Šoupátkové rozvody motorů

Moderátoři: Hans S., Tempik

Odpovědět
lkala
praporčík
praporčík
Příspěvky: 306
Registrován: 26/8/2008, 12:52
Bydliště: Brno

Šoupátkové rozvody motorů

Příspěvek od lkala »

Šoupátkové rozvody leteckých motorů
Z důvodu poptávky, která se objevila na tomto fóru, jsem se rozhodl napsat článek o těchto typech leteckých motorů. Před čtením dalších řádků upozorňuji čtenáře, že na rozdíl od ostatních článků, zde nemohu garantovat faktickou správnost. O těchto typech motorů v českém jazyce neexistuje žádná literatura a je jí velmi poskrovnu i v ostatních jazycích. Čerpám hlavně z internetu, kde je možno nalézt pár informací, ale těch je rovněž mizivé množství. Proto jsem se rozhodl jich poskládat co možná nejvíce a prezentovat je v tomto článku. Dále jsem se pokusil z nich provést výtah hlavních aspektů těchto motorů a tyto zhodnotit dle mého vlastního uvážení. Přivítám jakékoliv poznámky k následujícím řádkům.

Šoupátkovým rozvodem motoru v následujícím článku je myšlen rozvod typu Burt-McCollum. V podstatě se jedná pouze o jeden z druhů šoupátkových rozvodů čtyřdobých motorů, ale právě tento typ se prosadil u konstrukce leteckých motorů. Počátky úvah nad těmito typy rozvodů spadají do konce 20-tých let 20. století, i když některé konstrukce se objevili již mnohem dříve. V roce 1927 provedl sir. Ricardo srovnávání pokusných jednoválcových motorů s klasickou konstrukcí (tedy ventilovou) a motorem se šoupátkovým rozvodem. Tato práce poté inspirovala některé (zejména britské) motorářské firmy k vývoji těchto motorů. Nakonec se částečně prosadili i u leteckých motorů. Šoupátkové rozvody ovšem nikdy zcela nenahradily klasické ventilové, existovali společně vedle sebe. Na konci války se vývoj těchto motorů zastavil a po nástupu proudových motorů postupně dožívali. V současné době neznám žádný motor, který by tento způsob rozvodu používal.

Nyní proveďme srovnání šoupátkového a klasického rozvodu motoru. Šoupátkový rozvod typu Burt-McCollum na příkladu motoru Bristol Herkules:

Obrázek
Obr č. 1 – šoupátkový rozvod motoru Bristol Herkules – šoupátko v horní poloze

Z obrázku jsou zřejmé základní rysy. Mezi píst válce a vlastní válec je vloženou ocelové (v tomto případě) šoupátko válcového tvaru s otvory. Pohyb šoupátka je kinematicky svázán s pohybem pístu a pomocí otvorů, které jsou v něm vytvořeny, otevírá a uzavírá sací a výfukové kanály válce. Na následujícím obrázku je řez tímto motorem v odlišné poloze šoupátka.

Obrázek
Obr č. 2 – šoupátkový rozvod motoru Bristol Herkules – šoupátko v dolní poloze

Na spodním obrázku jsou patrné částečně otevřené kanály.
Celkové schéma a umístění šoupátka je tedy zřejmé. Pohovořme nyní o pohybu tohoto šoupátka ve válci motoru, tedy o podstatě tohoto rozvodu.

Pohyb šoupátka rozdělme podle pracovních cyklů ve válci:

1) První fáze:

Obrázek
Obr č. 3 – první fáze pohybu šoupátka

Předpokládejme, že šoupátko má pouze dva otvory. Pravý považujme za sací, levé za výfukový. Poloha šoupátka na obrázku tedy odpovídá přechodu mezi výfukovým cyklem a sacím cyklem. V tomto okamžiku levý (výfukový otvor) šoupátka je těsně před uzavřením, pravý (sací otvor) se právě otevírá. Je také zřejmé, že i u tohoto rozvodu existuje fáze společného otevření sacího a výfukového otvoru (stejně jako u většiny ventilových rozvodů). Toto umožňuje dobrý průplach spalovacího prostoru. Pohyb šoupátka je složený z rotace a translace (posuvu). K dalšímu popisu sledujme polohu hvězdičky. Další rotací a translací dochází k posuvu levého otvoru vlevo a zároveň nahoru, výfukový kanál je tedy již nadále uzavřen. Pravý otvor přechází přes otvor ve válci a je tedy otevřený, dochází k sání. Velikost otevření otvoru se také vlivem pohybu šoupátka mění, až nakonec dojde k přesunu otvoru nad otvor ve válci. Tím dojde k uzavření sacího otvoru.

