиоуправляемой
модели самолета
В настоящее время наша про-
мышленность не изготавливает
Наплавленный металл
Рис. 82. Доработка коленчатого вала
двигателя .МД-2,5 «Метеор».
Рис. 83. Доработка задней крышки
двигателя МД-2,5 «Метеор».
специальные двигатели для ра-
диоуправляемых моделей (рис. 84). На примере серийного двига-
теля МД-5 «Комета» рассмотрим конструктивные доработки, кото-
рые могут быть предложены для любого аналогичного двигателя.
Недостаточная мощность серийных двигателей МД-5 «Комета»
делает их мало пригодными для современных пилотажных радио-
управляемых моделей с многоканальной аппаратурой и полетной
массой 2,2—2,5 кг.
Но для моделей с полетной массой 1,5—1,8 кг, например, с одно-
канальной или легкой многоканальной аппаратурой, а также для
тренировочных моделей и моделей с пониженными требованиями
к маневру по вертикали двигатель МД-5 после доработки вполне
подходит.
117
Рис. 84. Запуск радиоуправляемой модели самолета.
Рис. 85. Диффузор двигателя
для радиоуправляе-
мой модели.
Чтобы обеспечить более устойчивую
работу на сравнительно тяжелом для
этого двигателя винте (диаметр винта
равен 250 мм), т. е. при числе оборотов
до 10 000 об!мин, необходимо установить
удлиненный диффузор с уменьшенным
проходным сечением (рис. 85).
Радиоуправляемые модели устроены
так, что необходимо управлять режимом
работы двигателя в полете.
Управлять числом оборотов двигате-
ля можно тремя способами:
— дросселированием впускного па-
трубка;
— дросселированием выпускного
патрубка;
— первым и вторым одновременно.
Как показал опыт, регулирование
первым способом малоэффективно, по-
этому его нельзя рекомендовать.
Второй способ несколько лучше, од-
нако сблокированное управление дрос-
118
Рис. 86. Устройство дросселя впуска двигателя.
Винт регулировки
малого газа
солированием впускного и
выпускного патрубков яв-
ляется самым эффективным
средством управления. Дрос-
сель впускного патрубка по-
казан на рисунке 86.
Использование дросселя
выпускного патрубка показа-
но на рисунке 87, а. Дрос-
сельная заслонка представля-
ет собой сектор, способный
открывать или полностью за-
крывать выпускной патрубок.
Сектор крепится к цилинд-
рической втулке, привернутой
винтом к патрубку. Для хо-
рошей работы дросселя этого
типа необходимо, чтобы дрос-
сельная заслонка плотно при-
легала к патрубку, что осу-
ществляется притиркой лен-
точки сопряжения выпускно-
го патрубка.
На рисунке 87, б показана
дроссельная заслонка, состоя-
щая из пластинки толщиной
1 мм (обычно дюралюминие-
вой) и двух опор, имеющих
цилиндрические штифты, ко-
торые служат для крепления
опор в выпускном патрубке.
Поворотом пластинки можно
добиться полного закрытия
выпускного патрубка.
На рисунке 87, в изобра-
жен третий тип дроссельной
заслонки. Она представляет
собой пластинку, штампован-
ную из листового материала
или фрезерованную, переме-
щающуюся в прорези выпуск-
ного патрубка.
Установка дросселей на
выпуске и впуске двигателя
показана на рисунке 88.
Рис. 87. Виды дроссельных засло-
нок на выпуске:
а — секторная, б — пластинчатая, в — зо-
лотниковая.
120
28. НЕКОТОРЫЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО РЕМОНТУ
МОДЕЛЬНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ
Двигатель, отработавший ресурс, указанный в паспорте, можно
восстановить и вновь использовать.
Рассмотрим детали двигателя, которые влияют на его работо-
способность и требуют ремонта.
В конце использования ресурса двигатель, как правило, имеет
плохую компрессию вследствие увеличения зазора между поршнем и
гильзой и плохо запускается. У него незначительная мощность на
валу, которой едва хватает для вращения воздушного винта или ма-
ховика. Для определения состояния деталей двигатель необходимо
разобрать, обратив внимание прежде всего на детали поршневой
группы: поршень, гильзу, а также детали кривошипно-шатунной
пары — шатун, палец поршня и кривошипный вал. Рассмотрим ре-
монт двигателя, взяв в качестве примера двигатель МД-2,5 «Метеор».
В процессе работы поршень изнашивается. Кроме того, на него
действует высокая температура газов. Все это приводит к наруше-
нию его геометрических форм. Часто на поршне образуются риски
или царапины, как результат попадания в двигатель пыли или пес-
ка. В таком случае поршень притирают до полного удаления ца-
рапин и рисок. Эта работа производится вручную специальным
инструментом — притиром — с применением сначала более грубой
пасты № М28, а затем более тонкой пасты № М7. Заново притертый
поршень промывают в бензине и замеряют по наружному диаметру
для последующей подгонки гильзы.
Исправление геометрии изношенной гильзы возможно хромиро-
ванием. Но для того чтобы отхромировать гильзу, необходимо про-
извести подготовительную рабо-
ту, заключающуюся в удалении
рисок И царапин (если ОНИ есть) рис. 88. Установка дроссельных зас-
притиром. Эта работа произво-
дится тСхМИ же притирочными
пастами, что и при притирке
поршня. Если возможности вос-
становить гильзу нет, то изго-
тавливают новую гильзу.
У коленчатого вала обычно
изнашивается палец. Величи-
на износа иногда достигает
0,15—0,2 мм. В этом случае па-
лец шлифуется на меньший раз-
мер, после чего его хромируют.
Шатун изнашивается по верх-
ней и нижней головкам. Отверс-
тия шатуна под палец поршня и
палец кривошипного вала вытя-
гиваются и становятся овальны-
лонок на двигателе.
121
ми. Зазор увеличивается до 0,3 мм. Шатун рекомендуется изгото-
вить новый из алюминиевого сплава Д16Т или В95. Если же та-
кой возможности нет, то можно использовать имеющийся шатун,
запрессовав в его головки бронзовые втулки из бронзы БрБ2 или
БрАЖ9-4, выполнив внутренний диаметр по замерам пальца пор-
шня и пальца вала.
Поршневой палец может иметь значительный износ. Рекоменду-
ется изготовить в этом случае новый. В качестве заготовки можно
использовать цилиндрический хвостовик сверла нужного диаметра
или шлифованную проволоку-серебрянку из стали У9.
Частая замена калильной свечи может привести к срыву резьбы,
и тогда головка двигателя выйдет из строя. В этом случае лучше из-
готовить головку заново. Если же почему-либо ее изготовить нель-
зя, в головку вворачивают латунную или бронзовую футорку.
Глава VII
ПРИМЕНЕНИЕ МИКРОДВИГАТЕЛЕ»
29. ПРИМЕНЕНИЕ ДВИГАТЕЛЕЙ
В АВИАМОДЕЛИЗМЕ
Двигатели с рабочим объемом от 1,5 до 10 см3 находят широкое
применение в авиационном моделизме и используются на самых
различных моделях.
Рассмотрим виды авиационных моделей и их характерные осо-
бенности.
Скоростные кордовые модели (рис. 89, а, б). Эти модели строят-
ся в целях достижения максимальной скорости горизонтального
полета на дистанции 1000 м.
Отличительной особенностью скоростных моделей являются их/
малые размеры, обтекаемая форма, сбрасываемое после взлета шас-
си (тележка). Двигатель у этих моделей обычно закапотирован, что
Рис. 89. Кордовые скоростные модели самолета:
а — перед запуском (находится на тележке), 6 — в момги( носа (кн.
122
способствует повышению аэродинамических качеств модели. За-
пуск скоростных моделей производится на корде, то есть при помощи
двух стальных тросиков малого диаметра, соединенных с тягами
рулей высоты. Полет проходит по кругу; количество кругов соот-
ветствует тысячеметровой дистанции.
Модели-копии самолетов (рис. 90). Это уменьшенные модели,
соответствующие по конструкции и оформлению настоящим
самолетам.
В правилах допускаются некоторые отклонения непринципи-
ального характера. Например, разрешается устанавливать воздуш-
ный винт с параметрами, не отвечающими настоящему винту
самолета.
Эти модели участвуют в соревнованиях на имитацию полета пол-
норазмерного самолета. Основной целью постройки такой модели
является четкий разбор конструкции самолета и его аэродина-
мических свойств.
Гоночные модели (рис. 91). Гоночные модели представляют собой
полукопии самолетов. Гоночные модели строятся при обязательном
выполнении некоторых условий: размеры несущих поверхностей,
закапотированный двигатель и объем топливного бачка не должны
превышать установленных норм и др.
Этот тип моделей участвует в соревнованиях, называемых гон-
ки-преследования, когда с общего круга кордодрома запускается
одновременно несколько моделей. Кроме малой массы и хорошей
скорости, модель должна обладать большой маневренностью, ог чего
в большой степени зависит успех соревнований.
123
Рис. 91. Кордовая гоночная модель самолета.
Пилотажные модели (рис. 92). Такие модели служат для выпол-
нения фигур высшего пилотажа. Они имеют несущие плоскости с
большими размерами и большое хвостовое оперение. Шасси закре-
плены жестко, фюзеляж несколько уменьшен в сравнении с обычной
длиной.
В комплекс упражнений этого типа моделей входят отдельно
взлет, посадка.
Учебно-тренировочные модели (рис. 93). Учебно-тренировочны-
ми называют модели, служащие для приобретения начинающими
авиамоделистами навыков управления. Запуск их производится на
Рис. 92. Кордовая пилотажная модель самолета.
124
Рис. 93. Кордовая учебно-тренировочная модель самолета.
корде. Эти модели просты по устройству и не трудоемки в изготов-
лении. На них устанавливаются двигатели внутреннего сгорания.
Все рассмотренные выше модели относятся к классу кордовых
моделей.
Таймерные модели (рис. 94). Таймерные модели относятся к
свободно летающим моделям и запускаются на продолжительность
полета. С работающим в течение 10 секунд двигателем они наби-
рают высоту. После 10 секунд работы двигатель выключается
при помощи часового механизма—таймера и модель свободно
планирует.
Рис. 94. Таймерная модель самолета.
125
30. ПРИМЕНЕНИЕ ДВИГАТЕЛЕЙ
НА АВТОМОДЕЛЯХ
Микродвигатели с рабочим объемом 1,5; 2,5; 5 и 10 см3 приме-
няются на скоростных кордовых моделях автомобилей (рис. 95
и 96).
Двигатель устанавливают на несущей части—поддоне, выпол-
ненном из алюминиевого сплава. Колеса модели приводятся в дви-
жение через конический или цилиндрический редуктор, соединен-
ный с валом двигателя переходной муфтой. Стыковка двигателя с
редуктором представлена на рисунке 97.
Особенностью двигателей для скоростных автомобилей является
их запуск. Производится он принудительным движением модели с
помощью специального приспособления («удочка»). При движении
модели колеса передают через трансмиссию вращение коленчатому
валу двигателя. В это же время подают топливо в карбюратор и
производят нагрев спирали калильной свечи электрическим током.
После того как двигатель запустился, отсоединяют стартовое при-
способление и электрическое питание калильной свечи. В даль-
нейшем модель движется за счет мощности двигателя. В случае
использования двигателя с воспламенением от сжатия электриче-
ское питание при запуске не используется.
Охлаждение двигателя воздушное, осуществляется потоком воз-
духа, набегающего через канал охлаждения, сечение которого под-
бирается опытным путем. Защита двигателя от попадания пыли обес-
печивается аэродинамическими качествами модели.
В зависимости от конструкции модели в ней может быть исполь-
зована резонансная труба. Модель с резонансной трубой представ-
лена на рисунке 98.
126
т?
Рис. 96. Конструкция скоростной кордовой модели автомобиля.
327
31. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ДВИГАТЕЛЕЙ НА МОРСКИХ
МОДЕЛЯХ
Двигатели типа МД-5 «Комета» и МД-2,5 «Метеор» являются
высокооборотными. Поэтому применяют их обычно на скоростных
моделях — глиссерах и др. (рис. 99).
В отличие от авиамоделей двигатели морских моделей эксплуа-
тируются в более тяжелых условиях. Очень часто двигатель пере-
стает работать при погружении модели в воду или при попадании
водяных брызг в диффузор.
Запустить двигатель на морских моделях сложнее, чем на авиа-
ционных. Запускается он следующим образом.
На маховик, закрепленный на валу двигателя, наматывается шнур
на один полный оборот. Оставшиеся свободные концы шнура служат
для попеременного резкого проворачивания маховика сначала в одну,
затехМ в другую сторону. Появление вспышек является сигналом для
того, чтобы освободить один из концов шнура, учитывая при этом
направление вращения вала двигателя. Все это должно проходить
очень быстро, иначе шнур может намотаться на вал.
Маховик и гребной винт к морским моделям рекомендуется под-
бирать опытным путем. Хорошо зарекомендовавший себя маховик
двигателя МД-5 «Комета» имеет следующие размеры:
наружный диаметр 45 мм
ширина 19 мм
масса маховика 170 г
материал сталь 45
В ряде случаев моделисты изготовляют маховики своими силами.
Необходимо при этом обратить особое внимание на балансировку
Рис. 97. Компоновка редуктора на модели автомобиля и стыковка его
▼ с двигателем:
1 — муфта, 2 —ведущая шестерня, 3— ось колеса, 4—штифг, 3— ведомая
шестерня.
128
5 Зак. 1527
Рис. 98. Кордовая скоростная модель автомобиля с резонансной выпускной трубой:
1—антенна, 2—двигатель, <3 — резонансная труба, 4—-редуктор, 5 — маховик.
Рис. 99. Кордовая скоростная модель глиссера.
маховика, так как несбалансированный маховик вызывает сильную
вибрацию двигателя и всей модели, что может привести к поломкам.
Статическую несбалансированность (дисбаланс) можно легко
проверить. Посаженный на оправку маховик устанавливают на но-
жи или призмы. При этом даже незначительная несбалансирован-
ность вызывает поворот маховика. Чтобы устранить дисбаланс, не-
обходимо высверливанием удалить «лишний» металл.
Дисбаланса можно избежать, если изготавливать маховик на
токарном станке, не снимая деталь во время обработки, что сведет к
минимуму биение обрабатываемых поверхностей.
130
Глава VIII
ТОПЛИВНЫЕ БАКИ
Важным элементом в топливной системе двигателя является бак.
Баки бывают различных конструкций и изготавливаются из разных
материалов: латуни, жести и др. Это жесткие баки. Кроме того, бы-
вают мягкие баки — из эластичной резины или пластмассы, стой-
ких против воздействия топлив.
Выбор конструкции бака зависит от типа модели, на которой
он будет использован. Так, в авиационном моделизме, где много
различных типов авиационных моделей, большое разнообразие и
конструкций баков.
Рассмотрим конструкции баков, применяемые в авиационном,
морском и автомобильном моделизме.
32 ТОПЛИВНЫЕ БАКИ ДЛЯ АВИАЦИОННЫХ
МОДЕЛЕЙ
Бак для пилотажной модели
Выполнение фигурных полетов возможно только при условии
устойчивой работы двигателя, зависящей от расположения топ-
ливного бака и его конструкции. Одним из условий устойчивой
работы двигателя является равномерное поступление топлива в
карбюратор двигателя при всех возможных положениях модели. Не-
равномерное поступление топлива приводит к обогащению или
обеднению горючей смеси и,
следовательно, к изменению ре-
жима работы двигателя.
Для пилотажной модели мо-
жет быib рекомендован бак, по-
казанный на рисунке 100. Это
жесткий бак, изготовленный из
белой жести толщиной 0,3 мм.
Он имеет дренажную, заправоч-
ную и топливную трубки, вза-
имное расположение которых
хорошо видно на рисунке.
Кроме того, бак имеет внут-
реннюю перегородку. При вы-
полнении фигур топливо может
приливать к концу заборной
трубки или отливать от него.
Наличие перегородки со сверле-
ниями способствует замедлению
этого процесса, поэтому топливо
равномерно и бесперебойно по-
Рис. 100. Топливный бак для пило-
тажной модели;
/ — топливопровод к двигателю. 2 - дем-
пфирующая nepeiсводка, X - уапра <оч ,ая
трубка, 4 — дрепа;к.
V
6*
131
Рис. 101. Мягкий бак для пилотаж-
ной модели (соединительная трубка
из металла или пластмассы, осталь-
ные детали — мягкие):
/—заборник топлива, 2 — соединительная
трубка, 3— топливопровод, 4— баллон.
ступает к двигателю. При уста-
новке бака на модели необходи-
мо стремиться к тому, чтобы ко-
нец заборной трубки и ось жик-
лера карбюратора находились на
одном уровне.
Преимуществом этого бака
является простота изготовления,
большая механическая проч-
ность, удобство заправки топли-
вом и обеспечение надежного
поступления топлива к двигате-
лю во всех положениях модели.
Для пилотажных моделей
применяются также и мягкие
баки, в качестве которых ис-
пользуют баллончики от детских
шаров. Такой бак представлен
на рисунке 101. Он состоит из
баллончика шара, одной жест-
кой трубки (металлической или
пластмассовой), к которой нит-
ками привязывается горловина
баллончика, и двух резиновых
трубок, надетых с двух сторон на жесткую трубку. Трубка, помеща-
емая внутри баллончика, короче последнего на 7—10 мм\ кроме
того, она имеет боковые отверстия — 3—4 отверстия на расстоя-
нии 12—15 мм от конца трубки. Это обеспечивает поступление
топлива в трубку, так как в результате расходования топлива цен-
тральное отверстие трубки может быть перекрыто.
Применение мягкого бака не исключает требования о соблюде-
нии совпадения осей жиклера и конца заборной трубки.
Эксплуатация мягкого бака требует соблюдения некоторых усло-
вий: внутренняя поверхность корпуса модели должна быть с плав-
ными переходами, гладкой и не должна иметь острых углов, иначе
под действием вибрации двигателя бак может быть поврежден. Ме-
ханическая прочность мягкого бака мала, поэтому даже небольшое
повреждение может привести его в негодность.
В качестве другого примера упругого бака может быть приведена
конструкция, показанная на рисунке 102. От рассмотренной ранее
она отличается наличием внешней оболочки: пространство между
внешней и внутренней оболочками частично заполнено глицерином.
Подача топлива в нем осуществляется под давлением резинового
баллона.
Внешняя оболочка позволяет предохранить стенки внутреннего
бака от повреждений, а глицерин уменьшает трение между ними.
Достоинством мягких баков является равномерное поступление
топлива к жиклеру карбюратора за счет упругих свойств резины.
132
Карбюратор двигателя
Рис. 102. Мягкий бак для скоростных моделей в защитной оболочке.
И только в момент, предшествующий окончательной выработке
топлива, давление в баке резко повышается, что приводит к чрез-
мерному обогащению рабочей смеси и остановке двигателя.
Зависимость между расходом топлива и давлением в мягком ба-
ке показана на графике рисунка 103.
К недостаткам мягкого бака следует отнести сложность подбора
сорта эластичной резины, обеспечивающей равномерность давления
на топливо в процессе всего времени работы двигателя.
Заполнение эластичного бака топливом производится обычно
шприцем. Баллон с топливом после заполнения не должен со-
держать воздух. Для этого бал-
лон переворачивают и остатки
воздуха удаляют из него, нажи-
мая пальцами на верхнюю часть
баллона.
После удаления воздуха бал-
лон подсоединяют к жиклеру
карбюратора, иглу которого
завертывают до положения пол-
ного закрытия.
В качестве жесткого бака для
пилотажных моделей применяют
полиэтиленовые флаконы (рис.
104) емкостью 100 см3 и более,
цилиндрической и прямоугольной
форм. Флакон имеет резьбовую
пробку, через которую при по-
мощи металлического штуцера
внутрь емкости выведен гибкий
топливопровод, оканчивающий-
ся грузом или фильтром, выпол-
няющим роль груза. Надетый
Рис. 103. Изменение давления на вы-
ходе в упругом баке в за-
Заправочная трубка
Дренажная трубка
Рис. 104. Полиэтиленовый бак.
па заборную трубку груз (обычно в виде шарика) необходим для
обеспечения постоянного контакта заборной трубки с топливом
при выполнении фигур высшего пилотажа.
Груз всегда будет находиться там, где будет находиться топливо,
так как на топливо и на груз будут действовать одни и те же силы.
Заправочная и дренажная трубки такого бака находятся в верх-
ней его части, поэтому при полете модели на спине происходит не-
которая потеря топлива.
От двигателя, установленного на пилотажной модели, требуется
изменение режима работы. Этого можно добиться соответствующей
установкой бака. Поэтому бак на модели устанавливается так, что-
бы при горизонтальном полете двигатель работал на обогащенной
смеси и недодавал на 15—20% оборотов до максимальных. Этого
добиваются при совпадении уровня топлива с осью жиклера. Набор
высоты моделью сопровождается снижением уровня топлива, что
приводит к обеднению смеси, а следовательно, и к повышению обо-
ротов до максимальных. При переходе же модели в пикирование дви-
гатель работает на переобогащенной смеси за счет превышения
уровня топлива над жиклером. Мощность двигателя значительно
снижается, что в данном случае и требуется. Положение бака отно-
сительно двигателя на пилотажной модели показано на рисун-
ке 105.
Большое значение для работы двигателя имеет не только уро-
вень топлива в баке относительно жиклера двигателя, но и удаление
бака от двигателя.
Удаление бака на 100—140 мм обеспечивает нормальный пе-
репад давлений между давлением топлива в баке и давлением топ-
лива на входе в жиклер.
134
Низкий уровень
топлива-95-100%
мощности
Нормальный
уровень топлива
70-80%
мощности
135
Тппл1, *ляпйвпй „ Бак для скоростной модели
ГОПЛИВОnРО В ОД К ДВИГАТЕЛЮ г
Широко применяемый бак
типа «поилка» представляет со-
бой разновидность бака с по-
плавковой камерой. Конструк-
ция бака представлена на ри-
сунках 106 и 107. 11а рисунке 108
показана схема подачи топлива
в двигатель.
Бак состоит из двух полос-
тей, разъединенных не ре город-
ДРАНАЯ трубка !}ой’ в которую впаяна трубка 1
1 рубка 2 дренажная. Трубка 3
\ является топливопроводом. За-
Запрашнап горловина правочный штуцер впаян в бо-
ковую стенку и после заливки
А и . топлива закрывается.
Рис. 106. Внешний сид бака типа ~ г
«поилка». Ьак раоотает по следующей
схеме. В полость А заливают
определенное количество топ-
лива, которое перетекает в полость Б и устанавливается на опре-
деленном уровне h. По мере выработки топлива в полости Б его
уровень снижается и топливо из полости А свободно перетекает в
полость 5, компенсируя величину израсходованного топлива.
Постоянство уровня топлива создает благоприятные условия
для работы двигателя, и двигатель, такшм образом, всегда имеет топ-
ливо с постоянным давлением
Рис. 107. Конструкция бака типа на входе В жиклер
«поилка». в конструкциях бака типа
«поилка» применяются соедини-
тельные и дренажные трубки из
латуни с внутренним диаметром
1,5 мм. Топливопровод от бака к
жиклеру карбюратора из элас-
тичной резиновой трубки с внут-
ренним диаметром, равным ди-
аметру выходной трубки бака
(02 мм).
Баки изготовлены из луженой
жести толщиной 0,3 мм. Латун-
ные трубки подвергаются луже-
нию снаружи и изнутри.
Последнее время получили
распространение баки с однока-
мерной поилкой.
136
Рис. 108. Схема подачи топлива
в двигатель из бака ти-
па «поилка»:
1 — соединительная трубка, 2— дренаж-
ная трубка, 3—топливопровод.
Бак с подачей топлива
самотеком
Очень распространенной по-
дачей топлива к двигателю яв-
ляется . подача топлива самоте-
ком. Эта подача показана на
рисунке 109. Бак здесь очень
простой конструкции, обычно
паяный из луженой жести или
из латуни толщиной 0,2—0,3 мм.
Форма бака может быть практи-
чески любой и зависит от места
установки на модели.
Топливо в бак заливается та-
ким образом, чтобы его уровень
был выше оси жиклера карбю-
ратора на величину А, за счет
чего создается некоторый пере-
пад давлений на входе в жик-
лер. Недостаток такого бака —
огран ичение времени стабиль-
ной работы двигателя в зависи-
мости от уровня топлива в баке.
Бак с поплавковой камерой
Поплавковая камера имеет
небольшой объем. Топливо по-
ступает в нее через отверстие,
регулируемое игольчатым кла-
паном (рис. 110). Игольчатым
клапаном управляет поплавок,
действующий на него непосред-
ственно или с помощью рычажка.
Если уровень топлива ниже нор-
Рис. ПО. Схема подачи топлива ►
поплавковой камерой:
1 — жиклер, 2 — диффузор, 3 — основной
бак, 4 — дренаж, 5 — поплавковая каме-
ра, 6 — игла поплавка, 7 — поплавок.
Карбюратор двигателя
Рис. 109. Схема подачи топлива са-
мотеком.
137
мального, то игольчатый клапан открыт и топливо поступает в поп-
лавковую камеру, вследствие чего его уровень повышается и поп-
лавок, а вместе с ним и игольчатый клапан поднимаются. Когда
установится нормальный уровень топлива, игольчатый клапан
закрывается.
