Газопоршневой агрегат: Газопоршневой агрегат TCG 2020 производства MWM заслужил популярность в Индии

Содержание

Газопоршневой агрегат газопоршневой электростанции Custoku

Газопоршневой агрегат - основной элемент газопоршневой установки и состоит из газопоршневого двигателя и систем, которые обеспечивают надежную и бесперебойную работу станции. Описание систем приведены ниже.

Топливная аппаратура газопоршневого агрегата

Топливная аппаратура газового агрегата содержит газовую рампу, которая осуществляет очистку газа от механических примесей и снижает давление газа до необходимого уровня. Смеситель топливной системы смешивает газ с воздухом в заданной пропорции, а дросельная заслонка регулирует подачу газовоздушной смеси в двигатель в зависимости от нагрузки на электростанцию. Топливная аппаратура может быть настроена специальным образом на магистральный природный газ на основе метана, на сжиженный газа из смеси пропана и бутана и на любой другой низкокалорийный биогаз, пиролизный или генераторный газ.

Охлаждение газопоршневого агрегата

Для предотвращения перегрева и поддержания нужной температуры газопоршневого двигателя в агрегате предусмотрена система охлаждения, включающая в себя радиатор с вентилятором, комплект патрубков и биметаллический клапан для автоматического поддержания температуры. Конгтур охлаждения заполнен охлаждающей жидкостью. При повышении определенной температуры охлаждающей клапан направляет поток горячей охлаждающей жидкости в радиатор для принудительного охлаждения. Вместо радиатора к газопоршневой электростанции может подсоединяться система утилизации тепла, которая через водяной теплообменник забирает избыточное тепло из охлаждающей жидкости.

Выхлопной тракт газопоршневого агрегата

Система отвода выхлопных газов предназначена для вывода горячих газов из помещения и понижения уровня шума. Уменьшение шума осуществляется путем включения в выхлопной коллектор глушителя шума.

Между газопоршневым двигателем и коллектором отвода выхлопных газов устанавливается гибкий металлический сильфон газовый, который предотвращает передачу вибрации от газопоршневого агрегата на выхлопной тракт и конструкции крепления выхлопного коллектора и глушитель двигателя.

Воздушная система газопоршневого агрегата

Для работы газового двигателя требуется холодный воздух и воздух очищенный. Функцию очищение воздуха выполняют сменные воздушные фильтры. Для охлаждение воздуха и создания избыточного давления используется специальная турбина турбонаддува.

Электрическая часть газопоршневого агрегата

Электрическая часть включает в себя электрогенератор заряда аккумулятора, регулятор напряжения, электрический стартер, контроллер зажигания и электронный регулятор оборотов двигателя.

Как сравнивать газопоршневые установки

Данный материал предназначен специалистам, перед которыми стоит задача - провести сравнение электростанций двух и более различных производителей, каждый из которых предлагает свои стандарты и правила сравнения.

Исследование не отвечает на вопрос о том, какой же из производителей лучше, однако с помощью опубликованных стандартов и подходов можно найти наиболее приемлемый вариант для каждого отдельно взятого объекта.

Часть первая - сравнение производителей разных категорий

На рынке газопоршневых установок присутствуют предложения совершенно разного уровня исполнений. Перед тем, как начинать анализ цен на оборудование, необходимо понимать, к какой категории качества и уровня относится то или иное решение. Ни один потребитель не заинтересован в приобретении "голой" газопоршневой электростанции, в первую очередь любого заказчика интересует комплексное решение, включающее основное и вспомогательное оборудование, и именно о таких решениях пойдёт речь.

Группа №1 - "родная" заводская сборка

В настоящее время существует лишь несколько заводов, производящих комплексные решения, начиная непосредственно от газового двигателя. В такие решения включены и газопоршневые электростанции, и дополнительное оборудование, системы утилизации тепла, управление, охлаждение - словом всё то, что необходимо для работы объекта в целом.

Таких заводов не так уж и много - Jenbacher, Siemens, MWM, Wartsila и некоторые другие. Именно такие компании имеют наибольший опыт в производстве комплексных решений, так как они производят их с самого начала, с газового двигателя, и наилучшим образом понимают все нюансы работы оборудования. Именно они больше всего заботятся о качестве своих решений и самых позитивных отзывах от конечного заказчика.

Группа №2 - Сторонние пакетировщики

Европейские компании, которые перекупают двигатели или генераторные установки у указанных выше заводов и доукомплектовывают их на своё усмотрение. Кроме перекупки двигателей эти компании оказывают услуги пакетирования тем заводам, которые могут производить двигатели, но не имеют опыта или возможности делать полноценное решение, например, Doosan, Caterpillar, Perkins. На наш взгляд продукция этой группы уступает по качеству "родной" заводской сборке. Кроме этого нужно учитывать, что в один день пакетировщик покупает одни двигатели, а в другой - иные.

Ожидать полноценной поддержки и наличия запчастей, наверное, не стоит.

Рассматривая продукцию этой категории отдельно нужно учесть, что существует два типа газопоршневых двигателей:

  1. Двигатели, изначально разработанные для работы на газу
  2. Двигатели, переделанные из дизельных двигателей, путем замены системы воспламенения и подачи топлива.

Группа №3 - Российские сборщики

Самая спорная категория. К сожалению, в России ряд интеграторов покупают газопоршневые двигатели сомнительного происхождения - БУ или восстановленные. Далее по своему усмотрению собирают вокруг них комплексную теплоэлектростанцию на любом, по своему усмотрению, оборудовании. В ход могут идти китайские комплектующие или устройства, снятые с других электростанций. Нам известны случаи, когда клиент только после поломки ГПУ, купленной у Российского интегратора, узнавал о том, что двигатель уже был в ремонте и является восстановленным.

Казалось бы, такая большая разница делает невозможным сравнение электростанций разной категории между собой.

Однако это не так - разделив стоимость на показатель качества, можно определить "приведенную цену". К примеру первую категорию разделить на 100%, вторую - на 85% а третью - на 70%. И производить сравнение уже "приведенных" цен, отражающих не только фактическую стоимость оборудования, но и учитывающих "поправку на качество".

Часть вторая - сравнение в одинаковых условиях

Правило №1 - сравнение расхода топлива при одинаковой калорийности

Проводя сравнение любых производителей, на второе место выходит такой вопрос как расход газа (на первом, естественно, остаётся вопрос стоимости). Однако следует помнить, что газообразное топливо в зависимости от региона и условия поставки может иметь разную калорийность. Соответственно, чем выше калорийность (теплотворная способность) газа, тем меньший объем этого газа потребуется на производство 1 кВт*ч электроэнергии.

Калорийность газа (традиционно измеряется в килокалориях), внутренняя энергия и его теплотворная способность (традиционно измеряется в мегаджоулях) жестко связаны по формуле:

1000 kcal = 4.

1868 MJ = 1.163 кВт*ч

Это означает, что 1 нм3 газа с калорийностью 1000 kcal содержит в себе 4,1868 мегаджоулей энергии, или 1,163 кВт/ч.
Пропорциональным образом выясняем, что 1 нм3 газа с калорийностью 8000 kcal содержит в себе 33,4944 MJ энергии, или 9,304 кВт/ч.

Внутренняя энергия 1 нм3 этого газа, равная 9, 304 кВт*ч, показывает, что если 1 нм3 этого газа (с калорийностью 8000 kcal) сгорает в камере сгорания газопоршневой электростанции, чей электрический КПД которой равен 39%, то в результате производится

9,304 * 0,39 = 3,6286 кВт*ч

Таким образом, на производство 1 кВт *ч в электростанции с электрическим КПД 39% из газа с калорийностью 8000 kcal (или с теплотворной способностью 33,5 МДж) тратится:

1 / 3,6286 = 0,2755 нм3 газа.

Как видно, зависимость между калорийностью газа (его теплотворной способностью) и расходом газа всегда имеет прямую зависимость - чем выше калорийность, тем ниже расход топлива. Имея только часть значений, например, только КПД электростанции, можно определить её расход на газе с любой калорийностью, что в свою очередь позволит провести сравнение в одинаковых исходных данных по топливу.

Правило №2 – полный КПД - полный "Эффект"

Газопоршневые электростанции использующиеся для кратковременной работы в качестве резервного источника можно прекрасно использовать без дополнительных затрат на установку системы утилизации тепла (когенерации), так как стоимость этой системы не окупиться за счет редкого использования электростанции. В  электростанциях, предназначенных для постоянной работы ситуация другая.

Вне зависимости от желания владельца, газопоршневая электростанция будет производить тепловую энергию, так как топливо детонирует (сгорает) в камере сгорания. Это бесплатное тепло может сэкономить значительные средства, которые были бы затрачены на производство того же самого количества тепла в котельной.

Сравнивать электростанции только по электрическому КПД не правильно, так как электростанции производят не только электричества. Производить сравнение можно и нужно по сумме факторов - КПД электрическому и КПД тепловому. При проведении технико-экономического обоснования в обязательном порядке следует учитывать утилизируемое тепло, так как только при таком построении энергоцентра его окупаемость наступит скорее.

Пример: Электростанция А имеет КПД 41%, а электростанция В - 39,5% (разница 1,5 %). Однако полный КПД электростанции А составляет 87,5%, тогда как у второго участника сравнения полный КПД на 3% выше, и составляет 90,5%.

Правило №3 – быть реалистом

Одинаковая цена и одинаковый расход газа не делает электростанции одинаковыми. Существуют ещё такие параметры как ресурс и стоимость технического обслуживания. К примеру, если отечественная газопоршневая электростанция стоит в два раза дешевле чем импортная, а её ресурс в семь раз меньше (8000 моточасов против 60 000), то наверное, её цена не совсем актуальна. За тот же срок владения отечественную придётся поменять несколько (явно больше двух) раз.

Техническое обслуживание, то есть ежедневные затраты, являются не менее важными, чем первоначальная стоимость. Очень часто можно видеть, как электростанция с более дорогими запасными частями "проедает" всё своё преимущество, достигнутое за счет меньшей цены, всего лишь за первый год эксплуатации. Если же производитель не предоставляет подробных затрат на сервис, вместе с подробной программой обслуживания, то это должно вызывать определённую настороженность у квалифицированных сотрудников, проводящих технико-экономическое сравнение.

Подробное сервисное обслуживание должно учитывать:

  • Стоимость запасных частей, включая НДС и таможенную очистку
  • Затраты на регулярную смену масла*
  • Затраты на угар масла **
  • Затраты на работы обслуживающего персонала ***

* Следует помнить, что некоторые производители лукавят, указывая максимальный интервал замены масла, который в реальности будет снижен в полтора-два раза.

** Количества масла на угар варьируется, в среднем,  от 0,2 до 0,5 гр./кВт*ч для импортный производителей.

*** Самостоятельное обслуживание газопоршневой электростанции может обойтись значительно дороже, чем периодическое привлечение профессионального персонала за счет того, что самостоятельное обслуживание требует не только обучения на заводе-изготовителе, получения допусков и обладания программным обеспечением, но и покупки дорогостоящего специализированного инструмента (в том числе, дорогостоящие газоанализаторы, мультиметры, осциллографы, пирометры и т.д.).

Газопоршневые генераторные установки

  • MWM TCG 2016 C мощность до 800 кВт
  • MWM TCG 2020 K мощность до 1400 кВт
  • MWM TCG 2032 мощность до 4500 кВт

Газопоршневые установки MWM

Экономное расходование энергии – насущная тенденция современности. В этом контексте газопоршневые установки приобретают обоснованную популярность. С ростом тарифов и изменением нужд потребителей выясняется, что централизованное энергоснабжение постепенно теряет актуальность. На смену ему приходят более практичные и экономичные автономные источники производства тепла и электричества. Самый удачный вариант такого источника на сегодняшний день – газопоршневая установка. Это удобный способ децентрализации и обретения независимости от распределительных сетей, оптимизации финансовых трат и расхода средств.

Что такое газопоршневая генераторная установка?

Что же представляет собой газопоршневой двигатель и установка на его основе? По сути, простой принцип работы делает газопоршневые системы надежными и доступными:

  • Газопоршневая устанвока (ГПГУ) – это, в основе своей, поршневой двигатель внутреннего сгорания, использующий в качестве топлива горючий газ, природный или другой (бутан, пропан, газы с невысоким содержанием метана, низкой степенью детонации, с низкой или высокой теплотворной способностью).
  • Двигатель преобразует химическую энергию сгорающего топлива в механическую работу.
  • Термодинамический цикл внутри двигателя (т. н. «цикл Отто») приводит к образованию двух типов энергии: электрической и тепловой. Процесс одновременной выработки тепла и электричества называется комбинированной генерацией, или когенерацией.

Практический смысл когенерации заключается в возможности использования тепла, образующегося во время прямой выработки электричества. Это удобно для теплоснабжения, чтобы не терять тепло, а применять его с пользой. Таким образом, газопоршневая установка не просто производит энергию, как и многие другие системы, например, микротурбины, но и значительно экономит ресурсы, в том числе финансовые.

На сегодняшний день 4894 таких агрегата в разных точках планеты производят 5 637 000 кВт электроэнергии. Можно выделить особенности, общие для всех моделей ГПГУ, и наиболее интересные потребителям:

  • КПД ГПГУ выше, чем КПД микротурбин. При этом на него не влияет температура окружающей среды, так что можно выбирать место для газопоршневой установки без учета этого нюанса. Например, с одинаковым успехом это может быть и привод насосов и газовых компрессоров, и холодильная установка.
  • ГПГУ потребляет меньше топлива, чем микротурбина. Поэтому и выхлопных газов в окружающую среду выделяет значительно меньше. Те 0,1-0,2 грамма вредных веществ, которые образуются при производстве 1 кВт энергии, нейтрализуются катализаторами и дымовыми трубами.
  • Цена ГПГУ меньше на всех этапах установки и эксплуатации. Первоначальные единовременные вложения (приобретение и монтаж) и стоимость приобретаемых энергоресурсов значительно дешевле, чем подключение к централизованной сети. Окупаемость установки составляет в среднем от 2 до 3 лет.

Проще говоря, через пару лет вы вернете инвестиции и начнете ощутимо экономить, сокращая затраты и рационально используя тепло и электричество. Такое комплексное решение для снабжения сразу двумя типами энергии пригодится на любом предприятии, даже не подключенном к газовой магистрали, поскольку газопоршневые двигатели эффективно работают на сжиженном и сжатом газе из баллонов.

Итак, вы готовы купить газопоршневую систему. На какие еще преимущества, кроме независимости от государственных энергосетей и их тарифов, можно рассчитывать? Охотно поделимся этой приятной информацией:

  • Строить подводящие и/или распределительные сети не нужно, и это дополнительно экономит деньги, силы и время. Таким образом повышается энергоэффективность любой продукции, производимой на предприятии, оборудованном газопоршневой установкой.
  • Газопоршневые установки надежны, что оказывается особенно важным во время перебоев электроснабжения. В частности, надежность газопоршневых систем подтвердилась в марте 2015 года в Турции, когда без электричества остались все промышленные районы, за исключением одного, который автономно обеспечивался энергией при помощи трех газовых двигателей.
  • Распространение автономных систем энергоснабжения снимает часть нагрузки с централизованных магистралей. Как результат, сокращение пиковых нагрузок естественным путем снижает риск аварий и потерь энергии.

Немецкие газопоршневые когенерационные установки “MWM” – это автономные генераторы энергии мощностью от 400 кВт до 4500 кВт. Они используются для формирования электростанций общей мощностью до 100 000 кВт и выше на предприятиях, в административных и медицинских учреждениях, в строительстве, в аэропортах и вокзалах, отелях, системах связи и жизнеобеспечения, буровых скважинах, шахтах, очистных сооружениях и мн. др. в качестве резервного, вспомогательного или основного источника электроэнергии. Опыт предприятия в разработке и производстве газовых генераторов насчитывает около полутора столетий. Газовые генераторы MWM успешно применяются по всему миру, и у вас тоже есть возможность воспользоваться этой трендовой энергоэффективной технологией.

принцип работы и область применения

Газопоршневой двигатель внутреннего сгорания благодаря компактным габаритам и широкому диапазону выходных мощностей идеально подходит для электрогенераторов, предназначенных для организации автономного основного, резервного или аварийного электропитания жилых, строительных и производственных объектов. Газопоршневые электростанции (ГПЭС), работающие на базе газопоршневого ДВСА, являются комплектными генерирующими агрегатами, которые вырабатывают не только электрическую, но и тепловую энергию.

Виды газопоршневых генераторов

В зависимости от рабочего режима и видов вырабатываемой энергии ГПЭС делят на 2 типа:

  • Когенерационные. Такие станции вырабатывают два вида энергии – электрическую и тепловую. Это наиболее распространенные устройства, общее КПД которых составляет до 90 %.
  • Тригенерационные. Эти агрегаты помимо электроэнергии и тепла вырабатывают холод. В холодное время года их используют для отопления помещений, а в теплое – для их кондиционирования.

Для бесперебойного функционирования газопоршневой электростанции могут использоваться следующие виды топлива:

  • газы, при сгорании которых выделяется значительное количество тепла, – пропан, бутан, факельный газ;
  • природный магистральный, сжиженный газ;
  • газ с малым содержанием метана и низкими детонационными характеристиками;
  • попутный нефтяной газ;
  • промышленные газы – коксовый, пиролизный, шахтный.