2) Druhá fáze:

Obrázek
Obr č. 4 – druhá fáze pohybu šoupátka


Obrázek vystihuje situaci těsně před uzavřením pravého sacího otvoru, zhruba ve čtvrtině složeného pohybu šoupátka. Těsně poté dojde v uzavření sacího kanálu dalším pohybem šoupátka vpravo nahoru. Stejným směrem se pohybuje i levý otvor. Tento pohyb je způsoben zvedáním celého šoupátka vzhůru a zároveň rotací vpravo. V tomto okamžiku také musí začínat kompresní zdvih pístu.

3. Třetí fáze:

Obrázek
Obr č. 5 – třetí fáze pohybu šoupátka


Obrázek vystihuje situaci na přechodu mezi kompresním a pracovním zdvihem motoru. Oba otvory jsou uzavřeny. V tomto okamžiku je šoupátka v nejvyšší poloze (z pohledu translace) a otvory se nadále budou pohybovat směrem vpravo dolů (opět složeným pohybem). V tomto okamžiku je rychlost pohybu šoupátka nulová.

4. Čtvrtá fáze:

Vystihuje situaci na konci pracovního cyklu a počátku výfuku. Zhruba v tomto okamžiku je píst v dolní poloze a dochází k otevírání výfukového otvoru. Sací otvor je zcela uzavřen, šoupátko se dále pohybuje vlevo dolů.

Obrázek
Obr č. 6 – čtvrtá fáze pohybu šoupátka


Je třeba mít stále na zřeteli, že šoupátko se pohybuje přesně poloviční rychlostí, než kliková hřídel motoru (což je stejné, jako u vačkových hřídelů). Složený pohyb je vyvozován mechanismem složeným z rotujícího raménka a kloubového spojení, které je na obrázcích vlevo dole. Raménko je poháněno ozubeným soukolím od klikového hřídele, redukovaném právě na poloviční otáčky.

Na následujícím obrázku jsem se snažil zachytit pohyb otvorů v šoupátku vůči otvorům ve válci. Jedná se ale o můj názor, nebrat jako dogma, nemusí to být správně.

Obrázek
Obr č. 7 – pohyb šoupátka (otvory pro výfuk a sání jsou stejné)

Z pohledu na uvedený nákres je zřejmé, že rozvod není symetrický. Symetrický myslím ve smyslu, že okamžik otevření sacích a výfukových otvorů (doba překrytí otvorů v šoupátku s kanály) nemůže být stejný. Levý (výfukový) otvor musí být otevřený dříve než pravý (sací). Vychází to z toho, že podle výše uvedených nákresů jednotlivých fází pohybu otvorů v šoupátku, dochází k otevírání výfukového otvoru již během pohybu šoupátka vlevo dolů. Poté dojde k zastavení pohybu a následně pohybu vlevo nahoru. Po celou tuto dobu je výfukový otvor otevřen. Teprve poté nastává otevření sacího kanálu.
Dle náznaků informací o některých motorech (Bristol Herkules), se některá otvory v šoupátku používaly jako sdružené pro sání i výfuk.
Zároveň je nutno mít na zřeteli, že výfukové kanály musí být v okamžiku, kdy jsou ještě otevřené sací kanály, již uzavřeny. Jinak by nešlo takový motor přeplňovat (viz. analogie s motorem Jumo 205 (článek na tomto fóru) a jeho asymetrickém rozvodu, který byl právě z tohoto důvodu).
Z nákresů výše je také patrné, že jednotlivé otvory v šoupátku konají eliptický pohyb.


Nyní přistupme k popisu výhod a nevýhod šoupátkových motorů.

Začněme nejprve popisem mazacího systému motoru Bristol Herkules.