Во время работы двигателя в диффузоре карбюратора возника-
ет разрежение, под действием которого топливо засасывается из
поплавковой камеры и через жиклер попадает внутрь двигателя.
Баки с поплавковой камерой применяются для моделей с большой
продолжительностью работы двигателя (радиоуправляемые моде-
ли и модели свободного полета).
Конструктивно бак с поплавковой камерой оформлен в виде
двух емкостей (рис. 111), одна из которых представляет собой бак с
разделительной, демпфирующей перегородкой, заправочной трубкой
с колпачком, вторая емкость — это поплавковая камера с пластмас-
совым поплавком, на котором закреплена дозирующая игла, шту-
церами входа и выхода, дренажными трубками.
На модели бак устанавливают выше поплавковой камеры, поэ-
тому топливо поступает в нее самотеком.
Стабильной работы бака можно добиться только при условии
определенного положения поплавковой камеры относительно жик-
лера карбюратора.
Бак для скоростных, таймерных моделей
и моделей «воздушного боя»
Бак для указанных видов моделей представлен на рисунке 112.
Конструкция бака предусматривает принудительное поступление
топлива за счет давления, создающегося внутри картера двигателя.
Бак не имеет дренажной трубки. После заправки топливом запра-
вочный штуцер закрывается колпачком. Величина давления, отби-
раемого из картера, находится в пределах 0,2—0,3 атм.
138
Рис. 112. Схема подачи топлива под давлением.
На большинстве выпускаемых промышленностью двигателей
штуцеры для отбора давления отсутствуют, однако на литых дета-
лях — носке картера или задней крышке — предусмотрены литей-
ные приливы, в которых можно просверлить отверстие и нарезать
резьбу под штуцер отбора давления (рис. ИЗ).
Применение баков с наддувом позволяет применить диффузоры
карбюратора большого диаметра и получить повышенную мощность
двигателя.
139
33. ТОПЛИВНЫЙ БАК ДЛЯ МОРСКИХ И АВТОМО-
БИЛЬНЫХ МОДЕЛЕЙ
Конструкции топливных баков для скоростных морских и авто-
мобильных моделей практически мало отличаются от тех, которые
показаны выше. Однако остановимся на их некоторых особенностях.
Топливный бак (рис. 114) обычно высотой 55—58 мм, при ширине
20—25 мм. Длина бака выбирается исходя из его необходимой ем-
кости и габаритов модели. Бак имеет заправочную, дренажную и
топливную трубки. Топливная трубка располагается у внешней
стенки бака для обеспечения бесперебойной подачи топлива при
движении модели на корде. На скоростных морских моделях, так
же как и на автомобильных, применяется выключатель подачи
горючего. Конструктивно он может быть оформлен непосредственно
па баке или вне его и необходим для ограничения времени работы
двигателя.
Бак с выключателем подачи горючего показан на рисунке 115.
Выключатель подачи топлива работает следующим образом: во вре-
мя нормальной работы двигателя шток находится в поднятом поло-
жении и не препятствует прохождению топлива из бака в топливо-
провод к жиклеру карбюратора. Верхнее положение штока зафик-
сировано конусной втулкой, находящейся в правом отверстии план-
ки. Для остановки двигателя достаточно зацепить антенну выключа-
теля подачи топлива и, пригнув ее влево, переместить втулку в
отверстие большего диаметра. Тогда освободившаяся втулка про-
скочит это отверстие и освободит, в свою очередь, пружину, под
действием силы которой шток переместится вниз и перекроет пере-
пускные каналы штуцера топливопровода и бака.
34 ОБЩИЕ УКАЗАНИЯ
ПО МОНТАЖУ ТРУБОПРО-
ВОДОВ
Рис. 114. Топливный бак для ско-
▼ ростной морской модели.
При монтаже топливопрово-
да от бака к двигателю нужно
помнить, что диаметр проходных
сечений трубопровода должен
быть одинаковым по всей длине.
Внутреннее сечение резиновых
трубок трубопровода не должно
быть больше внутреннего отвер-
стия жиклера карбюратора, к
которому подводится топливо.
Так, например, для двигателя с
рабочим объемом 2,5 см3 реко-
мендуемый диаметр трубопрово-
да 1,8—2 мм, для двигателей с
рабочим объемом 5 см3 рекомен-
140
дуемый диаметр 2,8—3 мм, для двигателей с рабочим объемом
10 см3 — не более 4 мм.
Трубопровод, смонтированный на модели, не должен иметь рез-
ких изгибов, способных создать повышенное гидравлическое со-
противление потоку топлива. Рекомендуемый материал трубопро-
вода — резина и пластмасса.
35. ТОПЛИВНЫЕ ФИЛЬТРЫ
На моделях очень часто используются фильтры, устанавливае-
мые в топливопроводе на входе в карбюратор. Фильтр выполняет
несколько функций:
1) фильтрование топлива от попадания посторонних частиц;
2) демпфирование потока топлива при резких изменениях поло-
жения модели в пространстве;
3) гашение пены;
4) освобождение топлива от
пузырьков воздуха.
Фильтры бывают с разъем-
ным и неразъемным соединени-
ем (рис. 116, 117) и могут быть
изготовлены как из алюминие-
вых, так и из других сплавов.
Внутри корпуса фильтра закреп-
<4 Рис. 115. Конструкция бака с вы-
ключателем подачи горючего:
/ — антенна, 2—втулка. 3 —планка,
4—бак, 5 — пружина,6 — шток, 7—шту-
цер, 8 — ьрепежксс ушко.
141
Рис. 116. Разборная конструкция топливного фильтра.
ляется латунная сетка саржевого плетения с размером ячейки в све-
ту 0,04 мм. Эта сетка предохраняет двигатель от попадания в не-
го посторонних частиц. Внутренняя конусообразная форма филь-
тра позволяет освободиться топливу от пузырьков воздуха.
36. МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ
ТОПЛИВНЫХ БАКОВ
Рис. 117. Веразборная конструкция
w топливного фильтра.
Наиболее распространенным материалом для изготовления ба-
ков является белая жесть толщиной 0,2—0,3 мм. Она хорошо под-
дается пайке, легко гнется. Кроме того, это доступный материал.
Очень часто моделисты пользуются и листовой латунью
марки Л63, которая выпускается
промышленностью различной
толщины. Латунь обладает теми
же необ х од и мы м и свойствами,
что и жесть, но бывает двух
видов: мягкая и нагартовапная
(твердая). Применять нужно
мягкую латунь, так как из нее
легче изготовить бак и в эксплу-
атации он надежнее. Бак, изго-
товленный из твердой латуни,
иногда дает трещины при вибра-
ции двигателя. К тому же на-
гартованная латунь склонна к
сезонному растрескиванию.
142
В качестве материала бака применяют дюралюминиевую и мед-
ную фольгу. Вместо пайки в этом случае применяют склеивание
эпоксидной смолой с прокладкой швов стеклотканью.
Применение фольги позволяет снизить вес бака в 4—5 раз по
сравнению с баком из жести.
37 РАСЧЕТ ЕМКОСТИ ТОПЛИВНЫХ БАКОВ
Емкость топливных баков для модели определяется в зависи-
мости от типа модели, от удельного расхода топлива, от режима
работы. Так, например, емкость бака для пилотажной модели дол-
жна обеспечивать топливом работу двигателя в течение 6 минут, в
то время как для таймерной модели емкость бака должна быть рас-
считана из условий работы двигателя в течение 10 секунд.
Удельный расход топлива Ме двигателя внут-
реннего сгорания характеризуется количествОхМ топлива в кило-
граммах, расходуемым на каждый киловатт в течение секунды:
где шт — масса израсходованного топлива, кз\
N3 — эффективная мощность двигателя, развиваемая им во
время замера, квт\
t — время работы двигателя, сек.
Каждый двигатель имеет свой удельный расход топлива.
Удельный расход топлива определяют при работе двигателя на
стенде, где должен быть установлен мерный бак. На работающем
двигателе замеряют мощность и расход топлива за определенное вре-
мя. По приведенной выше формуле определяют удельный расход.
Зная удельный расход топлива, можно определить минутный или
секундный расход.
В качестве примера рассчитыва-
ем емкость бака для работы двига-
теля мощностью Мэ = 220 нт в
течение 10 мин, если удельный
расход топлива А1е = 0,17 г!вт X
х мин.
1. Минутный расход топлива
равен:
Л1е.мин = = 0,17 . 220 =
= 37,4 г/мин.
Рис. 118. Чертеж для расчета бака ►
прямоугольной формы.
143
2. На 10 минут работы двигателю необходимо:
Л1К = 37,4 г!мин • 10 мин = 374 г.
3. Принимая плотность стандартного топлива (80% метанола
и 20% касторового масла), равной р = 0,83 г!см*> определяем
объем V бака, который будет вмещать 374 г топлива.
V = 374 а:0,83 г! см* = 452 см*.
Расчет объема баков прямоугольной формы
Баки прямоугольной формы (рис. 118) являются самыми
простыми, и их объем подсчитывается по формуле;
V = lhbt
где / — длина, см\
b — ширина, см\
h — высота, см.
Например, при I = 50 мм, 6=50 мм, h = 20 мм объем
бака равен:
V = 5 см • 5 см • 2 см = 50 см*.
Бак такой формы и объема был установлен на кордовой мо-
дели копии самолета «ЯК-18П».
Объем изготовленного бака контролируют путем заливки в него
жидкости из шприца, что позволяет вести измерение с точностью до
0,1 см*. В качестве контрольной жидкости может использоваться лю-
бая жидкость, которая не вызовет коррозии внутренней полости
бака.
Вт°рой ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛИ
раздел
В этом разделе кроме изложения принципа
действия и упрощенных расчетов рассмотрены
характеристики электродвигателей промышлен-
ного изготовления и даны советы по их изготов-
лению и переделке.
Электродвигатели малой мощности (микро-
электродвигатели) получили широкое распростра-
нение в моделях автомобилей, кораблей, самоле-
тов, в различных устройствах автоматики и теле-
управления.
Моделисту-конструктору часто приходится
выбирать двигатель для установки на изготовлен-
ную модель. Выбрав для привода электрический
двигатель, конструктор должен грамотно решить
целый ряд вопросов по выбору типа электродви-
гателя, источников питания, установки его на
модель и правильной эксплуатации. Поэтому не-
обходимо знать характеристики основных типов
электродвигателей, их устройство и области при-
менения.
В случае отсутствия двигателя с требуемыми
характеристиками можно сделать его самостоя-
тельно, полностью изготовив все детали и вы-
полнив сборку, или использовать для изготовле-
ния части других электрических машин. Для этого
необходимо уметь рассчитать двигатель.
Глава I
ОБЩАЯ ТЕОРИЯ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ
1. ПРИМЕНЕНИЕ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ
В МОДЕЛИЗМЕ
Основной разновидностью электродвигателей, которые применя-
ются для подавляющего большинства моделей, являются микро-
электродвигатели постоянного тока. Они популярны у моделистов,
так как надежны, имеют возможность реверсирования, просты в
эксплуатации; у них большой срок службы.
145
2. ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ
ПОСТОЯННОГО ТОКА
Работа электрических машин основана на физических законах
электромагнитной индукции и действия электромагнитных сил.
Согласно этим законам на проводник с током, помещенный в маг-
нитное поле, будет действовать сила, стремящаяся вытолкнуть его
из магнитного поля.
Для работы любого электродвигателя является необходимым
наличие взаимодействия магнитного поля и проводников, по кото-
рым проходит ток. Момент электромагнитных сил, приводящий в
движение якорь электродвигателя, пропорционален магнитной ин-
дукции, длине проводника и проходящему понему току; направление
момента легко определить по правилу левой руки.
На рисунке 119 приведена схема, показывающая принцип дей-
ствия электродвигателя постоянного тока. Два неподвижных по-
люса магнита 1 создают магнитный поток, направленный от северно-
го полюса N к южному S. В пространстве между полюсами располо-
жена вращающаяся часть двигателя, называемая якорем, с обмоткой
из одного витка 2. Концы витка присоединены к переключающему
устройству — коллектору 3, выполненному в виде двух полуко-
лец, на которые через щетки 5 подается напряжение от источника
постоянного тока 4. При подключении щеток двигателя к источнику
тока в витке обмотки, помещенном в магнитное поле, начинает идти
ток I. С возникновением гока в витке возникают электромагнитные
силы F, стремящиеся повернуть виток относительно оси ОХО. При
повороте витка с полукольцами на 90° ток в витке изменит направ-
ление на противоположное.
Следовательно, при вращении
витка ток в проводнике через
каждые пол-оборота изменяет
свое направление, что позволя-
ет сохранить постоянное нап-
равление вращения якоря. Вра-
щающий момент (н • см) можно
определить по формуле:
Мвр = 955 4.
где Р — мощность на валу элек-
тродвигателя, вт\
п — скорость вращения
якоря, об/мин.
Потребляемый электрическим
двигателем ток зависит от ре-
жима работы. Так, при непод-
вижном якоре ток, потребляе-
мый электродвигателем, опреде-
Рис. 119. Рамка с током в магнит-
ном поле:
/ —магнит. 2 —виток обмотки якоря (рамка).
3— пластина коллектора, 4 — источник пос-
тоянного тока, 5— щ°1на.
146
ляется по закону Ома и зависит от напряжения источника тока и
суммы сопротивлений обмоток и щеточно-коллекторного перехода:
где U — напряжение источника тока, в;
R — сопротивление двигателя, ом;
1 — потребляемый электрическим двигателем ток, а.
Этот режим называют режимом короткого замы-
кания электродвигателя.
Режим короткого замыкания возникает в первый момент вклю-
чения двигателя, затем ток начинает уменьшаться до некоторой
величины, достигая своего наименьшего значения при отсутствии
на валу нагрузки. Режим работы электродвигателя, при котором
вал не нагружен, называют режимом холостого хода.
Уменьшение потребляемого электродвигателем тока при пере-
ходе от режима короткого замыкания к режиму холостого хода объ-
ясняется тем, что при вращении якоря в магнитном поле в
витках его обмотки наводится э. д. с., направленная против на-
пряжения источника тока, питающего двигатель. Потребляемый
электродвигателем ток определяется по формуле:
z _ U— Е
1 ~ R 9
где Е — э. д. с., наводимая в витках обмотки якоря при его враще-
нии, а.
Электродвигатель постоянного тока легко заставить вращаться
в противоположную сторону, для чего обычно достаточно изменить
полярность подключения источника тока к обмотке якоря. На ри-
сунке 120 показана схема, обеспечивающая при помощи трехпози-
ционного тумблера остановку и включение вращения якоря в двух
направлениях, то есть реверсирование электродвигателя.
Развитие полупроводниковой техники создало предпосылки для
создания двигателей постоянного тока без коллектора и щеток.
Функции механического переключателя — коллектора со щетка-
ми — выполняют в этом случае
транзисторные переключатели.
Такой электрический двигатель
получил название б е с к о л-
лекторного двигате-
ля постоянного тока.
Бесколлекторные двигатели
постоянного тока имеют ряд
преимуществ перед обычными
электродви гател я ми постоя иного
тока. Эли преимущества выра-
жаются увеличением времени
работы двигателей, повышением
Рис. 120. Схема реверсирования элек-
тродвигателя.
Назад Стоп Вперед
147
их надежности, отсутствием износа щеток, искрения и радиопо-
мех. И хотя бесколлекторные двигатели постоянного тока имеют
несколько большие габариты и массу за счет полупроводнико-
вого переключателя, они находят широкое применение в системах
автоматики и в качестве основного двигателя — на авто- и судомо-
делях.
3. УСТРОЙСТВО ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ
И НАЗНАЧЕНИЕ ЕГО ОСНОВНЫХ УЗЛОВ
Электродвигатель постоянного тока состоит из двух основных
частей: вращающейся и неподвижной, отделенных друг от друга
воздушным зазором. Вращающаяся часть (я к о р ь) представляет
собой часть машины, в которой подводимая электрическая энергия
преобразуется в механическую. Якорь обычно состоит из стального
вала, на который напрессованы листы сердечника с пазами, и кол-
лектора. В пазы якоря укладывается обмотка из изолированного
медного провода. Через неподвижные щетки постоянный ток под-
водится к коллектору, пластины которого соединены с концами
якорных катушек.
Неподвижная часть (станина) предназначена для создания
неподвижного магнитного поля и служит базой для крепления всех
необходимых узлов и самого двигателя.
Неподвижная часть состоит
Рис. 121. Вал электродвигателя.
е
из к о р п у с а, с внутренней
стороны которого прикреплены
катушки возбужде-
ния с полюсными наконечни-
ками или постоянны
магниты, б о к о в ы
крышек с подшипниками
щеткодержателями.
Конструкции электродвига-
и
телей малой мощности имеют
целый ряд специфических осо-
бенностей. Ввиду большого раз-
нообразия затруднительно дать
полное описание всех конструк-
ций, поэтому приведены лишь
типичные детали конструкций.
Вал. На рисунке 121 показа-
на типовая конструкция вала.
Участки а вала предназначены
для подключения электродвига-
Рис. 122. Пакет якоря из листо-
вого материала.
148
t вн
II
Л
Рис. 123. Пазы якоря:
/ — круглый, 11 — трапецеидальный.
теля к исполнительному механизму. Шарикоподшипники устана-
вливаются на частях вала б. Участок г служит упором при сбор-
ке на валу пакета железа, которое располагают на участке в.
Переходы цилиндрических поверхностей должны быть плавны-
ми, с небольшими закруглениями внутренних углов. Острые углы
могут явиться теми причинами, которые приведут к усталостному
разрушению металла. Валы электродвигателей мощностью до 10 вгп
часто изготовляют гладкими, например, из кусочка калиброванного
прутка серебрянки диаметром 2 4-3 мм.
Пакет якоря. Пакет якоря собирается из листов специальной
электротехнической стали толщиной 0,3— 1,0 мм (рис. 122). Наи-
более употребительные формы пазов приведены на рисунке 123.
Для уменьшения электромеханической постоянной времени*
в последнее время стали изготовлять двигатели с немагнитным яко-
рем. Якорь такого двигателя выполняют в виде полого пластмас-
сового цилиндра, на котором расположена обмотка из медного про-
вода.
Коллектор. В электродвигателях малой мощности более широко
распространены цилиндрические коллекторы, менее — торцевые.
В большинстве электродвигателей заводского изготовления приме-
няются коллекторы с пластинами, запрессованными в пластмас-
су (рис. 124). В некоторых случаях применяют коллекторы с
пластинами, наклеенными на цилиндрическую втулку из электро-
изоляционного материала. На таком коллекторе (рис. 125) пластины
фиксируются шайбой и лепестками. Материалом для изготов-
ления пластин коллектора служит электролитическая медь.
* Электромеханическая постоянная времени электро-
двигателя— это время, в течение которого якорь ненагруженного двигателя
разгоняется от неподвижного состояния до скорости вращения холостого хода.
149
[1пастина Лепесток пластины
Рис. 125. Конструкция клееного кол-
лектора.
Коллектор
П р с а о л очные щетки
Рис. 124. Конструкция опрессован-
ного коллектора.
Щеткодержатели и щетки.
В большинстве электродвига-
телей малой мощности приме-
няются коробчатые (трубчатые)
щеткодержатели. В них щетка
расположена перпендикулярно
к коллектору и давление пру-
жины действует непосредственно
на щетку в радиальном направ-
лении вдоль ее средней оси. Не-
которые типы щеткодержателей
показаны на рисунках 126 и 127.
Для лучшей токопроводимости
концы угольных щеток, проти-
воположные коллектору, чаще
всего бывают омедненными.
Нажимная пружина выпол-
няется из стальной или брон-
зовой проволоки.
Характеристики угольных
щеток приводятся в справочни-
ках по электродвигателям.
Для снижения трения и умень-
шения потерь щетки иногда вы-
полняют из нескольких упру-
гих проволочек благородных
металлов.
Щеткодержатели устанавли-
вают на траверсу или подшип-
никовые щиты (рис. 128), вы-
полненные из электроизоляци-
онного материала, так, что име-
ется возможность некоторого
смещения щеток по окружности
коллектора.
Обмотка якоря. Основным
элементом обмотки якоря явля-
ется секция. Секцией на-
зывают часть обмотки, состоя-
щую из одного или более вит-
Рис. 126. Пластинчагый щеткодер-
жатель с проволочными щетками.
150
ков, расположенную в двух па-
зах якоря и присоединенную к
двум коллекторным пластинкам,
следующим друг за другом по
схеме обмотки. Для простоты
на схемах обметок многовитко-
вые секции обозначаются одним
витком. По форме секций все
обмотки якорей электродвига-
телей постоянного тока подраз-
деляются на петлевые, волновые
и комбинированные.
Секции петлевой обмотки
имеют форму петель, секции вол-
новой обмотки — форму волн, а
секции комбинированной — соче-
тание волновой и петлевой об-
моток.
Большинство обмоток якоря
выполняются в два слоя. Такая
обмотка называется двух-
слойной. В двухслойных
обмотках сторона секции, раз-
мещенная в верхней части паза,
обозначается сплошной линией,
а расположенная в нижней части
другого паза — пунктирной ли-
нией. Стороны секций, находя-
щиеся в пазах якоря, называ-
ют активными. Активные сто-
роны секций обмотки распола-
гают на расстоянии, близком
Щетки
а б
Рис. 127. Трубчатый (а) и коробча-
тый (б) щеткодержатели с уголь-
ными щетками.
Рис. 128. Подшипниковый щит.
или равном полюсному деле-
нию т (рис. 129).
В простой петлевой обмотке начало и конец секции
присоединяются к рядом расположенным пластинам коллектора.
Начало каждой последующей секции (рис. 130) соединяют с концом
предыдущей, постепенно заполняя пазы якоря.
В простой волновой обмотке соседние коллекторные
пластины соединяются между собой через две последовательно со-
единенные секции (рис. 131).
Лобовые части обмотки часто бандажируются (обматываются)
толстой ниткой, как это показано на рисунке 132. После обмотки,
распайки и бандажировки якорь пропитывают специальным изо-
лирующим лаком или клеем БФ-2.
Корпус. Конструктивно магнитная система электродвигателей
постоянного тока с возбуждением от постоянных магнитов объеди-
няется с корпусом. В таких конструкциях магниты, имеющие форму
151
Корпус-магнитопровод
Алюминиевый корпус с заармированними
а
А
Рис. 129. Магнитные системы электродвигателей с возбуждением от постоян-
ных магнитов, имеющих форму параллелепипеда (а) и скобы (б):
1 — полюсной наконечник, 2 — корпус.
£
Рис. 130. Простая петлевая обмотка:
а — отдельная секция, и -- схема обмотки якоря с 9 пазами.
Рис. 131. Простая волновая обмотка:
V а—отдельная секция, б— схема обмотки якоря с 13 :азами.
! ! I I ! ! ' ! ! । । । । '
। ! ! I : ! ! ! ! । i I li
d L за.-?'
ш lb Н 3 | 4 I 5 I 6 | 7 | 8 | 9 110 j 11 | 12 | 13 | 1 |7|
а
б
152
Обмотка нитками
Сердечник якоря
Рис. 132. Бандажировка якоря.
параллелепипеда, прикрепляют непосредственно к стальной тру-
бе, выполняющей функции корпуса и магнитопровода (см. рис. 129, а);
магниты, выполненные в форме скоб (см. рис. 129, б), скрепляющих
два полюсных наконечника /, заармированы в алюминиевом кор-
пусе 2. Конструкция корпуса и магнитной системы электродви-
гателей с электромагнитным возбуждением отличается от конст-
рукции электродвигателей с возбуждением от постоянных магни-
тов наличием катушек возбуждения.
4. ХАРАКТЕРИСТИКИ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ
И РЕГУЛИРОВАНИЕ ЧИСЛА ОБОРОТОВ
Свойства двигателей постоянного тока определяются пусковыми,
регулировочными, тормозными, рабочими и механическими ха-
рактеристиками. Для электродвигателей, применяемых в моделизме,
наибольшее значение имеют механические характеристики.
Механическая характеристика двигателя показывает, как из-
меняется скорость вращения якоря в зависимости от развиваемого
вращающего момента при условии постоянства напряжения и со-
противления в цепях якоря и возбуждения. Рабочие свойства дви-
гателей постоянного тока зависят от способа соединения обмотки
якоря с обмоткой возбуждения.
А\еханические характеристики электродвигателей постоянного
тока с различными системами возбуждения показаны на рисунке 133.
Для двигателей с последовательным возбужде-
нием (рис. 133, а), в которых весь ток якоря проходит через об-
мотку возбуждения, характерно резкое возрастание скорости вра-
щения при уменьшении нагрузки и большая перегрузочная спо-
собность.
При больших скоростях вращения якоря возникают силы, дей-
ствующие на его части, превышающие их механическую прочность,
153
Рис. 133. Механические характеристики:
а —двигателя с последовательным возбуждением, б — двигателя с параллельным
возбуждением, в —двигателя с<* смешанным возбуждением (компаундного).
и двигатель может выйти из строя. Поэтому двигатели с последова-
тельным возбуждением никогда не пускают в ход без нагрузки.