Особенности конструкции ГПЭС на базе газопоршневых двигателей внутреннего сгорания

Поршневые газогенераторы могут иметь открытое исполнение, при котором все узлы агрегата расположены на раме, или закрытое, которое предполагает наличие всепогодного шумозащитного кожуха.

Бесперебойную и безопасную работу ГПЭС обеспечивает комплекс инженерных систем: снабжения топливом и маслом, удаления дыма, вентиляции, утилизации тепловой энергии, электромеханики, связи, автоматики, контроля, сигнализации.


Принцип работы газопоршневых электростанций

ГПЭС когенерационного типа функционируют по следующему принципу:

  1. Топливо поступает в цилиндрическую камеру сгорания, в которой оно сжимается поршнем и воспламеняется.
  2. Энергия, выделяемая при сгорании топлива, приводит в движение коленвал газопоршневого ДВС. Цикл работы ДВС обычно четырехтактный.
  3. Вращающийся коленвал передает движение через специальную муфту генератору электрического тока. При вращении ротора с обмоткой в магнитном поле статора происходит выработка электроэнергии.
  4. Выработанная электроэнергия поступает через кабельные линии на генераторное распределительное устройство (генераторную ячейку).
  5. Во время выработки электроэнергии высвобождается значительное количество тепла, которое снимается с дымовых газов и нагретого масла с помощью теплообменников и котлов-утилизаторов. Вода, нагретая за счет этого тепла, циркулирует по замкнутому контуру и выполняет функции теплоносителя в отопительной системе объекта. Неиспользованное попутное тепло сбрасывают в атмосферу.

Высококачественные газопоршневые электростанции, при работе которых используются турбонаддув и двухступенчатое охлаждение, имеют электрический КПД около 45 %. На 1 кВт вырабатываемой электроэнергии затрачивается всего 0,22 м3 газа.

Преимущества использования ГПЭС

Популярность генерирующих агрегатов на основе газопоршневых ДВС обеспечивают следующие эксплуатационные преимущества:

  • высокий коэффициент полезного действия, минимальное количество сопутствующих энергопотерь;
  • сохранение рабочих характеристик в неблагоприятных условиях окружающей среды, при резких температурных перепадах;
  • экологичность – работа газопоршневых электрогенераторов сопровождается малым количеством вредных выбросов;
  • наличие автоматизированной системы, защищающей агрегат от перегрева, и других защит;
  • длительный эксплуатационный период.

Установка ГПЭС, подобранной под конкретные характеристики объекта, позволяет значительно снизить затраты на его энергоснабжение. Компактные характеристики этих установок и экологичность позволяют устанавливать их на обслуживаемом объекте или в непосредственной близости от него, благодаря чему отпадает необходимость в устройстве дорогостоящих опор, прокладке линий электропередач, использовании мощных трансформаторов.

Сферы применения газопоршневых электростанций

Благодаря комплексной выработке электрической и тепловой энергии, ГПЭС широко используются в отдаленных районах, в которые сложно провести коммуникационные системы, области их применения:

  • жилищно-коммунальное хозяйство;
  • промышленные предприятия;
  • предприятия по добыча угля, нефти и газа;
  • насосные станции, котельные;
  • в качестве резервного и аварийного энергетического оборудования – медицинские учреждения, аэропорты и другие объекты, в которых важны бесперебойность электропитания.

Агрегаты комплексной выработки тепловой и электрической экономически выгодно устанавливать в торговых комплексах и на других коммерческих объектах, в общественных учреждениях.

Газопоршневой двигатель, агрегат Jenbacher от «Макс Моторс»

Компания Innio Jenbacher систематически совершенствует свои технологии, инвестируя денежные средства в научные исследования и тщательно отслеживая изобретения в области электроэнергетики. Базовое направление в деятельности компании – рациональное использование в силовых агрегатах электростанций топлива газового типа. За счет этого установки от Innio Jenbacher признаны эталоном надежности и качества. Электростанции на базе таких поршневых установок работают от природного газа и прочих видов топлива, среди которых шахтный метан, попутный нефтяной газ и другие.

Газопоршневые установки от компании «Йенбахер» обладают надежной конструкцией. Именно она позволяет им продолжительное время работать, используя даже тяжелые разновидности топлива газообразного состояния. Двигатель Jenbacher является результатом старательной и трудоемкой работы инженеров. Благодаря запатентованной системе сжигания смеси LEANOX, он легко справляется с непостоянством уровня метана и предотвращает снижение мощности установки.

Разновидности газопоршневых установок

Линейка газопоршневых установок включает в себя 6 серий агрегатов. Между собой они разнятся по таким параметрам, как:

  • мощность;
  • расположение и количество цилиндров;
  • количество моточасов до первого капремонта;
  • частота вращения вала.

 Технические характеристики

Газопоршневым установкам «Йенбахер» присуща высокая степень экологической безопасности. Процесс сжигания газа постоянно находится под контролем. Благодаря этому, значительно сокращается уровень губительных выхлопов. При этом газопоршневой двигатель работает экономично и без перебоев.

Электрический КПД агрегатов Innio Jenbacher достигает лучших параметров в своем классе – больше 40%. Вал поворачивается с частотой 1500 оборотов в минуту. Установкам газопоршневого типа присуща энергоэффективность, то есть, рациональный расход газа. В среднем он составляет 240 куб. м. в 1 час.

Оборудование от компании «Йенбахер» из 1 куб. м. природного газа способно производить 4 кВт электроэнергии и такое же количество тепла. Зная тариф на 1 куб. м. российского газа, можно посчитать расходы на производство единицы электрической энергии. Обладая высокой надежностью, газопоршневые установки способны работать в качестве единственного источника электрической энергии. Кроме того, им под силу работать в сложных погодных условиях.

Уникальные возможности

Базовая комплектация установок газопоршневого типа Innio Jenbacher включает в себя энергоблоки. Составляющие энергоблоков – двигатель, генератор, а также теплообменники, ориентированные на утилизацию тепла. Благодаря применению всех источников тепла, энергоэффективность мини ТЭЦ возрастает. Появляется возможность получать тепловую энергию в качестве горячей воды или в качестве пара.

Излишнее количество тепла можно расходовать на формирование холода. Данный процесс называется тригенерацией. Кроме того, присутствует возможность извлечь углекислый газ, необходимый для тепличных хозяйств, без лишних трат.

Газопоршневой агрегат Innio Jenbacher имеет широкую область применения. Сегодня его активно применяют на разнообразных объектах: на нефтяных промыслах, в котельных, газовых месторождениях, в тепличных хозяйствах.

Инженеры компании «Йенбахер» скрупулезно подходят к вопросам удобства эксплуатирования своей продукции. Залог высокой степени автоматизации газопоршневого устройства – грамотные программно-аппаратные решения.

Газопоршневые электростанции, установки и их особенности

Газопоршневые электростанции и установки

Система выработки электроэнергии, принцип функционирования которой основывается на использовании газопоршневого двигателя в сочетании с турбонаддувом, стартера и зарядного генератора называется газопоршневой электростанцией (ГПЭ).

Конструктивные особенности газопоршневых электростанций

Стандартная комплектация подобной установки также предусматривает наличие механизма управления редуктором, системы охлаждения, в которой используется водяной радиатор. В результате высокой эффективности подобные агрегаты пользуются спросом, как для энергоснабжения дачных домиков, так и целых поселков, удаленных производственных комплексов. Это позволяет и широкий диапазон мощностей ГПЭ – от 20 кВт до 2 МВт.

  • Вид топлива
    Чаще всего используются природный или нефтяной сжиженный газ, а в более современных установках – даже мусорный или биогаз. Хотя более популярны универсальные модели, которые могут функционировать и на жидком топливе – газодизели.
  • Конструкция двигателя
    Этот модуль обязательно комплектуется системой программируемого управления, благодаря чему повышается его КПД, практически полностью сгорает топливо и снижается объем вредных выбросов в окружающую среду. Это существенно снижает себестоимость вырабатываемой электроэнергии.
  • Номинальная нагрузка
    Камеры сгорания газопоршневых установок не позволяют снижения нагрузки ниже 30% от номинала. Несоблюдение этих рекомендаций является критичной для продолжительности срока эксплуатации ГПЭ.

Схема работы газопоршневых электростанций

Преимущества газопоршневых установок

  • Газопоршневые электростанции превосходно адаптированы к ситуациям с кратковременной эксплуатацией и частыми запусками, а также прекрасно переносят резкие перепады температурного режима.
  • Низкая стоимость обслуживания, что снижает эксплуатационные издержки.
  • Различное исполнение электростанции, которая может представлять собой и блочно-модульную конструкцию.
  • Продолжительность функционирования за счет конструктивных особенностей не имеет ограничений.
  • Наличие модулей электронного управления позволяет производить старт ГПЭ посредством компьютера из диспетчерского пункта. Туда же выводятся и параметры работы установки.
  • На рынке газопоршневых электростанций присутствуют модели и отечественных производителей, что увеличивает не только адаптацию агрегатов к местным условиям эксплуатации, но и их ремонтопригодность.

Недостатки газопоршневых установок

  • Необходимость использования более сложной системы отвода отработанных газов в сочетании с фильтрами и катализаторами. Это объясняется применением моторного масла, сгорание которого повышает содержание в выхлопах вредных веществ.
  • Высокая скорость двигателя становится причиной возникновения вибрации, что следует учитывать при монтаже газопоршневой установки: использование дополнительных опор

Статьи по теме:

Остались вопросы? Мы поможем Вам сделать правильный выбор!

Консультация специалиста:

Вызов инженера

Наши контакты:

8 (495) 120-17-70

Обратный звонок:

Заказать обратный звонок

Газопоршневые агрегаты (ГПА)

 
               

Использование принципа когенерации позволяет потребителю застраховаться от перебоев в снабжении электроэнергии или ее недостатка при одновременном автономном теплообеспечении. Кроме того, строительство газопоршневой электростанции дает значительный экономический эффект – снижение затрат на тепло и электроэнергию до 2,8 раза.

Группа компаний «ЭнергоРосСтрой» осуществляет поставки газопоршневых агрегатов (ГПА) от ведущих мировых производителей MWM (бывший Deutz), Caterpillar и Wilson. Специалисты ГК  «ЭнергоРосСтрой» в зависимости от индивидуальных требований заказчика изготовят установки для газопоршневой электростанции как в блочно-модульном исполнении, так и стационарно с проектной привязкой к уже существующему зданию или объекту. Возможен вариант размещения станции в быстровозводимых зданиях из легких металлоконструкций.

Основные технические характеристики газопоршневых агрегатов от группы компаний «ЭнергоРосСтрой»:
• энергетическая мощность: от 100 КВт до 5 МВт;
• переменный трехфазный ток частотой 50 Гц, напряжением 0,4; 6,3; 10,5 кВ;
• количество газопоршневых установок в комплекте – по желанию заказчика.

Газопоршневые электростанции от группы компаний «ЭнергоРосСтрой» работают в следующих режимах:
• автономно
• параллельно (две и более газопоршневых установок)
• параллельно с сетью

В качестве топлива для газопоршневых электростанций от группы компаний «ЭнергоРосСтрой» используется природный газ по ГОСТ 5542-88 и попутный газ нефтяных месторождений.

Наши газопоршневые установки создают следующий уровень шума:
• 100-109 Дб – при открытом исполнении на раме,
• 70 Дб – с применением шумоизолирующего кожуха.

Piston - обзор | Темы ScienceDirect

21.3.1.3 Скважинный поршневой насос

Скважинные поршневые насосы обычно лучше удаляют воду из угольных пластов. Он неплохо справляется с перекачкой угольной мелочи. Газовую пробку можно устранить или уменьшить, установив насос на 60 футов ниже завершенного интервала. Если насос должен быть установлен выше завершенного интервала, может оказаться эффективным скважинный газоотделитель или газовый якорь.

Рис. 21.7 представляет собой вид в разрезе, изображающий составные части скважинной насосной системы.Скважинный насос установлен в посадочном ниппеле, расположенном в основании эксплуатационной колонны. Он приводится в движение колонной насосных штанг. На поверхности насосная установка поднимает и опускает колонну штанг, создавая движение, необходимое для работы скважинного насоса. Наземный агрегат может приводиться в движение электродвигателем или газовым двигателем.

Рис. 21.7. Компоненты внутрискважинной насосной системы.

Опыт показал, что верхний прижимной насос легче снять, чем нижний прижим. Когда насос установлен с использованием нижнего прижима, мелкие частицы могут накапливаться вокруг цилиндра насоса, что затрудняет его вытягивание.

Скважинный высокочастотный сквозной насос Harbison-Fischer диаметром 2½ дюйма рекомендуется для горизонтального заканчивания в открытом стволе. Функция сквозного хода помогает насосу производить газообразные жидкости. Плунжер может справляться с умеренным потоком мелочи. Он может вытеснять 12,5 галлонов в минуту воды, перекачивая со скоростью 14 фунтов в минуту, используя длину хода 46 дюймов.

Газовые двигатели с низкой частотой вращения рекомендуются в случаях, когда электрическая энергия недоступна. Эти двигатели обычно дороже, чем двигатели с более высоким числом оборотов в минуту. Однако их низкие затраты на техническое обслуживание компенсируют более высокие капитальные затраты, особенно в ситуациях, когда добыча из скважины ведется в долгосрочной перспективе.

Изменение частоты вращения первичного двигателя имеет важное значение. Это может помешать откачке скважины. Удар жидкости, возникающий во время откачки, может серьезно повредить погружной насос и колонну штанг. Бензиновые двигатели могут изменять скорость, уменьшая настройку дроссельной заслонки. Электродвигатели могут снижать скорость за счет использования частотно-регулируемого привода (ЧРП). ЧРП может быть установлен на однофазном электродвигателе в паре с трехфазным преобразователем.

Скважинный поршневой насос - лучший выбор для операций по добыче метана из угольных пластов; однако это не идеально.Коррозия штанги и НКТ, образование накипи и газовая пробка могут вызвать эксплуатационные проблемы. Как указывалось ранее, газовую пробку можно свести к минимуму, установив мощность насоса ниже завершенного интервала. Кольцевое пространство между НКТ и эксплуатационной колонной служит газоотделителем. Рис. 21.8 - вид в разрезе скважинного насоса. На нем изображено действие поршня и клапанов во время хода вверх и вниз. Во время газовой пробки между ходовым и стоячим клапанами остается некоторый объем газа.Пиковое давление захваченного газа при ходе вниз недостаточно для преодоления гидростатического напора на ходовом клапане. Затем давление недостаточно уменьшается при ходе вверх, чтобы позволить стоячему клапану открыться и впустить новую жидкость. Оба клапана фактически застревают в закрытом положении, и насос отказывается перекачивать.

Рис. 21.8. Вид в разрезе скважинной насосной системы.

Присутствие диоксида углерода может вызвать сильную коррозию штанг и насосно-компрессорных труб. CO 2 коррозию можно уменьшить путем введения ингибитора коррозии в кольцевое пространство между НКТ и обсадной колонной.Ингибитор покрывает поверхность насосно-компрессорных штанг, предотвращая коррозию CO 2 . Ингибиторы могут быть несколько токсичными, убедитесь, что остаток ингибитора совместим с системой удаления воды.

Сульфид железа может образовываться как побочный продукт сульфатредуцирующих бактерий. Бактерии обитают в пластовой воде в неглубоких пластах, где вода обычно более свежая. Непрерывная закачка биоцида в кольцевое пространство обсадной колонны должна убить бактерии и предотвратить образование сульфида железа.

Отложения карбоната кальция и / или сульфата кальция могут образовываться в цилиндрах насосов или на колоннах штанг. Скважины, заполненные несколькими пластами, кажутся более приемлемыми для образования отложений. Воды из разных пластов смешиваются в стволе скважины и образуют залежь. Эти чешуйки можно лечить ингибиторами.

Поршневой агрегат

- Оптовый торговец газопоршневым агрегатом мощностью 200 кВт из Дели

Марка / Марка Jichai
Уровень автоматизации Автоматический
Частота 50 Гц
Фаза Три Фаза
Материал MS
Номинальная мощность 200 кВт

Газопоршневой агрегат мощностью 200 кВт может работать отдельно, а также в сочетании с системой параллельной автономной работы или подключаться к сети.Кроме того, мы можем реализовать интеллектуальное автоматическое управление генераторной установкой в ​​соответствии с фактическими потребностями конечного пользователя.

Газогенераторная установка JCHN

Газогенераторная установка

JCHN имеет следующие серии: генераторная установка метана угольных пластов, генераторная установка биогаза, генераторная установка природного газа, генераторная установка сжиженного нефтяного газа, генераторная установка попутного газа на устье скважины и т. Д. Мы также используем другие горючий газ в качестве топлива, внедрение тонкого горения, электронного зажигания, электронной скорости и других передовых технологий, чтобы наша газогенераторная установка всегда оставалась первоклассной в мире.Благодаря передовым экономическим показателям, компактной конструкции, простоте эксплуатации, удобству обслуживания, газогенераторные установки JCHN уже достигли передового отечественного уровня.