Obrázek
Obr č. 9 – mazání šoupátka motoru Bristol Herkules – vnější plášť šoupátka

Obrázek
Obr č. 10 – mazání šoupátka motoru Bristol Herkules – vnitřní plášť šoupátka

Obrázky bohužel nejsou příliš kvalitní, ale lepší asi nebudou. Je z nich ale zřejmé, že mezní vrstva maziva byla u těchto motorů vytvořena po obou stranách šoupátka. Šoupátko se tedy zjevně pohybovalo v jisté „olejové lázni“, ale tu lázeň je nutno brát s rezervou. Zachování obou vrstev (na vnější i vnitřní straně) oleje je dle mého názoru pro činnost tohoto motoru klíčové. Vycházím z toho, jak velké problémy byly v minulosti (ale i současnosti) s klasickým pohybem pístu ve válci. Pokud má šoupátko správně vykonávat svoji činnost, nesmí docházet k suchému (a asi ani meznímu) tření.
K uvedenému se ještě vrátíme níže.

Nyní můžeme pohovořit o hlavních výhodách motorů se šoupátkovými rozvody:

1) Objemová účinnost, objem plynů

Často zmiňovanou výhodou šoupátkových motorů je vyšší objemová účinnost, ve srovnání s tehdy používanými ventilovými rozvody. Tedy jinými slovy, do válce motoru bylo při použití šoupátkového rozvodu, možno dostat více směsi.
Zde se ovšem musíme na okamžik zastavit a tuto výhodu blíže rozvést. Základní parametr každého rozvodového ústrojí je tzv. velikost průtočné plochy směsi. Této ploše je poté úměrná velikost proudění plynů. Objem plynů, které musí projít v průřezu sání je určený okamžitou rychlostí pístu, což lze s dostatečnou přesností vyjádřit takto:


Obrázek

kde S(p) je plocha pístu, c(s) střední pístová rychlost a i(v) počet stejnojmenných ventilů na válec.
K vysvětlení střední pístové rychlosti dokazuji např. na můj článek o pístových motorech na tomto fóru.
Otázkou tedy zůstávají průřezy, ve kterých budeme kontrolovat rychlost proudění plynů.

V případě ventilového rozvodu je základní geometrie v oblasti ventilu na následujícím obrázku:

Obrázek
Obr č. 11 – základní geometrie ventilu


Prakticky všechny motory se konstruují tak, aby průtočná plocha v hrdle kanálu co možná nejlépe odpovídala průtočné ploše v sedle ventilu (mezi A-B). Tím se nám celá úvaha značně zjednoduší, neboť vyjádření průtočné plochy v hrdle kanálu je snadné:

Obrázek

Výsledným parametrem je rychlost proudění plynů v hrdle kanálu, kterou lze po úpravách vyjádřit tímto způsobem:

Obrázek

Pro případ šoupátkového rozvodu nikde obrázek geometrie tohoto rozvodu není. Při pohledu na výše uvedený obrázek č. 9 ovšem můžeme s celkem dostatečnou přesností považovat sací otvor v šoupátku za trojúhelníkový. Jisté chyby se zjednodušením jeho tvaru určitě dopustíme, ale asi nebude nijak zásadní. V tomto případě bude poté průtočná plocha jedním sacím otvorem v šoupátku dána obsahem trojúhelníku. Tedy po úpravě můžeme pro rychlost proudění napsat:


Obrázek


Kde i(v) má význam počtu kanálů, z(k) šířka a v(k) výška trojúhelníku. Celé je to zjednodušené, neboť neuvažujeme překrytí sacího kanálu a otvoru v šoupátku, které asi není 100% ani při maximálním otevření. Dle mého názoru ale jistou slušnou přesnosti tento postup má.


Nyní proveďme srovnání na případu dvou motorů. Vybral jsem motor DB 601a, jako zástupce ventilového rozvodu a motor Bristol Herkules II jako zástupce šoupátkového rozvodu.
K tomu, abychom posoudili rychlost proudění plynů u těchto motorů, potřebujeme v případě motoru DB 601znát průměr sacího kanálu a průměr dříku ventilu, v případě motor Bristol Herkules šířku a výšku sacího otvoru v šoupátku. Při známých průměrech válců a zdvihu je možno všechny tyto rozměry odměřit z výkresů těchto motorů.

Obrázek

Chybu vzniklou odměřením sacího otvoru, který je ve skutečnosti na válcové ploše, zanedbáme.

Z těchto údajů je již možné vypočíst průtočné plochy připadající na jeden ventil nebo sací otvor.