Однако это правило не распространяется на маломощные двигате-
ли, у которых при увеличении скорости вращения происходит
быстрый рост потерь холостого хода, не позволяющий раскрутить-
ся якорю до очень больших скоростей вращения. Большая пере-
грузочная способность позволяет при пуске развить наибольший
момент, превышающий номинальный в несколько раз.
В случае параллельного соединения обмотка
возбуждения состоит из большого числа витков тонкого провода.
Ее сопротивление в несколько раз больше сопротивления обмотки
якоря, и при работе двигателя через нее проходит лишь небольшая
часть потребляемого тока. Механическая характеристика двигателя
с параллельным возбуждением имеет хмаленький наклон (рис. 133,6);
это означает, что при изменениях нагрузки скорость вращения яко-
ря изменяется очень мало. Такие двигатели нашли широкое при-
менение в установках, требующих постоянной скорости вращения при
изменяющейся нагрузке.
Электрические двигатели с последовательным возбуждением не-
заменимы в механизмах, где требуется большой вращающий момент
при трогании с места, например в электрифицированных моделях
вездеходов, тепловозов и т. д.
В некоторых специальных случаях применяются двигатели со
смешанным возбуждением. В этом случае одна об-
мотка (с меньшим сопротивлением) соединена последовательно, а
другая (с большим сопротивлением) параллельно с обмоткой якоря
(см. рис. 133, в).
154
Рис. 134. Регулирование скорости вращения электродвигателей последова-
тельного возбуждения:
а — шунтированием об.мсики якоря, б — изменением напряжения питания,
« — шунтированием обмотки возбуждения.
Механическая характеристика этих электродвигателей нахо-
дится между характеристиками электродвигателей с параллельным
и последовательным возбуждением. Электродвигатели со смешан-
ным возбуждением находят применение там, где требуется значи-
тельный пусковой момент и наложено ограничение на изменение
скорости вращения при изменении нагрузки.
Электродвигатели постоянного тока допускают плавное регули-
рование скорости вращения якоря, что можно широко использо-
вать на радиоуправляемых моделях.
На рисунке 134 приведены три способа регулирования скорости
вращения двигателя последовательного возбуждения:
а) шунтированием обмотки якоря,
б) изменением напряжения питающей сети,
в) шунтированием обмотки возбуждения.
Способ шунтирования обмотки якоря (рис. 134, а) позволяет
уменьшать скорость вращения якоря, но он очень неэкономичен и
применяется лишь там, где требуется на короткое время уменьшить
скорость вращения двигателя. Этим способом скорость вращения
можно уменьшить примерно в 5 раз.
Регулирование изменением напряжения питания (рис. 134, б)
обеспечивает возможность получения любой (до номинальной) скорос-
ти вращения двигателя. Реостат R в этой схеме служит пусковым и
регулировочным. Однако большие потери энергии в реостате дела-
ют этот способ регулирования неэкономичным.
Способ шунтирования обмотки возбуждения, показанный на ри-
сунке 134, в, более экономичен и широко применяется. Меняя со-
противление реостата R, включенного параллельно обмотке воз-
155
буждения, можно менять ток, ответвляющийся в обмотку возбуж-
дения. Регулирование скорости вращения по этому способу позво-
ляет сохранять механическую мощность электродвигателя. Вращаю-
щий момент при этом изменяется обратно пропорциональноскорости.
Схема регулирования скорости вращения электродвигателя па-
раллельного возбуждения приведена на рисунке 135. Последователь-
но с пусковым реостатом /?п включен реостат позволяющий
уменьшить скорость вращения двигателя посредством изменения на-
пряжения. С помощью реостата R? регулируют ток возбуждения,
магнитный поток и обороты двигателя. При увеличении сопротив-
ления реостата обороты электродвигателя возрастают.
5. ПОТЕРИ ЭНЕРГИИ И К.П.Д.
ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ
В электрическом двигателе при преобразовании электричес-
кой энергии в механическую часть подводимой энергии необрати-
мо теряется, расходуясь на нагревание частей двигателя и окру-
жающих предметов.
Коэффициентом полезного действия т] электродвигателя назы-
вается отношение полезной мощности Р к потребляемой Рь выражен-
ное в процентах:
• 100%,
где Р — полезная мощность, снимаемая с вала электродвигателя,
в пт,
Р{ — подводимая мощность, вт.
Разность между подводимой и полезной мощностями составляет
потери мощности (потери электрической энергии в единицу времени).
С уменьшением мощности электрических машин их к. п. д. резко
уменьшается, а потери увеличиваются. Увеличение к. п. д. явля-
ется важнейшей задачей при создании нового электродвигателя.
При работе электродвигателя в отдельных частях его возникают
электрические, магнитные и механические потери. Электри-
ческие потери слагаются из потерь в проводниках обмоток
двигателя и потерь на коллекторе. Потери в проводниках пропор-
циональны квадрату тока, проходящего по проводнику, и его со-
противлению.
Этот вид потерь можно уменьшить, применяя для обмоток мате-
риалы с малым удельным сопротивлением и увеличением сечения
проводников, которое определяется из теплового расчета. Электри-
ческие потери на коллекторе или потери в щеточных контактах про-
порциональны току и падению напряжения между пластинкой кол-
лектора и щеткой. Это падение напряжения, например, для пары
медно-угольных щеток равно примерно 0,6 в.
Магнитные потери проявляются в тех местах, где име-
ет место периодическое изменение магнитного поля. Эти потери за-
156
висят от индукции и частоты
перемагничивания, которую
можно определить по формуле
f = р ‘ п
1 СО ’
где р — количество пар по-
люсов,
п — скорость вращения
якоря, об'мин.
При вращении якоря в
магнитном поле в его сталь-
11 ом се р де чн 11 ке вози и к а ют
вихревые токи. Вихревые
токи, проходя по сердечнику,
нагревают его,а энергия, за-
траченная на их создание,
необратимо теряется.
Уменьшить вихревые токи
можно путем увеличения со-
противления их прохожде-
нию. Для этого сердечник
якоря набирают из тонких
изолированных листов.
Механические пот
Рис. 135. Регулирование скорости вра-
щения электродвигателя па-
раллельного возбуждения.
ери или потери мощности на тре-
ние возникают в подшипниках якоря между неподвижными щет-
ками и вращающимися коллекторными пластинками, а также при
трении якоря о воздух. Этот вид потерь может быть уменьшен, если
заменить подшипники скольжения подшипниками качения, подо-
брать силу давления щеток и отполировать поверхность пластин
коллектора.
6. ПЕРЕСЧЕТ ОБМОТОК ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ
ПОСТОЯННОГО ТОКА НА ДРУГОЕ НАПРЯ-
ЖЕНИЕ И НА ДРУГУЮ СКОРОСТЬ ВРАЩЕНИЯ
В практике моделиста часто требуется перемотать элект родвига-
тель. Например, широко распространенные электродвигатели на на-
пряжение питания 27 в очень неудобно питать от аккумуляторных
батарей из-за необходимости иметь их в большом количестве.
В этом случае, двигатель можно перемотать на напряжение 6 в.
При перемотках заводских электродвигателей не следует сущест-
венно изменять номинальную мощность и магнитный поток во всех
участках магнитной цепи.
Из формулы магнитного потока
157
видно, что для сохранения неизменной величины магнитного
потока при изменении э. д. с., а следовательно, и напряжения пита-
Е
ния величина —должна остаться постоянной.
Пересчет электродвигателя на другое напряжение питания.
При уменьшении питающего напряжения вычисляют новый ток
якоря по формуле
I _______ I бет
1 Я. НОВ 7Я.С1 II
и нов
и проверяют плотность тока под щетками по формуле
у _______ ^я.нов
/щ.нов с
°щ.ст
В случае превышения допустимой плотности тока для преж-
ней марки щеток устанавливают щетки, допускающие более вы-
сокую плотность тока.
При сохранении коллектора и схемы обмотки старого двига-
теля число проводников в обмотке якоря подсчитывается по
формуле
V = V _£нов_
1 * НОВ 1 * СТ II
с/СТ
Число проводников в пазу при увеличении напряжения воз-
растает
Д7 ____ А/нОВ
/vn.HOB 2
Для выполнения двухслойной обмотки число проводников в
пазу должно быть четным.
Сохранив плотность тока в обмотке прежней, определяют но-
вую площадь сечения провода
с ______________________________ о Nст
^НОВ 13 СТ XI >
А нов
по которой определяют наиболее близкий стандартный диаметр
провода.
Для двигателей с параллельным возбуждением определение
числа витков параллельной обмотки возбуждения определяется
по формуле
W — W
В.НОВ Г В.СТ II >
С/ст
где — число витков обмотки возбуждения, приходящихся на
один полюс.
Площадь сечения провода
е о 6ZCT
° НОВ ° СТ I/
инов
158
Для электродвигателей с последовательным возбуждением пе-
ресчет числа витков катушки возбуждения производится по формуле
ту/ ____ ту/ ^НОВ ’ ^в.нов
И В.НОВ W В.СТ Д/ п »
/V СТ “вег
где пв.сг — число параллельных ветвей обмотки полюсов до пе-
ресчета,
ав.нов — чисто параллельных ветвей оэмэгки полюсов после пе-
ресчета.
Площадь поперечного сечения провода обмотки возбуждения:
е о № ст
^нов ^ст ну
w нов
Пересчет обмоток при переделке электродзигателя на другую
скорость вращения. При изменении скорости вращения якоря и со-
хранении неизменным напряжения питания чис то необходимых про-
водников в обмотке якоря вычисляется по формуле
N = N
1 * нов i ’ ст
^сг
Лцов
При изменении скорости вращения и напряжения питания
(пнов, ^нов) и сохранении схемы обмотки и котлекгора старого дви-
гателя число проводов в обмотке якоря определяется из выражения
А/ — _^нпз • ”сг
1 ’нов j’ct // ..
UCT нов
В электродвигателях параллельного возбуждения при сохране-
нии неизменным напряжения питания обмотка возбуждения не пе-
рематывается.
В электродвигателях последовательного возбуждения коли-
чество витков обмотки катушки возбуждения, приходящихся на один
полюс, и новая площадь сечения провода вычисляются по формулам:
W = W
" в.нов в.ст
^СТ • дв.„ов .
Лнов ’ ^в.ст
с _____ е ^нов * ^ст
°нов — ° ст п , а
пст “нив
Мощность и величина номинального тока электродвигателя прямо
пропорциональна отношению новой скорости вращения к старой
скорости вращения.
В этих формулах /я.ст; (7СТ; WCT; nCT; SCT; ав.ст; №в,ст — пара-
метры электродвигателя до перемотки, а /я.иов; Ц10В; SU03; ав.нов;
Павлов — параметры после перемотки.
159
Глава II
ИЗГОТОВЛЕНИЕ И ЭКСПЛУАТАЦИЯ
ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ
Выбирая конструкцию электродвигателя, необходимо проду-
мать возможные способы изготовления его узлов. Требования наивы-
годнейшей конструкции и технологии почти всегда противоречивы.
Например, если взять очень маленький воздушный зазор между яко-
рем и статором, а чем он меньше, тем меньше рассеивание магнит-
ного потока, то из-за малейшей неточности изгоговления сердечника
якоря он будет задевать за полюсные наконечники; уменьшение зуб-
цов якоря позволяет уменьшить габариты электродвигателя, если же
толщину зубцов якоря выбрать меньше 1 мм, то при обработке и сбор-
ке они будут деформироваться и ломаться. Поэтому необходимо выби-
рать компромиссное решение, которое позволяет на имеющемся обо-
рудовании изготовить машину с нужными характеристиками.
7. ИЗГОТОВЛЕНИЕ ЯКОРЯ
Вал электродвигателя изготовляют из калиброванного прутка
или вытачивают на токарном станке.
При изготовлении нескольких одинаковых электродвигателей для
вырубки пластин сердечника якоря целесообразно изготовить штамп.
Затраченное время окупится при изготовлении сердечников якоря.
Хороший сердечник якоря можно изготовить без штампа при по-
мощи кондуктора (рис. 136). Пластины кондуктора 1 следует изго-
Рис. 136. Кондуктор:
а—пластина для сверления отверстий, б — пластина для выполнения прорезей;
/—пластина кондуктора, 2—центральная шпилька.
Контрольный паз "знак”
160
товить из стали толщиной 2—3 мм. Заготавливают четыре пластины,
совместно просверливают центральное отверстие и протачивают их
на токарном станке, вставив центральную шпильку 2. Пара пластин а
используется при сверлении отверстий пазов, другая пара б для
выполнения прорезей.
На листе электротехнической стали, выбранной для сердечника
якоря, чертят необходимое количество кружков — будущих плас-
тин. Кернят центры центральных отверстий и, не вырезая заготовок,
сверлят отверстия с диаметром, меньшим на 0,3 — 0,4 мм номиналь-
ного диаметра вала. С припуском на обработку вырезают подготов-
ленные заготовки.
На отцентрованную шпильку кондуктора, диаметр которой также
меньше номинального диаметра вала, насаживают заготовки якор-
ных пластин. С обеих сторон пакета устанавливают пластины а кон-
дуктора.
Параллельно оси на наружной поверхности якоря ножовкой или
надфилем пропиливают неглубокую канавку, называемую
«знак», которая пригодится при окончательной сборке якоря. Со-
гласовав «знак» на пластинах кондуктора и затянув гайки на шпиль-
ке, сверлят отверстия пазов по кондуктору. Высверливание ведут
попеременно с обеих сторон, строго следя за совпадением отверстий.
Высверлив отверстия пазов якоря, не выпрессовывая централь-
ную шпильку, заменяют пластины кондуктора и в отверстия буду-
щих пазов вставляют вспомогательные шпильки, обеспечив совпа-
дение «знака».
Затягивают гайки вспомогательных шпилек и вытаскивают
шпильку из центрального отверстия. С помощью развертки дово-
дят центральное отверстие до диаметра вала.
Ножовкой пропиливают прорези, через которые в паз якоря
можно будет уложить обмотку.
Отвернув гайки вспомогательных шпилек, разбирают сердечник.
Тщательно зачищают листы со всех сторон и снимают все заусенцы.
При опиловке листов нельзя допускать их деформации и изменения
геометрии.
Листы сердечника якоря обезжиривают в бензине и покрывают
изолирующим лаком или клеем БФ-2. При опиловке, обезжиривании
и покрытии лаком заготовки желательно не менять местами и сохра-
нить в том порядке, в каком они были до разборки.
После высыхания лака заготовки листов якоря следует собрать
в пакет на двух-трех шпильках. Для точного совпадения пазов сле-
дует совместить на всех пластинах контрольную канавку. Обеспе-
чив совпадение «знаков» на всех пластинах, затягивают гайки вспо-
могательных шпилек и на клею аккуратно запрессовывают вал.
Когда клей высохнет, якорь устанавливают на токарный станок и
протачивают наружную поверхность до номинального диаметра.
Проточив концы вала, можно обеспечить минимальное биение
сердечника якоря при вращении его в подшипниках.
По окончании проточки вспомогательные шпильки снимают.
6 Зак. 1527
161
8. ИЗГОТОВЛЕНИЕ КОЛЛЕКТОРА,
ЩЕТКОДЕРЖАТЕЛЕЙ II ЩЕТОК
При работе электродвигателя его щеточно-коллекторный узел
испытывает самые большие нагрузки. Изготовлению этого узла
следует уделить особое внимание. В электродвигателях малой мощ-
ности наиболее широко распространены цилиндрические коллекто-
ры, реже применяются торцовые. В элект родвигателя х заводского
изготовления у цилиндрических коллекторов пластины чаще всего
запрессованы в пластмассу. Такие коллекторы обладают высокой
прочностью, но изготовить их самостоятельно довольно трудно.
Целесообразнее изготовить коллекторы с приклеенными к электро-
изол яционному материалу токопроводящими пластинами.
Изготовление цилиндрического коллектора следует начать с
изготовления на токарном станке двух втулок (рис. 137). Втулку
а вытачивают из электроизоляционного материала, например, тек-
столита. Внутренний диаметр ее должен плотно садиться на вал.
Вторую втулку б вытачивают из меди, особенно тщательно обрабаты-
вая внешнюю поверхность. Это необходимо для снижения потерь.
Внутренний диаметр следует подогнать плотно по изолирующей
втулке. Эпоксидной смолой или клеем БФ-2 медную втулку прикле-
ивают к втулке из изоляционного материала. Разделив наружную
поверхность втулки б на равные части по числу будущих коллектор-
ных пластин, намечают линии разреза. Прорезают металлическую
втулку на всю глубину пазами шириной 0,3 — 0,5 мм. Для этого ис-
пользуют лобзик или ножовку. В середине буртика каждой полу-
ченной коллекторной пластины прорезают паз глубиной около 1 мм
и шириной 0,4—0,8 мм. Сняв заусенцы и зачистив прорези, залу-
живают пазы для припайки провода и коллектор готов к установке на
вал двигателя (рис. 138).
Конструкция коллектора может быть несколько иная.
Рис. 137. Втулки.
а — из электроизоляционного материала, б—из проводникового материала.
162
Рис. 138. Коллектор:
а — втулка из электроизоляционного
материала, б — пластина коллектора
Рис. 139. Шайба.
Такой коллектор собирается не-
посредственно на валу двигателя.
Коллекторными пластинами служат
кусочки обмоточного провода, ук-
репленные на шайбе из электроизо-
ляционного материала (рис. 139). По
числу коллекторных пластин заготов-
ляют и изгибают заготовки будущих
пластин, стараясь не повредить их
лаковой изоляции (рис. 140); изготав-
ливают из электроизоляционного ма-
териала шайбу 2 (рис. 141) и устанав-
ливают ее на вал 1 двигателя. На мес-
те установки коллектора вал обма-
тывают кабельной бумагой толщиной
0,05 мм, предварительно промазав ее
клеем. Вставляют подготовленные ку-
сочки провода в отверстия шайбы и
загибают их.
Рис. 140. Заготовка коллектор-
ного вывода из проволоки.
Заливают весь коллектор смолой ЭД-5 и заматывают нитками.
После полимеризации смолы коллектор протачивают на токарном
станке примерно до половины диаметра проводов.
Канавки на этом коллекторе не прорезают, так как пластины на-
дежно изолированы друг от друга и от вала смолой и лаковой изоля-
цией.
Диаметр провода, который необходимо взять для коллекторных
пластин, легко подсчитать по формуле:
^пр
dB -f- 2биэ
k
3 14 ““ 1
6«
163
Рис. 141. Коллектор из кусочков проволоки:
J— вал двигателя. 2— шайба из изоляционного материала.
где dnp — диаметр провода с изоляцией, мм,
k — количество коллекторных пластин,
dB — диаметр вала двигателя, мм,
^из — толщина изоляции вала, мм.
Такой коллектор применяют при малом диаметре вала и коли-
честве коллекторных пластин не менее 5.
Наиболее просто изготовить коллектор торцового типа (рис. 142).
Трудоемкость изготовления такого коллектора можно максимально
снизить, если его выполнить из кусочка фольгированного гетинак-
са или стеклотекстолита.
Из выбранного материала
вырезают кольцо нужного
диаметра и острым ножом
или ножовкой делают не-
обходимое количество про-
резей в фольге. После за-
чистки и полировки плас-
тин коллектор готов к ус-
тановке на вал двигателя.
Если фол ьги рованного
материала достать не
удастся, то можно прикле-
ить клеем БФ-2 медную
или латунную шайбу на
электроизоляционный ма-
териал.
Рис. 142, Торцовый коллектор:
1 —пластина коллектора, 2—паз,
3—место для припаивания провода.
164
В подавляющем большинстве электродвигателей малой мощности
применяются медно-графитовые щетки марок M-lt М-6 и МГ. Если
готовых щегок подобрать не удалось, их изготавливают опиловкой
напильником или надфилем из щеток больших размеров. Для обес-
печения минимального искрения и надежного контакта поверхность
щетки, обращенная к коллектору, должна как можно точнее повто-
рять его форму и быть хорошо отшлифована; через боковые стороны
или торцовую поверхность обеспечивается контакт с щеткодержа-
телем. Для надежного контакта в верхней части щетки по пери-
метру прорезают канавку, в которую закладывается гибкий провод.
Для уменьшения потерь щетки выполняют также из упругих
проволок с малым удельным сопротивлением.
Конструкции щеткодержателей показаны на рисунках 126—128.
В конструкции любого из них имеется упругий элемент для прижи-
мания щеток к коллектору. Таким элементом обычно служит цилин-
дрическая или плоская пружина, выполненная из стальной или
бронзовой проволоки (пластины) и установленная на корпусе
щеткодержателя. Щеткодержатели должны быть изолированы от
корпуса и друг от друга. Они обычно устанавливаются на травер-
сы, которые прикреплены к корпусу двигателя.
В электродвигателях малой мощности часто подшипниковые
щиты изготавливают из электроизоляционного материала и щетко-
держатели монтируют непосредственно на них. Подшипниковый
щит с щеткодержателями показан на рисунке 128.
9. ВЫПОЛНЕНИЕ ОБМОТКИ
Укладка обмоток якоря. Укладку катушек якоря машин малой
мощности производят вручную в специально подготовленный паз.
Подготовка паза заключается в изолировании торцовых частей лис-
Рис. 143. Изоляция сердечника якоря.
165
▲
Рис. 144. Наматывание петлевой
обмотки.
тов и лобовых частей якоря.
Иногда ограничиваются установкой
по торцам якоря щечек из элект-
роизоляционного материала, ши-
рина которых больше ширины зуб-
цов якоря.
Для изолирования пазов приме-
няют кабельную или телефонную
бумагу толщиной 0,05—0,1 мм.
Вклеив в пазы якоря изоляцию и
установив торцовые щечки (рис.
143), приступают к укладыванию
обмотки.
Например, простая петлевая об-
мотка для якоря электродвигателя
(рис. 144) с 9 пазами выполняется
следующим образом. Наматывают
якорь по часовой стрелке. Обмотка
выполняется двухслойной. В каждой секции 20 витков, а в каждом
пазу 40 проводников. Закрепив начало провода на валу около кол-
лектора, наматывают 20 витков провода (из паза 1 в паз 5). Пере-
ходят из паза 1 в паз 2, выпустив петлю возле второго паза. Нама-
тывают (из паза 2 в паз 6) двадцать витков и делают такой же пет-
лей переход в паз 3. Продолжают намотку из паза 3 в паз 7 и вы-
пускают петлю; сделав переход в паз 4, наматывают из паза 4 в паз
8 двадцать витков провода и т. д.
Всего наматывают 9 секций — последняя из паза 9 в паз 4 —ко-
нец провода соединяют с началом первой секции, который вначале
закрепили на валу.
На этом намотка якоря заканчивается, порядок намотки удоб-
но контролировать по таблице 5.
Таблица 5
Наматывается Количество витков
Номер операции 1
из паза № в паз №
1 1 5 20
2 2 6 20
3 3 7 20
4 4 8 20
5 5 9 20
6 6 1 20
7 7 2 20
8 8 3 20
9 9 4 20
166
А
“. 145. Наматывание обмотки
«елочкой».
Основным недостатком такой об-
мотки является несимметричность
лобовых частей, что создает несба-
лансированность якоря (несовпа-
дение центра тяжести с геометри-
ческой осью), а это приводит к
«биению». Применение специаль-
ных схем намотки позволяет уст-
ранить этот недостаток. К таким
схемам относится так называемая
обмотка «елочкой». При этом спосо-
бе выполнения обмотки одна актив-
ная сторона секции располагается
в двух противоположных пазах,
как это показано на рисунке 145.
Обмотка «елочкой» отличается тем,
что она выполняется не непрерыв-
ным проводом: намотав секцию,
отрезают конец от бухты провода. Одну половину секции наматы-
вают по часовой стрелке, например из 1-го паза в 4-й, а вторую
из 1-го в 7-й против часовой стрелки. На концы секций надевают
картонные бирки с обозначением номера, начала или конца секции.
Обмотка выполняется двухслойной.
Порядок выполнения этой обмотки следующий. Вначале нама-
тывают по десять витков провода из 1-го паза в 4-й и из 1-го паза
в 7-й. Закончив намотку первой секции, укрепляют на проводах
бирки. Из 2-го паза наматывают по десять витков в 5-й и 8-й пазы,
затем из 3-го паза в 6-й и 9-й пазы и т. д. Порядок намотки указан
в таблице 6, а схема соединения секций между собой и пластинами
коллектора в таблице 7. После окончания намотки в пазы вдвигают
тонкие полоски плотного картона.
Намотка катушек возбуждения. Для намотки катушек воз-
буждения изготавливают шаблон (рис. 146).
Шаблон состоит из двух щек 2 с прорезями в углах и отверстием
в середине и сердечника /, контур которого должен соответствовать
по размерам изолированной части полюса с учетом зазора 0,5—1 мм
между катушкой и полюсом. Удобство снятия обеспечивается тем,
что сердечник шаблона составляется из двух клинообразных брусков,
скрепляемых болтом 3. Перед началом намотки в прорези вставля-
ют кусочки суровых нитей, а к началу обмоточного провода припаи-
вают луженую пластину. Укрепив пластину в одной из прорезей,
наматывают катушку. Скрепив витки намотанной катушки кусочка-
ми суровых ниток, катушку снимают с шаблона. Припаивают второй
вывод и, укрепив его на катушке, начинают обматывать ее в пере-
хлестку батистовой или тафтяной лентой шириной 5—10 мм и тол-
щиной не более 0,2 мм.