Продукция газовых генераторов уже давно используется во многих сферах, таких как: проект по производству электроэнергии, подключенный к сетям из попутного нефтяного газа; проект выработки электроэнергии из угольных пластов на метане; проект по производству электроэнергии на газе биомассы. Наши газовые продукты завоевали бешеную похвалу клиентов как в стране, так и за рубежом за свои отличные характеристики и безупречный сервис.

Функции и характеристики газогенераторной установки

Различные режимы работы: газопоршневой агрегат мощностью 200 кВт может работать отдельно, а также в сочетании с параллельной системой автономной работы или подключаться к сети. Кроме того, мы можем реализовать интеллектуальное автоматическое управление генераторной установкой в ​​соответствии с фактическими потребностями конечного пользователя.

Длительный срок службы: правильное использование и техническое обслуживание газогенераторной установки продлит срок службы всей системы.

Низкие эксплуатационные расходы и широкое применение: генераторная установка подходит для работы в регионах с богатым природным газом и топливным газом в качестве основного или резервного источника питания.Это стабильный, экологически чистый и экономичный источник энергии.

В то же время, в ответ на национальную политику экономии энергии и сокращения потребления, мы также исследовали и разработали газогенераторную установку, в которой в качестве топлива используется газ биомассы или соломенный газ. Мы также можем предоставить индивидуальные продукты и технические услуги для удовлетворения особых требований пользователя в соответствии с различными условиями.

Генератор обладает следующими функциями автоматического контроля и защиты:

a) Звуковая или визуальная сигнализация для:

- Высокая температура масла и воды

- Низкое давление масла

- Максимальный ток

- Короткое замыкание

- Превышение скорости

- Обратная мощность

б) Отсечка для:

- Низкое давление масла

- Превышение скорости

- Короткое замыкание

- Превышение скорости

- Обратная мощность

c) Поездка за:

- сверхток

- Короткое замыкание

- Обратная мощность

Генератор может не только подавать питание непосредственно на нагрузку, но также может работать параллельно.

Глава 3b - Первый закон - Закрытые системы

Глава 3b - Первый закон - Закрытые системы - Стирлинг Эбдинес (обновлено 05.07.2014)

Глава 3: Первый закон термодинамики для Закрытые системы

b) Машины с идеальным циклом Стирлинга (Двигатели / Кулеры)

1.

Двигатель цикла Стирлинга

Концептуально двигатель Стирлинга является самым простым из все тепловые двигатели. Он не имеет клапанов и включает в себя внешний обогреватель. пространство и внешнее охлаждаемое пространство. Его изобрел Роберт Стирлинг и интересный сайт от Боба. Sier включает фотографию Роберта. Стирлинг, его оригинальный патентный рисунок 1816 года и анимированная модель оригинального двигателя Стирлинга.

В исходной форме одноцилиндровый рабочий газ (обычно воздух или гелий) запечатан в цилиндрах с помощью поршень и перемещался между горячим и холодным пространством с помощью вытеснитель. Тяга, приводящая в движение поршень и буйковый уровень, будет двигаться их так, что газ будет сжиматься, пока он находится в основном в охлаждение пространства сжатия и расширение в горячем расширении космос. Это наглядно показано на анимации, приведенной ниже. был произведен Ричардом Уилером ( Zephyris ) из Википедия .

См. Также анимацию, созданную Мэттом. Кевени в своем Стирлинге движок анимация сайт. Поскольку газ имеет более высокую температуру и, следовательно, давление во время его расширение, чем при его сжатии, вырабатывается больше мощности во время расширения, чем реабсорбируется во время сжатия, и это чистая избыточная мощность - это полезная мощность двигателя. Обратите внимание, что нет клапанов или прерывистого горения, что является основным источник шума в двигателе внутреннего сгорания.Такой же рабочий газ используется снова и снова, что делает двигатель Стирлинга герметичная система замкнутого цикла. Все, что добавлено в систему, устойчивый высокотемпературный нагрев, и все, что снимается с система низкотемпературного (отходящего) тепла и механической мощности.

Афины, штат Огайо, являются рассадником цикловой машины Стирлинга. деятельность, как двигателей, так и охладителей, и включает НИОКР и производственные компании, а также всемирно признанные консультанты в области компьютерного анализа цикла Стирлинга. В Материнской компанией этого вида деятельности является Sunpower . Он был основан Уильямом. Beale в 1974 году, в основном на основе его изобретение двигателя Стирлинга со свободным поршнем, которое мы опишем ниже. Они разработали свободнопоршневой двигатель / генератор мощностью 1 кВт, а с 1995 г. эта технология была использована British Gas для разработки ТЭЦ (комбинированного производства тепла). и мощность) - двигатель / генератор мощностью 1 кВт в настоящее время производитель Microgen Engine Corporation (см. Их История и Двигатель интернет страницы).
В 2013 году Sunpower была приобретена Ametek в Пенсильвании, однако продолжает выполнять цикл Стирлинга. разработка машин в Афинах, штат Огайо.

Некоторые примеры одноцилиндровых двигателей Стирлинга: Стирлинг Технология (обратите внимание на недавнее название компании изменение: Комбинированная энергия Technology ) является дочерней компанией Sunpower, и изначально был сформирован с целью продолжения развития и производство СТ-5 мощностью 3,5 кВт Пневматический двигатель . Этот большой одноцилиндровый двигатель сжигает топливо из биомассы (например, гранулы из опилок или рисовую шелуху) и может работать как когенерационная установка в сельской местности.Это не свободнопоршневой двигатель и использует кривошипно-шатунный механизм для получения правильная фазировка буйка.
В настоящее время комбинированная энергетическая технология работает с Microgen Engine Corporation , международная компания, производящая свободно-поршневой двигатель / генератор MEC мощностью 1 кВт. Компания Combined Energy Technology разработала многотопливную горелку для Engine и сотрудничает с Microgen, чтобы внедрить различные системы в магазин.

Другой важный ранний двигатель Стирлинга - двигатель Lehmann машина, на которой Густав Шмидт провел первый разумный анализ Двигатели Стирлинга в 1871 году.Энди Росс из Колумбуса, штат Огайо, построил небольшой рабочая копия Lehmann машина , а также модель воздушный двигатель .

Когенерация солнечной энергии и тепла: С нынешний энергетический кризис и кризис глобального потепления, возобновились интерес к возобновляемым энергетическим системам, таким как энергия ветра и солнца, и распределенные системы когенерации тепла и электроэнергии. Круто Энергия из Боулдера, Колорадо, ранее разработали полную солнечную батарею система когенерации тепла и электроэнергии для домашнее использование, включающее технологию двигателя Стирлинга для электричества поколение.Это уникальное приложение включало эвакуированных трубчатые солнечные тепловые коллекторы (слайд любезно предоставлено rusticresource.com ), аккумуляторы тепла, горячая вода и обогреватели, а также Стирлинг двигатель / генератор, использующий газообразный азот. В настоящее время они концентрируют на низкотемпературных (150 ° C - 400 ° C) системах утилизации отходящего тепла (См .: Cool Обзор двигателя Energy ThermoHeart 25 кВт ().

Идеальный анализ: Пожалуйста примечание , что следующий анализ Двигатели цикла Стирлинга идеальны и предназначены только для примера. из Анализ Первого Закона закрытых систем.В реальном мире мы не можем ожидать реальные машины работают лучше, чем 40-50% от идеального машина. Анализ реальных машин цикла Стирлинга чрезвычайно сложный и требует сложного компьютерного анализа (см., например, учебный веб-ресурс по адресу: Stirling Анализ цикловой машины .)

Свободнопоршневой двигатель Стирлинга, разработанный Sunpower, Inc уникальна тем, что не имеет механического соединения между поршнем и буйком, таким образом, правильная фазировка между ними происходит за счет использования давления газа и силы пружины.Электроэнергия снимается с двигателя постоянными магнитами. прикреплен к поршню, приводящему в действие линейный генератор переменного тока. В основном Идеальный двигатель Стирлинга претерпевает 4 различных процесса, каждый из которых которые можно анализировать отдельно, как показано на диаграмме P-V ниже. Сначала мы рассматриваем работу, проделанную во время всех четырех процессов.

  • Процесс 1-2 - это процесс сжатия, в котором газ сжимается поршнем, в то время как вытеснитель находится на верх цилиндра.Таким образом, во время этого процесса газ охлаждается в для поддержания постоянной температуры T C . Требуется работа W 1-2 для сжатия газа показано как область под P-V кривой, и оценивается следующим образом.

  • Процесс 2-3 - это процесс вытеснения с постоянным объемом, при котором вытесняется газ из холодного пространства в горячее расширяющееся пространство. Никакой работы не делается, однако, как мы увидим ниже, значительное количество тепла Q R поглощается газом из матрицы регенератора.

  • Процесс 3-4 - это процесс изотермического расширения. Работа W 3-4 выполнена системой и отображается как область под P-V диаграмма, при этом тепло Q 3-4 добавляется в систему от источника тепла, поддержание постоянной температуры газа T H .

Чистая работа W net , выполненная за цикл, определяется следующим образом: W net = (W 3-4 + W 1-2 ), где работа сжатия W 1-2 составляет отрицательный (работа выполнена по система).

Теперь рассмотрим тепло, передаваемое во время всех четырех процессов, которые позволят нам оценить термический КПД идеальный двигатель Стирлинга. Напомним из предыдущего раздела, что в чтобы провести анализ идеального газа по Первому закону для определения переносимого тепла, нам потребовалось разработать уравнения для определения изменение внутренней энергии Δu с точки зрения удельного Теплоемкости идеального газа .

Два процесса постоянного объема формируются удерживая поршень в фиксированном положении и перемещая газ между горячие и холодные помещения с помощью вытеснителя.Во время процесса 4-1 горячий газ отдает свое тепло Q R , проходя через матрицу регенератора, которая впоследствии полностью восстановились в процессе 2-3.


Мы найдем в главе 5 , что это максимальная теоретическая эффективность, достижимая от теплового двигателя, и обычно именуется Carnot эффективность. Для получения дополнительной информации по этому вопросу см. к бумаге: А Встреча Роберта Стирлинга и Сади Карно в 1824 году представлен на 2014 ISEC .

Обратите внимание, что если регенератор отсутствует, тепло Q R должно поступать от нагревателя. Таким образом, эффективность будет значительно уменьшится до η th = W net / (Q в + Q R ). Кроме того, в этом случае кулер должен будет отводить тепло, которое обычно поглощается регенератором, поэтому охлаждающая нагрузка будет увеличился до Q из + В Р . Напомним, что Q 2-3 = Q R = -Q 4-1 .

Обратите внимание, что практический цикл Стирлинга имеет много потерь. связаны с ним и на самом деле не связаны с изотермическими процессами, ни идеальной регенерации.Кроме того, так как Free-Piston Stirling велотренажеры используют синусоидальное движение, P-V диаграмма имеет овальную форму, а не острые края определены на приведенных выше диаграммах. Тем не менее мы используем идеальную модель Стирлинга. цикл, чтобы получить начальное понимание и оценку цикла представление.

Проблема 3.2 - The Sunpower EG-1000 Стирлинг Двигатель / Генератор
___________________________________________________________________

2.Охладитель цикла Стирлинга

Один важный аспект машин цикла Стирлинга, который мы должны учитывать, что цикл может быть обращен вспять - если мы положим net работать в цикле, затем его можно использовать для перекачивания тепла из низкого источник температуры на высокотемпературный сток. Солнечная энергия активно участвовал в разработке Холодильные системы цикла Стирлинга и производит цикл Стирлинга Кройгенные охладители для сжижения кислорода. В 1984 году Sunpower разработала свободный поршень Duplex Машина Стирлинга , имеющая всего три движущихся части, включая один поршень и два вытеснителя, в которых горел газ Двигатель цикла Стирлинга приводил в действие охладитель цикла Стирлинга.Глобальное охлаждение была основана в 1995 году как дочерняя компания Sunpower, и была создана в основном для разработки свободно-поршневого цикла Стирлинга. охладители для домашнего холодильника. Эти системы, помимо значительно более эффективен, чем обычная парокомпрессия холодильники, имеют дополнительное преимущество в том, что они компактны, портативны агрегаты, использующие гелий в качестве рабочего тела (а не хладагенты HFC например, R134a с потенциалом глобального потепления 1300). Более недавно Global Cooling решила сконцентрировать свое развитие усилия по системам, в которых практически нет конкурентоспособных системы - охлаждение от -40 ° C до -80 ° C, и они установили новое название компании: Stirling Ультрахолодный .
Обновить - 2021: Стирлинг Ultracold при сверхнизких температурах (ULT) морозильные камеры решают беспрецедентные сегодня проблемы развертывания COVID-19. Обратитесь к Walgreens Пример использования вакцины COVID-19 , а также Стирлинг Ultracold объединится с решениями Biolife .

Нам повезло получить два оригинальных M100B кулеры от Global Cooling. Один используется как демонстрационный блок, и показан в действии на следующей фотографии. Второй устройство настроено как ME Senior Лабораторный проект , в котором мы оцениваем фактическая производительность машины при различных заданных нагрузках и температуры.

Принципиальная схема, за которой следует анимированная схема. кулера (оба любезно предоставлены Global Cooling (в настоящее время Stirling Ultracold ) показаны ниже

Концептуально кулер предельно прост. устройство, состоящее по существу только из двух движущихся частей - поршня и вытеснитель. Вытеснитель перемещает рабочий газ (гелий) между пространствами сжатия и расширения. Поэтапный переход между поршень и вытеснитель таковы, что когда большая часть газа находится в окружающее пространство сжатия, то поршень сжимает газ, в то время как отвод тепла в окружающую среду.Затем вытеснитель вытесняет газ. через регенератор в пространство холодного расширения, а затем оба вытеснитель и поршень позволяют газу расширяться в этом пространстве, пока поглощение тепла при низкой температуре.

______________________________________________________________________________________

Задача 3.3 - Цикл Стирлинга Кулер M100B - Идеальный анализ

К сожалению, анализ реального цикла Стирлинга машины чрезвычайно сложны и требуют сложного компьютера анализ.Рассмотрим идеализированную модель этого кулера, определенную в условия диаграммы P-V показано ниже, чтобы определить идеальную производительность M100B в типичных условиях эксплуатации, как описано ниже. ( Примечание что представленные здесь значения не являются фактическими значениями M100B, однако были разработаны вашим инструктором для целей этого упражнения только ).

Процесс (1) - (2) - процесс изотермического сжатия. при температуре T C = 30 ° C, при этом нагрев Q C составляет отвергнуты к эмбиенту.Процесс (2) - (3) - постоянный объем процесс вытеснения, во время которого тепло Q R отводится матрице регенератора. Процесс (3) - (4) - процесс изотермического расширения при температуре T E = -20 ° C, во время которого нагревается Q E абсорбируется из морозильной камеры, и, наконец, процесс (4) - (1) является процесс смещения постоянного объема, во время которого тепло Q R поглощается матрицей регенератора. Таким образом, идеальный Цикл Стирлинга состоит из четырех различных процессов, каждый из которых можно отдельно проанализировать.Состояние (1) определяется на максимальной громкости 35 см 3 и давление 1,9 МПа, а состояние (2) определяется при минимальном объеме 30 см 3 . Энергия переносится как во время процессов сжатия, так и расширения, указано на схемах P-V следующим образом:

Поскольку рабочая жидкость - гелий, идеальный gas, везде мы используем уравнение состояния идеального газа. Таким образом, P V = m R T, где R = 2,077 кДж / кг К, и Δu = Cv ΔT, где Cv = 3.116 кДж / кг K. (см .: Ideal Свойства газа )

  • a) Определите тепло, поглощаемое при расширении. пробел Q E во время процесс расширения (3) - (4) (Джоуля). Определите также тепло потребляемая мощность (Вт). Обратите внимание, что частота цикла - это линия частота (f = 60 Гц). [Q E = 8,56Дж (мощность = 513,6Вт)]

  • б) Определите чистую работу, выполненную за цикл. (Джоули): W net = W E + W C (Обратите внимание, что работа сжатия W C всегда отрицательная).Определите также подаваемую мощность к линейному электродвигателю (Ватт). [Вт нетто = -1,69Дж (мощность = -101Вт)]

  • c) Оценить коэффициент полезного действия холодильник определяется как: COP R = Q E / W нетто . (нагревать поглощается в пространстве расширения, деленном на проделанную работу сети). [COP R = 5,07]

  • г) Определите количество тепла, отклоняемого рабочая жидкость Q R as он проходит через матрицу регенератора в процессе (2) - (3).[Q R = -16,46Дж (мощность = -988 W)]
    Если не было регенератора присутствует, тогда это тепло необходимо отводить от газа с помощью процесс расширения, чтобы снизить температуру до холода температура морозильной камеры. Как это повлияет на производительность круче? Обсудите важность эффективного регенератора в охладитель цикла Стирлинга.

______________________________________________________________________________________

по части c) Закона Первый закон - Дизельные двигатели

по части d) Закона Первый закон - Цикловые двигатели Отто

______________________________________________________________________________________


Инженерная термодинамика, Израиль Уриэли под лицензией Creative Общедоступное авторское право - Некоммерческое использование - Совместное использование 3.0 Соединенные Штаты Лицензия

Работа, выполненная газом

Термодинамика - раздел физики который имеет дело с энергией и работой системы. Термодинамика занимается только крупномасштабный ответ системы, которую мы можем наблюдать и измерять в экспериментах. В аэродинамике мы больше всех интересуется термодинамикой высокоскоростные потоки, а в двигательные установки которые производят тягу ускоряя газ. Чтобы понять, как создается тяга, пригодится изучать основы термодинамики газов.