Obrázek


Z tabulky je zřejmé, že rozdíl mezi ventilem a sacím otvorem v šoupátku není až tak podstatný. Skutečný průřez v šoupátku bude ještě o něco vyšší z důvodu zkreslení při odměřování (válcová plocha). Ovšem ani tak nebude propastně rozdílný. Zásadní rozdíl je až v celkové velikosti průtočné plochy. Ta je dána součinem ploch jednotlivých ventilů/otvorů. Zde je dán hlavní rozdíl v tom, že ventilové rozvody u leteckých motorů za druhé světové války měly maximálně 2 sací ventily, kdežto sacích otvorů v šoupátku bylo běžně více. Konkrétně motor Bristol Herkules měl 3 sací otvory. U ostatních šoupátkových motorů nemám přesné informace.
Po dopočítání rychlosti proudění plynů, při otáčkách příslušných běžnému výkonu motoru (DB 601 2 400 ot./min, Bristol 2 750 ot./min) docházíme k těmto údajům:

Obrázek

Je tedy zřejmé, že motory se šoupátkovými rozvody měli nižší rychlosti proudění plynů v sání a to i před vyšší otáčky motoru. Vyšší rychlost proudění v sání rychle zvyšuje hydraulické odpory a tím snižuje stupeň naplnění válce (motoru). Pokud možno by tedy neměla být příliš vysoká. Důležitá je ovšem také jiná věc. Z pohledu problematiky sání motoru mají šoupátkové motory výkonový potenciál značně vyšší, neboť mají mnohem lepší možnosti zvyšování výkonu motoru prostým zvyšováním otáček. K tomu také u námi řešených leteckých motorů za druhé světová války došlo. Vysoké výkony šoupátkových motorů jsou totiž dány hlavně vysokými otáčkami (ve srovnání s běžnými motory). To bych označil za první hlavní výhodu těchto motorů.


2) Tepelné problémy ventilových rozvodů

Druhou důležitou změnou při použití šoupátkových rozvodů, je odstranění asi nejdůležitějšího tzv. „horkého místa válce“, tedy výfukového ventilu. Tuto výhodu lze nalézt prakticky ve všech skromných zdrojích, které lze k šoupátkovým motorům zjistit. Tato výhoda musela být u leteckých motorů z druhé světové války skutečně důležitá. Jak již zde na tomto fóru zaznělo, zvyšování výkonů leteckých motorů za druhé světové války vlastně nebylo nic jiného, než neustálé zvyšování hranice detonačního spalování. Každý drobný krůček tímto směrem umožnil zvýšit plnící tlak a tedy výkon motoru, potažmo kritickou výšku. Motory se šoupátkovým rozvodem umožnili další odsunutí hranice detonačního spalování. Z dostupných zdrojů také vyplývá, že se neobjevily žádné jiné zásadní tepelné problémy těchto motorů. Problematiku přechodu tepla ze spalování přes dvě vrstvy oleje, šoupátko, válec a následný odvod chladícím médiem si zde netroufám posuzovat. Motory se šoupátkovými rozvody zde ale údajně neměli žádné problémy, proto nezbývá než tomuto tvrzení věřit.
S tímto souvisí také značné zjednodušení konstrukce hlavy motoru. Tato je z hlediska výroby motoru nejsložitější a odstranění ventilů s kanály ji značně zjednodušilo. V souvislosti s hlavou motoru je také možno nalézt tvrzení, že její zjednodušení umožnilo značně zdokonalit chlazení svíčky (svíček), tedy dalšího tzv. „horkého místa“. To údajně znovu zvýšilo hranici detonačního spalování.
Jak již bylo uvedeno, v této části nezbývá, než věřit těmto níže uvedeným zdrojům, neboť pro jejich posuzování chybí jakékoliv další podklady.


3) Mechanické problémy ventilových rozvodů

Třetí důležitou oblastí výhod šoupátkových motorů, jsou problémy mechanické podstaty. Spočívají zejména v absenci pravděpodobně nejkritičtějšího prvku ventilových rozvodů, tedy ventilových pružin. K osvětlení této výhody je nutno nejprve krátce pohovořit o vlastnostech těchto pružin.

Ventilová pružina v rozvodu zajišťuje stálý styk součástí jeho součástí. Klíčový je vzájemný vztah mezi setrvačnými silami ventilů a silami jednotlivých pružin. Ten je jednoznačně určující pro správnou funkci celého ventilového rozvodu. Pružiny rozvodů se zásadně konstruují s rezervou pro překročení povolených otáček. To zajišťuje jistou míru bezpečnosti.