После этого катушки возбуждения и якорь помещают в изоли-
рующий лак, например, бакелитовый.
167
Таблица 6
Номер операции Наматывается Количество витков
из паза № | в паз №
1 1 4 10
7 10
2 2 5 10
8 10
3 3 6 10
9 10
4 4 7 10
1 10
5 5 8 iv
2 10
6 6 9 10
3 10
7 7 1 10
4 10
8 8 2 10
5 10
9 9 3 10
6 10
Таблица 7
Конец секции Соединяется с началом секции Присоединяется к коллек- торной пластине
1к 2н 1
2к Си 2
Зк 4н 3
4 к 5н 4
5к 6н 5
6к 7н 6
7к 8н 7
8к 9н 8
9к 1н 9
168
Рис. 146. Шаблон для намотки катушек возбуждения:
/ — сердечник, 2 — щеки, 3 — болт.
После прекращения выделения пузырьков якорь и катушки воз-
буждения хорошо высушивают. Наружные металлические части
якоря протирают тряпочкой, смоченной растворителем лака, на-
пример, бензином.
10. ИЗГОТОВЛЕНИЕ КОРПУСА, ПОЛЮСНЫХ
НАКОНЕЧНИКОВ И ОБЩАЯ СБОРКА
Корпус играет двойную роль в конструкции двигателя: к нему
крепят все другие части и, кроме того, он является магнитопро-
водом.
Для изготовления цилиндрического корпуса можно использо-
вать кусок трубы необходимого диаметра. Проточив трубу и расто-
чив концы трубы по диаметру подшипниковых щитов (крышек)
двигателя, сверлят все необходимые отверстия.
Для полюсных наконечников вытачивают на токарном станке
стальной цилиндр (рис. 147), внешний диаметр которого должен
быть равен отверстию в корпусе, а внутренний — диаметру якоря
(плюс необходимый воздушный зазор). Из этого цилиндра вырезают
полюсные наконечники для установки на них катушек возбужде-
ния. Собранный узел крепится внутри корпуса двигателя на
винтах. Если статор двигателя собирают из отдельных листов,
то технология его изготовления очень похожа на описанную для
сердечника якоря.
После изготовления всех деталей уточняют их размеры, удаляют
заусенцы, опилки и посторонние предметы. Не вставляя щеток в
щеткодержатели, собирают двигатель. Обращают внимание на плот-
ность и точность установки подшипников, люфтов якоря и свободу
его вращения. По устранении замеченных недостатков производят
притирку щеток и балансировку якоря.
169
Для притирки щеток под-
бирают сверло с диаметром,
равным диаметру коллектора.
Прижимая торец щетки к боко-
вой поверхности вращающегося
сверла, доводят его поверхность
до цилиндрической. Окончатель-
ную притирку щеток произво-
дят непосредственно по коллек-
тору.
Для статической баланси-
ровки якоря устанавливают
строго горизонтально и парал-
лельно друг к другу две ровные
стальные линейки (рис. 148).
Кладут шейками вала якорь 1
на линейки 2. Если центр тя-
жести лежит выше оси враще-
ния, то якорь начинает перека-
тываться по линейкам. После
нескольких перекатываний он
Полюсный наконечник
Dn-днаметр расточки полюсов
Рис. 147. Изготовление полюсного
наконечника.
останавливается и его центр тяжести оказывается в самом нижнем
положении, т. е. самая верхняя часть является самой легкой.
Забив небольшой грузик в верхний паз якоря, снова выверяют его на
линейках и подбирают величину балансировочного груза до тех
пор, пока якорь не перестанет перекатываться. Это является призна-
ком того, что центр тяжести якоря лежит на оси вращения и процесс
балансировки закончен.
Общую сборку двигателя начинают с окончательного крепления
полюсных наконечников. На винты крепления наносят по капельке
Рис 148. Балансировка якоря:
1 — якерь, 2 — линейка.
нитрокраски и завертывают их
так, чтобы не было воздушного
зазора между полюсными нако-
нечниками и корпусом.
Первым устанавливают под-
шипниковый щит (крышку дви-
гателя), противоположный кол-
лектору. После его крепления
аккуратно вставляют якорь, тра-
версу со щеткодержателями и
второй подшипниковый щит.
Убедившись, что вращению яко-
ря ничего не мешает, устанавли-
вают щетки и прижимают их
пружинами.
Подключив к двигателю ис-
точник тока, подбирают силу
прижима щеток и их положение,
170
перемещая их относительно коллектора. Оптимальная сила прижи-
ма и положение щеток определяются по минимальному искрению
и потреблению тока. Пометив риской это положение щеток, завер-
тывают и заливают краской регулировочные винты.
Разборку двигателя производят в обратном порядке.
И. ЭКСПЛУАТАЦИЯ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ
ПОСТОЯННОГО ТОКА
Эксплуатация электродвигателей очень проста. Чтобы электро-
двигатель мог работать нормально длительное время, необходимо
своевременно производить профилактические осмотры и смазку.
Основному контролю подвергается коллектор и щетки. Большой вред
электродвигателю приносят посторонние частицы и пыль. Для без-
отказной работы двигателя его нужно периодически очищать от
пыли, уделяя особое внимание коллектору.
При возникновении неисправностей, нарушающих нормальную
работу электродвигателя, проверяют плотность затяжки гаек, нет
ли повреждений корпуса и щеток. После внешнего осмотра проверя-
ют, как вращается якорь (он должен вращаться легко и плавно),
состояние коллектора (не должно быть грязи, масла и почерневших
пластин).
Проверяют состояние щеток, плавность их перемещения в щет-
кодержателях, состояние токопроводящих канатиков, состояние ще-
точных пружин и величину их давления на щетки — не упирается
ли пружина или канатик в край прорези щеткодержателя, препят-
ствуя дальнейшему перемещению щеток. Вынимают поочередно щет-
ки и проверяют их прилегание к коллектору.
В таблице 8 приведены наиболее часто встречающиеся неисправ-
ности, способы их обнаружения и устранения применительно к
электродвигателю с последовательным возбуждением.
Таблица 8
Неисправносп ь Причина Способ обнаружения и устранения
Якорь элект- родвигателя не вращает- ся а) Щетки не касаются коллек- тора б) Обрыв про- водов питания в) Плохой кон- та кт щеток с кол- лектором а) Проверить длину и легкость перемеще- ния щеток в щеткодержателях. Короткие щетки заменить новыми. При обнаружении заеданий зачистить обоймы и щетки шкуркой. Проверить давление пружин на щетки. Неисправные пружины заменить б) Проверить выводные концы и устранить обрыв в) Пластины коллектора загрязнены, про- тереть коллектор чистой тряпкой, смоченной в спирте или бензине
171
Продолжение таблицы 8
Неисправность Причина Способ обнаружения и устранения
Искрение щеток и подгорание коллектора Перегрев электродви- гателя Электро- двигатель не раскру- чивается. Коллектор- ные плас- тины места- ми подгоре- ли Электро- двигатель дает повы- шенное чис- ло оборо- тов а) Щетки пло- хо прилегают к поверхности кол- лектора б) Загрязнение коллектора в) Перегрузка электродвигателя а) Нагрузка на валу электродви- гателя выше нор- мы б) Тугое враще- ние якоря из-за перекоса подшип- ников или задева- ния якоря за по- люса в) Закорочен- ность или обрыв в обмотках воз- буждения г) Закорочен- ность или обрыв в обмотке якоря Замыкание кол- лекторных плас- тин между собой а) Ослаблено магнитное поле из-за межвитково- го замыкания в катушках возбуж- дения б) Замыкание обмотки возбуж- дения на корпус а) Проверить, легко ли перемещаются щетки в щеткодержателях, величину износа щеток и исправность щеточных пружин. Притереть щетки б) Прочистить коллектор, как указано в п. 1, в в) Проверить исправность механизма, со- прягающегося с электродвигателем а) Проверить нагрузку с помощью ампер- метра б) Двигатель перебрать и устранить пере- кос и задевание якоря в) Проверить сопротивление обмотки воз- буждения. Неисправные катушки перемотать г) Проверить обмотку якоря. При наруше- нии изоляции обмотку перемотать Прочистить пазы между коллекторными пластинами деревянной палочкой. Протереть коллектор по п. 1, в а) Измерить сопротивление обмотки воз- буждения и, если оно меньше нормы, катуш- ки возбуждения перемотать б) Проверить мегометром сопротивление изоляции на корпус. Сопротивление изоля- ции должно быть не менее 1 Мом
172
Глава Ш
ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛИ, ВЫПУСКАЕМЫЕ
ПРОМЫШЛЕННОСТЬЮ
12. ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛИ С ВОЗБУЖДЕНИЕМ
ОТ ПОСТОЯННЫХ МАГНИТОВ
Электродвигатели постоянного тока с возбуждением от посто-
янных магнитов выпускаются промышленностью мощностью от де-
сятых долей до десятков ватт. Обычно они являются двухполюсными
электрическими машинами с возбуждением от внешнего постоянного
магнита, имеющегоформу кольца или параллелепипеда. Пакет якоря
таких электродвигателей набран из шихтованной электротехничес-
кой стали. Исключение составляют электродвигатели серии ДПР,
которые имеют полый бескаркасный якорь. Внутри якоря располо-
жен неподвижный постоянный цилиндрический магнит, а снаружи
магнитопровод для замыкания магнитного потока.
На рисунке 149 показан электродвигатель ДП-10. Он широко
применяется для привода электрифицированных игрушек и моделей.
Основу конструкции ДП-10 представляет пластмассовый корпус 6,
в который запрессованы втулка 2, два постоянных магнита 5 и сталь-
ные пластины /5, являющиеся полюсными наконечниками.
Рис. 149. Электродвигатель ДП-10:
1—вал якоря, 2—втулка подшипника, <9 — изолирующая втулка вала, 4—изолиру-
ющая пластина сердечника якоря, 5 — постоянный магнит, 6 — корпус, 7 — крышка,
8 — щетка. У — втулка подшипника, 10— втулка, 11 — лепесток. 12 — коллекторная пластина,
13—шайба 14—якорь, 15 —стальная пластина.
173
Правая крышка 7 изготовлена из пластмассы. В ее боковой по-
верхности имеются два диаметральных фигурных отверстия, в ко-
торых с помощью лепестка 11 укреплены щетки 8, представляющие
собой медные полоски. К лепесткам 11 припаивают провода.
Электродвигатель имеет трехзубцовый сердечник якоря 14, со-
бранный из штампованных стальных листов. С торцов сердечник изо-
лирован пластинами 4, вал — втулкой 3. Обмотка намотана на
зубцы якоря. Выводные концы якорных катушек припаяны к кол-
лекторным пластинам 12, укрепленным на шайбе 13, и приклеены к
втулке 10.
Вал / якоря гладкий, вращается во втулках 2 и 9.
Основные технические данные электродвигателей постоянного
тока с возбуждением от постоянных магнитов с мощностью на валу
до 10 вт приведены в таблице 9.
Таблица 9
Тип электро- двигателя Напряжен, питания, в Мощность на валу, вт Скорость вращения, об/мин Потреб- ляемая мощность, вт Масса. в Габариты, мм
диа- метр кор- пуса длина кор пуса диа метр вала
ДП-4 3,5 — 20004-2500 1,24-1,5 28 х 44 35 2
ДП-10 4,5 0,24 2000 2,1 — 28x37 34 2
ДП-11 27 д. 10 4 7500 10 ПО 26 53,5 2,8
ДП-12 27 ±10 6 11 500 13 по 26 53,5 2,8
ДП-13 27 ± 10 7 14 000 17,5 по 26 53,5 2,8
ДП-31 27± 10 4 7500 10 по 28 53,5 2.8
ДП-32 27 ± 10 6 11 500 13 по 28 53 5 2,8
ДП-33 27± 10 7 14 000 17,5 по 28 53,5 2,8
ПДЗ-1,7 27 ± 1и 1.7 3500 4 140 30 72 2,8
пдз-з 27 ± 1U 3 4500 8,1 140 30 72 2,8
ПДЗ-5 27 5 6600 12 140 42 104 3.8
ПДЗ-8 27 8 9000 19 140 42 104 3.8
ДРВ-0,1 9 — 1600±30 0,75 185 40 54 3
Д-о,з 1,5 — 3000 2,25 — 23,5 40,5 —
2ДКС-7 5—7.5 0.13 2000 ±30 0,6 80 20x20 48 1,5
ДКС-8 12-4—16 0.4 2000 ±30 0,9 250 40 64 2,0
ДКС-0,5 12-М5 0,5 2000± 30 1.25 260 40 65 2,0
4ДКС-8 12-Н16 0,8 2000 ±30 1,75 270 40 65 2,0
ДКС-16 9—12 0,8 2000 ±30 1,8 270 39 65 —
ДП-1-13 13 0.8 4500 2,8 150 20 46 2,8
174
Таблица 10
Тип электродвигателя Номинальные данные Холос- той х®д Пусковой режим ilor- ребл. МОЩ- НОС! Ь
М пп (max)
(mfn) П 1 (ruin) 1 1 1 п 1 (max)
в | Н'См- 104 об/мин а а Н'См> 10*| а вт
ДПМ-20-Н1/Н2-01 29 5 9000 0,05 0,05 60 0,7 2,2
ДПМ-20-Н1/Н2-02 27 10 4000 0,07 0,05 20 0,25 1,9
ДПМ-20-Н1/Н2-04 6 2 2000 0,06 0,05 6 0,33 0,36
ДПМ-20-Н1/Н2-05 14 2 2000 0,05 0,04 10 0,14 0,7
ДПМ-20-Н1/Н2-06 27 15 9000 0,15 0,06 60 1 4,05
ДПМ-20-Н1/Н2-07 27 20 6000 0,15 0,05 50 0,65 4,05
ДПМ-20-Н1/Н2-08 27 20 4500 0,15 0,06 40 0,4 4,05
ДПМ-20-Н1/Н2-11 12 15 9000 0,35 0,13 60 2,3 4.2
ДПМ-20-Н1/Н2-12 12 20 6000 0,3 0,12 50 1,7 3,6
ДПМ-20-Н1/Н2-12А 14 18 6000 0,25 0Д1 50 1,1 3,5
ДПМ-20-Н1/Н2-13 12 15 4500 0,25 о,п 40. 0,9 3,0
ДПМ-20-Н1 /Н2-14 12 10 2500 ОД 0,05 20 0,35 1,2
ДПМ-20-Н1/Н2-16 6 10 9000 0,55 о,з 60 4,3 3,3
ДПМ-20-Н1/Н2-17 6 15 6003 0,5 0,25 60 2,6 3,0
ДПМ-25-Н1/Н2-03 12 45 6000 0,6 0,2 100 3,8 7,2
ДПМ-25-Н1/Н2-04 27 50 2500 0,15 0,04 80 0,5 4,05
ДПМ-25-Н1/Н2-05 15 50 2500 0,22 0,06 80 0,9 з,з
ДПМ-25-Н1/Н2-09 12 35 9000 0,65 0,23 150 6,2 7,8
ДПМ-25-Н1/Н2-10 12 50 4500 0,52 0,16 120 2,5 6,2
ДГ1М-25-Н1/Н2.10А 14 50 4500 0,45 0,13 120 2 6,3
ДГ1М-25-Ш/Н241 12 50 2500 0 28 0,09 80 1,2 3,4
ДПМ-30-Н1/Н2-01/02 29 70 9000 0,5 0,18 350 5,9 14,5
Д11M-30-HL Н2-02/01 27 100 2600 0.25 0,06 200 1,1 6,75
ДПМ-30-lll Н2-03 27 100 4501' 0,5 0,13 300 2,5 135
ДПМ-30-Н1/Н2-08 12 70 9000 1/2 0,4 350 14,2 1 1,4
ДПМ-30-Н1/Н2-09 12 100 6000 1,2 0 35 350 8,3 14,4
ДПМ-30-Н1/Н2-10 12 100 4500 1 0,32 250 6,2 12
ДПМ-30-Н1/Н2-10А 14 100 4500 0,8 0,2 280 5 2 11,2
ДПМ-30-Н1/Н2-11 12 100 2500 0,6 ОД 7 200 2,4 7,2
ДПМ-35-Н1/Н2-01 27 150 9000 1,3 о,з 700 12 35
ДПМ-35-Н1/Н2-02 27 150 3500 0,45 0,09 500 2,8 12,2
ДПМ-35-Н1/Н2-08 12 150 9000 2,8 075 700 22 33,6
ДПМ-35-Н1/Н2-09 12 200 6000* 2,2 0,55 600 14 26,4
ДПМ-35-Н1/Н2-10 12 200 4500 1,6 0,42 500 10,5 19,2
ДПМ-35-Н1/Н2-11 12 200 2500 1,15 0,27 350 5,2 13,8
175
Рис. 150. Габаритные размеры электродвигателей серии ДПМ.
В таблице 10 приведены характеристики электродвигателей серии
ДПМ, выпускаемых в трех конструкционных вариантах: а) с од-
ним выведенным концом вала — исполнение Н1; б) с двумя выве-
денными концами вала — исполнение Н2; в) с одним выведенным
концом вала и центробежным регулятором оборотов электродвига-
теля — исполнение НЗ.
Габариты электродвигателей в вариантах Н1 и Н2 за исключени-
ем вала одинаковы (рис. 150, табл. 11).
Электродвигатели серии ДПМ также хорошо работают при по-
ниженном напряжении питания до 6—12 в. Для снижения величины
тока холостого хода при работе электродвигателей с пониженным
напряжением питания надо несколько ослабить давление щеточных
пружин. Диаметр корпуса электродвигателя серии ДПМ включен
в обозначение и является исходной величиной для построения серии
электродвигателей этого габарита.
Например, обозначение электродвигателя ДПМ-20-Н1-01 рас-
шифровывается так:
ДПМ — электродвигатель постоянного тока с возбуждением от
постоянных магнитов;
Таблица 11
Тип электродвигателя D, мм L, мм /, мм мм d, мм Масса, кг
ДПМ-20 20 47 8 14 2,0 0,065
ДПМ-25 25 55,5 10 17,5 2,0 0,120
ДПМ-30 30 69 12 21 3,0 0,220
ДПМ-35 35 78,5 14 24,5 3,0 0,340
176
20 — наружный диаметр корпуса 20 мм;
Н1 — исполнение с одним выходным концом вала;
01 — порядковый номер исполнения по номинальным данным.
В таблице 12 приведены технические данные электродвигателей
постоянного тока с возбуждением от постоянных магнитов серии
Таблица 12
Тип элек! родвигателя Номинальные данные Холо- стой ход Пусковой режим Пот- ребл. мощ- ность рн, в т
Л1н. Н-СМ- •10< пн, OUlMUH ^н (max), а /о (max), а Л'п. (mm), Н'СМ> • 10* (ma<), а
ДПР-2Н1/Н2-01 12 10 9000 0,145 0,035 40 0,9 1,74
ДПР-2Н1/Н2-02 12 12 6000 0,13 0,03 30 0,59 1,56
ДПР-2Н1/Н2-05 6 10 900 0,29 0,085 40 1,85 1,74
ДПР-2Н1/Н2-06 6 10 6000 0,23 0,063 26 1 1,38
ДПР-2Н1/Н2-07 6 10 4500 0,175 0,04 26 0,75 1,05
ДПР-2Н1/Н2-08 6 10 2500 0.13 0,025 20 0,46 0,78
ДПР-2Н1/Н2-03 6 2 6000 0,066 0,04 16 0,75 0,396
ДПР-32-Н1/Н2-05 ДПР-32-Ф1/Ф2-05 12 20 9000 0,3 0,01 150 2,8 3,6
ДПР-32-Н1/Н2-06 ДПР-32-Ф1/Ф2-06 12 20 6000 0,2 0,06 110 1,46 2,4
ДПР-32-Ш/Н2-07 ДПР-32-Ф1/Ф2-07 12 20 4500 0,16 0,045 76 0,84 1,92
ДПР-32-Н1/Н2-08 ДПР-32-Ф1/Ф2-08 12 20 2500 0,115 0,03 46 0,38 1,38
ДПР-42-Н1/Н2-05 ДПР-42-Ф1/Ф2-05 12 50 9000 0,66 0,185 300 5,8 7,9
ДПР-42-Н1/Н2-06 ДПР-42-Ф1/Ф2-06 12 50 6000 0,45 0,106 240 з,з 5,4
ДПР-42-Н1/Н2-07 ДПР-42-Ф1/Ф2-07 12 50 4500 0,35 0,08 190 2,1 4,2
ДПР-42-Н1/Н2-08 ДПР-42-Ф1/Ф2-08 12 50 2500 0,24 0,05 117 0,92 2,88
ДПР-52-Н1/Н2-05 ДПР-52-Ф1/Ф2-05 12 100 9000 1,2 0,25 1080 19,6 14,4
ДПР-52-Н1/Н2-06 ДПР-52-Ф1/Ф2-06 12 100 6000 0,8 0,16 810 117 9,6
7 Зак. 1527
177
Продолжение таблицы 12
Тип электродвигателя Номинальные данные Холо- стой ход Пусковой режим Пот- ребл. мощ- ность
Мн, н • см • • 10 * "н, об/м ин ZH (шах), а /о (max), а мп (min), н-см- • 104 (max), а рн, вт
ДПР-52-Н1/Н2-07 12 100 4500 0,6 0,145 680 6,6 7,2
ДПР-52-Ф1/Ф2-07 ДПР-52-Н1/Н2-08 ДПР-52-Ф1/Ф2-08 12 100 2500 0,35 0,055 510 2,9 4,2
ДПР-62-Н1/Н1-05 12 200 9000 2,4 0,4 1900 27 28,8
ДПР-62-Н1/Н2-06 12 200 6000 1,5 0,27 1770 18,4 18
ДПР-62-Ф1/Ф2-06 ДПР-62-Н1/Н2-07 12 200 4500 1,2 0,19 1250 Н,9 14,4
ДПР-62-Ф1/Ф2-07 ДПР-62-Н1/Н2-08 ДПР-62-Ф1/Ф2-08 12 200 2500 0,73 о,н 810 4,7 8,75
ДПР-72-Н1/Н2-06 ДПР-72-Ф1/Ф2-06 12 400 6000 3 0,38 3200 24 36
ДПР-72-Н1/Н2-07 12 400 4500 2,2 0,25 2800 23 26,4
ДПР-72-Ф1/Ф2-07 ДПР-72-Н1/Н2-08 ДПР-72-Ф1/Ф2-08 12 400 2500 1,3 0,15 1850 10,2 15,6
ДПР. Серия электродвигателей ДПР включает шесть габаритов
Наружный диаметр корпуса 15 мм принят за исходный габарит,
а диаметр следующего габарита на 5 мм больше предыдущего.
Электродвигатели серии ДПР имеют следующие конструктив-
ные исполнения: а) исполнение Н1 — нормальное с одним выходным,
концом вала; б) исполнение Н2 — нормальное с двумя выходными
концами; в) исполнение Ф1 — фланцевое с одним выходным концом
вала; г) исполнение Ф2 — фланцевое с двумя выходными концами
вала.
Исполнение электродвигателей Н1 отличается от исполнения
Ф1, а Н2 от исполнения Ф2 только наличием фланца.
Пример расшифровки обозначения электродвигателя
ДПР-42-Н1-02:
ДПР — электродвигатель постоянного тока с полым немагнит-
ным якорем и возбуждением от постоянных магнитов;
4 — номер габарита;
2 — двухполюсное исполнение;
178
Таблица 13
Исполнение HI и Н2 Исполнение Ф/ и Ф2
Тип электро- двигателя D. мм d, мм L, мм мм мм G. мм мм мм Масса, г в, мм мм du мм
ДПР-2 15 2 36,5 9,1 5 8 7 29,8 36 — — —
ДПР-32 20 3 46 10 5 8,5 7 38 80 16,6 20 2
ДПР-42 25 3 54 12 6 105 9 46,5 150 21 25 2,4
ДПР-52 30 4 64 13,5 7,5 12 10,5 54.5 260 25,2 30 2,9
ДПР-62 35 4 74 15,5 8,5 14 12,5 64 410 29,6 35 3.4
ДПР-72 40 4 84 17,5 9,5 16 14.5 73 600 33,6 40 3,9
Hl — нормальное исполнение с одним выходным концом вала;
02 — порядковый номер исполнения по номинальным данным.
Электродвигатель с теми же номинальными данными, но с флан-
цевым исполнением обозначается ДПР-42-Ф1-02. Габаритные раз-
меры электродвигателя серии ДПР сведены в таблице 13 (рис. 151).
13. ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛИ ПОСТОЯННОГО ТОКА
С ВОЗБУЖДЕНИЕМ ОТ ЭЛЕКТРОМАГНИТОВ
На рисунке 152 показана схема соединения обмоток электро-
двигателей с последовательным возбуждением. Вся обмотка воз-
буждения условно перенесена отдельно на каждый полюсный нако-
Рис. 151. Габаритные размеры элек- Рис. 152. Схема соединения обмо-
тродвигателей серии ДПР. ток электродвигателя Д-2М
179
Рис. 153. Электродвигатель Д-2ГЛ:
/ — вал, 2 — корпус, 3 — изоляция якоря,
4—обмотка возбуждения, 5—впит, 6—полюс,
7 —сердечник якоря, 8 —коллекюр, 9 —щит ,
/0 — втулка, 11 — винт, 12 — ганка, 11 —
фланец,
нечник. В качестве примера
рассмотрим конструкцию элект-
родвигателя типа Д-2М (рис.