Состояние газа определяется значения некоторых измеримых свойств как давление, температура, а также объем который занимает газ. Значения этих переменных и состояние газа можно менять. На этом рисунке показан газовый заключен в синюю банку в двух разных состояниях. Слева в состоянии 1 газ находится под более высоким давлением и занимает меньший объем, чем в состоянии 2, справа. Мы можем изобразить состояние газа на графике давления по сравнению с объемом, который называется диаграмма p-V как показано справа.Чтобы изменить состояние газа с состояния 1 на Состояние 2, мы должны изменить условия в банке, либо путем нагрева газ, или физически меняющийся объем, перемещая поршень, или изменяя давление, добавляя или удаляя грузики от поршня. В некоторых из этих изменений мы работаем на газе, или поработали на газу, в другие изменения, которые мы добавляем, или снять тепло. Термодинамика помогает нам определить объем работы и количество тепла, необходимое для изменения состояния газа. Обратите внимание, что в этом примере у нас есть фиксированная масса газа .Мы можем поэтому нарисуйте либо физический объем или удельный объем, объем деленный на массу, поскольку изменение одинаково для постоянной массы. На рисунке, мы используем физический объем.

Ученые определяют работу W как продукт силы F , действующей на расстоянии с :

W = F * s

Для газа работа - это продукт давление p и объем V при изменении объема.

W = p * V

Мы можем сделать быстрые единицы проверяют, что давление в сил / площадь в раз больше объема Площадь * длина дает единицы силы, умноженные на длину, которые являются единицами работы.

W = (сила / площадь) * (площадь * длина) = сила * длина

В метрической системе единицей работы является джоуль, в английской системе. единица измерения - фут-фунт. Как правило, при смене состояния громкость и изменение давления. Поэтому правильнее определять работу как интегрированное или суммированное переменное давление, умноженное на изменение объема из состояния 1 в состояние 2.Если мы используем символ S [] ds для интеграла, то:

W = S [p] dV

На графике зависимости давления от объема, работа - это площадь под кривой, описывает, как состояние изменяется с состояния 1 на состояние 2.

Как уже говорилось выше, есть несколько вариантов изменения состояния газ из одного состояния в другое. Таким образом, можно ожидать, что сумма работа, выполняемая на газе, может быть разной в зависимости от того, как именно состояние изменено.В качестве примера на графике на рисунке мы показываем изогнутую черная линия от состояния 1 к состоянию 2 нашего ограниченного газа. Эта линия представляет собой изменение, вызванное удалением весов. и уменьшая давление и позволяя регулировать объем в соответствии с по закону Бойля без добавления тепла. Линия изогнута, а объем работы, проделанной с газом, показан красным заштрихованная область под этой кривой. Однако мы могли бы перейти из состояния 1. в состояние 2, удерживая постоянное давление и увеличение объема на нагрев газа по закону Чарльза.В результирующее изменение состояния переходит из состояния 1 в промежуточное Отметьте «а» на графике. Состояние «а» находится под таким же давлением, что и состояние 1, но с другой громкостью. Если мы удалим веса, удерживая постоянной громкости, переходим к Состоянию 2. Работа, проделанная в этом процесс показан желтой заштрихованной областью. Используя либо процесс меняем состояние газа с State 1 на State 2. Но работа для процесс постоянного давления больше, чем работа для изогнутых линейный процесс. Работа, выполняемая газом, зависит не только от первоначальной и конечные состояния газа, а также от процесса, используемого для изменения штат. Различные процессы могут производить одно и то же состояние, но производят разный объем работы.

Обратите внимание, что не только работа, выполняемая газом, зависит от процесса, но и также тепло передается газу. В первом процессе изогнутая линия от Состояние 1 - Состояние 2, газу не передается тепло; процесс был адиабатическим .Но во втором процессе прямая линия от Состояния 1 до Состояния "а", а затем к Состояние 2, тепло передавалось газу в процессе постоянного давления. Тепло, передаваемое газу, зависит не только от начального и конечные состояния газа, а также от процесса, используемого для изменения штат.


Действия:

Экскурсии с гидом
  • Термодинамика:

Навигация..


Руководство для начинающих Домашняя страница

Смазка для стационарных газовых двигателей

Двигатели, работающие на природном газе (NGE), обычно используются для питания компрессоров природного газа, резервных электрических генераторов, пожарных водопроводных и ирригационных насосов и все чаще используются для питания первичных когенерационных электростанций. Основными преимуществами двигателя, работающего на природном газе, перед дизельным двигателем являются более низкие выбросы в выхлопных газах оксидов азота (NO x ), оксида углерода (CO), твердых частиц и, в некоторых случаях, более низкие затраты на топливо.

Эти стационарные газовые двигатели доступны в различных конфигурациях и размерах. В характеристики входят:

  • двух- или четырехтактные конструкции
  • от менее 100 до максимум 16000 л.с. (наиболее часто от 800 до 1500 л.с.)
  • от одного до 20 силовых цилиндров
  • Емкость масляного поддона от 14 до 6000 литров (обычно от 300 до 800 литров (от 80 до 200 галлонов США))
  • частота вращения двигателя варьируется от 300 об / мин для низкоскоростных агрегатов до 2000 об / мин для высокоскоростных агрегатов.Большинство из них работают со скоростью от 800 до 1200 об / мин
  • отверстия поршня до 22,5 дюймов (572 мм) в низкоскоростных агрегатах с отверстиями от 3,5 до 9,45 дюймов (от 89 до 240 мм), обычные для высокоскоростных агрегатов
  • всасываемый воздух может быть безнаддувным или с турбонаддувом (две трети новых двигателей имеют турбонаддув)
  • стехиометрическое или обедненное сжигание (относительный термин для отношения воздуха к топливу выше стехиометрического) для снижения выбросов NO x
  • двигатели и компрессорные агрегаты могут быть либо отдельными, то есть соединенными встык на коленчатом валу с помощью муфты, либо составными частями, в которых двигатель и компрессор имеют один общий картер

Топливом, обычно используемым в этих двигателях, является сладкий сухой природный газ (товарный газ, содержащий более 85 процентов метана).В некоторых случаях на месторождениях добычи газа используется сырой высокосернистый природный газ, содержащий сероводород (H 2 S) (до 8000 ppm), диоксид углерода (CO 2 ) и азот (N). Также увеличивается использование газа из метантенка, собираемого из канализационных систем, и газа из органических отходов, который используется в качестве топлива.

Оба они представляют собой топливо гораздо более низкого качества с более низким содержанием метана (50 процентов) и могут содержать до 5 процентов соединений на основе кремния, а также фториды, хлориды, медь, олово, железо, сероводород и до 50 процентов CO . 2 .Топливо с низким содержанием энергии, высокой коррозионной активностью или абразивными веществами (должно быть предварительно отфильтровано до менее 0,5 микрон) будет влиять на работу двигателя.

Масла для газовых двигателей (NGEO), используемые в этих двигателях, имеют особые составы, которые отличаются от составов моторных масел для дизельных и бензиновых двигателей. Это связано с тем, что двигатели, работающие на природном газе, выполняют следующие функции:

  • очиститель горения, исключающий загрязнение масла картера двигателя сажей. Это требует меньшей моющей способности / диспергируемости и позволяет составлять эти смазочные материалы с более низким уровнем золы.
  • сжигать газообразное топливо. Следовательно, нет разбавления топлива, и предотвращение увеличения вязкости масла является более важным.
  • гореть горячее (на 165–235 ° C / на 300–400 ° F выше температура выхлопных газов), чем на дизельном топливе. Следовательно, окисление и нитрование масла увеличиваются, как и износ клапана.
  • работать с постоянной скоростью. Следовательно, двигатель более склонен к накоплению отложений и засорению свечей.

NGEO не имеют обозначений минимальных характеристик Американского нефтяного института (API), которые характерны для масел для дизельных и бензиновых двигателей (например, CI-4, SL).Большинство производителей оборудования определяют масла по характеристикам масла.

Некоторые производители оборудования ссылаются на более ранние обозначения масел для дизельных двигателей API «CC» или «CD», чтобы попытаться установить минимальный уровень производительности, но использование технических характеристик масла для дизельных двигателей для классификации масел для газовых двигателей вызывает сомнения у многих людей. Некоторые производители двигателей разработали свои собственные испытания двигателей, работающих на природном газе, но по большей части производительность все еще измеряется эксплуатационными характеристиками.

Приложения когенерации Dresser-Rand и Waukesha имеют только два опубликованных списка одобрений для марок масел. С конца 1980-х годов ведутся дискуссии о разработке обозначений производительности API NGEO, но достигнут лишь ограниченный прогресс.

Следовательно, в настоящее время пользователь моторных масел, работающих на природном газе, должен полагаться на добросовестность своего поставщика масла, чтобы обеспечить хорошее качество, истинное моторное масло для природного газа, а не ребрендинг масла для дизельных двигателей.


Рис. 1. Двигатель V12 Waukesha

NGEO обычно доступны в двух классах вязкости: SAE 30 (Общество автомобильных инженеров) и SAE 40, хотя исторически большинство масел с 30-ю массой смешивались на границе между 30-м и 40-м классами. Наиболее распространены однотонные масла с массой 40 мас. Всесезонные NGEO доступны в классе 15W-40.

Они получают некоторое признание на рынке, где используются частые запуски при низких температурах или где нагреватели поддона недоступны или ненадежны.Универсальные версии обеспечат лучшие возможности запуска при низких температурах и могут предложить сниженный расход масла (более низкие выбросы) и улучшенную экономию топлива.

Однако они могут быть подвержены повышенному нитрованию (разложению) масла и не могут быть рекомендованы для использования в регуляторе производителем оригинального оборудования (OEM).

Ясень

Большинство производителей оборудования указывают моторное масло на основе его зольности и класса вязкости. Зола - это часть смазки, которая остается в виде осадка после полного сгорания масла.Он беловато-серый, образован металлическими детергентами (кальций и барий) и противоизносными (цинковыми) присадками.

Зольность NGEO доступна на четырех основных уровнях: беззольный (менее 0,1 процента сульфатной золы), малозольный (от 0,2 до 0,6 процента), средний зольный (от 0,7 до 1,2 процента) и высокозольный (более 2,0 процента). Ясень непосредственно обеспечивает защиту клапана в четырехтактных двигателях. Моющие добавки (щелочи) нейтрализуют кислоты.

Следовательно, желательно масло с наименьшим содержанием золы, которое обеспечит необходимую защиту клапана и нейтрализацию кислоты.Использование масел с более высоким содержанием золы может привести к накоплению большего количества отложений в двигателе. Слишком много золы может быть вызвано использованием масла со слишком высоким содержанием золы, чрезмерным смазыванием или многими другими механическими факторами.

Это может привести к снижению теплопередачи, преждевременному воспламенению и / или детонации, заеданию или разрыву кольца, засорению пробки и возгоранию клапана.

Рисунок 2. Клапан
водосточный желоб или
горелка

Рисунок 3.Клапан
с сильно
встраиваемая (изношенная)
уплотнительная поверхность

Четырехтактным двигателям обычно требуется масло с низкой или средней зольностью, чтобы обеспечить жертвенный защитный слой золы на выпускных клапанах и седлах для предотвращения рецессии клапана. Старые четырехтактные двигатели Waukesha - единственные двигатели, для которых требуются масла с высоким содержанием золы из-за использовавшихся больших углов клапана. Масла с более высокой зольностью и более высокими щелочными числами также используются для нейтрализации высококоррозионных видов топлива.

Двухтактные двигатели не имеют впускных или выпускных клапанов и обычно требуют беззольного или очень малозольного масла, чтобы свести к минимуму засорение выпускного отверстия. Эти двухтактные двигатели обычно имеют цилиндры большого диаметра и отверстия для впрыска масла, подающие масло непосредственно в каждый цилиндр. Самым универсальным маслом является малозольное масло, что делает его лучшим выбором в ситуации, когда несколько типов двигателей питаются из одного бака смазочного масла.

Перепад выпускного клапана и образование желоба (желоба) являются серьезными проблемами для операторов двигателей.Спад клапана - это удар клапана обратно в головку блока цилиндров в результате многократного закрытия клапана (рис. 3). Клапан, а также седло вкладыша в головке повреждены.

Это может быть вызвано факторами, связанными со смазочными материалами, такими как недостаточный уровень золы масла и / или недостаточная подача масла по штоку клапана, а также состав золы. Рецессия клапана, не связанная со смазкой, может быть вызвана многими механическими и эксплуатационными факторами. Желоба и горелки клапанов (прорезание канала на торце клапана) могут быть результатом как смазочного материала (слишком много золы), так и несмазывающего фактора, а также самого спада клапана (Рисунок 2).

Это сложный процесс, поскольку эти факторы взаимосвязаны друг с другом, что затрудняет поиск первопричины отказа клапана.


Рис. 4. Клапанная дека от Caterpillar
Двигатель на природном газе 3512TALE с изображением
лак от очень слабого до отсутствующего и
шлам с использованием Sentron LD 5000 (Petro-Canada).

Нитрование

Окисление и нитрование масла являются механизмами разложения НГЕО.Нитрование - это разложение масла, которое происходит из-за реакции масла с газообразным NO x , образующимся при сгорании. Это обсуждается здесь, потому что в отличие от окисления, нитрование в некоторой степени уникально для моторных масел, работающих на природном газе, особенно для стехиометрических двигателей, из-за условий сгорания в этих двигателях.


Рисунок 5. Головка блока цилиндров от Caterpillar 3512TALE
двигатель на природном газе с очень низкими отложениями
через 8 824 часов (Petro-Canada).

Чтобы понять нитрование, необходимо рассмотреть два процесса. Во-первых, образование NO x и во-вторых, реакция NO x с маслом (нитрование).

Образование NO x связано с соотношением воздух-топливо, пиковыми температурами сгорания и частотой вращения двигателя, а также с синхронизацией зажигания двигателя, нагрузкой, условиями окружающего воздуха и промежуточным охлаждением.

Эти газы NO x могут покидать камеру сгорания с выхлопом или вступать в реакцию с масляной пленкой на стенке цилиндра или с маслом в поддоне картера с образованием различных сложных продуктов жидкого нитрования.Реакции в масле, вызывающие нитрование, отличаются от реакций, протекающих в процессе окисления, и не так хорошо изучены.


Рисунок 6. Шатун
подшипник показывает очень низкий
износ (Petro-Canada).

На нитрование масла влияет:

  • Эффективность улавливания выхлопных газов - лучшая улавливание выхлопных газов (удаление выхлопных газов из камеры сгорания), как в агрегатах с турбонаддувом, снижает взаимодействие NO x с маслом и снижает нитрование.
  • Температура стенки цилиндра - реакция между NOx и маслом, вызывающая нитрование масла, частично происходит на тонком слое масла на стенке цилиндра. Жидкие продукты нитрования, образующиеся в масле, по-видимому, разрушаются при температуре стенок цилиндра выше 150 ° C (300 ° F), поэтому для нитрата масла необходимы более низкие температуры стенок цилиндра. Эти более низкие температуры чаще встречаются в низкоскоростных и безнаддувных четырехтактных двигателях.
  • Эффективность поршневого кольца - Уменьшение прорыва уменьшило бы контакт NO x с маслом в поддоне.
  • Вентиляция картера - лучшая вентиляция картера будет иметь такой же положительный эффект, как и улучшенная продувка, за счет уменьшения контакта между NO x и маслом.
  • Температура масляного картера - Азотирование масла NO x в картерных газах, попадающих в картер, увеличивается при более низких температурах масляного картера, ниже 80 ° C (175 ° F) (и увеличивается, когда температура картера приближается к 70 °. С (160 ° F).Это отличается от окисления, которое становится значительным при температуре масла выше 90 ° C (190 ° F) и увеличивается с увеличением температуры.
  • Тип базового масла - некоторые типы базового масла кажутся более чувствительными к нитрованию, чем другие. Базовые масла со структурой насыщенных углеводородов, такие как синтетические ПАО и гидроочищенные парафиновые масла, по-видимому, менее склонны к нитрованию. Базовые масла с более низкой вязкостью и присадки, улучшающие индекс вязкости, используемые в некоторых всесезонных маслах, могут быть более склонны к нитрованию.

Если масло подвергается жестким условиям нитрования, продукты нитрования в масле вызывают:

  • вязкость увеличить
  • кислотность масла увеличить
  • Нерастворимые вещества увеличиваются. Это включает лак на горячих участках двигателя и отстой в более холодных участках двигателя, который может привести, соответственно, к заеданию колец и засорению фильтра.

Нитрование является проблемой, прежде всего, в более старых, низкооборотных, безнаддувных, четырехтактных стехиометрических двигателях, работающих при низких температурах масляного картера.Двухтактные двигатели, как правило, не имеют проблем с нитрованием из-за значительного количества масла, которое удаляется из картера и подается в систему впрыска масла в цилиндр сгорания, которая удаляет большинство продуктов нитрования из выпускных отверстий. Также увеличивается количество свежего подпиточного масла в картер.


