Двигатель с ошибками

Двигатель с попаданием и промахом или Hit 'N' Miss - это тип стационарного двигателя внутреннего сгорания , который управляется регулятором и работает только с заданной скоростью. Обычно они четырехтактные, но выпускались и двухтактные версии. Он был задуман в конце 19 века и производился различными компаниями с 1890-х по примерно 1940-е годы. Название происходит от управления скоростью этих двигателей: они срабатывают («поражают») только при работе на заданной скорости или ниже, и работают без срабатывания («промахиваются»), когда превышают установленную скорость. Это по сравнению с дроссельной заслонкой методом управления скоростью «управлением ». Звук, издаваемый при работе двигателя без нагрузки, представляет собой характерный звук «Фыркань-ПОП-свист-свист-свист-свист-фыр», когда двигатель запускается, а затем движется по инерции до тех пор, пока скорость не уменьшится, и он снова срабатывает, чтобы поддерживать свою среднюю скорость. Фырканье вызвано атмосферным впускным клапаном , используемым на многих из этих двигателей.

Многие производители двигателей создавали случайные двигатели во время их пикового использования - примерно с 1910 по начало 1930-х годов, когда их начали заменять более современные конструкции. Некоторыми крупнейшими производителями двигателей были Stover, Hercules , International Harvester ( McCormick Deering ), John Deere (Waterloo Engine Works) , Maytag и Fairbanks Morse .

В канадских атлантических провинциях , прежде всего в Ньюфаундленде , эти двигатели были известны в разговорной речи как двигатели типа «сделай и сломай». Основное использование здесь заключалось в управлении традиционными ялика служебными и рыболовными лодками типа .

Строительство

Это видеомонтаж двигателей Отто , работающих на встрече паровых молотилок Западной Миннесоты ( WMSTR ) в Роллаге, штат Миннесота. Это тип двигателя, работающего наугад.

Двигатель с ударом и промахом — это тип двигателя с маховиком . ^[1] Двигатель с маховиком — это двигатель, имеющий большой маховик или набор маховиков, соединенных с коленчатым валом . Маховики поддерживают частоту вращения двигателя во время циклов работы двигателя, которые не создают движущих механических сил. Маховики накапливают энергию на такте сгорания и передают накопленную энергию механической нагрузке на трех других ходах поршня. Когда разрабатывались эти двигатели, технология была менее развитой, и производители делали все детали очень большими. Типичный двигатель мощностью 6 лошадиных сил (4,5 кВт) весит примерно 1000 фунтов (450 кг). Обычно материалом всех существенных деталей двигателя был чугун . Небольшие функциональные детали были изготовлены из стали и обработаны с соблюдением допусков. ^[1]

Топливная система аварийного двигателя состоит из топливного бака, топливопровода, обратного клапана и топливного смесителя. Топливный бак чаще всего содержит бензин , но многие пользователи запускали двигатели на бензине, а затем переключались на более дешевое топливо, такое как керосин или дизельное топливо . Топливопровод соединяет топливный бак со смесителем. Вдоль топливопровода обратный клапан предотвращает попадание топлива обратно в бак между тактами сгорания. Смеситель создает правильную топливно-воздушную смесь с помощью игольчатого клапана, прикрепленного к утяжеленному или подпружиненному поршню, обычно в сочетании с масляным демпфером .

Работа миксера проста; он содержит только одну движущуюся часть - игольчатый клапан. Хотя есть исключения, миксер не хранит топливо в какой-либо чаше. Топливо просто подается в смеситель, где благодаря эффекту принципа Бернулли оно самодозируется в Вентури, созданном под утяжеленным поршнем под действием прикрепленного игольчатого клапана - метод, используемый по сей день. ^{[ когда? ]} в карбюраторе СУ .

Искры для воспламенения топливной смеси создаются либо свечой зажигания , либо устройством, называемым воспламенителем . При использовании свечи зажигания искра генерируется либо магнето , либо катушкой тремблера (или «жужжания»). Шумовая катушка использует энергию аккумулятора для генерации серии импульсов высокого напряжения, которые подаются на свечу зажигания. либо батарея и катушка Для зажигания воспламенителя используется , либо магнето «низкого напряжения». При аккумуляторном и катушечном зажигании аккумулятор подключается последовательно с проволочной катушкой и контактами воспламенителя. Когда контакты воспламенителя замкнуты (контакты находятся внутри камеры сгорания), по цепи протекает электричество. При размыкании контактов механизмом газораспределения на контактах возникает искра, которая воспламеняет смесь. Когда используется магнето низкого напряжения (на самом деле низковольтный сильноточный генератор), выходная мощность магнето подается непосредственно на точки зажигания, и искра генерируется, как при использовании батареи и катушки.

За исключением очень крупных экземпляров, смазка почти всегда осуществлялась вручную. Коренные подшипники коленчатого вала и шатунный подшипник на коленчатом валу обычно имеют масленку — небольшую емкость со смазкой и навинчивающуюся крышку.

Типичная масленка двигателя. Это тот, что сделал Лункенхаймер.