Před dalším výkladem se zde musíme krátce zastavit u kinematiky ventilu. Na následujícím obrázku je průběh základních veličin ventilu v závislosti na pootočení klikového hřídele:

Obrázek
Obr č. 12 – geometrie pohybu ventilu


Pohyb ventilu lze rozdělit do čtyř základních částí. Na obrázku jsou vždy označeny písmeny a až d. Pro naše účely je důležitý zejména tvar křivky j, která charakterizuje zrychlení ventilu v závislosti na rotaci klikového hřídele. V úseku a je ventil urychlován vačkou (jejím bokem). V bodě m je setrvačná síla pohybujícího se ventilu zachycována ventilovou pružinou. Bod B odpovídá vrcholu vačky. V úseku c pružina urychluje součásti rozvodu a překonává jejich setrvačnou sílu. V části d setrvačné síly ventilu zachycuje vačka. Jinými slovy tedy při označení zrychlení jako kladného ve směru do válce, bude v části a a d toto zrychlení kladné. V části b a c je zrychlení ventilu záporné.
Výše uvedené je pouze drobným nastíněním problematiky kinematiky rozvodového mechanismu, ale určité povědomí o průběhu zrychlení ventilu je důležité pro úvahu nad silami ventilových pružin. Obecně je možno požadavky na kinematiku ventilů pístových leteckých motorů shrnout do těchto bodů:

1) Z důvodu co možná největšího průtočného průřezu (viz. výše) je třeba, aby doba otevírání a uzavírání ventilů byla co možná nejkratší, tedy aby se ventil otevíral a uzavíral co možná nejrychleji.
2) Bod 1 je v přímém rozporu s požadavkem na co možná nejnižší setrvačné síly ventilů. Zvyšování zrychlení ventilů způsobuje nárůst jejich setrvačné síly u které je nutno dbát, aby nepřekročili jistou maximální hranici.
3) Začátek otevírání a uzavírání ventilů je nutno nastavit tak, aby v tomto okamžiku měl ventil minimální rychlost. V opačném případě vznikají rázy, které mohou poškodit celý rozvod.

Výše uvedené 3 body jsou základními podmínkami kinematiky rozvodového ústrojí a je nutno je respektovat. Z hlediska úvahy nad výhodami šoupátkových rozvodů je důležitý hlavně bod 1 a 2.
V literatuře o leteckých pístových motorech z námi sledovaného období je možno se setkat s těmito hodnotami:

Obrázek

Hodnota j1 značí přibližnou maximální přípustnou hodnotu kladného zrychlení ventilu, hodnota j2 maximální záporné zrychlení ventilu. Tyto hodnoty můžeme považovat za limitní.

Dalším důležitým ukazatelem ventilového rozvodu je hmotnost, potažmo tzv. redukovaná hmotnost. Bližšímu vysvětlení metod redukce hmotností rozvodu se nebudeme věnovat, neboť se jedná o technicky složitou záležitost. Následující přibližný výraz je možno použít pro námi hledanou hmotnost ventilového rozvodu:

Obrázek

m(roz) je hledaná hmotnost rozvodu, m(s) je tzv. měrná plošná hmotnost (OHC asi 200 až 300, OHV asi 400 až 500) a S(v) je velikost průtočné plochy (viz výše).

Pro výslednou setrvačnou sílu hmotnosti rozvodu v ose ventilu je možno použít tento výraz:

Obrázek

kde j je vyšší zrychlení z předchozích vztahů a m(roz) hmotnost rozvodu v ose ventilu (poměrná část z celkové hmotnosti rozvodu).

Tím jsme dospěli ke konci. Tento vztah je vlastně jednou z nevýhod ventilových rozvodů. Zároveň je vidět úzká souvislost s odstavcem 1 a průtočným průřezem.

Z rozboru výrazu je zřejmé, že zvýšení průtočné plochy (potřebné ke zvýšení výkonu motoru) nutně způsobí zvýšení hmotnosti ventilového rozvodového mechanismu. Jeho vyšší hmotnost zase vyvolá zvýšení setrvačné síly ventilu, která musí být kompenzována silou ventilové pružiny. V případě, že tato pružina (pružiny) již nejsou schopny tento nárůst vyrovnat, není možno dále výkon motoru zvyšovat.
Dále je zjevné, že nárůst otáček motoru způsobí nárůst setrvačného zrychlení ventilů (tento vztah zde není uveden, ale platí, že nárůst otáček motoru způsobí nárůstu zrychlení ventilů druhou mocninou). Výsledkem je opět nárůst setrvačné síly ventilů a stejné omezení, jako v odstavci výše.
Ventilové pružiny byly tedy v námi sledovaném období jedním z limitujících prvků možností dalšího zvyšování výkonu pístových leteckých motorů.