Рис. 7. Масляный поддон показывает очень низкий уровень или отсутствует
лак и шлам (Petro-Canada).

Нитрование регулируется указанными выше рабочими факторами.С точки зрения разработки масел, нитрованием можно управлять только с помощью устойчивых к нитрованию компонентов, выбранных для использования в масле. В настоящее время не известны какие-либо присадки, которые можно было бы добавить в масло для замедления процесса нитрования.

Частота замены масла или интервалы между заменами масла рекомендуются каждым производителем двигателя и обычно находятся в диапазоне от 750 до 1500 часов. Использование топлива более низкого качества, как упоминалось выше, плюс множество других механических факторов (например, утечки охлаждающей жидкости, плохая фильтрация, высокие нагрузки) могут значительно сократить интервалы между заменами.

Они также могут быть расширены, но для этого требуются надлежащие методы обслуживания и эксплуатации, а также мониторинг масла посредством анализа отработанного масла. Дополнительное тестирование масла, такое как инфракрасная спектроскопия с преобразованием Фурье (FTIR) для контроля окисления и нитрования, щелочное число (BN) для контроля истощения моющих присадок из-за кислот, нейтрализующих резервную щелочность, и кислотное число (AN) для контроля накопления органических кислот, которые Форма должна использоваться для контроля масла при увеличении интервалов замены.


Рис. 8. Под днищем поршня показан
чрезвычайно низкий уровень отложений лака
(Петро-Канада).

По-прежнему требуется стандартный спектрографический анализ для контроля металлов износа, а также должны быть выполнены стандартные тесты на вязкость, воду, гликоль и т. Д. Некоторые двухтактные двигатели редко, если вообще требуют замены масла, потому что масло забирается из поддона двигателя и впрыскивается в камеры сгорания для смазки, а высокая скорость подпиточного масла, необходимого в поддоне, фактически заменяет масло в картере. постоянная основа.

Поэтому важна фильтрация на этих устройствах. Чрезмерно увеличенный слив масла может вызвать повреждение головки, образование отложений и отложений, износ и заедание колец, износ футеровки, более высокие затраты на техническое обслуживание и сокращение срока службы фильтра.


Рис. 9. Зона поршневого кольца модели
Двигатель Caterpillar 3512TALE, работающий на природном газе,
через 8 843 часов показывает крайне низкий
углеродные отложения. Замена масла была
выполняется с начальным интервалом 2200 часов, а затем
с интервалом 3000 часов (Petro-Canada).


Рис. 10. Гильза поршня показывает очень низкую полировку
(Петро-Канада).

Фильтрация

Фильтры, обычно поставляемые с двигателем на природном газе производителями оригинального оборудования, исторически были фильтрами с носками большой глубины, содержащими целлюлозу. Центробежные фильтры, установленные на боковом потоке циркулирующего масла, теперь используются вместе с канистровым фильтром и получают широкое распространение. Неадекватная фильтрация приведет к накоплению лака и шлама, износу, сокращению срока службы масла и заеданию колец.

Катализаторы

Системы с катализаторами могут еще больше снизить выбросы и, как правило, делятся на три категории: системы неселективного каталитического восстановления (NSCR) являются наиболее распространенными и используются в стехиометрических двигателях, системы селективного каталитического восстановления (SCR), которые используются при более низком соотношении воздуха к топливу. двигатели с обедненным горением и системы катализаторов окисления, которые используются в двигателях с обедненным горением для снижения выбросов углеводородов и оксида углерода.

В большинстве каталитических систем отравление каталитических элементов соединениями фосфора (цинк противоизносные, ZDDP) и золой является проблемой и напрямую связано с используемым смазочным маслом.По этой причине конкретный производитель катализатора может иметь ограничения на эти соединения, такие как максимум 300 ppm фосфора, а также расход масла.

Системы охлаждения

Системы охлаждения напрямую влияют на рабочую температуру двигателя и, следовательно, на моторное масло. Системы необходимо контролировать и поддерживать. Вода должна быть более высокого качества, чем обычная питьевая вода, потому что минералы (кальций и магний) в воде, судя по жесткости воды, менее растворимы в воде с более высокой температурой и осаждаются на самых горячих частях двигателя (головке блока цилиндров). , так далее.) и образуют изолирующий слой.

Многие механические неисправности (заедание клапана), которые изначально связаны с маслом, имеют свою первопричину, связанную с системой охлаждения гликоля.

Когенерация

Когенерация обычно относится к выработке энергии как за счет мощности на коленчатом валу, так и за счет рекуперации тепла из остальной части двигателя. Когенерация становится все более распространенной в производстве электроэнергии. Генератор питается от коленчатого вала, а тепло от выхлопа, гликоль-система охлаждения и маслоохладитель используются для создания пара или нагрева другого процесса.

Общая энергоэффективность увеличена с 33 процентов до примерно 85 процентов. Дополнительные требования, предъявляемые к двигателю, создают более высокие рабочие температуры, которые предъявляют повышенные требования к моторному маслу и могут способствовать рецессии клапана и задирам гильзы двигателя.

Масла для двигателей, работающих на природном газе, значительно изменились за последние 15 лет с тех пор, как часто использовались масла для дизельных двигателей. Акцент на выбросы и внедрение двигателей с обедненным горением, каталитических выхлопных систем, более высоких скоростей и большего количества турбонаддувов изменили состав требуемых масел.

Рекомендуется использовать лучшее доступное топливо, покупать масло у надежного поставщика, эксплуатировать двигатель в соответствии с инструкциями производителя двигателя, фильтровать масло как можно лучше, поддерживать охлаждающую жидкость и внедрять правильно разработанную программу анализа отработанного масла.

Ссылки по теме

  1. Роуз М. «Масла для газовых двигателей - вопрос баланса». Смазка для машин , март-апрель 2003 г.
  2. Скотт, Р.«Поршневые компрессоры природного газа». Machinery Lubrication , ноябрь-декабрь 2003 г.

Примечание редактора
Эта статья впервые появилась в разделе STLE Alberta, , Базовое руководство по смазке , второе издание, 2003 г.

Bushmaster Gas Piston Rifle - Оружие

Когда я работал полицейским в униформе, я ходил в патруль, вооруженный ничем более мощным, чем Smith & Wesson.38-го калибра служебный револьвер и запасной пистолет. Только после того, как я поступил в Таможенную службу Соединенных Штатов, я получил право носить с собой автоматические и полуавтоматические штурмовые винтовки, карабины и пистолеты-пулеметы.

В первый раз, когда я прошел квалификацию с «штурмовой винтовкой», мне вручили отремонтированный карабин M1 времен Второй мировой войны с магазином на 15 патронов. После того, как я окончил Федеральный центр подготовки сотрудников правоохранительных органов (FLETC) в Брансуике, штат Джорджия, я получил квалификацию Ruger Mini-14. Только когда я пошел в школу офицеров морской пехоты при FLETC, чтобы научиться управлять лодками разного размера для тайного задания, я познакомился с полуавтоматической винтовкой M16 с отборным огнем.После завершения этого обучения я нес версию карабина M16, когда я летал в миссии по борьбе с наркотиками и проводил расследования контрабанды на земле в различных типах местности.

Я предпочел карабин с убирающимся прикладом. Мне настолько понравился этот вариант, что я попросил, чтобы мы с моей командой были вооружены четырьмя Colt CAR-15 и одним M16 с оптикой, когда мы участвовали в секретной воздушной и морской операции у побережья Колумбии в 1990 году. предполагал встречу с колумбийским судном в 12 милях от берега, чтобы забрать двух крупных нарушителей и более 700 кг кокаина.Винтовки Colt CAR-15, которые у нас были на борту, были всегда наготове на тот случай, если мы столкнемся с серьезными проблемами в кишащих наркотиками Карибах или на побережье Колумбии.

После того, как я вышел на пенсию, я был вынужден продать свой личный Pre-Ban Colt CAR-15, потому что вышедшие на пенсию сотрудники правоохранительных органов по глупости не попали под запрет на штурмовое оружие. К счастью, я смог продолжить владеть Colt AR-15, на который не распространялся запрет.

Грязный дизайн Юджина Стоунера

Извините за длинное вступление, но хочу сообщить вам, что я большой поклонник тяжелой винтовки M16 и карабина M4 со складывающимся прикладом.Естественно, это означает, что я согласен с тем фактом, что оригинальная конструкция M16 / M4 работает с газовой системой, которая откладывает много горячих газов и сгоревшего пороха непосредственно в верхнюю ствольную коробку и затворный узел. В результате я ожидаю, что любой M16 / M4, который я использую, потребует тщательной очистки и надлежащего количества смазки, чтобы продолжать работать безупречно.

Если стандартный M16 / M4 не содержать в чистоте и не смазывать должным образом, он в конечном итоге выйдет из строя. Некоторые детали также могут быть повреждены и сломаны, если скопление сгоревшего пороха и других загрязнений не позволяет винтовке функционировать должным образом.При надлежащем техническом обслуживании можно доверять стандартному M16 / AR-15 / M4 как военному огнестрельному оружию или огнестрельному оружию правоохранительных органов.

Но давайте по-настоящему. Иногда операторы и офицеры не заботятся о своем оружии должным образом. Вот почему так много компаний работают над созданием более чистой конструкции M16 / M4. Именно поэтому компания Bushmaster недавно разработала вариант M4, который он назвал «газопоршневой винтовкой».

Чистый дизайн

Я не очень разбираюсь в технике (как я научился управлять самолетом, до сих пор остается загадкой), но я постараюсь объяснить, как работает газопоршневая винтовка Bushmaster.Как человек, который чистил и обслуживал ряд выпущенных и лично принадлежащих винтовкам и карабинам M16 и M4, я достаточно хорошо ознакомился с конструкцией Юджина Стоунера, чтобы описать стреляющий механизм M16 / AR-15 / M4 как магнит для горячих газов. и сгоревший порох, который может вызвать сбои в работе и повредить затвор в сборе.

Слабое место в оригинальной конструкции M16 /
AR-15 заключается в использовании газа из израсходованных боеприпасов для приведения затвора в заднюю часть в качестве средства циклического действия для разгрузки и загрузки боеприпасов из магазина.Проще говоря, чем больше вы стреляете из обычных M16 / AR15 / M4, тем больше сгоревшего пороха и горячего газа впрыскивается непосредственно в верхний ресивер. Неспособность удалить этот мусор должным образом может затруднить или замедлить действие и вызвать сбои во время разгрузки или извлечения боеприпасов или подачи и стрельбы боеприпасов
.

Напротив, газовый поршень M16 / M4 работает за счет использования горячих газов и сгоревшего пороха от выпущенных боеприпасов для приведения в действие стального рабочего стержня, который входит в зацепление с торцевой шпонкой ударника на затворной раме.Движение стержня, приводимое в действие газом, заставляет затвор перемещаться назад, чтобы облегчить извлечение пустого гильзы боеприпаса из патронника во время взведения оружия. После того, как затвор полностью задвинут к задней части верхней ствольной коробки, сжатая буферная пружина продвигает затворную раму вперед. Это действие удаляет один патрон из магазина и загружает его в патронник, при этом затвор фиксируется в позиции за новым патроном.

В газопоршневой винтовке Bushmaster (и в других газопоршневых винтовках M16 / M4) внутренняя часть верхней части ствольной коробки, включая затвор, затвор, съемник и ударник, остается удивительно чистой и прохладной, так как хороший процент Горячий газ и мусор, которые обычно вводятся в верхний ресивер, удерживаются внутри камеры газового поршня, чтобы приводить в действие рабочий стержень. Газы и сгоревший порох, которые не используются для питания стержня, удаляются из винтовки.

Проверка точности

Теперь я вас слышу, вы говорите: «Это здорово.Но как винтовка стреляет? »

Ответ прост: стреляет так же хорошо, как и любой другой M4. И стреляет надежнее.

Недавно меня пригласили провести два последовательных испытания и оценки карабинов Bushmaster M4, которые использовались для обучения офицеров разведки США в пустыне Аризоны. Во время этого испытания и оценки было выпущено более 35 000 выстрелов из двух Bushmasters и четырех других M4. За исключением нескольких легко устраняемых неисправностей, пять из шести испытательных винтовок M4, включая обе Bushmasters, показали себя на удивление хорошо.

Мы также использовали случай ужасной песчаной бури, чтобы по-настоящему испытать винтовки. Когда в этом районе обрушилась песчаная буря, я держал снаружи один карабин Bushmaster и M4 другого производителя более 15 минут. Оба M4 были поставлены на песчаную насыпь, поставлены на землю и удерживаются на уровне груди. Их пылезащитные крышки были оставлены открытыми, а бочки отключены. Я также решил не чистить две тестовые винтовки, которые были покрыты песком изнутри и снаружи, чтобы я мог определить, будут ли надежно работать Bushmaster и другой вариант M4 после воздействия вихревой песчинки.

Результаты были поразительными; Bushmaster произвел 109 выстрелов в быстрой последовательности с двумя очень легко устраняемыми неисправностями после того, как был полностью поврежден песком и песком. Другой M4, который прошел через ту же песчаную бурю, произвел один выстрел и вышел из строя настолько, что мне пришлось использовать чистящую палочку, чтобы устранить замятие.

Да, и газовая поршневая винтовка тоже неплохая стрелка. Образец газопоршневой винтовки Bushmaster стрелял на различных дистанциях, чтобы определить его точность по сравнению со стандартным M4.Поскольку у меня ограниченное пространство для написания этого обзора продукта, я ограничусь своими замечаниями о точности и просто скажу, что газопоршневая винтовка Bushmaster, которую я тестировал, так же точна, как и любой вариант M16 / M4 с прямым столкновением, который я когда-либо стрелял. Во время одной тренировки на стрельбище мне удавалось последовательно попадать в металлическую пластину размером с зачетную зону квалификационной мишени POST на разных дистанциях примерно до 40 ярдов.

Хотя не все, кто участвовал в испытании, согласились с моим следующим моментом, я также считаю, что газопоршневая винтовка показала немного более мягкую отдачу, чем стандартный M4.Однако все согласились с тем, что затвор газопоршневой винтовки был значительно чище и холоднее, чем затвор стандартного Bushmaster M16 / M4, который стрелял вместе с газовым поршнем Bushmaster. Тестовая винтовка была безупречно надежной во время трех разных стрельб, в том числе когда верхний ствол газового поршня Bushmaster был прикреплен к полностью автоматическому нижнему узлу.

Что касается очистки, газопоршневую систему оказалось легко разобрать и собрать.Важно отметить, что верхняя ствольная коробка газопоршневой винтовки разбирается и очищается, как верхняя ствольная коробка на винтовке с прямым впрыском или стандартной винтовке M4.

Плюсы и минусы

Один из самых больших минусов газопоршневой винтовки Bushmaster - это стоимость. Он стоит примерно на 500 долларов больше, чем обычный Bushmaster M4.

Стоит ли лишних денег? Все зависит от того, как часто вы снимаете AR.

Если вы входите в тактическую группу или подразделение специальных операций, которое регулярно тренируется с M4, я настоятельно рекомендую вам купить газопоршневую винтовку или карабин для личного или служебного использования.С другой стороны, если вы время от времени проводите время на стрельбище, чтобы раз в год пройти квалификацию с патрульной винтовкой или карабином, я предлагаю вам сэкономить деньги и продолжать использовать стандартную модель прямого удара M16 / M4. Даже при нынешних завышенных ценах на патроны .223 вы можете купить несколько ящиков боеприпасов на деньги, которые вы сэкономите, не покупая газопоршневую винтовку.

Газопоршневая винтовка Bushmaster стоит своих затрат, если вам нужна винтовка или карабин, которые будут работать чище и холоднее после выстрела значительного количества боеприпасов.Основное различие между двумя системами сводится к вопросу выносливости. Под этим я подразумеваю, что природа газопоршневой системы позволяет оператору оставаться вовлеченным в боевые действия, не беспокоясь о том, что действия будут засорены из-за чрезмерного использования его или ее огнестрельного оружия.

И, конечно, вы можете компенсировать дополнительную стоимость газопоршневой винтовки более дешевыми затратами на техническое обслуживание. Да, газопоршневую винтовку все еще необходимо чистить и смазывать, но ее конструкция должна приводить к меньшим расходам на замену деталей.Поскольку затвор в сборе и верхняя часть ствольной коробки не подвергаются сильному воздействию высоких температур и горячей смеси смазочных материалов и сгоревшего пороха, газопоршневая винтовка Bushmaster не подвергается воздействию тех же разрушительных сил, которые могут вызвать чрезмерный износ и поломку деталей в обычном исполнении. аналоги.

Газопоршневая винтовка Bushmaster подойдет далеко не каждому полицейскому. Но если вы работаете со специальным отрядом, которому для тяжелых условий требуется чистый, точный и надежный M4, я бы порекомендовал вам связаться с Bushmaster и узнать время срабатывания этого оружия.Вы можете решить, что это идеально подходит для вашей команды.

Ник Якобеллис - бывший полицейский, который был инвалидом при исполнении служебных обязанностей, работая под прикрытием таможенным агентом США. Он часто пишет статьи для журнала POLICE.