153). Электродвигатель посто-
янного тока, реверсивный с по-
следовательным возбуждением
и повторно-кратковременным
режимом работы.
Реверсирование осущест-
вляется путем переключения
питания электродвигателя с одной обмотки возбуждения па дру-
гую без изменения направления тока в обмотке якоря.
На корпусе 2 двигателя крепятся полюса с катушками воз-
буждения, подшипники якоря, щит со щеткодержателями и щет-
ками. Он выполнен в виде стакана из мягкой электротехнической
стали и помимо выполнения функций механической связи служит
магнитопроводом. Левая сторона корпуса заканчивается флан-
цем с четырьмя отверстиями. На цилиндрической части корпуса
имеются окна для доступа к щеткам и коллектору. К внутренней
стороне цилиндрической поверхности корпуса на винтах 5 за-
креплены два полюса 6 с обмотками возбуждения 4.
Сердечник якоря 7 имеет девять пазов, набран из листов
электротехнической стали и напрессован на вал 1 на прямой на-
катке. На торцы пакета приклеены электроизоляционные листы
3 из стеклотекстолита, а девять пазов якоря, в которые уложена
петлевая обмотка, изолированы одним слоем стеклослюденита и
одним — стеклолакоткани. От выпадения из паза обмотку пре-
дохраняет стеклотекстолитовый клин. Выводные концы секций
180
Таблица 14
Тип электро- двигателя Напряже- ние пита- ния U, в Потреб- ляехмая мощность Р, вт Скорость вращения якоря п, об/мин Момент на валу М, н • см Масса т. кг Диаметр корпуса D, мм Длина корпу- са L, мм
МУ-30 27 108 5600 6 0,6 52 85
МУ-50 60 140 5600 10,4 0,9
МУ-110 24 24 5500 — 0,33 40 79
МУ-120 24 36 5500 — 0,4 40 89
МУ-130 24 38 5500 — 0,45 40 89
МУ-220 24 110 5500 — 0,7 52 100
МУ-100-АП 24 140 7500 18,2 1,2
Д-2М 27 1,8 12000 0,15 0,2
Д-15Т 27 17 13500 1,25 0,46 40 80
СЛ- 525А 24 120 2800 10 з,з 108 157
обмоток распаяны на пластины коллектора 8. Коллектор набран
из медных пластинок, изолированных миканитом, и опрессован
пластмассой. Собранный коллектор посажен на вал на сетчатую
накатку с клеем.
Каждый щеткодержатель выполнен из двух латунных пластин:
основания и обоймы. Основание служит кронштейнОхМ для крепле-
ния выводов щеток, обмоток возбуждения 4 и для крепления
щеточных пружин. Щеткодержатели укреплены на щите 9.армиро-
ванной втулкой 10. Наружная обойма подшипника заперта непо-
средственно в щите 9 фланцехМ 13. Фланец крепится к щиту двумя
винтами 11. Внутренняя обойма подшипника заперта на валу якоря
гайкой 12 и промежуточной стальной втулкой, напрессованной на
вал якоря до упора в торец коллектора. Гайка контрится специальной
шайбой и дополнительно кернится в резьбу.
Конструкция электродвигателей постоянного тока с параллель-
ным возбуждением почти ничем не отличается от двигателей с по-
следовательным возбуждением.
В таблице 14 приведены основные данные электродвигателей по-
стоянного тока с последовательным возбуждением, а в таблице 15
с параллельным возбуждением, серии ПЛ. Последние более тя-
желые, применяются при изготовлении моделей железнодорожного
транспорта.
В практике моделиста-конструктора нередко возникает необ-
ходимость снижения скорости вращения электродвигателей. Для
этого их снабжают редуктором, с помощью которого уменьшают ско-
рость вращения выходного вала. Например, двигатель МН-145А
представляет собой шунтовой реверсивный электродвигатель посто-
янного тока с независимым возбуждением. Главное отличие его
181
Таблица 15
Тип электродвигателя Напряжение питания U. в Мощность на валу .V, вт Скорость вращения п, об/мин Масса т, кг
ПЛО51 110 30 2700 2,1
ПЛО52 но 50 2700 2,6
ПЛО61 110 80 2700 3,7
ПЛО62 но 120 2700 4,5
ПЛО71 по 180 2700 5,9
от других электродвигателей постоянного тока — наличие редук-
тора. Вал якоря двигателя заканчивается зубчатым колесом, кото-
рое входит в зацепление с шестерней редуктора.
Редуктор двигателя четырехступенчатый, собран на цилиндри-
ческих колесах. Конструктивно корпус редуктора объединен с пе-
редней крышкой электродвигателя, который имеет в корпусе по-
садочную поверхность и крепится с помощью двух стяжных шпи-
лек. Остальные узлы двигателя ничем не отличаются от описанных
выше.
Глава IV
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ДВИГАТЕЛЕЙ
В АВИА-, СУДО-, АВТОМОДЕЛИЗМЕ
14. ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛИ В РУЛЕВЫХ МАШИН-
КАХ РАДИОУПРАВЛЯЕМЫХ МОДЕЛЕЙ
На современных радиоуправляемых моделях чаще всего исполь-
зуют рулевые машинки с приводом от микроэлектродвигателей по-
стоянного тока мощностью 0,2— 1,5 вт. Требования, предъявля-
емые к ним, определяют их исполнение, которое может быть с воз-
вратом силового рычага в нейтральное положение после прекраще-
ния подачи команды и без возврата. Например, рулевые машинки,
применяемые для привода руля высоты, руля направления и элеро-
нов авиамоделей, имеют такой механизм. А рулевые машинки для
управления оборотами двигателя и привода триммера руля высоты
не имеют механизма возврата. Силовой рычаг остается в любом
промежуточном положении, в котором его застало прекращение
команды.
Механизм возврата в нейтральное положение может быть меха-
ническим или электрическим. Рулевую машинку с механическим
возвратом для однокомандной радиоуправляемой модели можно
182
рулевая ма
Рис. 154. Простейшая
шинка:
/ — микродвигатель, 2 — возвратная пру-
жина, 3 — плечо качалки, 4 —упоры, 5 —нить.
изготовлять буква лт но за не-
сколько минут. Такая машинка
показана на рисунке 154. Глав-
ной ее частью является микро-
двигатель 1, в качестве которого
может быть применен двигатель
ДП-10 или любой другой, взятый
из детской игрушки. Одно плечо
качалки <3 руля направления со-
единено с возвратной пружиной
или резинкой 2, другое с по-
мощью нити 5 — с валом двига-
теля. Закрепить нить на валу
двигателя проще всего при помо-
щи колечка резиновой трубочки
или кембрика.
Поворот качалки 3 ограни-
чен упорами 4. При подаче ко-
манды включается питание элек-
тродвигателя, на вал которого
будет наматываться нить 5 и от-
клонять руль направления. По-
сле прекращения подачи коман-
ды возвратная пружина 2 вернет руль в исходное положение.
У этой рулевой машинки имеется большой недостаток: при от-
клонении силового рычага до упора якорь электродвигателя останав-
ливается и возникает режим «короткого замыкания», в котором он
потребляет максимальный ток. Можно устранить этот недостаток и
повысить экономичность рулевой машинки, если вместо упоров 4
установить концевые выключатели. Рулевая машинка с конце-
выми выключателями, предназначенная для двухкомандиой мо-
дели, показана на рисунке 155. Работает она следующим образом.
В первый момент времени после подачи команды и включения реле
приемника питание электродвигателя 3 происходит через нормаль-
но замкнутые контакты одного из концевых выключателей 5. Пос-
ле отклонения руля 1 в крайнее положение его качалка размыкает
контакты концевого выключателя, через которые питался двигатель,
и питание электродвигателя продолжается до выключения команды
через один из резисторов 6. Величины сопротивлений резисторов под-
бирают такими, чтобы момент, развиваемый двигателем, уравновеши-
вался моментом возвратной пружины; обычно величина со-
противлений лежит в пределах 5—20 ом.
Усилие, развиваемое такой рулевой машинкой, часто оказывает-
ся недостаточным. Поэтому между валом электродвигателя и сило-
вым рычагом устанавливают понижающий редуктор. Для уменьше-
ния затрачиваемой мощности на отклонение возвратной пружины
при прямом ходе в рулевых машинках с механическим возвратом
применяют двигатели с малым моментом трения па валу и малым мо-
183
Рис. 155. Двухкомандная рулевая машинка:
/ — руль, 2—ииги, 3 — элек гродвигаюль, 4— возвратная пружина, 5 — кон-
цевые выключатели, 6 — резисторы.
ментом инерции якоря. Этим требованиям удовлетворяют, например,
электродвигатели типа ДПР-2-Н1.
В случае применения двигателей обычной конструкции необхо-
димо применять устройства, позволяющие во время обратного хода
разобщать вал электродвигателя с редуктором. Один из вариантов та-
кого устройства — центробежная фрикционная муфта — показан
на рисунке 156. При неподвижном якоре двигателя между корпу-
сом 2, на оси которого имеется шестерня редуктора 1, и П-образным
Рис. 156. Фрикционная муфта:
/ — шестерня, 2 -корпус, 3 —грузик, 4—про-
кладка, .5 —лепесток, 6 —электродвигатель.
лепестком 5 с грузиками 3 и
прокладками 4, закрепленным на
оси двигателя, имеется воздуш-
ный зазор, т. е. редуктор руле-
вой машинки разобщен с валом
электродвигателя.
При подаче команды вал
двигателя начинает вращаться и
грузики отклоняются, заставляя
вращаться корпус 2 фрикцион-
ной муфты. Вращение корпуса
через редуктор передается на си-
ловой рычаг. Если силовой ры-
чаг уже дошел до упора, а вал
электродвигателя продолжает
вращаться, то в этом случае цент-
робежная муфта работает как
муфта предельного момента. Пос-
ле снятия команды электро-
184
2
Рис. 157. Электрическая схема возврата рулевого механизма.
двигатель останавливается и грузики лепестка возвратятся в пер-
воначальное положение, а силовой рычаг под действием пружины
возвратится в нейтральное положение, при этом корпус муфты
будет свободно вращаться.
Отсутствие электрических скользящих контактов в системе воз-
врата делает рулевые машинки с механическим возвратом высоко
надежными с большим ресурсом^ работы. Однако большие затраты
энергии (до 40%), необходимой на отклонение возвратной пружины,
и разные скорости на прямом и обратном ходу являются недостатка-
ми таких рулевых машинок.
Рулевые машинки с электрическим возвратом не имеют этих
недостатков. Однако использование в системе возврата сколь-
зящих контактов резко снижает надежность всей системы. Окис-
ление скользящих контактов при коммутации двигателя и чувстви-
тельность к вибрации усложняют эксплуатацию таких машинок.
На рисунке 157 показана схема электрического возврата руле-
вого механизма, свободная от многих недостатков. Особенностью
схемы является то, что вместо скользящих контактов в цепях ком-
мутации электродвигателей применено минимальное количество
малогабаритных микропереключателей МП-7, которые можно за-
менить микропереключателями другого типа или просто контакт-
ной группой реле.
Схема возврата выполняет две функции:
а) возвращает силовой рычаг рулевой машинки после прекра-
щения подачи команды в нейтральное положение;
б) отключает питание электродвигателя при отклонении сило-
вого рычага в одно из крайних положений.
Батарея Бг питает электродвигатель при отклонении силового
рычага на прямом ходу, а батарея Б2 при возврате его в нейтральное
положение. В исходном положении к щеткам электродвигателя через
J85
нормально замкнутые контакты реле и К2 и концевые микропе-
реключатели К', К'2 и К' подключен отрицательный полюс ба-
тареи
При подаче команды срабатывает, например, реле и подклю-
чает к левой щетке электродвигателя плюс батареи БР Двигатель
начинает вращаться и поворачивает через редуктор кулачок по ча-
совой стрелке. Сместившись с нейтрального положения, кулачок
переключает контакты микропереключателя К2, подготовив схему
к возврат} силового рычага в нейтральное положение.
При повороте кулачка на угол у срабатывает концевой выключа-
тель А' и двигатель останавливается. После прекращения подачи
команды контакты реле Рх возвращаются в исходное положение и
соединяют левую щетку двигателя через замкнутые контакты микро-
выключателя К2 с минусом батареи Б2, а плюс батареи Б2
подключен через микровыключатель К\ и контакты реле Р2 к пра-
вой щетке. Двигатель начинает вращаться в противоположную сто-
рону до тех пор, пока не разомкнется микровыключатель К'2, а
силовой рычаг не вернется в нейтральное положение. При срабаты-
вании реле Р2 схема работает так же.
Подбирая угол у кулачка, устанавливают требуемый угол пово-
рота силового рычага рулевой машинки. Для нормальной работы
схемы возврата угол а должен быть на 2—3° больше угла у.
15. ПРИМЕНЕНИЕ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ
В АВИАМОДЕЛИЗМЕ
Авиамодельные двигатели внутреннего сгорания существенно
превосходят электрические по мощности, отнесенной к его массе.
Это и определяет ограниченное пока применение электрических
двигателей на авиационных летающих моделях в качестве основ-
ного двигателя.
Одним из распространенных видов авиамоделей, где основным
двигателем может быть электрический, можно назвать трениро-
вочные кордовые модели. Бесшумность и отсутствие отработав-
ших газов позволяет запускать модель в любом достаточно боль-
шом помещении. Чертеж тренировочной модели и схема питания
электродвигателя показаны на рисунке 158. Размеры и массу мо-
дели определяет выбранный двигатель, который расположен в
центре тяжести. Питание электродвигателя осуществляется через
изолированные провода, которые одновременно служат и кордом.
Провода закреплены на трехплечевой качалке, выполненной из
электроизоляционного материала, толщиной 1,0 мм.
В цепь питания включен реостат, позволяющий осуществлять
регулирование оборотов двигателя.
Отсутствие сильных вибраций (от двигателей внутреннего сго-
рания), мощной моторамы и использование бальзы позволяет сде-
лать модель с нагрузкой на несущую площадь около 1 н!дм2.
186
340
Рис. 158. Кордовая тренировочная модель с электродвигателем.
Конструкция модели отличается от конструкций кордовых мо-
делей с механическим двигателем только уменьшенными сечениями,
например, фюзеляж собирается из пластин бальзы толщиной 0,8 лш.
Модель запускается на корде длиной около четырех метров. Дви-
гатель питается от 8 батарей 3336Л, соединенных последова-
тельно между собой.
Наиболее часто электродвигатели используют для привода раз-
личных механизмов кордовых моделей-копий, например, для уборки
и выпуска шасси, щитков, регулирования оборотов и остановки дви-
гателя.
Механизмы состоят из двигателя с редуктором и вспомогатель-
ных устройств, обеспечивающих стопорение механизма и выклю-
чение двигателя.
187
Рис. 159. Схема кордового управления моделью-копией самолета Пе-2:
1 — тя!И малого газа, 2—механизм уборки и выпуска шасси, 3 — вал редуктора, 4 —ме-
ханизм остановки двигателей, 5 — тяги остановки двигателей, 6—качалка тяги малого
газа, 7—корды, 8— тяга руля высоты, 9—вал щитков, 10 — тяга щитков. 11 — тяга
уборки костыльной установки, 12 — тяга руля высоты, 13 — механизм выпуска щитков,
14 —качалка управления РВ, 15 — блок подачи команд.
Первая задача, которую решает моделист, проектируя привод
уборки шасси или регулировки оборотов, это определение переда-
точного отношения редуктора.
Выбрав время, необходимое для выполнения команды, и задав-
шись скоростью вращения имеющегося двигателя, определяют пере-
даточное отношение:
где ф — угол поворота силового рычага, град;
t — время поворота силового рычага на угол ф, сек\
пла — скорость вращения якоря двигателя, об!мин.
Например, для уборки шасси за время t = 2 сек, надо повернуть
силовой рычаг на угол ф = 90°.
Рас. 160. Детали кордовой модели:
а — редуктор уборки шасси; / — электродвигатель РУМ-1, 2 — стойка, 3— цилиндричес-
кие зубчатые колеса, 4 — однозаходный червяк, 5 —венчик, 6 —вал редуктора, 7—крон-
ипейн крепления вала, 8 — бронзовый подшипник скольжения (втулка);
б — редуктор выпуска щитков, / — вал щитков, 2— качалка, 3 — промежуточное звено,
4.> —винтовая пара (резьба М4, длина вала 45 мм), 6 — цилиндрические зубчатые ко-
леса. 7 — электродвигатель; « — редуктор остановки двигателей; / — тяги к двигате-
ля*, 2 — качалка, 3 — электродвигатель, 4 — цилиндрические зубчатые колеса.
188
189
Рис. 161. Схема электрического управления механизмами модели:
/ — мехашим переключения шагового искателя, 2 — механизм уборки и выпуска щитков
и малою 1аза, 3 — механизм уборки и выпуска шасси, 4— механизм остановки двигателей,
5 — коннсБые выключатели, 6 — контакты выпуска щитков, 7 —- контакты уборки шасси,
8— контакты остановки двигателей, 9 — переключатель, /0 — контакты подвода тока к пе-
реключателю шагового искателя, // — батарея подачи сигналов, /2 — кнопка подачи сигна-
лов, 13 — батарея питания механизмов.
При скорости вращения двигателя идв = 2000 об/мин, потре-
буется редуктор с передаточным отношением
. 6 • 2 • 2000
1 “ 90
= 267.
В редукторы механизмов, нагружаемых внешними силами, сле-
дует вводить самотормозящую пару, винтовую или червячную, что
избавит от необходимости изготовления замков, удерживающих
шток механизма в крайних положениях.
Для остановки механизма в крайних положениях применяют
микровыключатели типа МП-7, МП-12 или контакты от мало-
габаритных реле.
Рассмотрим применение электродвигателей на модели самолета
Пе-2, созданной группой спортсменов г. Киева. Кинематическая
схема управления и конструктивное выполнение механизмов даны
на рисунках 159 и 160, а электрическая — на рисунке 161.
Управление .механизмами осуществляется с пульта, находяще-
гося у спортсмена на поясе. Питание электромеханизмов осуществля-
ется от шести батарей 3336Л. Передача тока идет по проводам
МГТФ-1, подвешенным к кордам.
Включение механизмов осуществляется через контакты на шаго-
вом искателе, которые можно последовательно переключать на-
жатием кнопки 12 (рис. 161). Шаговый искатель позволяет умепь-
190
шить количество проводов, подвешенных к кордам, до 3 и упростить
электрическую схему управления. Недостаток такой системы —
то, что подача команд осуществляется только последовательно.
Программа полета следующая: 1) запуск и регулировка двига-
телей, выпуск щитков, малый газ, большой газ, уборка щитков и
взлет; 2) уборка шасси; 3) полет (прохождение базы) в 10 кругов;
4) выпуск шасси, выпуск щитков, малый газ; 5) полет по конвейеру,
полный газ, уборка щитков; 6) взлет и уборка шасси; 7) выпуск шасси,
выпуск щитков, малый газ; 8) посадка; руление на малом газу два-
три круга; 9) остановка модели; 10) остановка двигателей и уборка
закрылков.
Все механизмы находятся на центроплане, вблизи люка фюзеляжа.
Через люк в случае необходимости можно произвести их осмотр и
ремонт. Конструктивное исполнение механизмов может быть иное,
однако общее передаточное отношение каждого механизма следует
сохранить.
16. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ
ДВИГАТЕЛЕЙ НА МОДЕЛЯХ СУДОВ
И АВТОМОБИЛЕЙ
Эксплуатация электрических двигателей на плавающих моделях
накладывает дополнительные требования. Перед установкой элек-
тродвигателя на модель следует позаботиться о его герметичности.
Водоустойчивым электродвигатель можно сделать, если покрыть его
корпус слоем лака или парафина, а в местах выхода вала нанести
густую смазку. Батареи и аккумуляторы легко защитить от влаги,
завернув их в полиэтиленовую пленку.
На простейших моделях судов редукторы обычно не применяют.
Винт 1 (рис. 162), закрепленный на гребном валу 4, через соедини-
тельную муфту 5 связан с валом электродвигателя 7, который укреп-
Рис. 162. Установка электродвигателя на морскую модель:
/— I ребной винт, 2 —кронштейн, 3 —дейдвуд, 4 — гребной вал, 5 — соединительная муф-
та, 6 — винты крепления электродвигателя, 7 — электродвигатель, 8 — ложемент.
191
Пружина
Рис. 163. Схемы соединения электро-
двигателей с валами.
лен на деревянном ложементе 8 с
выемкой по форме мотора с по-
мощью хомутов винтами 6. Греб-
ной вал выходит из корпуса че-
рез дейдвуд 3 и поддерживается
кронштейном 2. В качестве сое-
динительной муфты 5 использу-
ется пружина. Можно выполнить
соединение по одной из схем, по-
казанных на рисунке 163.
На рисунке 164 показана схе-
ма «активного» руля, приме-
няемая на радиоуправляемых
судомоделях. Здесь электродви-
гатель А через конический одно-
ступенчатый редуктор вращает
гребной винт /, создающий уп-
равляемое усилие. Вал электро-
двигателя Б через червячную пе-
редачу связан с корпусом 2
«активного» руля и может его
поворачивать в подшипниках 3,
закрепленных в корпусе. Электродвигатель Б закреплен на ложе-
менте-фундаменте 4.
Обычно при проектировании судов для расчета необходимой мощ-
ности двигателя, потребной для движения с заданной скоростью,
рассчитывают сопротивление воды, которое корпус испытывает при
различных скоростях хода; мощность, требующуюся для вращения
гребного винта при различных скоростях вращения, и еще много
других величин. При этом каждая величина определяется испытанием
или достаточно сложным расчетом.
С наименьшей затратой труда определение необходимой мощно-
сти электродвигателей для задуманной модели можно сделать
по уже построенной модели с водоизмещением, близким к проекти-
руемому.
Испытав модель, определяют скорость ее хода. Если необходи-
мо изменить скорость хода, то, задавшись мощностью нового двига-
теля, находят новую скорость хода по формуле:
Цюв £’ст I 1 +
N нов А/ст
ЗЛ/ст
где ист — скорость хода модели с мощностью электродвигателя
Лгст, м!сек\
Цюв — скорость хода модели с мощностью электродвигателя
AfIl0B, м/сек;
Л^нов» — мощности двигателей новой и старой моделей.
192
Рис. 164. «Активный» руль:
/—гребной винт, 2—корпус, 3 — подшипники, 4— ложемент.
На рисунке 165 приводятся примеры установки электродвига-
теля на моделях автомобилей. В простейших случаях вал электро-
двигателя передает вращающее усилие непосредственно на обод ко-
леса. Такая передача очень проста, но ее следует применять
при большом диаметре ведущего колеса, например на модели
колесного трактора.
Когда электродвигатель следует расположить вдоль модели,
его вал соединяют с осью через конический редуктор или
с помощью тарельчатого колеса. Хорошие результаты получаются
при использовании электродвигателей с встроенным редуктором,
например, МН-145.
193
Глава V
ПИТАНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ УСТРОЙСТВ
И ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ
17. ВИДЫ УСТРОЙСТВ ПИТАНИЯ
Одним из основных элементов электрической цепи является ис-
точник электрической энергии. Для моделей применяются источ-
ники постоянного тока. Существуют два основных типа источников
постоянного тока, а именно: электрохимические и электромашинные.
Виды электрохимических устройств: батареи сухих элементов, ак-
кумуляторы.
Для питания от сети переменного тока на испытательном стенде
используется трансформатор.
18. ПРИНЦИП РАБОТЫ УСТРОЙСТВ ПИТАНИЯ
Батареи сухих элементов
Наиболее распространенный источник питания — батареи кар-
манного фонаря, состоящие из так называемых сухих элементов.
Эти батареи имеют следующие данные: марка 3336Л; масса
НО—115 г\ начальное напряжение 3,7 в; емкость (запас электро-
энергии) 0,5 а-ч\ сохранность — шесть месяцев. Недостатком бата-
рей является их малая емкость и напряжение.
Рис. 165. Установка электродвигателей на модели автомобилей:
а — с использованием фрикционной передачи; б — с использованием тарельчатого колеса.
194
Аккумуляторы
В отличие от гальванического элемента аккумулятор рассматри-
вается как вторичный источник электрической энергии, т. е.
такой источник, который предварительно должен накопить электри-
ческую энергию, полученную из сети, для последующей ее отдачи.
Отдельные аккумуляторы, и особенно аккумуляторные батареи,
широко применяются в модельном деле, в лабораториях, кружках
и т. д.
Существуют два основных типа электрических аккумуляторов:
кислотные (свинцовые), щелочные (железо-никелевые, кадмиево-
никелевые, серебряно-цинковые).