Odtud také pramenila skepse sira. Richarda ohledně dalšího nárůstu výkonů a jeho doporučení k používání šoupátkových rozvodů. Žádný z výše uvedených problémů s ventilovými pružinami totiž u šoupátkových motorů neplatí. To je další důležitá výhoda těchto motorů.


Nevýhody šoupátkových rozvodů

Nyní se věnujme nevýhodám motorů se šoupátkovými rozvody. Ve skromné literatuře se k tomuto problému dá najít málo. Známým problémem je velká spotřeba oleje těchto motorů. K jejímu vysvětlení je ovšem třeba začít na styku pístu a stěny šoupátka.

Často zmiňovaná nevýhoda mimo spotřebu oleje je obtížné utěsnění spalovacího prostoru. Tyto dva jevy spolu souvisí a mají rovněž souvislost s tzv. „záběhem“. Záběh je termín, který se u současných motorů již prakticky nepoužívá. V minulosti to byl ovšem dost závažný problém spalovacích motorů. Na dalším obrázku jsou fotografie z mikroskopu, které zachycují výrazně zvětšené stěny válců spalovacího motoru:

Obrázek
Obr č. 13 – stěny válců spalovacího motoru

Bohužel lepší kvalitu fotografií se mi nepodařilo získat. Zjednodušeně řečeno se dá uvést, že kvalita povrchu válce na obrázcích stoupá ve směru zprava doleva.
Fotografie zcela vpravo zhruba odpovídá nově obrobené ploše válce technologií honování. Obdobná plocha musela být i na stěně šoupátek. Takovéto válce jsou nepoužitelné, neboť nejsou schopny udržet požadovaný olejový film. Proto se dříve motory zaběhávali. Celý tento proces spočíval v tom, že motor se opatřil speciálním záběhovým olejem a následně se spustil. Stěna válce (šoupátka) se při záběhu postupně měnila zhruba zprava doleva tak, jak se měnila (srážela, obrušovala) drsnost. Po dosažení zhruba stavu 1-2 bylo možno tento motor používat. Struktura 1 již zaručuje vytvoření a udržení dostatečného olejového filmu. Kvalita vzájemného styku pístu (pístních kroužků) a stěny válce je také důležitá z řady dalších důvodů (zejména tepelných).
Právě tento proces je možno označit za velkou nevýhodu šoupátkových motorů. Ze skromných zdrojů, které jsou k dispozici vyplývá, že tyto záběhy u šoupátkových motorů skoro nebylo možno provést. Důvodem byla s největší pravděpodobností rotace šoupátka, tedy vzájemný pohyb mezi pístem a šoupátkem. To údajně neumožňovalo vytvoření požadované vrstvy (zhruba 1-2) a tedy jak problémy s olejem, tak zejména s těsností mezi pístem a šoupátkem. Pravděpodobně odtud také pramení vysoká spotřeba oleje u šoupátkových motorů.

Další nevýhody je možno uvést pouze bodově, neboť chybí jakékoliv podrobnosti. Druhou údajnou nevýhodou těchto motorů bylo problematické mazání horní části šoupátka, neboť v těchto místech selhávala dodávka oleje (byl problém dostat olej po šoupátku směrem vzhůru). Poslední nevýhodou, kterou je možno nalézt u starších šoupátkových rozvodů, byla vysoká hmotnost šoupátek (používala se litinová). Ta zcela eliminovala možnost použití vysokých otáček těchto motorů. Tato nevýhoda se ovšem již netýkala leteckých motorů z druhé světové války, které měly ocelová šoupátka.

Jiné nevýhody se mi nepodařilo nalézt.


Jak již bylo napsáno výše, uvedený článek je třeba hodnotit volně, neboť zdrojů je velmi málo.

Případné dotazy adresujte do fóra.