ПОДВЕСКА КОЛЕСНОГО ЦИКЛА В СБОРЕ С ПРОЕЛЕМ, ИМЕЮЩИЕ ГАЗОВЫЕ ПОРШНИ С НЕРАВНЫМ СЛОЕМ ГАЗОВЫХ ПОРШНЕЙ

Настоящее изобретение, как правило, направлено на узлы подвески колес для циклов, а более конкретно - на узлы подвески колес для циклов, которые улучшают стабильность и которые имеют амортизатор, включающий первую пневматическую пружину на первом рычаге рулевой вилки и пружинный узел. включая вторую пневматическую пружину на втором плече рулевой вилки, первая и вторая пневматические пружины, каждая из которых включает в себя газовый поршень, и площадь газового поршня первой пневматической пружины не равна площади газового поршня второй пневматической пружины.

В последнее время телескопическая вилка передней подвески преобладает в системах подвески двухколесных транспортных средств. Телескопическая вилка включает в себя скользящие стойки, соединенные с возможностью управления с велосипедной рамой, при этом скользящие стойки образуют телескопический механизм для поглощения ударов во время езды по пересеченной местности. Раздвижные стойки требуют очень жестких производственных допусков, поэтому дорогие круглые бесцентровые наземные стойки почти всегда используются в высокопроизводительных телескопических вилках. Наружные поверхности стойки обычно скользят по втулкам, чтобы обеспечить податливость, и во многих конструкциях внутренние поверхности стоек скользят по поршню демпфера или пневматической рессоры для поглощения ударов.

Передняя подвеска для велосипедистов подвержена большим изгибающим силам вперед и назад и менее значительным боковым силам. Круглые стойки телескопической вилки должны иметь такой размер, чтобы выдерживать самые большие нагрузки в продольном / продольном направлениях. Это требует использования стоек относительно большого диаметра. Чем больше стойки, тем больше площадь опорных втулок и поверхностей скольжения. Из-за многослойной компоновки необходимо использовать несколько дублирующих поверхностей скольжения для герметизации в масле и воздухе, а также для обеспечения достаточной структурной поддержки.

Поскольку телескопические вилы имеют относительно большие стойки и относительно большие поверхности скольжения и уплотнения, эти компоненты создают большое трение отрыва в системе (известное как трение). Зацепление препятствует сжатию подвески в ответ на неровности, что является недостатком продукта подвески, цель которого состоит в том, чтобы реагировать на дорожные или наземные условия, например, отклоняясь в ответ на грунтовые условия и / или поглощая удары неровностей. Кроме того, когда телескопическая вилка нагружается в продольном направлении (обычно при ударе или торможении), втулки заедают, что приводит к еще большему заеданию в тот момент, когда гонщику требуется наибольшая податливость.

Чем выше нагрузка вперед / назад на телескопическую вилку, тем менее эффективно телескопическая вилка поглощает неровности. Большинство современных телескопических вилок для велосипедов и мотоциклов демонстрируют около 130 Ньютонов сцепления в лучшем случае и тысячи Ньютонов при воздействии продольных / продольных нагрузок.

Кроме того, в телескопической вилке механический след ограничен углом оси рулевого управления (рулевой колонкой) и смещением вилки - термином для перпендикулярного расстояния между осью вращения колеса и осью рулевого управления.Другая проблема, связанная с архитектурой телескопической вилки, заключается в том, что при их установке механический след уменьшается из-за сжатия подвески, что снижает устойчивость. Когда механический след уменьшается, поскольку подвеска сжимается, требуется меньший крутящий момент для поворота переднего колеса, вызывая ощущение нестабильности. Эта нестабильность является недостатком телескопической вилки. Однако, поскольку большинство водителей двухколесных транспортных средств выросли только на телескопической вилке, им знакомо только это чувство и ничего больше. Таким образом, внутренняя нестабильность телескопической вилки считается нормой.

Еще один недостаток телескопической вилки - отсутствие передаточного отношения. Телескопические вилы сжимаются линейно при ударах. Колесо, пружина и / или амортизатор движутся вместе с одинаковой скоростью, потому что они непосредственно прикреплены друг к другу. Поскольку вилка сжимается линейно, а пружина и / или демпфер соединены непосредственно с колесом, передаточное отношение колеса к амортизатору и ход пружины постоянны 1: 1.

Еще одним недостатком телескопических вилок является то, что стабильность угла атаки и сцепление увеличиваются и противостоят друг другу.Другими словами, с увеличением устойчивости угла атаки увеличивается и заедание, что нежелательно. Эта проблема вызвана наклоном стоек вилки назад. Чем менее крутой (слабый) угол наклона стоек вилки, тем лучше угол атаки по отношению к встречным неровностям. Однако, поскольку угол наклона вилки в значительной степени определяется углом оси рулевого управления (рулевой колонки) рамы велосипеда, скользящие стойки создают повышенную нагрузку на втулку и больший изгиб в продольном и продольном направлениях, что приводит к увеличению трения при использовании более слабых углов вил.

Еще один недостаток телескопической вилки - клевка передней подвески. Когда гонщик нажимает на передний тормоз, начинается замедление, и вес гонщика переносится на переднее колесо, увеличивая нагрузку на вилку. Когда телескопическая передняя вилка в ответ погружается (или сжимается), подвеска становится жестче, а сцепление с дорогой уменьшается. То же явление передачи нагрузки происходит и в большинстве автомобилей, но есть различие с циклической телескопической вилкой в ​​том, что нежелательная тормозная реакция в циклической телескопической вилке состоит из двух компонентов: передачи нагрузки и приседания при торможении.

Передача нагрузки происходит, когда вес гонщика переносится вперед во время замедления. Эта передача веса вызывает повышенную нагрузку на переднее колесо, что сжимает переднюю подвеску.

Тормозное приседание, которое представляет собой тенденцию передней подвески к сжатию во время торможения, измеряется кинематикой передней подвески и может иметь положительное, отрицательное или нулевое значение. Это значение не зависит от передачи нагрузки и может иметь добавочный или вычитающий эффект к величине крена вилки во время торможения.Положительное значение (известное как pro-dive) принудительно сжимает переднюю подвеску при включении тормозов в сумме с уже имеющейся силой от передачи нагрузки. При нулевом значении реакция торможения отсутствует; передняя подвеска может естественным образом реагировать на эффекты передачи нагрузки (в лучшую или в худшую сторону). Отрицательное значение (известное как anti-dive) противодействует тенденции передней подвески к погружению, уравновешивая силу передачи нагрузки с противодействующей силой.

При использовании телескопической вилки единственно возможная реакция при торможении на корточки - положительная.Каждый раз, когда задействуется передний тормоз, вес гонщика переносится вперед, и, кроме того, положительная реакция на приседание при торможении во время погружения принудительно сжимает подвеску. По сути, это заставляет переднюю подвеску сжиматься дальше, чем необходимо, что уменьшает доступный ход для неровностей, увеличивает усилие пружины и снижает тягу.

Угловое смещение колес относительно земли при вертикальном сжатии подвески является важной характеристикой, которую необходимо ограничить в передней подвеске.Плоскость переднего колеса ограничена перпендикулярно передней оси и симметрична передней шине при измерении в порожнем состоянии. Во время сжатия подвески по вертикали и в случае, когда переднее колесо и плоскость переднего колеса смещены под углом от перпендикуляра к земле и плоскости земли, переднее колесо может проявлять временную реакцию на рулевое управление или обеспечивать нечеткую обратную связь рулевого управления для водителя, вызывая затруднения. в управлении рулевым управлением.

Телескопические вилы обычно доступны в одном из двух вариантов: обычная и перевернутая.

Обычная компоновка обычно имеет две фиксированные внутренние стойки, прикрепленные к рулевой колонке, и внешний унифицированный узел голени с распоркой, иногда называемой аркой, которая соединяет два внешних скользящих элемента и поддерживает относительное общее смещение между двумя внешними скользящими элементами, как подвеска сжимается и расширяется. Арка представляет собой структурный элемент, соединяющий два внешних скользящих элемента, и арка обычно проходит по внешней окружности колеса.В обычной телескопической вилке можно использовать обычные и универсальные втулки, а также оси с быстрым разъединением, которые дешевле и удобнее для пользователя, чем оси нестандартной конструкции или зажимные оси.

Вилки с перевернутой телескопической вилкой имеют внутренние стойки, соединенные с осью колеса, и два внешних скользящих элемента, соединенные с узлом рулевого управления. Поскольку два внешних элемента скольжения соединены друг с другом только осью колеса, соединение этой оси и ступицы используется для поддержания относительного общего смещения между двумя внешними элементами скольжения, когда подвеска сжимается и расширяется.Обычно ось должна быть увеличенного диаметра и требует надежного соединения, такого как зажим, с двумя внешними скользящими элементами, чтобы ось была ограничена как при вращении, так и при изгибе, чтобы обеспечить жесткость, необходимую для ограничения углового смещения колеса. Эта ось увеличенного размера и зажим, в свою очередь, требуют негабаритных и тяжелых подшипников и деталей ступицы и требуют от пользователя больше времени на сборку и разборку переднего колеса с перевернутой вилки. Специальные ступицы, необходимые для работы с крупногабаритными осями, обычно не подходят для универсального монтажа и являются более дорогостоящими, чем обычные ступицы.

Присущие телескопическим вилкам недостатки никуда не денутся. Фактически, по мере того, как технологии в области езды на велосипеде совершенствовались, скорости и нагрузки, которые водители вкладывают в современные велосипеды, велосипеды, мотоциклы и горные велосипеды, только усугубляют проблемы для телескопической вилки.

Передние подвески с рычажным механизмом в прошлом пытались использовать в качестве альтернативы телескопическим вилкам, но они не смогли преодолеть присущие телескопическим вилкам недостатки. Прошлые передние подвески с рычажным механизмом также не смогли добиться длительного признания на рынке из-за проблем, включая сложную установку на рамы, ограниченный доступ к регулировкам, воздействие погодных условий на критически важные детали, характеристики ускоренного износа, сложность обслуживания, нежелательные ходовые качества и характеристики управляемости, а также нежелательная эстетика.

В передних подвесках с другими рычажными механизмами использовались амортизаторы, включая амортизаторы и пружины. Некоторые амортизаторы имеют демпфер, который включает в себя объем масла, находящийся под давлением, например, с помощью газовых пружин с объемом демпфирующего газа, винтовых пружин, предварительно сжатой пены, газовых баллонов или другими способами. В амортизаторах, использующих газовые пружины и винтовые пружины для создания давления в объеме масла, поршень, обычно называемый внутренним плавающим поршнем или IFP, может использоваться для отделения объема демпферного газа или винтовой пружины демпфера от объема масла демпфера.В конструкциях амортизаторов, использующих пневматическую пружину, обычной практикой является прикрепление поршня пневматической пружины к корпусу демпфера так, чтобы пневматическая пружина располагалась снаружи и концентрично по отношению к демпферу. Это внешнее и концентрическое расположение пневмопружины по отношению к амортизатору называется концентрическим амортизатором или амортизатором, имеющим концентрическую конфигурацию, и в конструкции подвески возникают компромиссы. Эти компромиссы могут включать в себя обязательно большой общий диаметр амортизатора, что приводит к большому размеру и сложной установке, или могут потребоваться демпферные поршни чрезвычайно малого диаметра, которые ухудшают характеристики амортизатора, или могут потребоваться поршни с пневматической пружиной очень малой площади, которые выделяют вредный газ. весенний спектакль.Из-за неизбежно большого габаритного диаметра концентрического амортизатора многие другие рычажные передние подвески были вынуждены устанавливать амортизатор снаружи подвески, чтобы он был подвержен воздействию погодных условий. Эти подвески, в которых используются внешние амортизаторы, имеют неаккуратный и нежелательный эстетический вид, наряду с эксплуатационными недостатками, присущими внешним и концентрическим амортизаторам.

Передние подвески с рычажным механизмом имеют задачу управления угловым смещением колес относительно фиксированных положений рамы.В передних подвесках рычажных механизмов, имеющих рычажные узлы, которые расположены на противоположных сторонах колеса, также использовался структурный элемент, иначе известный как арка, который соединяет узлы рычажного механизма, проходя по окружности колеса. Эта арка помогает поддерживать относительное общее смещение между элементами связи, когда подвеска сжимается и расширяется. В некоторых случаях этот тип конструкции арки требует, чтобы рычаги были размещены близко к внешнему диаметру колеса, чтобы использовать более короткую и жесткую арку, или, в качестве альтернативы, использовать очень длинную, гибкую и тяжелую арку для соединения по всему периметру колеса. колесо.Расположение соединительных элементов близко к арке желательно, потому что это помогает дать звеньям механическое преимущество в управлении внутренними силами шасси с помощью как можно более легкой конструкции. Перемещение рычагов подальше от арки нежелательно, потому что это представляет проблему, когда угловое смещение колеса и боковое смещение колеса могут быть увеличены из-за усиления нежелательного движения рычага или изгиба. В других конструкциях передней подвески с рычажным механизмом используются пружины с двух сторон колеса, чтобы попытаться более равномерно распределять усилия в рычаге и избежать пагубных последствий углового смещения колеса.

В соответствии с одним примерным аспектом узел подвески для цикла включает в себя рулевую вилку, имеющую первый рычаг и второй рычаг, каждый из которых может включать в себя первый конец и второй конец. Первый рычаг включает амортизатор, а второй рычаг включает пружинный блок. Амортизатор имеет демпфер и пружину амортизатора. Пневматическая пружина амортизатора включает в себя корпус пружины ударного газа и поршень ударного газа, который имеет область первого газового поршня. Амортизатор включает в себя первую опору амортизатора и вторую опору амортизатора, причем первая опора амортизатора соединена с первым рычагом, а вторая опора амортизатора шарнирно соединена с рычагом амортизатора.Пружинный блок включает в себя пневматическую пружину, имеющую корпус пружины, и пружинный газовый поршень, который имеет вторую область газового поршня. Пружинный блок также включает в себя первую опору пружины и вторую опору пружины, причем вторая опора пружины шарнирно соединена с пружинным звеном. Первый газовый поршень не равен площади второго газового поршня.

РИС. 1A - вид сбоку велосипеда, включающего в себя узел подвески переднего колеса, сконструированный в соответствии с идеями раскрытия.

РИС. 1B - вид сбоку альтернативного варианта осуществления цикла, включающего узел подвески переднего колеса, сконструированный в соответствии с идеями раскрытия, цикл по фиг.1B, дополнительно включающий узел подвески заднего колеса.

РИС. 2А - увеличенный вид сбоку первого рычага узла подвески переднего колеса, показанного на фиг. 1.

РИС. 2B - увеличенный вид сбоку второго рычага узла подвески переднего колеса, показанного на фиг. 1.

РИС. 3A - вид сбоку в разобранном виде первого рычага и амортизатора узла подвески переднего колеса, показанного на фиг. 2А.

РИС. 3B - вид сбоку в разобранном виде второго рычага и пружины узла подвески переднего колеса, показанного на фиг.2Б.

РИС. 4А - вид сбоку в разрезе первого варианта амортизатора узла подвески колеса, показанного на фиг. 2А.

РИС. 4B - вид сбоку в разрезе второго варианта осуществления амортизатора узла подвески колеса, показанного на фиг. 2А.

РИС. 4C представляет собой вид сбоку в разрезе третьего варианта амортизатора узла подвески колеса, показанного на фиг. 2А.

РИС. 4D - вид сбоку в разрезе четвертого варианта осуществления амортизатора узла подвески колеса, показанного на фиг.2А.

РИС. 4E - вид сбоку в разрезе первого варианта пневмопружины узла подвески колеса, показанного на фиг. 2Б.

РИС. 5A - схематический вид сбоку варианта осуществления узла подвески колеса, показанного на фиг. 2А, с амортизатором по фиг. 4A или 4B.

РИС. 5B - схематический вид сбоку варианта осуществления узла подвески колеса, показанного на фиг. 2А, с амортизатором по фиг. 4C или 4D.

РИС. 5C - схематический вид сбоку варианта осуществления узла подвески колеса, показанного на фиг.2B, имеющий пневматическую пружину по фиг. 4E.

РИС. 6А - вид в перспективе первого варианта осуществления фиксированной или плавающей оси узла подвески колеса, показанного на фиг. 2А.

РИС. 6В - вид сбоку в перспективе и вид сбоку в разрезе второго варианта осуществления неподвижного или плавающего шарнира узла подвески колеса, показанного на фиг. 2А.

РИС. 6C - изображение третьего варианта осуществления неподвижного или плавающего шарнира узла подвески колеса, показанного на фиг. 2А.

РИС.6D - вид сбоку четвертого варианта осуществления фиксированной или плавающей оси узла подвески колеса, показанного на фиг. 2А.

РИС. 7A - вид спереди в разрезе варианта осуществления узла подвески колеса, показанного на фиг. 2А и 2Б.

РИС. 7B представляет собой схематический вид спереди в разрезе варианта осуществления узла подвески колеса, показанного на фиг. 2А и 2Б.

РИС. 8 - схематический вид сбоку, показывающий определенные варианты осуществления колесных балок узла подвески.