Свинцовые аккумуляторы. У аккумуляторов этого типа электро-
ды имеют форму плоских пластин, а материалом для них служит
металлический свинец на отрицательном полюсе и перекись свинца
на положительном полюсе. Чистый свинец на отрицательной плас-
тине и перекись свинца на положительной получаются не сразу, а
в результате так называемой предварительной формовки аккумуля-
тора, т. е. пропускания через него электрического тока.
Положительная пластина свинцового аккумулятора изготовля-
ется из металлического свинца и имеет для увеличения поверхности
ребристую форму.
Отрицательная пластина выполняется также из свинца, но имеет
коробчатую форму. Ячейки ее заполняются тестообразной массой
из порошка сурика (РЬ3О4), глета (РЬО) и свинцового порошка,
смоченных серной кислотой. Во избежание выпадания активной
массы отрицательные пластины закрываются перфорированными
(дырчатыми) свинцовыми листами.
После пропускания электрического тока (формовки) металли-
ческий свинец на положительной пластине переходит в перекись
свинца (РЬО2), а окись свинца на отрицательной пластинке восста-
навливается в металлический свинец.
Электролитом в свинцовых аккумуляторах служит раствор сер-
ной кислоты с плотностью 1,26 — 1,28 г!слг* при температуре +25°С,
концентрацией по массе 28,7%. Эга концентрация электролита счи-
тается оптимальной, так как обеспечивает наибольшее напряжение
аккумулятора.
Если отформованный аккумулятор замкнуть на внешнюю цепь,
то в цепи будет протекать ток, и в аккумуляторе начнется реакция
рязрядки. В результате этой реакции на обоих электродах окись
свинца и металлический свинец переходят в сернокислые соединения
свинца с одновременным выделением свободной воды.
Поэтому концентрация серной кислоты при разрядке аккумуля-
тора падает, вызывая уменьшение его напряжения. Если после
разрядки аккумулятора обеспечить прохождение через него тока в
обратном направлении (от внешнего источника), то начнется обрат-
ная химическая реакция, называемая зарядкой аккумулятора.
195
Рис. 166. Кислотные (свинцовые) ак-
кумуляторы:
/ — отрицательный вывод, 2 — пробка отвер-
стия для заливки электролита, 3 — положи-
тельный вывод, 4 — корпус, 5 — положитель-
ные пластины, 6— сепаратор, 7 — выступы
на корпусе.
При реакции разрядки ак-
кумулятор работает в режиме
источника тока, так как он под-
держивает ток во внешней це-
пи. При зарядке ток, проходя-
щий через аккумулятор, под-
держивается внешним источ-
ником, поэтому в данном ре-
жиме аккумулятор становится
приемником энергии. Напря-
жение 1,8—1,75 в является пре-
дельно допустимым напряже-
нием при разрядке кислотных
(свинцовых) аккумуляторов.
Разрядка до более низких на-
пряжений нежелательна из-за
трудности последующей заряд-
ки аккумулятора, вследствие во-
зникающих необратимых реак-
ций, которые приводят к частич-
ной потере аккумуляторами их ак-
кумулирующей способности.
Емкостью аккуму-
лятора называется произве-
дение величины разрядного
тока на время разрядки до ми-
нимального допустимого на-
пряжения. Это весьма важная
характеристика аккумулятора.
Емкость равна количеству элек-
тричества, прошедшему через
аккумулятор за время разряд-
ки, поэтому единица измерения
емкости аккумулятора — ку-
лон или ампер-секунда (ампер-
час).
Внешний вид свинцовых
аккумуляторов показан на ри-
сунке 166. Выполняются они
подвеской пластин как в стеклянных, так и в пластмассовых
сосудах, выложенных внутри кислотостойким материалом.
Об окончании зарядки аккумулятора судят по величине на-
пряжения. В конце заряда напряжение на каждом аккумулято-
ре должно быть постоянным и равным 2,4 в.
Эффективность аккумулятора оценивается коэффициентом
полезного действия (к. п. д.), который равняется отношению раз-
рядной емкости аккумулятора к зарядной. К. п. д. свинцового
аккумулятора равен 65—70%.
Г96
Щелочные аккумуляторы. Щелочными называются аккумулято-
ры, в которых электролитом служит щелочь — 20% раствор едкого
кали или едкого натра. Щелочные аккумуляторы подразделяются
на железо-никелевые и кадмиево-никелевые. У желез о-н и к е-
левых аккумуляторов активной массой положитель-
ных пластин является губчатое железо. При разрядке гидрат окиси
никеля на положительной пластине переходит в гидрат закиси нике-
ля, а губчатое железо на отрицательной пластине — в гидрат за-
киси железа.
При зарядке реакция идет в обратном направлении с восстанов-
лением гидрата окиси никеля и губчатого железа.
Концентрация электролита в этих аккумуляторах остается по-
стоянной, что позволяет уменьшить объем электролита и тем самым
размеры аккумулятора.
Разновидностью железо-никелевых щелочных аккумуляторов
являются к а д м и е в о-н икелевые аккумуляторы,
у которых активной массой положительных пластин служит также
гидрат окиси никеля, а отрицательных пластин — смесь кадмия с
железом.
Пластины щелочных аккумуляторов выполняются в виде сталь-
ных рамок, в которые вставляются плоские прямоугольные короб-
ки из перфорированной стальной ленты с запрессованной в них ак-
тивной массой.
Блоки положительных и отрицательных пластин помещаются в
прямоугольные сосуды из листовой стали. На крышке сосудов име-
ются три отверстия, два из которых служат для выводов, а третье,
с пробкой, для заливки электролита и выхода газов.
Плотность электролита — раствора едкого кали равна 1,19 —
1,21 г/см3, а раствора едкого натра— 1,18—1,20 г!см?.
Щелочные аккумуляторы отличаются от свинцовых рабочими
параметрами. Так, напряжение полностью заряженных щелоч-
ных аккумуляторов составляет 1,4 в. Допускаемое предельное
напряжение разрядки равно 1,15—0,05 в в зависимости от вели-
чины разрядного тока.
Коэффициент полезного действия щелочных аккумуляторов
вследствие большого внутреннего сопротивления составляет всего
55%.
Преимуществом щелочных аккумуляторов является простота
эксплуатации (особенно при зарядке) и большая механическая проч-
ность, а потому меньшая чувствительность к сотрясениям.
Приведем технические данные щелочных аккумуляторов, ко-
торые можно применять в модельном деле (табл. 16).
Внешний вид щелочных аккумуляторов показан на рисунке 167.
Одним из видов щелочных аккумуляторов являются герметич-
ные аккумуляторы, получившие в настоящее время большое рас-
пространение.
Имеются в основном два типа герметичных аккумуляторов —
дисковые и цилиндрические. Напряжение одной заряженной банки
197
Таблица 16
Тип аккуму- Нормативный заряд (6 час) Разрядный ток, а Габариты, мм Масса с
лятора ток, а емкое! ь. а-ч * часов 1 час длина ширина высота ззектроли- 1OA', кг
КН-2,25 0.56 3,36 0,28 2,25 67 22 135 0,33
КН-10 2,5 15,0 1,25 10 102 33 125 0,75
КН-22 (ЖН-22) 5,5 33,0 2,75 22,0 127 34 216 1 ,69
КН-45 (ЖН45) 2ФЖН-8-11 11,25 67,5 5,65 45,0 127 55 216 2,78
(2ФКН-8-11) 2,3 — 2,0 — 161 34 126 1,45
герметичных аккумуляторов равно 1,3 в, а разряженной — 1 в.
Срок службы указанных аккумуляторов составляет около 500
циклов заряд-разряд; после 500 циклов емкость аккумулятора
снижается на 50°6.
Рис. 167. Щелочные (кадмиево-никелевые, железо-никелевые) аккумуляторы:
/ — контактные выводы, 2 — блок отрицательных пластин, .? — блок положительных плас-
тин, 4 — изолирующая прокладка, 5—корпус, 6 — цапфа, 7- свободное пространство для
электролита, 8 — изоляторы, 9 — пробка отверстия для заливки электролита.
1
198
Рабочий диапазон темпе-
ратур герметичных аккуму-
ляторов от —10 до +50°С.
Герметичные аккумуляторы
хранятся как в разряженном,
так и в заряженном состоянии.
Из дисковых аккумулято-
ров наибольшее распростра-
нение получили следующие:
Д-0,01; Д-0,06; Д-0,07;
Д-0,12 и Д-0,2. Название ак-
кумуляторов расшифровыва-
ется так: буква Д означает
«дисковый», цифра показывает
значение емкости в ампер-ча-
сах. Все дисковые аккумуля-
торы имеют одинаковую кон-
струкцию и различаются толь-
ко размерами.
Аккумуляторы типа Д со-
браны в стальном никелпро-
Рис. 168. Герметичные кадмиево-нихе-
левые аккумуляторы:
/ — крышка корпуса, 2 — корпус. 3— сепара-
тор. 4 — сетка, 5 — пружина. 6 — отрицатель-
ный электрод, 7 — герметизирующая прокладка,
8 — положительная пластина.
ванном корпусе, состоящем из
двух частей — корпуса и кры-
шки. Аккумулятор неразбор-
ный, крышка завальнована на корпусе и в дальнейшехМ не
снимается. Внутри корпуса находятся отрицательные и положи-
тельные пластины. Между пластинами находится сепаратор. Всей
конструкции придается жесткость с помощью специальной пружины.
Разрез, показывающий внутреннее устройство аккумуляторов,
показан на рисунке 168.
В цилиндрических аккумуляторах исполь-
зованы пластины из того же материала, что и в дисковых; различие
состоит только в форме.
Малогабаритные герметичные аккумуляторы могут быть объ-
единены в батареи. Нашей промышленностью выпускаются несколь-
ко типов батарей, набранных как из дисковых, так и из цилин-
дрических аккумуляторов. В таблице 17 помещены основные ха-
рактеристики батарей.
Серебряно-цинковые аккумуляторы. Серебряпо-пинковые ак-
кумуляторы получили распространение в последние годы.
Они обладают рядом преимуществ перед кислотными и щелочны-
ми (железо-никелевыми и кадмиево-никелевыми) аккумуляторами,
а именно — значительно большей удельной емкостью. Под удел ь-
н о й емкостью понимается отношение емкости аккумулятора
к его массе. У серебряно-цинковых аккумуляторов удельная ем-
кость в 4—5 раз выше, чем у кислотных или щелочных. Коэффициент
полезного действия более высокий, саморазряд — небольшой.
190
Таблица 17
Тип батареи Емкость а - ч Режим заряда Режим разряда Масс.). г
ток, Л1о|время, час юк, ма время, час
Д-0,01 0,01 1 15 3,3 3 .—
д-0,06 0,06 6 15 20,0 3 3.6
Д-0,07 0,07 7 15 30,0 3 4.8
Д-0,12 0,12 12 15 40 3 6,8
Д-0,2 02 25 15 65 3 14.2
ЦНК-0,2 0,2 20 15 65 3 15,0
Ц НК-0,15 0,45 45 15 150 3 21,0
Ц1 IK-0,85 0,85 85 15 280 3 41.0
Серебряно-цинковые аккумуляторы могут работать при значи-
тельном понижении атмосферного давления. Срок службы указан-
ных аккумуляторов равен 300—350 циклов заряд-разряд.
На рисунке 169 показано устройство серебряно-цинковых
аккумуляторов. Аккумулятор имеет корпус 2 из полупрозрачной
пластмассы. Отрицательным электродом являются пластины 3 из прес-
сованного порошка цинка и окиси цинка, положительным электро-
дом— пластина 5 чистого серебра. Каждая отрицательная плас-
тина положена в пакет. /Материал пакета проницаем для электро-
лита, но не позволяет твердым частицам осесть на дно банки или
попасть на положительную пластину, которая обернута в капроно-
Рис. 169. Серебряно-цинковые акку-
муляторы:
/ — контактные выводы, 2 — корпус, 3 —от-
рицательная пластина, 4 — эпоксидная смо-
ла, 5 — положительная пластина, 6—кап-
роновая ткань.
вую ткань 6, предохраняющую
положительные пластины от ко-
роткого замыкания. Так как в
собранном виде пластины плот-
но сжаты, то серебряно-цинко-
вые аккумуляторы могут рабо-
тать в любых условиях вибраций
и ударов. Электролитом серебря-
но-цинковых аккумуляторов
является раствор едкого кали
(КОН), плотностью 1,4 г/см*\ ко-
личество электролита неболь-
шое — оно необходимо только
для смачивания прокладок меж-
ду пластинами.
Серебряно-цинковые аккуму-
ляторы работают в горизонталь-
ном и в вертикальном положе -
200
Таблица 18
Тип акку- мулятора Напря- жение, в Ем- кость , а - ч Нормаль- ный заряд- ный ток, а Разрядный ток при пяти- минутной разрядке, а 1 абариты, мм Масса. г
длина ширина высота
СЦ-05 1,5 0,5 0,5 7 12 24 37 19,5
СЦ-5 1,5 5 5 70 32 45 63 165
СЦ-11 1,5 11 10 120 21 41 100 190
СЦ-25 1,5 25 25 200 47 47 106 470
СЦ-45 1,5 45 50 700 47 51 140 790
СЦ-95 1,5 95 100 1200 71 55 212 1820
СЦ-100 1,5 100 100 1200 50 105 140 1950
ниях, так как пробка у них непроницаемая. В связи с тем, что от-
верстие для заливки электролита находится наверху, зарядка ак-
кумулятора производится в вертикальном положении. Одна банка
заряженного серебряно-цинкового аккумулятора имеет напряжение,
равное 2,1 в, а разряженного— 1,45 в.
Напряжение серебряно-цинкового аккумулятора при работе
вначале резко падает с 2,1 в до 1,5 в, но в дальнейшем держится
довольно долго, пока не израсходуется вся емкость. Еще одним по-
ложительным качеством серебряно-цинкового аккумулятора яв-
ляется нечувствительность к большим разрядным токам, а также его
быстрый заряд; в течение 13 мин аккумулятор заряжается до 80%
своей емкости. Однако лучшие результаты его работы получаются
при зарядке аккумулятора в течение 10—20 часов.
Диапазон рабочих температур серебряно-цинкового аккумуля-
тора от —20 до 4-60сС; однако он может работать при температурах
от —60 до 4-80сС.
Основные электрические и конструктивные данные серебряно-
цинковых аккумуляторов приведены в таблице 18.
Трансформаторы
Трансформатором называется аппарат, позволяющий изменять
напряжение электрического тока или, как говорят, трансформиро-
вать напряжение. Таким образом в трансформаторе отсутствует пре-
образование одного вида энергии в другой; в нем происходит пре-
образование электрической энергии одних параметров в электри-
ческую энергию других параметров. Трансформатор, в котором под-
водимое напряжение повышается, называется повышающим; тран-
сформатор, в котором подводимое напряжение понижается, называ-
ется понижающим.
201
A
£ис. 170. Схема действия трансформатора.
Принципиальная схема трансформатора показана на рисунке 170.
Как видно из схемы, трансформатор состоит из стального замкну-
того магнитопровода и двух размещенных на нем обмоток—пер-
вичной и вторичной. На приведенной схеме первичная и вторичная
обмотки размещены на различных стержнях магнитопровода (вер-
тикальные части магнитопровода называются стержнями, а
горизонтальные — ярмом).
Магнитный поток Фо, создаваемый первичной обмоткой Iwit
оказывается неполностью сцепленным со вторичной обмоткой, так
как часть этого потока Ф$1 замыкается помимо вторичной обмотки
по воздуху.
Основная часть потока (поток Ф), замыкающаяся по магнито-
проводу, сцеплена с обеими обмотками; она называется рабочим
потоком. Поток Ф51, сцепленный только с первичной обмоткой,
называется потоком рассеяния этой обмотки. Полный
магнитный поток равен:
Фо = Ф + Ф51
Приведенную схему размещения обмоток и схему магнитных по-
токов следует рассматривать только как условную для обоснова-
ния и вывода основных положений теории трансформатора. На прак-
тике такое размещение обмоток оказывается нецелесообраз-
ным, так как при этом потоки рассеяния получились бы слишком
большими. Во избежание этого обе обмотки размещаются концен-
трически на обоих стержнях, причем части каждой из обмоток, на-
ходящиеся на разных стержнях, соединяются между собой после-
довательно.
Потоки рассеяния при таком размещении обмоток будут опре-
деляться той частью магнитного потока, которая замыкается через
июли между двумя концентрическими обмотками.
202
Электродвижущая сила (э. д. с.) первичной обмогки равна:
£х = 4,44/ U4 Ф„ • КГ8.
Электродвижущая сила (э. д. с.) вторичной обмотки равна:
Е2 = 4,44/ ^2Фт • 10*8,
где Фш — амплитудное значение рабочего магнитного потока,
/ — частота переменного тока,
Wi и w2 — числа витков первичной и вторичной обмоток.
Коэффициент трансформации
Повышающий трансформатор имеет коэффициент
К > 1, т. е. он > £2 > £1-
Понижающий трансформатор имеет коэффициент
К < 1, т. е. w2 < £2 < £i.
Трансформатор в модельном деле, как уже говорилось, примени- :
ется при испытании двигателей на испытательном стенде в стацио- i
парных условиях для питания ог сети переменного тока. ।
Третий
раздел
РЕЗИНОМОТОРЫ
Широкое использование резиномоторов (ре-
зиновых двигателей) на моделях разного рода
вызвано легкостью и простотой их изготовления,
а также тем, что они универсальны. Такие дви-
гатели могут быть сделаны практически любой
заданной мощности и любых размеров, если это
не ограничено нормативами, в случаях, напри-
мер, использования их на спортивных моделях.
Масса резинового мотора может быть от долей
грамма до сотен грамм,
Особенностью резины является способность
запасать потенциальную механическую энергию
и возвращать ее в виде кинетической энергии,
вращающей винт. Имеются и другие аккуму-
ляторы механической энергии, например
стальные пружины. Но, сравнивая количество
запасенной механической энергии, отнесенное
к единице массы, легко убедиться, что резина в
30—60 раз эффективнее пружин. Этот сравни-
ваемый параметр называется удельной энергией.
Глава 1
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О РЕЗИНОМОТОРАХ
1. ПРИМЕНЕНИЕ РЕЗИНОМОТОРОВ ПА МОДЕЛЯХ
Высокие характеристики упругости резины при весьма малых
остаточных деформациях позволяют успешно использовать ее в ка-
честве двигателей для моделей. Существуют различные классы
авиамоделей, на которых используются резиновые двигатели. В
спортивных соревнованиях применяются модели самолетов с рези-
новыми двигателями, имеющими следующие основные параметры:
масса резинового двигателя не должна превышать 40 г в смазанном
состоянии (при полетной массе модели 230 г). Несущая площадь дол-
жна находиться в пределах 17—19 дм1 2 * * * * * В.. Типичная модель этого клас-
са представлена на рисунках 171 —173. Модель обладает высоки-
ми летными данными. Построил ее мастер международного класса
В. Н. Матвеев.
204
Имеются резиномоторные модели меньших размеров, например
класса В-1. Масса резины у них ограничена 20 г. Несущая поверх-
ность не более 11—12 дм2. Масса модели 150 г. По этим видам моделей
также проводятся спортивные соревнования.
Используют резиновые моторы и при постройке моделей-копий
самолетов (рис. 174). Особый интерес представляют самые легкие
летательные аппараты — комнатные модели самолетов, масса ко-
торых в отдельных случаях составляет менее одного грамма. Пред-
назначены они для полета в помещениях, где нет движения воздуха.
Несмотря на столь малые размеры и массу, они могут находиться
в полете длительное время — свыше 20 минут. Несущие поверхности
этих моделей обтянуты микропленкой. Одна из комнатных моделей
показана на рисунке 175.
Резиновые моторы используют не только для летающих моделей,
но также и для моделей различных судов: подводных лодок, над-
водных кораблей, глиссеров. При использовании резиномоторов
на этих моделях к ним предъявляются те же требования к эксплуа-
тации, что и для летающих моделей.
Смазывают резиновые двигатели касторовым маслом.
2. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О РЕЗИНЕ
Что же представляет собой резина и каким образом она получа-
ется? Сырьем для резины является сок тропического дерева гевеи.
На воздухе он превращается в густую упругую массу, называемую
каучуком. Хотя каучук и обладает свойствами резины, он име-
205
Рис. 172. Основные размеры модели са-
молета «Чайка-2».
ет высокую остаточную вы-
тяжку и нетермостабилен —
при температуре около 50—
70сС превращается в липкую
массу. На территории нашей
страны гевея не произрастает,
но имеются каучуконосные
растения типа кок-сагыз, сок
которых также превращается в
каучукообразную массу.
Для получения из каучука
резины в него добавляют не-
сколько процентов серы, а
также небольшое количество
других компонентов.
Полученная смесь подвер-
гается нагреву до температу-
ры 140—145°С. При этом мо-
лекулы серы связывают меж-
ду собой отдельные большие
молекулы каучука, имеющие
форму нитей. После охлаж-
дения масса приобретает тер-
мостабильность и новые меха-
нические свойства. Такой про-
дукт называется резиной.
Поскольку в настоящее время
потребность промышленности
в резине велика, а количество
натурального каучука недо-
статочно, учеными разрабо-
таны промышленные спосо-
бы получения синтетического
каучука из широкодоступного
сырья. Этот способ был пред-
ложен советским ученым ака-
демиком С. В. Лебедевым.
Синтетические резины имеют
высокие механические свойст-
ва, однако они уступают на-
туральной резине из каучука, которая имеет более высокие энерге-
тические характеристики. Лучшие сорта резины для моделей, на-
пример «Пирелли» (Италия), изготавливают из натурального кау-
чука.
Каучук, смешанный с серой без термической обработки (вулка-
низации), называется сырой резиной. Вулканизацию сырой резины
обычно проводят в термошкафах или в вулканизаторах.
Резина при взаимодействии с органическими растворителями
206
207
Рис. 173. Конструкция модели самолета «Чайка-2».
(керосин, бензин, бензол) впитывает эти вещества, увеличиваясь
в несколько раз в объеме, теряя при этом прочность и упругость.
Резиновый клей является растворохм каучука в бензине, поэтому
использование его для склеивания напряженных резиновых изде-
лий недопустимо. Растворяют резину и минеральные масла, полу-
ченные из нефти. Растительные масла животного происхождения,
а также жиры (касторовое масло, рыбий жир) и глицерин не оказы-
вают вредного влияния на резину. Созданы специальные сорта ре-
зины, которые незначительно поглощают органические раствори-
тели, почти не влияющие на их механические свойства. Такие сор-
та резины называют бензиномаслостойкими. В моделизме их при-
меняют при эксплуатации компрессионных двигателей. Для сохран-
ности резину пересыпают тальком.
Резина окисляется, особенно на солнце, кислородом воздуха.
В результате окисления на поверхности образуются твердые сое-
динения, что при растягивании приводит к образованию трещин
и разрыву резиновой ленты.
3. РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ РЕЗПНОМОТОРА
Длина резиномотора модели задается при проектировании по-
следней. Тем не менее, при конструировании в зависимости от сорта
и качества резины можно изменять ее длину. При длине резиномо-
тора меньшей, чем расстояние между заделками (местами закрепле-
ния концов резиномотора), не срабатывает стопорное устройство
воздушного винта и происходит неправильное его складывание,
нарушающее аэродинамику модели. В результате изменяются ви-
ражи планирования, что приводит к сваливанию ее в крутую спи-
раль или к кабрированию.
В случае большей длины, которая может получиться при вытя-
жке резины, что характерно для некоторых сортов венгерской рези-
ны, или специального удлинения резиномотора до 20%, зависящего
от сечения фюзеляжа, резину заплетают. Сплетение возможно, если
резиномотор имеет длину вдвое большую, чем расстояния между
местами крепления; кроме того, удвоенная длина удобнее при его
установке в фюзеляже.
Расчет резиномотора в основном сводится к определению макси-
мально допустимого числа оборотов при избранной конструкции
модели. Заданное число оборотов винта зависит в первую очередь
от технических данных применяемой резины.
Резина, используемая для резиномоторов, различается по удель-
ной энергии, т. е. работе, которую способен совершить один кило-
грамм резины. Отечественные сорта резины имеют удельную энер-
гию 375 дан!кг, венгерская круглая резина — 400—500 дан!кг\ наи-
лучший сорт авиамодельной резины (итальянской фирмы «Пирел-
ли») имеет удельную энергию 500—650 дан!кг. Отдаваемая энергия
зависит от длины резиномотора. При относительно длинных дви-
208
Рис. 174. Модель-копия самолета
гателях отдаваемая энергия возрастет, так как в этом случае во-
локна резины вытягиваются равномерной полнее запасают энергию.
В коротких двигателях из-за относительно большого сечения
периферийные нити резины растягиваются в большей степени, чем
внутренние, из-за чего происходит неравномерная нагрузка рези-
ны и неполное использование ее упругих свойств. При раскручива-
нии короткого двигателя между лентами резины возникает трение,
вследствие чего потенциальная энергия резины переходит в тепло,
что уменьшает отдачу энергии резиновому двигателю. Однако необ-
ходимо учитывать и тот факт, что короткий двигатель позволяет при
той же массе резины использовать воздушный винт большего ди-
аметра, с большей тягой; такой двигатель имеет больший крутящий
момент, а винт большего диаметра имеет более высокий полетный
к. п. д. по сравнению с винтом меньшего диаметра (например, мо-
дели самолетов класса В-2). Полетным к. п. д. называют отношение
скорости полета модели к скорости потока воздуха, которое выража-
ется формулой:
где рм — скорость полета модели,
сп— скорость потока за воздушным винтом.