Použité zdroje:
1) Spalovací motory I, Macek, Suk, Praha 1994, ISBN 80-01-00919-X
2) Konstrukce spalovacích motorů, Tesař, Šefčík, Pardubice 2003, ISBN 80-7194-550-1
3) http://www.ww2aircraft.net
4) http://en.wikipedia.org
5) Vlastní zdroje
Uživatelský avatar
Pátrač
3. Generálmajor
3. Generálmajor
Příspěvky: 7850
Registrován: 14/8/2008, 06:44
Bydliště: Prostějov

Příspěvek od Pátrač »

Ikala -co na to říci? Mlčím a tiše žasnu. Večer si to pojdu ještě jednou atřeba mě napadne nějaký dotaz. Zatím myslím, že není na co.

I když, přece jen. Zajímalo by mě jak moc byl tento typ motorů složitější na výrobu než motory s běžnou konstrukcí, tedy s ventily. A jestli bys uvedl pár příkladů v jaké finální technice se tyto motory používaly a jestli jsi narazil jaké s nimy byl zkušenosti z provozu.

Já si pamatuji motocykl Jawa Roadster o objemu 80 kubíkůk, terý měl šoupátkový rozvod a byla to slušná mašina. Ale měla trvale potíže, pokud člověk neměl přístup k ruskému leteckému motorovému oleji MS-20a.
ObrázekObrázek

Pes(ticid) - nejlepší přítel člověka! Nechápete? Nevadí. Hlavní je, že víte že:

JDE O TO, ŽE KDYBY O NĚCO ŠLO, BYLO BY DOBRÉ VĚDĚT, O CO VLASTNĚ JDE.
lkala
praporčík
praporčík
Příspěvky: 306
Registrován: 26/8/2008, 12:52
Bydliště: Brno

Příspěvek od lkala »

Ano, některé staré motocykly měli šoupátkové rozvody, ale ty byly jiné konstrukce, než u těch leteckých motorů. Pokud vím, tak to nebyl systém Burt-McCollum ale Knight. Ten používal dvě šoupátka a byl celkově o dost složitější. Tady je pěkná ukázka toho, jak fungoval:

http://www.youtube.com/watch?v=NSMYjRNQ8Rs

Od systémy Knight konstruktéři leteckých motorů ustoupili, protože (údajně) problémy se spotřebou oleje zde byly již neřešitelné.

Ve srovnání s ventilovými motory se šoupátkové používaly zřídka. Jednalo se hlavně o některé předválečné luxusní limuzíny, napadá mě např. zn. Minerva, to byla tuším belgická firma, dnes již neexistuje. Myslím, že i některé motory fy. Daimler tyto rozvody měli. Častější byl na motocyklech, ale je to všechno otázka období před druhou světovou válkou.
Skutečně nevím o žádném sériově vyráběném motoru po druhé světové válce, kde byl použit šoupátkový rozvod. Četl jsem, že úpravci firmy Ford experimentovali s motorem Ford Cosworth upraveným na šoupátkový rozvod, ale neprosadil se. Tento motor určitě znají příznivci Formule 1, je to legenda mezi motory. Jinak nevím o jiném poválečném motoru.

Z poskrovných informací, které jsem sehnal vyplývá, že největší problém byl s kvalitou šoupátek. Ovšem na druhou stranu odpadla celá řada problémů s hlavou, která je také velmi složitá na výrobu. Celkově bych neoznačil tyto motory za nějak výrazně složité na výrobu. Prostě nějaké problémy ve srovnání s ventilovými přibyli, ale jiné se zase ztratili.
Problémy byly asi spíše s nulovými zkušenostmi mechaniků, techniků, dělníků. To jsou také důležité faktory.

Ono způsobů, jak řešit v článku popsané nevýhody ventilových rozvodů je více. Například v převálečném Německu byl u závodních motorů používán desmodromický rozvod (s nuceným zavíráním ventilů), který řešil otázku pružin. Způsobů řešení bylo prostě více.
Uživatelský avatar
Dancer
štábní praporčík
štábní praporčík
Příspěvky: 563
Registrován: 23/2/2007, 11:44

Příspěvek od Dancer »