Объем настоящего изобретения не ограничивается конкретными вариантами осуществления, описанными ниже, которые предназначены в качестве иллюстративных иллюстраций отдельных аспектов изобретения.Функционально эквивалентные способы и компоненты входят в объем изобретения. Действительно, различные модификации изобретения, в дополнение к тем, которые показаны и описаны здесь, станут очевидны специалистам в данной области из предшествующего описания. Предполагается, что такие модификации входят в объем прилагаемой формулы изобретения. В данной заявке единственное число включает множественное число, а множественное число включает единственное число, если не указано иное. Слова «сформированный», «предоставленный», «расположенный» и «расположенный» по отдельности или в комбинации используются для обозначения относительного позиционирования в данном описании.Все цитируемые публикации, патенты и заявки на патенты полностью включены в настоящий документ посредством ссылки.

Одна проблема с узлами подвески, имеющими пружины с равными выходными усилиями на каждом плече рулевой вилки, заключается в том, что существует дисбаланс сил между рычагами на каждой стороне колеса из-за того, что во время сжатия подвески создается амортизирующая сила. амортизатором на одном плече рулевой вилки добавляется сила пружины на стороне амортизатора рулевой вилки.Эта дополнительная сила вызывает нежелательный дисбаланс сил между двумя рычагами рулевой вилки. Раскрытые узлы подвески преимущественно компенсируют собственный дисбаланс сил между двумя рычагами рулевой вилки для создания одинаковых общих выходных сил между двумя рычагами рулевой вилки.

Теперь обратимся к РИС. 1A, цикл 10 включает в себя раму 12 , переднее колесо 14 , которое в определенных вариантах осуществления может включать в себя обод и шину, соединенные с возможностью вращения с вилкой 30 , и заднее колесо 16 с возможностью вращения. подключен к раме 12 .Заднее колесо 16 приводится в движение приводным механизмом, таким как цепь 18 , соединенная со звездочкой 20 и звездочкой 22 , так что движущая сила может передаваться на заднее колесо 16 . Вилка 30 позволяет переднему колесу 14 отклоняться относительно рамы 12 в ответ на состояние грунта во время езды на велосипеде, чтобы улучшить управляемость и управляемость во время езды. Для улучшения характеристик управляемости вилка 30 и переднее колесо 14 оперативно соединены с узлом подвески или рычажным механизмом 46 .Рама , 12, может дополнительно включать в себя узел подвески заднего колеса (не показан на фиг. 1A), который может позволить заднему колесу 16 отклоняться в ответ на грунтовые условия во время езды на велосипеде, чтобы улучшить управляемость и управляемость. во время езды.

Теперь обратимся к РИС. 1B, цикл 10 включает в себя раму 12 , переднее колесо 14 , которое в определенных вариантах осуществления может включать в себя обод и шину, соединенные с возможностью вращения с вилкой 30 , и заднее колесо 16 с возможностью вращения подключен к раме 12 .Вилка 30 и переднее колесо 14 оперативно соединены с узлом подвески или рычажным механизмом 46 . Заднее колесо 16 приводится в движение приводным механизмом, таким как цепь 18 , соединенная со звездочкой 20 и звездочкой 22 , так что движущая сила может передаваться на заднее колесо 16 . Вилка 30 позволяет переднему колесу 14 отклоняться относительно рамы 12 в ответ на состояние грунта во время езды на велосипеде, чтобы улучшить управляемость и управляемость во время езды.Рама 12 включает в себя узел подвески заднего колеса 24 , который может позволить заднему колесу 16 отклоняться относительно рамы 12 в ответ на грунтовые условия во время езды на велосипеде, чтобы улучшить управляемость и управляемость. во время езды.

Как показано на фиг. 2-4, 7A и 7B, вилка 30, включает в себя первый рычаг 32 и второй рычаг 33 , каждый из которых функционально соединен с рулевым валом 34 .В раскрытом варианте осуществления узел подвески , 46, включает в себя амортизатор 44 , соединенный с первым рычагом 32 , и пружинный блок 48 , соединенный со вторым рычагом 33 .

Рулевой вал 34 включает в себя ось S рулевого управления, которая образована центральной осью рулевого вала 34 . Первый рычаг 32 имеет первый конец 36 , второй конец 38 , первый рычаг 32 , включая фиксированный шарнир 40 первого рычага и шарнир амортизатора первого рычага 42 .Точно так же второй рычаг 33 имеет первый конец 37 и второй конец 39 , второй рычаг 33 , включая неподвижный шарнир 140 второго рычага и шарнир пружины второго рычага 142 .

Шарнир амортизатора первого рычага 42 функционально соединяет устройство подвески, такое как амортизатор 44 , с первым рычагом 32 . Например, амортизатор 42 первого рычага допускает относительное движение, в данном случае вращение, между амортизатором 44 и первым рычагом 32 .В других вариантах осуществления амортизатор , 42, первого рычага может допускать другие типы относительного движения, например изгиб или поступательное движение, между амортизатором , 44, и первым рычагом , 32, . Фиксированный шарнир 40 первого рычага шарнирно соединяет один элемент рычажного механизма 46 , как обсуждается ниже, с первым рычагом 32 .

Аналогично, ось пружины второго рычага 142 функционально соединяет устройство подвески, такое как пружинный блок 48 , со вторым рычагом 33 .Например, шарнир пружины второго рычага 142 допускает относительное движение, в данном случае вращение, между пружинным блоком 48 и вторым рычагом 33 . В других вариантах осуществления второй шарнир пружины , 142, рычага может допускать другие типы относительного движения, например изгиб или поступательное движение, между пружинным блоком , 48, и вторым рычагом , 33, . Фиксированный шарнир второго рычага , 140, с возможностью поворота соединяет один элемент рычажного механизма 46 , как описано ниже, со вторым рычагом 33 .

Тяга амортизатора 50 шарнирно соединена с неподвижным шарниром первого рычага 40 . Тяга 50 амортизатора включает неподвижный шарнир 52 звена амортизатора и плавающий шарнир 54 звена амортизатора, расположенные на расстоянии друг от друга по длине звена 50 амортизатора. Тяга амортизатора 50 шарнирно соединена с фиксированным шарниром первого рычага 40 на неподвижном шарнире амортизатора 52 таким образом, что амортизатор 50 может поворачиваться вокруг неподвижного шарнира 52 амортизатора и звена амортизатора. фиксированный шарнир 52 остается в фиксированном положении относительно первого рычага 32 , в то время как плавающий шарнир 54 амортизатора подвижен относительно первого рычага 32 .В одном варианте осуществления неподвижный шарнир 52 амортизатора и неподвижный шарнир 40 первого рычага являются концентрическими и имеют общую ось вращения.

Точно так же пружинное звено , 150, шарнирно соединено с неподвижным шарниром второго рычага 140 . Пружинное звено , 150, включает в себя неподвижный шарнир , 152 звена пружины и плавающий шарнир 154 звена пружины, разнесенные друг от друга по длине пружинного звена , 150, .Пружинное звено 150 шарнирно соединено с неподвижным шарниром второго рычага 140 на неподвижном шарнире пружинного рычага 152 таким образом, что пружинное звено 150 может вращаться вокруг неподвижного шарнира пружинного звена 152 и пружинного звена фиксированный шарнир 152 остается в фиксированном положении относительно второго рычага 33 , в то время как плавающий шарнир 154 пружинного рычага подвижен относительно второго рычага 33 . В одном варианте осуществления неподвижный шарнир , 152, пружинного рычага и неподвижный шарнир , 140 второго рычага являются концентрическими и имеют общую ось вращения.

Шарнир, используемый здесь, включает в себя любую соединительную конструкцию, которая может использоваться для оперативного соединения одного элемента с другим элементом, и которая допускает относительное перемещение между соединенными элементами. Рабочее соединение может позволить одному компоненту перемещаться относительно другого, ограничивая движение в одной или нескольких степенях свободы. Например, одна степень свободы может поворачиваться вокруг оси. В одном варианте осуществления шарнир может быть образован из цапфы или сквозного отверстия в одном компоненте и оси в другом компоненте.В других примерах шарниры могут включать шаровые и шарнирные соединения. Другие примеры шарниров включают, но не ограничиваются единичными вариантами осуществления и комбинациями, податливых опор, держателей типа «сэндвич», опор стойки, втулок, подшипников, шариковых подшипников, подшипников скольжения, гибких муфт, шарниров изгиба, цапф, отверстий, пальцев и т. болты и прочий крепеж. Также, как используется в данном документе, фиксированный шарнир определяется как поворотная конструкция, которая не меняет положения относительно первого рычага 32 или второго рычага 33 .Используемый здесь плавающий шарнир определяется как шарнир, который может перемещаться (или изменять положение) относительно другого элемента, например, перемещаться относительно первого рычага 32 или второго рычага 33 .

Как показано на фиг. 2A и 2B, например, узел подвески или рычажный механизм 46 , 146 сконфигурирован с ориентацией продольного рычага. Ориентация заднего звена определяется здесь как рычажный механизм, который включает в себя фиксированный шарнир, который находится впереди соответствующего плавающего шарнира, когда цикл движется в прямом направлении движения, как показано стрелкой A на фиг.1A, 1B, 2A и 2B. Другими словами, плавающий шарнир следует за неподвижным шарниром, когда цикл движется в прямом направлении движения A. Например, в проиллюстрированном варианте осуществления неподвижный шарнир 52, амортизатора находится впереди плавающего шарнира 54 амортизатора. . В других вариантах осуществления узел подвески или рычажный механизм может быть сконфигурирован в ведущей ориентации, которая включает в себя фиксированный шарнир, который находится позади соответствующей плавающей оси, когда цикл движется в прямом направлении.

Раскрытый узел подвески или рычажный механизм 46 также характеризуется как многорычажный рычажный механизм. Под многорычажным рычажным механизмом в данном документе понимается рычажный механизм, в котором любая часть переднего колеса 14 напрямую соединена звеном, которое не связано напрямую с вилкой 30 . В показанном на фиг. 1А и 2А, переднее колесо напрямую соединено с держателем колеса 62 , который не соединен напрямую с вилкой 30 .

Амортизатор 44 включает в себя первую опору амортизатора 56 и вторую опору амортизатора 58 , при этом первая опора амортизатора 56 шарнирно соединена с шарниром амортизатора первого рычага 42 , второй опорой амортизатора 58 шарнирно соединен с шарниром соединения амортизатора 60 , расположенным между неподвижным шарниром 52 звена амортизатора и плавающим шарниром 54 звена амортизатора по длине звена амортизатора 50 .Как показано на фиг. 4A, амортизатор 44 также включает в себя пневмопружину 92 амортизатора, имеющую корпус амортизатора 88 , амортизатор 94 , имеющий корпус амортизатора 89 , передний вал 80 , выходной вал 90 , поршень демпфера 83 , поршень ударного газа 81 , область первого газового поршня 110 и уплотнение вала 85 . В технике демпфер также может называться дроссельной заслонкой, а пневматическая пружина также может называться механической пружиной.Кроме того, выходной вал , 90, и передний вал , 80, могут быть составными элементами (например, разными секциями общего штока или штока), или передний вал , 80, и выходной вал , 90, могут быть отдельными, но соединенными элементами, имеют общую продольную ось. Первая опора амортизатора 56 может быть расположена в любой точке по длине корпуса амортизатора , 88 или по длине корпуса амортизатора , 84, . Например, первая опора амортизатора 56 может быть расположена ближе к входному валу 80 , чем к первому концу 87 корпуса амортизатора 88 .Первый амортизатор , 56, может содержать шарниры различных типов и компоновки, такие как шарниры со сквозным болтом, опоры на цапфах, устройства или другие типы шарниров. Вторая опора амортизатора 58 может располагаться в любой точке по длине промежуточного вала 80 . Например, вторая опора амортизатора 58 может быть расположена ближе к амортизатору 94 , чем концевой второй конец 97 промежуточного вала 80 . Вторая опора амортизатора , 58, может содержать различные типы шарниров и компоновки, такие как шарниры со сквозным болтом, опоры цапфы, устройства или другие типы шарниров.Хотя это не показано в качестве иллюстрации, специалисты в данной области техники поймут, что амортизатор 44 можно перевернуть в продольном направлении, так что в других вариантах осуществления первая опора амортизатора 56 прикреплена к звену амортизатора , 50, и / или второй амортизатор 58 прикреплен к первому рычагу 32 . Установка амортизатора 44 не ограничивается тем, что первая опора амортизатора 56 прикреплена к первому рычагу 32 , а вторая опора амортизатора 58 прикреплена к звену амортизатора 50 , как показано на прилагаемых чертежах.

Пружинный блок 48 включает в себя первую опору пружины 57 и вторую опору пружины 59 , первая опора пружины 57 шарнирно соединена с шарниром пружины второго рычага 142 , второй опорой пружины 59 шарнирно соединен с шарниром 160 пружинного соединения, расположенным между неподвижным шарниром 152 пружинного звена и плавающим шарниром 154 пружинного звена по длине пружинного звена 150 .Пружинный блок 48 может также включать в себя пневматическую пружину 192 , имеющую корпус пружины 188 , промежуточный вал 180 , пневматический поршень 181 , вторую зону газового поршня 111 , газовый поршень. уплотнение 191 , и уплотнение вала 185 . В уровне техники пневматическая пружина также может называться механической пружиной. Первое крепление пружины 57 может быть расположено в любой точке по длине корпуса пружины 188 .Например, первая опора пружины 57 может быть расположена ближе к входному валу 180 , чем конечный первый конец 187 корпуса пружины 188 . Первая опора пружины , 57, может содержать различные типы шарниров и компоновки, такие как шарниры со сквозным болтом, опоры цапфы, вилки или другие типы шарниров. Вторая опора пружины 59 может располагаться в любой точке по длине промежуточного вала 180 . Например, вторая опора пружины 59 может быть расположена ближе к корпусу пружины 188 , чем конечный второй конец 197 промежуточного вала 180 .Вторая опора пружины 59 может содержать шарниры различных типов и компоновки, такие как шарниры со сквозным болтом, опоры цапфы, вилки или другие типы шарниров. Хотя это не показано в качестве иллюстрации, специалисты в данной области техники поймут, что пружинный блок 48 в других вариантах осуществления может быть перевернут в продольном направлении, так что первое крепление пружины 57 прикреплено к звену пружины , 150, и / или второе крепление пружины 59 , прикрепленное ко второму рычагу 33 .Крепление пружинного блока 48 не ограничивается тем, что первое крепление пружины 57 прикреплено ко второму рычагу 33 , а второе крепление пружины 59 прикреплено к звену пружины 150 , как показано на прилагаемых рисунках. .

Передние валы 80 , 180 и выходной вал 90 могут содержать отдельный компонент или множество компонентов и могут быть объединены с другими компонентами. В некоторых вариантах осуществления демпферный поршень , 83, может быть соединен или включать в себя часть или целиком передний вал 80 или внешний вал 90 .В некоторых вариантах осуществления поршень амортизатора , 83, имеет большую площадь радиального поперечного сечения, чем передний вал 80 или выходной вал , 90, . Промежуточные валы 80 , 180 и выходной вал 90 могут выходить наружу между и через уплотнение вала 85 , 185 для функционального соединения пружины амортизатора 92 с демпфером и / или для обеспечения одновременного движение любой комбинации промежуточных валов 80 , 180 , выходного вала 90 , газового поршня амортизатора 81 , газового поршня пружины 181 и поршня демпфера 83 во время сжатия и растяжения подвески.

Поршень демпфера соединяется с уплотнением поршня демпфера 93 или включает его. В некоторых вариантах осуществления уплотнение 93 демпферного поршня может содержать несколько или комбинации скользящих колец, изнашиваемых полос, уплотнительных колец, X-образных колец, Q-колец, четырехугольных колец, тефлоновых уплотнений, колпачковых уплотнений, поршневых колец, твердых поршней. , Т-образные уплотнения, V-образные кольца, U-образные манжеты, уретановые уплотнения, уплотнения PSQ, поршневые хомуты с предварительным натягом или ленты / или уплотнения другого типа. Уплотнение поршня демпфера 93 предназначено для уплотнения демпфирующей жидкости между каждой стороной поршня демпфера 83 , позволяя при этом осевое перемещение поршня демпфера 83 и, следовательно, осевое движение переднего вала 80 и / или выходного вала 90 .

В некоторых вариантах реализации пневматическая пружина имеет определенные преимущества по сравнению с другими типами пружин, и пневматическая пружина 92 амортизатора и пневматическая пружина 192 пружины содержат пневматическую пружину. Пневматическая пружина использует сжатый газ, такой как воздух, азот или другие газы, для воздействия на область газового поршня, например, на поршень ударного газа 81 или на газовый поршень пружины 181 , что приводит к выходу сила, действующая на поршень ударного газа 81 или пружинный газовый поршень 181 .В некоторых вариантах осуществления пользователь может изменять давление газа в пневматической пружине 92 амортизатора и / или в пневматической пружине 192 пружины, что изменяет выходное усилие. Таким образом, пользователь может настраивать выходную силу в зависимости от предпочтений или в соответствии с требованиями меняющихся дорожных условий. В некоторых вариантах реализации пневмопружина , 92, амортизатора и / или пневмопружина , 192, может содержать давления, которые могут действовать с обеих сторон газового поршня 81 амортизатора и / или газового поршня 181 амортизатора.Путем изменения давления газа, действующего на одну или обе стороны поршня ударного газа 81 и / или пружинного газового поршня 181 , и / или путем конструирования ударного газового поршня 92 и / или пружинного газового поршня чтобы иметь области поршня, величина силы, действующей на поршень ударного газа 81 и / или на пружинный газовый поршень , 181, , может изменяться. Эта изменчивость может быть ценным инструментом, позволяющим пользователю адаптировать выходную силу в зависимости от своих предпочтений или в соответствии с требованиями меняющихся дорожных условий.Путем изменения давления газа, действующего на область , 110, первого газового поршня, выходное усилие на ударный газовый поршень 81 может регулироваться в различных точках смещения демпфера. Изменяя давление газа, действующее на область 111 второго газового поршня, можно регулировать усилие, воздействующее на пружинный газовый поршень , 181, .