Размеры двигателя резиномоторной модели класса В-2 выбира-
ют, исходя из требования получения максимальной продолжи-
8 Зак 1527
209
тел внести полета, зависящей также и от метеорологических
условий.
Из сказанного следует, что увеличение длины резиномотора
приводит к увеличению количества возвращаемой энергии, но по-
летный к. п. д. винта уменьшается, и наоборот, уменьшение длины
двигателя ухудшает энергетические качества резины, но увеличивает
полетный к. п. д. винта. Кроме того, налагаются дополнительные
требования на двигатель; в отдельных случаях желательно иметь
большую высоту полета модели — большая высота полета увеличи-
вает вероятность попадания модели в восходящий поток воздуха.
Во многих случаях требуется иметь повышенную энергоотдачу
от используемого резиномотора. Как было сказано ранее, на практи-
ке выбирают оптимальное соотношение относительной длины рези-
номотора и диаметра винта. В некоторых случаях при заданном диа-
метре винта повысить энергоотдачу можно применением редуктора.
Редуктор позволяет увеличить относительную длину резиномотора
и, следовательно, увеличить равномерность натяжения резиновых
нитей и полнее использовать энергетические возможности резины.
Передаточное отношение редуктора должно выбираться, исходя
из конкретных условий, но не более 3. При конструировании такого
редуктора особое внимание уделяют его механическому к. п. д.
Увеличению к. п. д. способствует использование для установки осей
Рис. 175. Запуск комнатной модели самолета.
210
1
2
12
11
Рис. 176. Схема редуктора для резиномотора;
1 — винт, 2 — ведомая шестерня, <3 — ведомый вал, 4 — подшипник, 5 — возвратная
пружина, 6 — подшипники резиномотора, 1 — ведущая шестерня, <8 — крючок, 9 —
резиномотор, /(/—корпус, // — задний крючок, /2 — стопорный штырь.
шариковых подшипников, точное соблюдение межцентровых рассто-
яний шестерен, точность изготовления зубьев шестерен, подбор
материала и их смазка. При использовании редуктора на резино-
моторных моделях важно, чтобы его масса была минимальная. В про-
тивном случае чрезмерно большая масса сведет на нет увеличение
энергоотдачи резины.
Схема редуктора показана на рисунке 176. Достоинством дан-
ного редуктора является получение большей энергоотдачи и, соот-
ветственно, достижение большей продолжительности полета; но в
Рис. 177. Схема редуктора для нескольких резиномоторов:
/ — винт, 2 — ведомая шестерня, <3 — вал, 4 — подшипники вала винта, 5 — возврат-
ная пружина, 6 — подшипники резиномотора, 7 — ведущие шестерни, 8 — пере чине
крючки, 9 — резиномотор, 10— корпус, // — задние крючки, /2 — стопорный штырь.
211
этом случае увеличивается длина фюзеляжа, что может привести к
неблагоприятной компоновке, ухудшающей летно-технические дан-
ные. Для более кохмпактной энергоустановки может использоваться
схема редуктора, показанная на рисунке 177. При такой компонов-
ке используются два или несколько резиномоторов небольшого
сечения, что позволяет значительно сократить длину фюзеляжа
модели при высоком использовании энергоотдачи резины. Однако
и здесь имеется один недостаток — конструкция модели при этом
усложняется.
Перед изготовлением двигателя необходимо провести его рас-
чет. Исходными данными для расчета являются масса двигателя и
его» длина. На спортивных моделях класса В-2 масса двигателя в
смазанном виде не должна превышать 40 г. Длина двигателя опре-
деляется расстоянием между местами крепления резиномотора на
модели. Полагая, что изготовленный двигатель прошел опре-
деленную обработку (динамическую формовку, см. ниже), необ-
ходимо знать, какие максимальные числа оборотов допускает
двигатель при закрутке. Допустимое число оборотов определя-
ется по формуле:
где / — длина резиномотора, см\
р — плотность резины, а/сж3;
шдв—масса резиномотора, е;
К — коэффициент, зависящий от сорта резины:
для отечественной 5—5,5;
для венгерской 5,5—6;
для итальянской резины «Пирелли» 6,5—7.
Рис. 178. Зависимость допустимого числа оборотов закручивания
▼ резиномотора от его массы и сечения.
крутящего момента резиномотора от числа
Рис. 179. Зависимость
оборотов.
Если для резиномотора используется отечественная резина,
то удобно определить допустимые значения оборотов по графику,
представленному на рисунке 178. Изменение крутящего момента
резиномотора в зависимости от числа оборотов раскручивания по-
казано на рисунке 179.
Разрезают резину на ленты-полосы обычно размером 1x3, 1x4,
1x5, 1x6; некоторые виды резины имеют круглое сечение диа-
метром 1,3 мм. Различные сечения вызваны разным назначением,
удобством эксплуатации и другими причинами. Так, например, раз-
мер 1 х 3 мм удобно использовать для моделей, имеющих относитель-
но большую длину резиномотора.
При заданной длине двигателя масса резины ограничена спор-
тивными правилами. Более широкие ленты резины удобнее при из-
готовлении и эксплуатации относительно короткого резиномотора.
Круглое сечение удобно тем, что трение между лентами ре-
зины минимально и возможность образования заусенцев или над-
резов меньше. Резина такого профиля удобна для изготовления ре-
зиномоторов небольших моделей, таких, как комнатные летающие
модели, модели подводных лодок и т. п.
4. ИЗГОТОВЛЕНИЕ РЕЗИНОМОТОРОВ
Резиновые ленты, если на них имеется излишнее количество
талька, нужно промыть в теплой воде с мылом. Сушить резину сле-
дует в помещении, где на нее не могли бы попадать прямые солнеч-
ные лучи и пыль. После сушки резину взвешивают, подготавливают
213
__ место для изготовления резиио-
. вого Двигателя. Масса резины
должна составлять 96 % массы
резиномотора: оставшиеся 4%
используются для смазки рези-
новых лент. В деревянную дос-
ку, покрытую полиэтиленовой
пленкой, вбивают два гвоздя;
s расстояние между ними равно
Ч. У длине резиномотора. На гвоздь,
ч. z/ во избежание повреждения по-
Ч. уХ верхности резиновых лент, на-
ч. У девают ниппельную резину или
^ЧйГ полихлорвиниловую трубку.
..Намотку резины проводят при
равномерном натяжении.
Производя намотку резины,
получают одну или несколько
▲ вязок резиновых лент. Связыва-
Рис. 180. Связывание резиновых лент. ют ленту морским узлом, как по-
казано на рисунке 180. Выпол-
няют узел в два этапа: сначала в свободном состоянии ленты, за-
тем — в натянутом. Для уменьшения трения в месте связки рези-
ну смачивают водой. Связывание резиновых ленг является ответст-
венной операцией, так как, если узел развяжется при закрутке
двигателя на старте, это приведет к значительным неприятностям и
даже к разрыву резинового двигателя.
Обычно связывание резиновых лент производят с помощником.
Помощник натягивает резиновую ленту, в то время как оператор
производит закрепление узла нитками. Для связывания резиновых
лент применяют нитки № 10.
Готовый резинохмотор для удобства эксплуатации в местах креп-
ления перевязывают тонкой резинкой. После того как резиномотор
готов, его смазывают медицинским касторовым маслом. Смазывать
резиномотор надо равномерно. После смазки его оставляют на не-
сколько дней, чтобы касторовое масло впиталось в резину. После
этого производят дополнительную смазку, а затем — динамичес-
кую формовку резины.
Динамическая формовка значительно улучшает упругие свой-
ства резины, позволяя увеличить число оборотов закрутки резино-
мотора. Имеются различные способы формовки резины, один из
которых заключается в последовательном закручивании и рас-
кручивании резинового двигателя, начиная с 20—25% допустимого
числа оборотов с последовательным прибавлением по 80—130
оборотов.
В промежутках дают резине «отдых» 15—20 лшн. Обычно дово-
дят закрутку до 80—85% от максимально возможного числа обо-
ротов. Отформованный резиномотор смазывают касторовым маслом,
214
упаковывают в герметичную банку и выдерживают одну-две недели.
После этого его можно использовать на соревнованиях.
Для того, чтобы более полно использовать энергетический запас
резины, т. е. получить максимальное число оборотов двигателя,
производят закрутку одного из резиновых двигателей до его раз-
рыва. В зависимости от имеющегося количества двигателей произ-
водят разрыв от одного до трех двигателей, причем за максимальное
допустимое число оборотов принимают наименьшее число оборотов,
при котором порвался один из двигателей.
Для ответственных запусков моделей класса В-2 желательно
иметь на каждый полет новый резиномотор. Кроме того, необходи-
мо иметь резервные двигатели, которые можно использовать при по-
вторных запусках или при неудачных стартах (разрыв двигателя,
полет менее 20 сек.). Это позволит сократить время на подготовку
к старту, что имеет большое значение в случае прохождения сорев-
нований в сложных метеорологических условиях или при неблаго-
приятном рельефе окружающей местности. По правилам проведения
соревнований свободнолетающих моделей полагается проводить не
менее семи туров. В случае, если участники соревнований набрали
одинаковое число очков, объявляются следующие туры, до выясне-
ния победителя.
Но не все участники соревнований имеют возможность подгото-
вить необходимое количество двигателей для испытаний. Поэтому
некоторые вынуждены использовать резиновый мотор более одного
раза. В этом случае отдача резины несколько уменьшается.
Глава II
ЭКСПЛУАТАЦИЯ И РЕМОНТ РЕЗИНОВЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ
5. УСТАНОВКА РЕЗИНОМОТОРОВ
Втулка винта для резиномотора может иметь различное кон-
структивное оформление (рис 181 и 182). Разными бывают и крюч-
ки, к которым крепится двигатель. Наиболее распространенным и
довольно простым в изготовлении является крючок, показанный на
рисунке 182. Он изготовляется из 3-миллиметровой проволоки ОВС
и при виде сзади имеет S образную форму. Такая форма крючка
способствует равномерному распределению напряжений в задел-
ке резинового двигателя. Для исключения повреждения резины
стальной проволокой крючка на последнюю надевают резиновую
или пластмассовую трубку. К крюку прикреплен винтовой или
штыревой стопор. В последнем случае резиномотор чаще изготов-
ляется вдвое длиннее, чем расстояние между крюком и задней
заделкой.
Задний крючок выполняется из легкой металлической трубки
диаметром 6 мм или из бамбука. В некоторых конструкциях на не-
215
Рис. 181. Втулка винта резиномоторной модели:
/ — ось, 2 - ступица. 3, 12, 14 и Г) — штифты, 4 — распорная втулка,
.5— стакан подшипника, 6 и 7 — втулки, 8— шарикоподшипник 3X10X4 мм*
9— ось стопора, 10—стопор, // — пружина, 13 — ось, /6— крючок для ре’
зиномотора.
го надевается катушка. Крепление заднего штыря должно быть до-
статочно надежным, чтобы предотвратить самопроизвольное пере-
мещение оси, приводящее к аварии, соскакиванию резиномотора
при его закрутке или во время работы.
Внутреннюю поверхность фюзеляжа, в котором работает двига-
тель, выполняют в виде цилиндра; изнутри его смазывают тонким
слоем касторового масла. Трубки фюзеляжа резиномоторных моде-
лей класса В-2 имеют внутренний диаметр 32—40 мм.
Устанавливают двигатель в фюзеляж с помощью приспособле-
ния, которое представляет собой рейку с крючком на конце.
Рис. 182. Втулка винта резиномоторной
модели
с винтовым стопором.
Вид Р.
Проволока ОВС
216
Резиномоторы должны находиться в полиэтиленовом пакете под
своим номером; пояснения об эксплуатации имеются в прилагаемой
паспортной тетради. Перед началом тура двигатель извлекают из
пакета, проверяют состояние лент, после чего устанавливают на
модель. При этом особое взимание обращают на его крепление.
6. ЭКСПЛУАТАЦИЯ РЕЗИНОМОТОРА
При запуске моделей с резиновым мотором важны два параметра:
зависимость вытяжки от числа оборотов и закрутки и время закру-
чивания. Причем определяющим является первый фактор. Время
закручивания стараются сделать минимальным. Для ускоренной за-
крутки используют ручные дрели, передаточное число которых ко-
леблется в пределах от 2,5 до 7. Темп работы по мере закрутки рези-
иомотора постепенно снижают, поскольку напряжение в резиновых
лентах двигателя увеличивается. Чрезмерное закручивание может
привести к сбрыву резинового двигателя. Закручивать резиномотор
необходимо до самой бобышки фюзеляжа. Если закрутку закончить
раньше, то могут появиться боковые «барашки», которые при рас-
крутке резины вызовут преждевременную остановку воздушного
винта (при неполностью раскрученном резиномоторе).
Эксплуатация резиновых двигателей при низкой температуре
имеет свои особенности. Низкая температура оказывает большое
влияние на свойства резиномотора. При температуре —22°С замер-
зает касторовое масло, уменьшается отдаваемая энергия резины.
Особенно чувствительны к низкой температуре зарубежные сорта
резины, типа «Пирелли». В меньшей степени подвержена влиянию
низкой температуры отечественная модельная резина, особенно лен-
точная. Для сохранения эластичных свойств резины ее смазывают
глицерином в смеси с этиловым спиртом.
Возможен запуск модели при низкой температуре и с обычной
смазкой резиномотора, но для этого он должен храниться при
положительной температуре. Установка на модель производится
быстро и сразу же выполняется закрутка, т. е. используется теп-
ловая инерция резины.
При повторном запуске осматривают резиновые ленты и, если
требуется, производят ремонт и подогрев их. При очень низких
температурах окружающего воздуха —30 —40° С резиновые
ленты сильно повреждаются за счет кристаллизации воды на
поверхности резины.
В полевых условиях ремонт резиномотора весьма затруднителен.
Необходимо учесть, что смазка дрели, предназначенной для за-
кручивания, должна быть зимней.
После эксплуатации резиномотор следует промыть мыльной
теплой водой (мыло «Детское»), удалив смазку и частицы пыли.
Высушив резину, ее вновь смазывают касторовым маслом, упако-
вывают в полиэтиленовые пакеты и помещают в стеклянные банки
217
темного цвета с герметичной крышкой. Хранят резину в темном
прохладном месте. Через несколько месяцев хра»ения ее следует
вновь промыть водой с мылом, смазать касторовым маслом, упако-
вать для хранения.
7. РЕМОНТ РЕЗИНОВЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ
В ПОЛЕВЫХ УСЛОВИЯХ
После запуска модели резиномотор необходимо тщательно осмот- ।
реть в слегка натянутом виде — при этом обнаруживаются надрезы
резиновых лент. Если надрезы не велики и составляют менее 0,2 i
ширины резиновой ленты, то ножницами вырезают место с над-
резом. Это задерживает разрыв ленты.
Перед последующим запуском опять проверяют место, где был
надрез. Если он появился вновь и составляет около половины
ширины ленты, то такую ленту следует разрезать в этом месте и
связать заново. Связывают резиновые нити сбычно вдвоем. Тех-
нология выполнения узлов указана выше.
ВОЗДУШНЫЕ II ГРЕБНЫЕ ВИНТЫ
Для того, чтобы модель самолета совершала
движение, к ней необходимо приложить силу,
которая называется силой тяги. Сила тяги обра-
зуется при помощи воздушного винта, который,
вращаясь, своими лопастями отбрасывает поток
воздуха назад, т. е. в противоположную полету
сторону. По III закону Ньютона — каждому
действию соответствует равное и противополож-
но направленное противодействие — поток воз-
духа стремится оттолкнуть воздушный винт в
обратную сторону — в сторону полета. Возникаю-
щая подъемная сила поднимает модель в воздух.
Глава I
ПОДБОР ВОЗДУШНЫХ И ГРЕБНЫХ ВИНТОВ ДЛЯ
АВИАЦИОННЫХ И МОРСКИХ МОДЕЛЕЙ
1. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ О ВОЗДУШНОМ ВИНТЕ
Воздушный винт — это часть простого винта. Можно это пред-
ставить следующим образом, — превратим резьбу простого винта
в очень высокие гребни и отрежем от указанного винта кусок; полу-
чим подобие воздушного винта.
Рассмотрим основные геометрические параметры воздушного
винта (рис. 183 и 184).
1. Диаметр воздушного винта D — это диаметр
круга, описываемого концами воздушного винта; половина
диаметра- это радиус R воздушного винта.
2. Шаг воздушного винта Н — расстояние, кото-
рое проходит винт вдоль оси за один оборот, или расстояние между
соседними витками винтовой линии (в однозаходном винте) и через
виток — в дву хзаходном. Шаг воздушного винта может быть по-
стоянным или переменным.
Понятие геометрического шага выводится из предположения, что
винт вращается в твердом теле (для упрощения вывода); в действи-
тельности же воздушный винт вращается в воздухе и путь, прохо-
димый винтом за один оборот, будет меньше. Действительный шаг
отличается от геометрического шага на величину, которая называ-
219
ется скольжением. Действительный шаг получил наименование п о-
ступи винта — это расстояние, которое самолет или модель
самолета пролетает за один оборот воздушного винта.
Значит, поступь винта — это частное отделения скорости модели
(в дальнейшем речь будет идти о моделях) на число оборотов воз-
и v
душного винта: Н .
J и
Относительная поступь — это частное от деления поступи на
Н
диаметр винта: л = -д-.
Воздушный винт, устанавливаемый впереди модели, называет-
ся тянущим винтом. В некоторых случаях винты устанавливают
сзади крыла; такой винт называется толкающим.
3. Профиль воздушного винта — это сечение
лопасти винта по его рабочей части. Передняя часть профиля на-
зывается носом, а противоположная часть — хвостовиком. Расстоя-
ние между наиболее отдаленными точками носа и хвостовика назы-
вается шириной профиля, а линия, соединяющая эти
точки, называется хордой профиля. Наибольшее расстоя-
ние, перпендикулярное хорде профиля, называется толщиной про-
филя.
Рассмотрим основные аэродинамические характеристики воз-
душного винта.
1. Угол атаки а — угол расположения профиля винта к
потоку воздуха.
2. Качество профиля — отношение величины подъем-
ной силы к лобовому сопротивлению, которое получается при
обтекании профиля воздушного винта воздухом.
3. Угол установки сечения <р — угол расположе-
ния сечения относительно плоскости вращения воздушного винта.
Рис. 183. Геометрические параметры сечения лопасти винта.
220
Комель лопасти
Рис. 184. Проектирование воздушного винта.
2. ПОДБОР ВИНТА ДЛЯ АВИАМОДЕЛИ
Перейдем теперь к подбору воздушных винтов для моделей.
На рисунке 185 приведены характеристики, которые построены
на основании аэродинамических испытаний серии готовых винтов,
имеющих одинаковые геометрические размеры лопастей и профилей,
но отличающихся шагом.
Каждому шагу винта или углу установки лопасти в расчетном
сечении на характеристике соответствует своя кривая, которая ха-
рактеризует изменение коэффициента мощности в зависимости от
относительной поступи. Соотношению р — коэффициента мощности
и X — относительной поступи на кривой соответствует определенный
коэффициент полезного действия воздушного винта. В средней части
22;
Рис. 185. Аэродинамические характеристики серии воздушных винтов.
222
Opotiib зуба оо опружмостз 08
0234
A
Рис 186. Рабочий чертеж воздуш-
ного винта для двигателей с рабо-
чим объемом 2,5 см3.
указанной характеристики имеется оптимальная точка, где к. п. д.
наибольший для дайной серии винтов.
При подборе воздушного винта необходимо стремиться к оп-
тимальному режиму. Подбор винта заключается в следующем: по
паспорту или характеристике двигателя выбирают максимальную
мощность и обороты двигателя. Затем записывают относительную
поступь X и коэффициент мощности 3. В связи с тем, что диаметр воз-
душного винта еще не найден, X и 3 берут с характеристики винтов,
соответствующей оптимальной точке. Теперь вычисляют диаметр
воздушного винта. Может случиться, что при заданных характери-
стиках двигателя л и 3 отличаются от л и 3, выбранных ранее.
Тогда с внешней характеристики выбирают другой режим и повто-
ряют вычисление диаметра с новыми Z и 3.
Подобрав диаметр, а затем шаг, форму винта, ширину и толщину
лопасти, выбирают профиль сечения лопасти. После определения
геометрических параметров воздушного винта устанавливают раз-
меры заготовок. Длина заготовки берется с припуском 3—4 мм.
Пример чертежа воздушного винта, изготовленного серийно,
показан на рисунках 186 и 187.
После изготовления воздушного винта его балансируют, так
как несбалансированный воздушный винт может привести к вибра-
ции модели. Если винт поставить на линейки (рис. 188), то при
плохой балансировке он стремится повернуться в сторону тяжелой
части. Чтобы винг находился в равновесии, необходимо снять
лишний материал.
Балансируют воздушные винты только статически, что вполне
достаточно для уменьшения вибрации.
3. РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ ГРЕБНОГО ВИНТА
Гребной винт является очень ответственной деталью самоход-
ной модели и от качества его выполнения зависит скорость хода мо-
дели.
Гребной винт, так же как и воздушный, — это часть винтовой
поверхности, разделенной на несколько лопастей, укрепленных по
радиусам на ступице (основании) винта на равных угловых расстоя-
ниях. Лопасти гребного винта создаются винтовой поверхностью,
которая получается при вращении и перемещении вдоль осн
ее образующей. Образующей может быть прямая или кривая линия,
перпендикулярная или наклонная к оси гребного винта. Поверхность
лопасти с образующей в виде прямой линии, перпендикулярной
к оси винта, называется правильной винтовой по-
верхностью. Все другие винтовые поверхности называются
неправильными.
Лопасти гребного винта при вращении отбрасывают воду на-
зад. Реакция этой массы воды направлена в противоположную сто-
рону и передается на гребной вал и упорный подшипник, а если
его нет — на двигатель, закрепленный в корпусе модели.
224
го
Рис. 187. Рабочий чертеж воздушного винта для двигателей с рабочим объемом 5 саг*.
13.8
Эта сила называется упором, она преодолевает сопротивление
воды и движет модель с определенной скоростью.
Гребной винт имеет следующие характеристики (рис. 189, 190):
D — диаметр винта — диаметр окружности, описанной
крайними точками лопастей (D = 2/?); // — геометричес-
кий шаг в и н т а, т. е. расстояние, которое пройдет винт за
один оборот, вращаясь в твердой гайке. На самом деле винт не враща-
ется в твердой гайке и поэтому термин «твердая гайка» или «твердая
(застывшая) масса» употребляется условно. Иными словами, гео-
метрическим шагом винта называется расстояние, которое винт
прошел бы за один оборот, если бы он ввинчивался в твердое тело.
Отсюда вывод — чем больше шаг винга, тем больший путь пройдет
винт при своем вращении и наоборот.
В воде винт за один оборот проходит меньший путь, который на-
зывается действительным шагом винта. Разность
между геометрическим и действительным шагом винта называется
скольжением и достигает 15—30%.
Р — шаговое отношение — отношение геометри-
ческого шага к диаметру винта: Р — Шаговое отношение явля-
ется одной из самых важных характеристик винта и от него в значи-
тельной мере зависит коэффициент полезного действия гребного
винта. Наибольший к. п д. винта останется примерно постоянным
в диапазоне изменения от 1,5 и выше. При уменьшении
величины шагового отношения к. п. д. винта начинает понижаться.
S — площадь спрямленной поверхности
всех лопастей гребного винта. Эта площадь со-
ставляет от 60 до 100% площади круга, в который вписан винт.
Для моделей линкоров, крейсеров, эсминцев, буксиров и быстро-
ходных пассажирских судов эта площадь близка к 100 %. Для
моделей грузовых и других тихоходных судов величина площади
колеблется около 60%.
Sd — площадь диска винта — площадь круга,
образуемая крайней точкой лопасти винта за один полный оборот
вокруг'- оси;
"s *
—?----дисковое отношение; величина его колеблет-
ся в пределах 0,3—1,4;
z — число лопастей;
d — диаметр ступицы (d = 2г);
В— ширина лопасти в наиболее широкой части;
п — число оборотов винта;
I — длина лопасти (/ = R — г).
Свободный конец лопасти называется краем, часть лопасти в
месте ее соединения со ступицей — корнем. Форма лопасти
гребного винта бывает весьма разнообразна и зависит от типа судна,
скорости хода, осадки и числа оборотов. У судов с малыми и сред-
226
ними скоростями хода и боль-
шой осадкой употребляются вин-
ты «адмиралтейского типа», у
которых В = (0,2 -- 0,25)0 (уз-
колопастные винты). Такие вин-
ты называются слабонагружен-
ными. На быстроходных судах
с небольшой осадкой обычно
применяются трехлопастные
винты ограниченного диаметра
с большим дисковым отноше-
нием, иногда больше единицы
(широколопастные винты), назы-
ваемые тяжело нагруженными.