Когда крышка завинчивается сильнее, смазка вытесняется из нижней части чашки в подшипник. Некоторые ранние двигатели имели только отверстие в литой крышке подшипника, куда оператор распыляет смазочное масло во время работы двигателя. Поршень смазывается капельной масленкой, которая непрерывно подает капли масла на поршень. Излишки масла из поршня вытекают из цилиндра в двигатель и, в конечном итоге, на землю. Капельную масленку можно отрегулировать так, чтобы она капала быстрее или медленнее, в зависимости от потребности в смазке, определяемой интенсивностью работы двигателя. Все остальные движущиеся компоненты двигателя смазывались маслом, которое машинисту приходилось периодически смазывать во время работы двигателя.

Практически все малогабаритные двигатели относятся к типу «открытого кривошипа», то есть в них нет закрытого картера . Коленчатый вал, шатун, распределительный вал , шестерни, регулятор и т. д. полностью открыты и их можно наблюдать в работе при работающем двигателе. Это создает грязную среду, поскольку масло, а иногда и смазка, выбрасывается из двигателя и стекает на землю. Еще одним недостатком является то, что грязь и пыль могут попасть на все движущиеся части двигателя, вызывая чрезмерный износ и неисправности. Поэтому для поддержания его в надлежащем рабочем состоянии необходима частая чистка двигателя.

Охлаждение большинства аварийных двигателей осуществляется бункерным способом с использованием воды в открытом резервуаре. Была небольшая часть двигателей малой мощности с воздушным охлаждением с помощью встроенного вентилятора. Двигатель с водяным охлаждением имеет встроенный резервуар (более крупные двигатели обычно не имеют резервуара и требуют подключения к большому внешнему резервуару для охлаждающей воды через трубные соединения на цилиндре). Резервуар для воды включает в себя область вокруг цилиндра, а также головку цилиндра (в большинстве случаев) и резервуар, установленный или отлитый над цилиндром. Когда двигатель работает, он нагревает воду. Охлаждение осуществляется за счет испарения воды и отвода тепла от двигателя. Когда двигатель какое-то время работает под нагрузкой, вода в резервуаре обычно закипает. Время от времени требуется замена потерянной воды. Опасность конструкции с водяным охлаждением заключается в замерзании в холодную погоду. Многие двигатели вышли из строя, когда забывчивый оператор не слил воду, когда двигатель не использовался, и вода замерзла и сломала чугунные детали двигателя. Однако, Новая Голландия запатентовала V-образный резервуар, благодаря которому расширяющийся лед выталкивается вверх и в большее пространство, а не разрушает резервуар. Ремонт водяной рубашки распространен на многих двигателях, которые до сих пор существуют.

Дизайн

Это были простые двигатели по сравнению с современной конструкцией двигателей. Однако они включают в себя некоторые инновационные разработки в нескольких областях, часто в попытке обойти нарушение патентных прав на конкретный компонент. Особенно это касается губернатора. Регуляторы бывают центробежные , поворотные, поворотные и многие другие. Механизм привода для регулирования скорости также варьируется в зависимости от существующих патентов и используемого регулятора. См., например, патент США 543157. ^[2] с 1895 г. или 980 658 ^[3] с 1911 года. Однако у губернатора есть одна задача: контролировать скорость двигателя. В современных двигателях выходная мощность контролируется путем дросселирования потока воздуха через впускной клапан с помощью дроссельной заслонки , за исключением дизелей и бензиновых двигателей Valvetronic .

Операция

Впускной клапан на аварийных двигателях не имеет привода; вместо этого легкая пружина удерживает впускной клапан закрытым, пока вакуум в цилиндре не откроет его. Этот вакуум возникает только в том случае, если выпускной клапан закрыт во время хода поршня вниз. Когда аварийный двигатель работает со скоростью выше заданной, регулятор удерживает выпускной клапан открытым, предотвращая образование вакуума в цилиндре и заставляя впускной клапан оставаться закрытым, тем самым прерывая пусковой механизм цикла Отто . Когда двигатель работает на заданной скорости или ниже нее, регулятор позволяет выпускному клапану закрыться. При следующем ходе поршня вниз вакуум в цилиндре открывает впускной клапан и пропускает топливно-воздушную смесь. Этот механизм предотвращает расход топлива во время такта впуска в циклах «промаха».

Видеообъяснение работы механизма попадания и промаха можно найти здесь.

Использование

Случайные двигатели производили мощность от 1 до примерно 100 лошадиных сил (0,75–75 кВт). Эти двигатели работают медленно — обычно от 250 оборотов в минуту (об/мин) для двигателей большой мощности до 600 об/мин для двигателей малой мощности. Они приводили в действие насосы для культивации, пилы для резки древесины, генераторы электроэнергии в сельской местности, сельскохозяйственное оборудование и многие другие стационарные устройства. Некоторые были установлены на бетономешалках. Эти двигатели также работали на некоторых ранних стиральных машинах. Они были средством экономии труда на фермах и помогали фермерам добиться гораздо большего, чем раньше.