Jen taková malá poznámka k záběhu motorů dnes: Záběh motoru má význam i dnes, ale ze sociologicko-ekonomicko-technologických důvodů se již, až na speciální případy, nepoužívá (lidé jsou příliš pohodlní/líní a cena motorů není tak vysoká, jako v minulosti). K tomu je nutno připočítat vyšší dosahovanou přesnost výroby a kvalitu materiálů.
Například závodní motory se zajíždějí vždy, ale trochu jinak - například u závodních motorek se to řeší tak, že se motor prožene několikrát kolem závodního okruhu na maximální otáčky. Je pak "živý" a jde lépe "do otáček". Životnost se v podstatě neřeší.
Takže pokud si dnes někdo koupí auto a prodejce mu při koupi tvrdí, že se nemusí zajíždět, tak kecá. Správný záběh může životnost motoru výrazně zvýšit. Jenže je otázka, jestli má cenu motor s životností 300 tisíc km, když po 150-ti shnijou prahy/blatníky/dveře, začne haprovat převodovka atd. :roll:
Naposledy upravil(a) Dancer dne 15/2/2009, 19:27, celkem upraveno 1 x.
Nebát se a nekrást!
reddog
nadpraporčík
nadpraporčík
Příspěvky: 469
Registrován: 21/11/2008, 11:40
Bydliště: Litoměřice

Příspěvek od reddog »

Pátrač - Jawa roadster byl dvoutakt.Ikala tady asi bere v potaz jen čtyřtakty, nebo se pletu?
Jinak šoupátkový dvoutakt není nic neobvyklého,ani po válce.

Ikala-desmo rozvody má Ducati a je to paráda
lkala
praporčík
praporčík
Příspěvky: 306
Registrován: 26/8/2008, 12:52
Bydliště: Brno

Příspěvek od lkala »

Ano, aby nedošlo k omylu. Celý tento článek je o šoupátkových rozvodech 4-taktních motorů. Šoupátkové rozvody 2-taktních motorů se zde neřeší a jsou jinak zcela běžné.
Desmodromický rozvod je dobrý, ale složitá a hlavně drahý. Ducati je takový Mercedes mezi motocykly, tam si to mohou dovolit.
Záběhy se běžně již nepoužívají hlavně proto, že se výrazně zlepšila kvalita honování, takže vyrobené vložky válců mají mnohem kvalitnější povrchy, než dříve. Určitě je ale možné, že speciální motory se stále zabíhají. Správně by se ale měl každý motor zaběhnout, třeba už kvůli ložiskům. Ten kdo tvrdí, že to není vůbec třeba, nemá pravdu.
Uživatelský avatar
Pátrač
3. Generálmajor
3. Generálmajor
Příspěvky: 7850
Registrován: 14/8/2008, 06:44
Bydliště: Prostějov

Příspěvek od Pátrač »

Omlouvám se, nechtěl jsem zavést diskusi jinam. Každopádně děkuji za odpovědi a pokračujte ve čtyřtaktech.

Je to skvělý článek Ikalo, skoro učebnice.
ObrázekObrázek

Pes(ticid) - nejlepší přítel člověka! Nechápete? Nevadí. Hlavní je, že víte že:

JDE O TO, ŽE KDYBY O NĚCO ŠLO, BYLO BY DOBRÉ VĚDĚT, O CO VLASTNĚ JDE.
reddog
nadpraporčík
nadpraporčík
Příspěvky: 469
Registrován: 21/11/2008, 11:40
Bydliště: Litoměřice

Příspěvek od reddog »

Ikala- Zabíhání se už moc neužívá ale mělo by,ten kdo motor nezabíhá je " prase"
Někde v dílně mám ještě zabíhací stolici pro motory.
ale to už jsem mimo téma tak toho nechám.

Jinak moc pěkný článek .
Ekolog
rotný
rotný
Příspěvky: 86
Registrován: 13/2/2007, 21:12
Bydliště: Náchodsko

Příspěvek od Ekolog »

Děkuji za výborný příspěvek. Dovolil bych si doplnit. Šoupátkové motory měly menší čelní plochu, (hvězdicové průměr), až o 10 %, z důvodu absence ventilových rozvodů a mechanismu jejich pohonu. To se odráželo na menším odporu vzduchu. Letadlo dosahovalo vyšší rychlosti a delšího doletu. Proto jejich využití v letectví a to i za cenu vyšší technologické náročnosti.
Uživatelský avatar
Tempik
Kapitán
Kapitán
Příspěvky: 1690
Registrován: 24/3/2008, 20:27
Bydliště: Brno
Kontaktovat uživatele:

Příspěvek od Tempik »

Objevil jsem povedenou animaci pohybu Bristol Herkulesu.
Bristol herkules animace
Odpovědět

Zpět na „Různé“