При вращении винта на вы-
пуклой, обращенной к носу суд-
на, поверхности лопасти образу-
ется разрежение, а па вогну-
той—давление. Благодаря этому
вода подсасывается к лопастям
винта и отбрасывается ими за
корму. Чем меньшей мощности
требует винт для своего враще-
ния и чем большую мощность
он отдает в виде упора, тем
больше его эффективность, или,
иначе, коэффициент полезного
действия. Коэффициент полез-
ного действия гребных винтов
составляет 0,5—0,75 и зависит
от конструкции винта и элемен-
тов корпуса судна. К. п. д. па-
дает с уменьшением числа обо-
ротов.
При движении в воде судно,
а равно и модель, теряет часть
мощности двигателя на закручи-
вание потока воды за кормой.
С целью использования этой
энергии на судах устанавлива-
ются лопасти специального про-
филя, называемые контр-
винтом. Неподвижные ло-
пасти контрвинта устанавлива-
ются так, что натекающий на
них закругленный поток вырав-
нивается и приобретает осевое
направление.
Рис. 188. Проверка балансировки
винта.
Рис. 189. Гребной винт.
227
Таблица 19
№ н/п Типы судов Скорость хода в узлах Число оборо- тов винтов в минуту Число ло- пастей вин- та Шаговое отношение
1. Большие пассажирские 17—26 160—260 3—4 0,9-1,2
2. Средние и малые пасса- жирские 15-21 100—160 3-4 0,9—1,2
3. Г рузо-пассажирские 12-16 80—100 3-4 0,8-1,1
4. Грузовые 10-13 60—90 4 0,7—1.1
5. Буксиры 9—14 100—150 4 0,7 —1,0
6. Ледоколы 16—18 100—170 3-4 0,7—1,1
7. Линейные корабли 24—28 200—350 3-4 0,9—1,2
8. Крейсеры 26—32 350—450 2—4 1,0-1,25
9. Эскадренные миноносцы 34—42 450—600 3-4 1,1-1,2
10. Речные 14—20 120—250 3—4 0,8-1,1
И. Подводные лодки 10—24 180—450 3-4 0,9—1,2
Контрвинты дают экономию мощности свыше 10%. Установку
контрвинтов можно рекомендовать и на моделях. При выборе
гребного винта следует ориентироваться на гребные винты суще-
ствующих моделей. Если этого нельзя сделать, то для первого при-
ближения можно воспользоваться данными таблицы 19.
При пользовании таблицей скорость хода судов и число оборотов
винта пересчитывают по закону механического подобия. Согласно
Рис. 190. Геометрические параметры гребного винта.
Развертка движения гребного винта
Проекция цилиндра
228
этому закону, скорость модели должна быть меньше скорости судна
в У т раз (/71 — масштабное число модели). Так, если скорость суд-
на 40 узлов, то скорость модели, построенной в масштабе 1 : 100,
40 узя 40 узя 40 л п
должна быть равна _ = — 4 узла. Скорость мо-
дели удобнее измерять метрами в секунду: 1 узел = 0,515 м/сек,
значит, 4 узла = 4 X 0,515 = 2,06 м!сек. Число оборотов гребного
винта модели, согласно закону механического подобия, должно быть
больше числа оборотов гребного винта судна прототипа в У7п раз.
Значит, если на судне п = 300 об'мин, то на модели, выполнен-
ной в масштабе 1 : 100, винт должен иметь: п = 300 X У 100
- 300x 10= 3000 об/мин.
Единой всесоюзной классификацией морских моделей разре-
шается моделистам выбирать элементы гребного винта по своему
усмотрению. При выборе диаметра гребного винта надо стремиться
к наибольшему возможному диаметру. Диаметр гребного винта мо-
дели выбирается в пределах 0,5 — 0,7 К (осадки модели). Как пра-
вило, диаметр винта приходится делать на 10—20% больше диаметра
«подобного» винта.
Диаметр ступицы d допускается до 0,27) диаметра гребного вин-
та. Для хорошей работы гребного винта необходимо, чтобы кормовые
обводы модели были плавными и обеспечивали плавное подтекание
воды к винту, чтобы винт был достаточно погружен под воду и не
засасывал воздух.
При изготовлении винтов нужно их хорошо отделывать: чем луч-
ше и тщательнее отделан гребной винт, тем выше его коэффициент
полезного действия. На гребном винте не должно быть вмятин, уг-
лублений, рисок и других повреждений. Поверхность гребного вин-
та после изготовления следует отполировать. Для ступицы гребного
вита надо сделать обтекатель, который является как бы про-
должением ступицы. Обтекатель улучшает работу гребного винта,
уменьшая вредные вихреобразования водяного потока в кормовой
части модели.
Нельзя допускать, чтобы диски гребных винтов касались друг
друга или пересекались. Расстояние между ними не должно быть
меньше (0,05—0,08)7), если смотреть с кормы. Расстояние между
кромкой винта и корпусом модели не должно быть меньше
(0,12—0,18)2?.
Необходимо остановиться на наклоне лопастей гребного винта
относительно его оси. При испытании серии моделей винтов, из ко-
торых у одних лопасти были перпендикулярны оси, у других на-
клонены на 10° к корме, у третьих — на 10° к носу, оказалось, что
результаты получаются практически одинаковыми. Таким образом,
можно считать, что наклон лопастей в пределах ± 10° от нормаль-
ного положения не влияет на эффективность винта.
Для определения формы лопасти гребного винта можно также
произвести небольшой примерный расчет.
22)
Среднюю ширину лопасти вычисляют по формуле:
^ср ~ Тб7~ ‘ ~Sd~'
Ширина лопасти на радиусе г определяется подругой формуле:
bf = 2,55дср • X ^\ — х,
г 4- 0,07 R
ГДе Х ~ 1,07/? ’
R — радиус винта,
г — расчетный радиус.
На модели может быть установлено несколько винтов. На одно-
винтовой модели направление вращения гребного винта не имеет
значения. Если винт модели вращается по часовой стрелке, то такой
винт называется п р а в о х о д н ы м, или правого шага, против
часовой стрелки — л е в о х о д н ы м, или левого шага. При уста-
новке на модели двух или четырех винтов на правом борту ставят
винты правого шага, на левом — левого. У трехвинтовой модели
направление вращения винта, установленного по оси симметрии
модели, может быть любое. Такое расположение винтов принято
на флоте. Как показывает опыт моделестроения, на моделях
судов лучше всего устанавливать два винта — в этом случае
улучшаются ходовые качества модели.
4. ИЗГОТОВЛЕНИЕ ГРЕБНЫХ ВИНТОВ
Гребные винты для моделей могут быть изготовлены несколь-
кими способами.
Первый способ. Определив диаметр винта, на листе жести или
латуни толщиной 0,4—0,8 мм, циркулем описывают окружность
и делят ее на три или четыре части (в зависимости от числа лопа-
стей). Точки деления соединяют с центром окружности прямыми
линиями и ножницами вырезают заготовку винта. По линии нож-
ницами делают прорези шириной 1,0—1,5 мм, которые не доходят
до центра окружности на 4—5 мм. Края лопастей притуплены. Из
стальной проволоки диаметром 1,5—2 мм изготовляют ось гребно-
го винта. Один конец оси длиной 3—4 мм загибают под прямым
углом. На ось надевают заготовку винта и припаивают ее оловом.
При пайке нужно следить за тем, чтобы загнутый конец оси при-
легал к заготовке винта. Затем место пайки и торцы винта
зачищают напильником и наждачной бумагой, чтобы не было
рваных краев и заусенцев.
Полезно каждую лопасть винта немного изогнуть, придав ее
поперечным сечениям очертания дуги. Выпуклость дуг должна быть
направлена в сторону носа модели. Далее лопасти поворачивают
на угол 30—35° от своего первоначального положения (поворот всех
лопастей должен быть одинаковым) и гребной винт можно считать
готовым. Остается продеть ось винта в кронштейн гребного вала,
230
загнуть другой конец оси петлей с помощью круглогубцев и надеть
на него петлю резинового двигателя. Для оси можно использовать
обычный длинный гвоздь, тогда конец не придется загибать, нужно
только при пайке пригнать шляпку гвоздя к заготовке винта. Мес-
та пайки следует смазывать раствором хлористого цинка (травленой
соляной кислотой), так как при пайке с канифолью прочность соеди-
нения может оказаться недостаточной.
Для повышения эффективности винта на вал спереди и сзади него
насаживают обтекатели из пропитанной олифой древесины, целлу-
лоида, органического стекла. В этом случае для оси винта может
быть использована велосипедная или мотоциклетная спица, имею-
щая на конце резьбу, и обтекатели навертывают на резьбу. Для
прочности в местах соприкосновения обтекателя с винтом нужно
капнуть немного клея БФ-2 или нитроклея А К-20. Клей сохнет
10— 12 часов.
Второй способ. Гребной винт изготовляют из листовой латуни,
нержавеющей или листовой стали толщиной 1,5—2 мм. Из стали
или латуни вытачивают ступицу винта высотой 10—12 мм, нарезают
в ней резьбу М3—М5 и затем изготовляют лопасти. Для этого на
фанере толщиной 1 мм или картоне вычерчивают лопасти винта и
делают шаблон. С шаблона переносят контур лопасти на латунь
или сталь и вырезают ножницами. Для получения одинаковой формы
лопастей их обрабатывают напильником, сжимая струбцинами или
в тисках. Для придания вогнутости лопастям на бруске из твердой
древесины вырезают стамеской желоб радиусом 14—15 мм, зачи-
щают шкуркой и молотком выколачивают форму лопасти винта.
Затем на ступице ножовкой делают прорези под углом 45° к ее оси
и в них туго вставляют лопасти. Припаивают лопасти к ступице
оловом, смазывая места соединения раствором хлористого цинка.
Третий способ. Из древесины твердой породы (бук, ясень, граб
и т. д.) изготовляют модель гребного винта в натуральную величину.
Модель винта тщательно обрабатывают и зачищают наждачной бу-
магой, затем покрывают два-три раза нитролаком. Из фанеры тол-
щиной 5—5 мм или тонких досок делают два одинаковых ящика,
длина и ширина которых 130—150 мм, высота 40—50 мм. Верхний
ящик делают без дна. Для точного их взаимного расположения необ-
ходимы два деревянных штыря-фиксатора. В нижний ящик заливают
жидкий раствор гипса и в него до половины погружают модель греб-
ного винта в горизонтальном положении. Перед формовкой модель
винта смазывают каким-либо жиром или машинным маслом. После
затвердевания гипса модель вынимают, проверяют правильность
формы, удаляют лишний гипс и снова укладывают в гипс. Поверх-
ность второй половины модели также смазывают жиром или маслом,
устанавливают сверху ящик без дна и в него заливают жидкий раст-
вор гипса. Сверху во второй ящик вставляют две деревянные круг-
лые палочки диаметром 8—10 мм, смазанные жиром или маслом.
С их помощью делают два отверстия: одно для заливки металла, дру-
гое — для выхода воздуха при заливке. После затвердевания раст-
231
Рис. 191. Определение геометрического шага винта.
вора оба ящика осторожно разнимают, вынимают модель винта и
деревянные палочки и дают гипсу хорошо просохнуть. Изъяны в
форме заглаживают кистью, смоченной в гипсовом растворе. Нель-
зя заливать металл в форму, если гипс высох не полностью.
После полного высыхания гипса и соединения ящиков в форму
заливают расплавленный цинк или дюралюминий (температура
плавления цинка 419СС, дюралюминия 630—680°С в зависимости
от сорта).
Заливать жидкий металл в форму необходимо тонкой непрерыв-
ной струей. Разнимают ящики и вынимают отливку из формы не
ранее, чем через два-три часа после заливки металла.
Отливку, вынутую из формы, обрабатывают напильником и
наждачной бумагой, в ступице сверлят отверстие, нарезают резьбу
для навертывания на гребной вал.
На этом изготовление винта можно считать законченным.
Для изготовления формы можно использовать уже готовый ме-
таллический гребной винт с какой-нибудь модели.
После изготовления гребной винт необходимо отбалансировать,
для чего делают небольшое приспособление. В ступицу винта ввер-
тывают втулку. В отверстие втулки вставляют иглу и винт устанав-
ливают на линейки, закрепленные на пробковом бруске. В качест-
ве ножей можно использовать обычные лезвия от безопасной брит-
вы. Отбалансированный винт должен находиться в безразличном
равновесии. Если какая-либо сторона винта перевешивает, то с нее
надо снять немного металла. Удаление металла ни в коем случае
не должно нарушать симметричности винта.
232
У изготовленного гребного винта обязательно нужно определить
его геометрический шаг. Для этого нужно провести на лопасти
(рис. 191) и на листе бумаги дугу радиусом, равным 0,6 радихса
винта. Установить гребной винт на листе бумаги так, чтобы его ось
была вертикальной. Угольником измерить расстояния от кромок
лопасти (в точках пересечения их с проведенной окружностью) до
листа бумаги. Спроектировать точки пересечения с дугою радиусом
0,6 на бумагу. Убрав винт, соединить эти точки с осью винта и
измерить образуемый ими центральный угол а.
После этого вычислить величину геометрического шага винта
по формуле:
Н = • 360°,
а
где А и В — измеренные расстояния от кромок лопасти до бумаги
а — измеренный центральный угол.
Затем такую же операцию производят с другой лопастью.
Несколько слов необходимо сказать об особенностях изготовле-
ния винтов для спортивных моделей. Двигатели внутреннего сго-
рания для морских моделей, как правило, имеют левое вращение, и
поэтому гребные винты должны быть левого шага. В большинстве
случаев на моделях устанавливаю! двухлопастные винты. Эти вин-
ты изготовляют из обычной или нержавеющей стали (ступицы и ло-
пасти). Припаивают лопасти к ступице либо серебряным припоем,
либо латунью. Ни в коем случае нельзя паять оловом, так как соеди-
нение не будет прочным.
Трудно предложить готовые рецепты основных характеристик
этих винтов, так как они зависят от мощности и числа оборотов
двигателей, конструкции и обводов корпуса, поплавков, скольже-
ния и других факторов.
ИСПОЛЬЗОВАННАЯ ЛИТЕРАТУРА
Авиамодели чемпионов СССР. Сборник. М., Изд. ДОСААФ, 1970.
Аксенов А. Ф. Авиационное топливо, смазочные материалы и специ-
альные жидкости М., «Транспорт», 1970.
Бабенко Д. А., Т е п л е н к о С. И. В помощь электрику-обмотчику
машин постоянного тока М., «Энергия», 1967.
Васильченко М. Е., Васильченко В. Е. Кордовые летающие
модели. М., Изд. ДОСААФ, 1958.
Веселовский А. И., Глуховцев С. А., Захаров С. И.
Кривоносов Л. М. Морской моделизм. М., Изд. ДОСААФ, 1960.
Виноградов Н. В., Виноградов Ю. Н. Как самому рассчитать
и сделать электродвигатель. М., «Энергия», 1966,
Гаевский С. К. Авиамодельные двигатели. М., Изд. ДОСААФ, 1958.
Горбунов Г. М., Солохин Э. Л. Испытания авиационных воз-
душно-реактивных двигателей. М , «Машиностроение», 1967.
Ермолин И. П. Электрические машины малой мощности. М., «Выс-
шая школа», 1967.
Жуков А. А., Лужников Л. А., Дынкина С. Я. Машино-
строительные материалы. Справочник. М., «Машиностроение», 1967.
Камышев Н. И., Качурин М« Б. Моделистам о двигателях
МД-2,5 и МД-5. М., Изд. ДОСААФ, 1964.
Катин Л. Н. Проектирование радиоуправляемых моделей кораблей и
судов. М., Изд. ДОСААФ, 1969.
Клементьев С. Д. Самодельные электродвигатели малой мощности-
М., Учпедгиз, 1956.
Краткое описание работы и инструкция по эксплуатации микролитражного
двигателя МК-12В. М., Изд. ДОСААФ, 1969.
Кругликов Д. А. Лентопротяжные механизмы портативных магнито-
фонов. М., Изд. ДОСААФ, 1968.
Куманин В. В. Модели самолетов с резиновыми двигателями. М.,
Изд. ДОСААФ, 1962.
Лети, модель! М., Изд. ДОСААФ, 1970.
Лучанский И. А. Воздушные винты для летающих моделей. М.,
Изд. ДОСААФ, 1958.
Микродвигатели для систем автоматики (технический справочник). Под ре-
дакцией Лодочникова Э. А. и Юферова Ф. М. М., «Энергия», 1969.
Морской моделизм. Под редакцией Емельянова Ю. В. М., Изд. ДОСААФ
1955.
234
Орлиц А. С., Алексеев В. А. и др. Устройство и раЗота поршне-
вых и комбинированных двигателей!. М., «Машиностроение», 1970.
Петров Г. Н. Электрические машины. Часть HI М., «Энергия», 1968.
Потапов В., Хухра Ю. Пилотажные радиоуправляемые модели са-
молетов. М., Изд. ДОСААФ, 1965.
Пиотровский Л. М. Электрические машины. Часть 3. М., 1962.
С л ом я нс к пи Г. А. Д\атериалы для деталей и узлов авиаприборов.
Краткий справочник. М.» «Машиностроение», 1964.
Субботин В. М. Таймерная модель. М., Изд ДОСААФ, 1958
Телешев Б. А. Электротехника. М., Госэнергоиздат, 1963.
Ф и л и п п ы ч е в А. В. Микролитражные поршневые моторы для летаю-
щих моделей. М., Государственное издательство оборонной промышленности,
1954.
Чечет Ю. С. Электрические микромашины автоматических устройств.
М.» Госэнергоиздат, 1957.
Экспортно-импортный словарь, т. II. М., Внешторгиздат, 1С53.
СОДЕРЖАНИЕ
Введение .................................................... 3
Первый раздел. Поршневые и реактивные двигатели............... 5
Глава 1. Работа и виды микродвигателей........................ 5
1. Принцип работы двухтактного двигателя внутреннего
сгорания ............................................ 5
2. Конструктивное оформление модельных микродвига-
телей .............................................
3. Калильные двигатели.............................. 10
4. Компрессионные двигатели........................ 12
Глава П. Характеристики и испытания двигателей............... 14
5. Внешняя скоростная характеристика ............... 15
6. Дроссельные характеристики ...................... 17
7. Ресурс двигателя.........*....................... 18
8. Измерение мощности .............................. 20
9. Стендовые испытания.............................. 24
Конструкция стенда .............................. 24
Работа стенда ................................... 29
10. Летные испытания ................ . .... 31
Глава III. Топливные смеси для модельных двигателей.......... 32
11 Основные характеристики топлив, масел и присадок 32
12. Методика составления топливных смесей............ 35
13- Рецепты топливных смесей......................... 36
Глава IV. Конструктивные особенности модельных двигателей . . 39
14. Схемы продувок .................................. 39
15. Конструкции поршневых групп .................... 40
16. Схемы впусков рабочей смеси ..................... 43
17. Конструкция калильных свечей................... 43
Глава V. Конструкции модельных двигателей ................... 51
18. Конструкционные элементы микродвигателей .... 51
19. Спортивные микродвигатели ....................... 54
Двигатель МК-16 54
Двигатель МК-12В................................. 65
Двигатель МД-2,5 «Метеор»........................ 69
Двигатель «ЦСКАМ-1» ............................ 71
236
Двигатель Л/П’5-2.5 RL ... ........................ 75
Двигатель МД-5 «Комета»............................ 79
Двигатель «Полет».................................. 81
Двигатель МАИ-10................................... 84
Двигатель МАИ-25................................... 86
20. Новые спортивные двигатели......................... 88
Двигатель ИГА-15................................... 88
Двигатель «Kosmic» А-15............................ 91
Двигатель «Rossi» Я-15............................. 93
21. Специальные двигатели............................. 94
Двигатель Сох Pee Vee.............................. 94
Двигатель Vankel................................... 97
22. Реактивные двигатели ............................. 100
Модельный пульсирующий воздушно-реактивный дви-
гатель ........................................... 100
Миниатюрный турбореактивный двшатель......... 102
Глава VI. Основные способы форсирования двигателей .... 103
23. Влияние степени сжатия....................... 104
24. Влияние газораспределения на мощность двигателя 105
25. Использование резонансных явлений на выпуске для
увеличения мощности............................. 107
26. Использование специальных материалов и сплавов . 108
27. Технологические и конструктивные доработки ... 111
Двигатель МД-5 «Комета» .......................... 111
Двигатель МД-2,5 «Метеор».................... 116
Двигатель радиоуправляемой модели самолета ... 117
28. Некоторые рекомендации по ремонту модельных
двигателей...................................... 121
Глава VII. Применение микродвигателей ........................ 122
29. Применение двигателей в авиамоделизме........ 122
30. Применение двигателей на автомоделях......... 126
31. Использование двигателей на морских моделях . . 128
Глава VIII. Топливные баки ................................... 131
32. Топливные баки для авиационных моделей .... 131
Бак для пилотажной модели ........................ 131
Бак для скоростной модели......................... 135
Бак с подачей топлива самотеком................... 137
Бак с поплавковой камерой ........................ 137
Бак для скоростных, таймерных моделей и моделей
«воздушного боя» ................................. 138
33. Топливный бак для морских и автомобильных мо-
делей .............................................. 140
34. Общие указания по монтажу трубопроводов .... 140
35. Топливные фильтры ................................ 141
36. Материалы для изготовления топливных баков . . . 142
37. Расчет емкости топливных баков.............. 143
Расчет объема баков прямоугольной формы........... 144
237
Второй раздел. Электродвигатели .............................. 145
Глава I. Общая теория электродвигателей ...................... 145
1. Применение электродвигателей в моделизме .... Ь5
2. Принцип действия электродвигателей постоянного
тока................................................ 146
3. Устройство электродвигателя и назначение его основ-
ных узлов........................................... 148
4. Характеристики электродвигателей и регулирование
числа оборотов...................................... 153
5. Потери энергии и к. п. д. электродвигателей . . . 156
6. Пересчет обмоток электродвигателя постоянного тока
на другое напряжение и на другую скорость вра-
щения .............................................. 157
Глава II. Изготовление и эксплуатация электродвигателей . . 160
7. Изготовление якоря.......................... 160
8. Изготовление коллектора, щеткодержателей и щеток 162
9. Выполнение обмотки.......................... 165
10. Изготовление корпуса, полюсных наконечников и
общая сборка ........................................ 169
11. Эксплуатация электродвигателей постоянного тока . 171
Глава III. Электродвигатели, выпускаемые промышлен-
ностью ................................................... 173
12. Электродвигатели с возбуждением от постоянных
магнитов............................................. 173
13. Электродвигатели постоянного тока с возбуждением
от электромагнитов .................................. 179
Глава IV. Использование электрических двигателей в авиа-,
судо-, автомоделизме............................... ... . 182
14. Электродвигатели в рулевых машинках радиоуправ-
ляемых моделей....................................... 182
15. Применение электродвигателей в авиамоделизме . . 186
16. Использование электрических двигателей на моделях
судов и автомобилей.................................. 191
Глава V. Питание электрических устройств и электродвига-
телей .................................................... 194
17. Виды устройств питания........................... 194
18. Принцип работы устройств питания ................. 194
Батареи сухих элементов ................... 194
Аккумуляторы...................................... 195
Трансформаторы ................................... 201
Третий раздел. Резиномоторы................................... 204
Глава I. Общие сведения о резиномоторах....................... 204
1. Применение резиномоторов на моделях .............. 204
2. Общие сведения о резине........................... 205
288
3. Расчет параметров резиномотора................... 208
4. Изготовление ре^иномоторов...................... 2В
Глава II. Эксплуатация и ремонт резиновых двигателей .... 215
5. Установка резиномоторов.......................... 215
6. Эксплуатация резиномотора........................ 217
7. Ремонт резиновых двигателей в полевых условиях 218
Четвертый раздел. Воздушные и гребные винты................... 219
Глава 1. Подбор воздушных и гребных винтов для авиационных
и морских моделей ............................................ 219
1. Основные понятия о воздушном винте............... 219
2. Подбор винта для авиамодели...................... 221
3 Расчет параметров гребного винта........ ... 224
4. Изготовление гребных винтов..................... 230
Использованная литература........................ . 234
Зуев Валерий Петрович,
Голубев Юрий Анатольевич,
Камышев Николай Иванович,
Качурин Марат Борисович
МОДЕЛЬНЫЕ ДВИГАТЕЛИ
Пособие для руководителей
технических кружков
Редакторы В. Л. Климонтович, Т. А. Чапаева
Обложка художника М К» Шевцова
Художественный редактор Е. Н. Карасик
Технический редактор /X В. Новоселова
Корректоры Т. А. Кузнецова и Л /7. Шелягина
Сдано в набор 14/IX 1972 г Подписано к печати 15/XI 1973 г,
ЬОХЧО'бб Б>м тип. № 2 Печ.-л 15,0. Уч.-изд. л. 15,20. А 1067ч.
'1ираж 55 тыс. зкз. Зак. 1527.
Издательство «Просвещение» Государственного комитета Совета
^Министров РСФСР по делам издательств, полиграфии и книж-
ной торговли. Москва, 3-й проезд Марьиной рощи, 41.
Голиграфкомбинат нм. Я. Коласа I осударственного комитета
Совета Министров БССР ио делам издательств, полиграфии и
книжной торговли. Минск, Красная, 23.
Цена без переплета 49 коп, переплет 13 коп.
62