Двигатель обычно прикреплялся к устройству, приводившемуся в движение широким плоским ремнем, обычно шириной 2–6 дюймов (5–15 см). Плоский ремень приводился в движение шкивом двигателя, который крепился либо к маховику, либо к коленчатому валу. Шкив был специально изготовлен так, чтобы его окружность слегка сужалась от середины к каждому краю (как у перекачанной автомобильной шины), так что середина шкива имела немного больший диаметр. Благодаря этому плоский ремень оставался в центре шкива.

Замена на дроссельные двигатели

К 1930-м годам стали обычным явлением более совершенные двигатели. Двигатели с маховиком чрезвычайно тяжелы для производимой мощности и работают на очень низких скоростях. Старые двигатели требовали тщательного обслуживания, и их было нелегко интегрировать в мобильные приложения.

В конце 1920-х годов у International Harvester уже был двигатель модели M, который представлял собой закрытую версию двигателя с маховиком. Следующим их шагом стала модель LA, которая представляла собой полностью закрытый двигатель (за исключением системы клапанов), отличающийся самосмазыванием (масло в картере), надежным свечным зажиганием, более высокой скоростью работы (примерно до 750-800 об/мин). и легкий вес по сравнению с предыдущими поколениями. Хотя модель LA мощностью 1,5 лошадиных сил (1,1 кВт) по-прежнему весила около 150 фунтов (68 кг), она была намного легче, чем двигатель модели M мощностью 1½ л.с., вес которого находится в диапазоне 300–350 фунтов (136–159 кг). Позже был выпущен несколько улучшенный ЛА – LB. Модели M, LA и LB управляются дроссельной заслонкой. Со временем все больше производителей двигателей перешли на двигатели с закрытым картером. Такие компании, как Briggs и Stratton, также производили легкие двигатели с воздушным охлаждением мощностью 0,5–2 л.с. (0,37–1,5 кВт) и использовали гораздо более легкие материалы. Эти двигатели также работают на гораздо более высоких скоростях (примерно до 2000–4000 об/мин) и, следовательно, производят больше мощности для данного размера, чем двигатели с медленным маховиком.

Производство большинства двигателей с маховиком было прекращено в 1940-х годах, но современные двигатели такого типа по-прежнему используются там, где желательна низкая скорость, в основном на нефтяных месторождениях, таких как насосные станции . Техническое обслуживание современных двигателей с маховиком представляет собой меньшую проблему, чем у старых, из-за их закрытых картеров и более совершенных материалов.

Сохранение

Тысячи вышедших из употребления двигателей-маховиков были списаны в железных и стальных приводах времен Второй мировой войны , но многие из них выжили и были восстановлены в рабочем состоянии энтузиастами. Многочисленные сохранившиеся случайные двигатели можно увидеть в действии на выставках, посвященных старинным двигателям (на которых часто также представлены старинные тракторы), а также в секции стационарных двигателей на паровых ярмарках , ралли старинных автомобилей и окружных ярмарках.

См. также

Контроль взрыва

Ссылки

^ Перейти обратно: ^а ^б «Ранняя история Wisconsin Motor Company» .
^ Майкл Лоуренс Мери, «Взрывной двигатель», патент США № 543 157 (подана: 7 февраля 1895 г.; выдана: 23 июля 1895 г.).
^ Теодор К. Менгес, «Регулятор скорости для двигателей внутреннего сгорания», патент США № 980 658 (подана: 28 октября 1909 г.; выдана: 3 января 1911 г.).

Вендел, Швейцария (1983). Американские бензиновые двигатели с 1872 года . Крестлайн. ISBN 0-912612-22-3 .

Внешние ссылки

Старый двигатель Гарри «Коллекция старинных газовых двигателей» - большое количество различных руководств по двигателям (разных марок, для разных целей), каждое из которых имеет подробное иллюстрированное описание, некоторые из которых включают аудиоклипы работающих двигателей.
Видео о двигателе Root & Vandervoort Hit & Miss мощностью 6 л.с.
Описание двигателя Novo 6HP (производства в Лансинге, штат Мичиган) с видео, показывающим двигатель в работе.
Описание двигателя Фэрбенкса «Мастер на все руки»
Описание двигателя Jaeger 2HP
Описание двигателя Reid 15HP
Видео большого аварийного двигателя
Видео небольшого случайного двигателя
«Знаменитый двигатель International Harvester мощностью 3 лошадиных силы» - описание знаменитого двигателя International Harvester мощностью 3 лошадиных силы
Журнал Gas Engine Magazine (функции) - журнал для энтузиастов, освещающий историю и сохранение случайных двигателей.
Восстановление Fuller & Johnson мощностью 7 л.с.

[bWW-1] Перейти обратно: ^а ^б «Ранняя история Wisconsin Motor Company» .

[2] Майкл Лоуренс Мери, «Взрывной двигатель», патент США № 543 157 (подана: 7 февраля 1895 г.; выдана: 23 июля 1895 г.).

[3] Теодор К. Менгес, «Регулятор скорости для двигателей внутреннего сгорания», патент США № 980 658 (подана: 28 октября 1909 г.; выдана: 3 января 1911 г.).

[1]

[2]

[3]