Поршень ударного газа 81 и поршень пружинного газа 181 могут быть соединены или включать в себя часть или целиком передний вал 80 , 180 или выходной вал 90 .В предпочтительных вариантах осуществления поршень ударного газа 81 и / или пружинный газовый поршень 181 имеют большую площадь радиального поперечного сечения, чем передний вал 80 , 180 или выходной вал 90 . В некоторых других предпочтительных вариантах осуществления поршень ударного газа 81 и / или пружинный газовый поршень 181 имеют большую площадь радиального поперечного сечения, чем поршень амортизатора , 83, . Пневматический поршень 81 и / или пружинный газовый поршень 181 соединяется с уплотнением газового поршня 91 , 191 или включает в себя его.В некоторых вариантах осуществления газовое поршневое уплотнение 91 , 191 может содержать; единичные, множественные или комбинации скользящих колец, изнашиваемых полос, уплотнительных колец, X-образных колец, Q-колец, четырехугольных колец, тефлоновых уплотнений, колпачковых уплотнений, поршневых колец, твердых поршней, Т-образных уплотнений, V-образных колец, U-образных колец, уретан уплотнения, уплотнения PSQ, поршневые ленты с предварительным натягом или другие типы лент / или уплотнений. Уплотнение газового поршня 91 , 191 предназначено для уплотнения газа между сторонами поршня ударного газа 81 и / или пружинного газового поршня 181 , обеспечивая при этом осевое перемещение поршня ударного газа 81 и / или пружинный газовый поршень 181 и, следовательно, осевое перемещение переднего вала 80 , 180 и / или выходного вала 90 .

Амортизатор 44 включает сальник вала 85 . Уплотнение вала 45 используется для уплотнения демпфирующей жидкости или газа внутри корпуса амортизатора 89 или корпуса амортизатора 88 , при этом допуская осевое перемещение переднего вала 80 и / или выходного вала 90 . Уплотнение вала 85 может быть расположено на одном конце корпуса пружины амортизатора 88 , при этом уплотняющий газ внутри корпуса пружины амортизатора 88 и допускает осевое перемещение переднего вала 80 или выходного вала 90 .Уплотнение вала , 85, может быть расположено на одном или нескольких концах корпуса амортизатора 89 , одновременно уплотняя демпфирующую жидкость внутри корпуса амортизатора 89 и допуская осевое перемещение промежуточного вала 80 или выходного вала 90 .

Точно так же пружинный блок 48 включает в себя уплотнение вала 185 . Уплотнение вала , 185, используется для уплотнения жидкости или газа внутри корпуса пружины 188 , обеспечивая при этом осевое перемещение промежуточного вала 180 .Уплотнение вала , 185, может быть расположено на одном конце корпуса пружины 188 , в то время как уплотняющий газ внутри корпуса пружины 188 и допускает осевое перемещение промежуточного вала 180 . Уплотнение вала , 185, может быть расположено на одном или нескольких концах корпуса пружины 188 , при этом уплотняющая демпфирующая жидкость внутри корпуса пружины 188 и допускает осевое перемещение промежуточного вала 180 .

Первая опора колеса 62 включает в себя первую опору опоры колеса 64 и вторую опору опоры колеса 66 , разнесенные друг от друга по длине опоры колеса 62 .И первый шарнир 64 держателя колеса, и второй шарнир держателя колеса 66 являются плавающими шарнирами, поскольку они оба перемещаются относительно первого рычага 32 . Крепление колеса 68 приспособлено для соединения с центром колеса, например передним колесом 14 . В раскрытом варианте осуществления центр переднего колеса 14, соединен с возможностью вращения с опорой колеса 68 . Первый шарнир опоры колеса 64 шарнирно соединен с плавающей осью шарнира амортизатора 54 , так что второй шарнир опоры колеса 66 может поворачиваться вокруг первого шарнира опоры колеса 64 относительно плавающего шарнира амортизатора 54 .Держатель колеса 62 , в некоторых вариантах осуществления, может включать в себя одну или несколько тормозных опор 63 .

Точно так же вторая опора колеса 162 включает в себя первую опору опоры колеса 164 и вторую опору опоры колеса 166 , разнесенные друг от друга по длине опоры колеса 162 . И первый шарнир , 164, держателя колеса, и второй шарнир держателя колеса , 166, являются плавающими шарнирами, поскольку они оба перемещаются относительно второго рычага 33 .Крепление колеса 168 приспособлено для соединения с центром колеса, например передним колесом 14 . В раскрытом варианте осуществления центр переднего колеса 14 соединен с возможностью вращения с опорой колеса 168 . Первый шарнир опоры колеса 164 шарнирно соединен с плавающей осью 154 пружинного рычага, так что второй шарнир опоры колеса 166 может поворачиваться вокруг первого шарнира опоры колеса 164 относительно плавающей оси пружинного рычага 154 .Держатель колеса , 162, , в некоторых вариантах осуществления может включать в себя одну или несколько тормозных опор , 163, .

Первое звено управления 70 включает в себя плавающий шарнир 72 звена управления и фиксированный шарнир 74 звена управления. Плавающий шарнир рычага управления 72 шарнирно соединен со вторым шарниром опоры колеса 66 , а неподвижный шарнир звена управления 74 шарнирно соединен с шарниром управления первого рычага 76 , расположенным на первом рычаге 32 таким образом, что плавающий шарнир 72, звена управления может поворачиваться вокруг фиксированного шарнира 74 звена управления, который остается в фиксированном положении относительно первого шарнира управления рычагом , 76, .

Аналогично, второе звено управления 170 включает в себя плавающий шарнир 172 звена управления и фиксированный шарнир 174 звена управления. Плавающий шарнир рычага управления 172 шарнирно соединен со вторым шарниром опоры колеса 166 , а неподвижный шарнир звена управления 174 шарнирно соединен со вторым шарниром управления рычага 176 , расположенным на втором рычаге 33 таким образом, что плавающий шарнир , 172, звена управления может поворачиваться вокруг неподвижного шарнира 174 звена управления, который остается в фиксированном положении относительно второго шарнира управления , 176, рычага.

В некоторых вариантах осуществления шарнир 60 соединения амортизатора находится ближе к неподвижному шарниру 52 звена амортизатора, чем к плавающему шарниру 54 звена амортизатора, как показано на фиг. 2 A. В зависимости от сжатия подвески и движения рычага перпендикулярное расстояние D между центральной осью I промежуточного вала 80 амортизатора 44 и центром неподвижного шарнира 52 амортизатора изменяется в зависимости от Амортизатор 44 сжимается и расширяется, поскольку амортизатор поворачивается вокруг первой опоры амортизатора 56 .Аналогичное соотношение может существовать на втором рычаге 33 по отношению к пружинному рычагу 50 и промежуточному валу 180 . Этот поворот и изменение перпендикулярного расстояния D позволяет изменять передаточное отношение и передаточное число по мере того, как амортизатор 44 сжимается и расширяется. В зависимости от сжатия подвески и движения рычага расстояние T механического следа изменяется по мере того, как амортизатор 44 сжимается и расширяется. Расстояние T механического следа определяется как расстояние по перпендикуляру между осью S рулевого управления и точкой контакта 82 переднего колеса 14 с землей 84 .Более конкретно, когда подвеска сжимается, начиная с состояния полного растяжения, расстояние Т механического следа увеличивается, тем самым повышая стабильность во время сжатия. Сжатие обычно возникает во время торможения, прохождения поворотов и амортизации, все из которых выигрывают от повышенной устойчивости, которая является результатом механического увеличения расстояния следа.

Механический след (или «след», или «заклинатель») - важный показатель, относящийся к характеристикам управляемости двухколесных велосипедов.Механический след - это конфигурация, в которой колесо прикреплено с возможностью вращения к вилке, ось которой смещена от точки контакта колеса с землей. Когда ось управления находится впереди точки контакта, как в случае тележки для покупок, эта конфигурация позволяет колесу ролика следовать за направлением движения тележки. Если точка контакта перемещается вперед от оси поворота (например, при изменении направления тележки для покупок), управление направлением становится нестабильным, и колесо вращается в исходное положение, в котором точка контакта следует за осью поворота.Трение между землей и колесом вызывает самовосстанавливающийся крутящий момент, который заставляет колесо перемещаться по оси рулевого управления. Чем больше расстояние между точкой контакта и перпендикуляром к оси рулевого управления, тем больше крутящий момент и выше устойчивость системы. Точно так же, чем больше расстояние между точкой контакта велосипедного колеса и перпендикуляром к оси рулевого управления, тем больший крутящий момент создается и тем выше устойчивость системы. И наоборот, чем короче расстояние между точкой контакта велосипедного колеса и перпендикуляром к оси рулевого управления, тем меньше крутящий момент создается и тем ниже устойчивость системы.

Этот эффект литейщика является важной конструктивной характеристикой в ​​циклах. Как правило, эффект кастера описывает восприятие велосипедистом устойчивости в результате описанного выше расстояния механического следа. Если колесо выходит из линии, самоустанавливающийся крутящий момент автоматически заставляет колесо снова следовать за осью поворота из-за ориентации точки контакта колеса с землей, находящейся за осью поворота вилки. По мере того как точка контакта колеса с землей смещается дальше за ось рулевого управления, момент самовыравнивания увеличивается.Это повышение стабильности называется здесь эффектом заклинателя.

В раскрытом узле подвески колеса, когда подвеска находится в состоянии полного выдвижения, ось поворота вилки 30, выступает впереди точки контакта 82 . По мере того как узел подвески приближается к состоянию полного сжатия, ось S рулевого управления выдвигается дальше вперед от точки контакта 82 , что приводит к повышению устойчивости. Эта повышенная стабильность отличается от известных циклов телескопической вилки, которые имеют меньший след и, следовательно, меньшую устойчивость при сжатии.

Коэффициенты рычага или отношения движения являются важными показателями, относящимися к рабочим характеристикам некоторых подвесок. В некоторых вариантах осуществления амортизатор может сжиматься с постоянной или переменной скоростью, когда подвеска движется с постоянной скоростью в направлении состояния полного сжатия. Когда колесо сжимается, производятся измерения расстояния сжатия подвески. Расстояние дополнительного сжатия подвески измеряется от центра колеса на оси вращения колеса и параллельно оси рулевого управления, начиная с состояния полного выдвижения подвески и переходя в состояние полного сжатия подвески.Эти инкрементальные измерения называются возрастающим расстоянием сжатия подвески. Длина амортизатора может быть изменена посредством колесной тяги, и / или тормозной тяги, и / или движений управляющей тяги при сжатии подвески. При каждом пошаговом измерении расстояния сжатия подвески измеряется длина амортизатора. Взаимосвязь между постепенным изменением расстояния сжатия подвески и изменением длины амортизатора для корреляции измерений сжатия подвески называется передаточным отношением или коэффициентом движения.Передаточное отношение рычага и передаточное число фактически эквивалентны, но математически отличаются друг от друга методами количественной оценки влияния переменного расстояния сжатия подвески на расстояние сжатия амортизатора. Общий коэффициент кредитного плеча - это средний коэффициент кредитного плеча по всему диапазону сжатия. Общее передаточное отношение рычагов можно рассчитать путем деления общего расстояния сжатия подвески на общее расстояние сжатия амортизатора. Общий коэффициент движения - это средний коэффициент движения во всем диапазоне сжатия.Общий коэффициент движения можно рассчитать путем деления общего расстояния сжатия амортизатора на общее расстояние сжатия подвески.

Как правило, подвешенное колесо имеет сжимаемое расстояние перемещения подвески колеса, которое имеет начальное состояние, когда подвеска полностью несжата до состояния, при котором дальнейшее расширение подвески не может иметь место, и состояние конечного хода, когда подвеска полностью сжата до состояние, при котором дальнейшее сжатие подвески невозможно.В начале пути подвески колеса, когда подвеска находится в полностью несжатом состоянии, амортизатор находится в состоянии наименьшего сжатия, и подвеска легко сжимается. Когда подвешенное колесо движется сжимающе, сила на колесе изменяется в зависимости от силы амортизатора, умноженной на передаточное отношение. Передаточное отношение определяется как отношение изменения хода сжимающего колеса к измеренному изменению длины амортизатора на идентичном и коррелирующем заданном расстоянии хода колеса.Передаточное отношение определяется как отношение изменения измеренной длины амортизатора к изменению хода сжимающего колеса на идентичном и коррелирующем заданном расстоянии хода колеса.

Как указано выше, в известных телескопических вилках отсутствует передаточное отношение рычага, и оно всегда эквивалентно 1: 1 из-за непосредственного соединения колеса с амортизатором.

Кривая передаточного отношения - это количественно измеримое представление коэффициента левереджа в зависимости от расстояния сжатия колеса или процента от полного расстояния сжатия.Расстояние сжатия колеса, сжатие подвески или ход колеса измеряется от центра колеса на оси вращения колеса и параллельно оси рулевого управления, при этом первоначальное измерение 0 процентов проводится при полном выдвижении подвески с порожним автомобилем. Когда подвеска сжимается из состояния полного растяжения в состояние полного сжатия с постоянной скоростью, измерения длины амортизатора принимаются как кратчайшее расстояние между первой осью амортизатора и второй осью амортизатора при равных приращениях сжатия подвески.При отображении в виде кривой на декартовом графике коэффициент рычага показан на оси Y, увеличивающейся от оси x в положительном направлении, а вертикальное перемещение колеса показано на оси X, увеличивающейся от оси Y в положительном направлении.

Кривая коэффициента движения - это количественно измеримое представление коэффициента движения в зависимости от расстояния сжатия колеса или процента от полного расстояния сжатия. Расстояние сжатия колеса, сжатие подвески или ход колеса измеряется от центра колеса на оси вращения колеса и параллельно оси рулевого управления, при этом первоначальное измерение 0 процентов проводится при полном выдвижении подвески с порожним автомобилем.Когда подвеска сжимается из состояния полного растяжения до состояния полного сжатия, измерения длины амортизатора принимаются как кратчайшее расстояние между первой осью амортизатора и второй осью амортизатора при равных приращениях сжатия подвески. При отображении в виде кривой на декартовом графике коэффициент движения отображается на оси Y, увеличиваясь от оси x в положительном направлении, а вертикальное перемещение колеса отображается на оси X, увеличиваясь от оси Y в положительном направлении.

В некоторых вариантах осуществления, кривая передаточного отношения или передаточного отношения может быть разбита на три равные части относительно расстояния сжатия колеса или вертикального хода колеса: начало ⅓ (третье), середина ⅓ и конец ⅓. В некоторых вариантах осуществления начало может содержать положительный наклон, нулевой наклон и / или отрицательный наклон. В некоторых вариантах реализации средний ⅓ может содержать положительный наклон, нулевой наклон и / или отрицательный наклон. В некоторых вариантах осуществления конец ⅓ может иметь положительный наклон, нулевой наклон и / или отрицательный наклон.Некоторые предпочтительные варианты осуществления коэффициента левериджа могут содержать начало с положительным наклоном, середину ⅓ с менее положительным наклоном и конец ⅓ с более положительным наклоном. Некоторые предпочтительные варианты осуществления коэффициента кредитного плеча могут содержать начало с отрицательным наклоном, середину ⅓ с отрицательным и нулевым наклоном и конец ⅓ с положительным наклоном. Некоторые предпочтительные варианты коэффициента кредитного плеча могут содержать начало с положительным и отрицательным наклоном, середину ⅓ с отрицательным и нулевым наклоном и конец ⅓ с положительным наклоном.Некоторые предпочтительные варианты коэффициента кредитного плеча могут содержать начало с положительным и отрицательным наклоном, середину ⅓ с отрицательным и нулевым наклоном и конец ⅓ с более отрицательным наклоном. Некоторые предпочтительные варианты передаточного отношения могут содержать начало с отрицательным наклоном, середину ⅓ с менее отрицательным наклоном и конец ⅓ с более отрицательным наклоном. Некоторые предпочтительные варианты передаточного отношения могут содержать начало с положительным наклоном, середину ⅓ с положительным и нулевым наклоном и конец ⅓ с отрицательным наклоном.Некоторые предпочтительные варианты передаточного отношения движения могут содержать начало с отрицательным и положительным наклоном, середину ⅓ с положительным и нулевым наклоном и конец ⅓ с отрицательным наклоном. Некоторые предпочтительные варианты передаточного отношения могут содержать начало с отрицательным и положительным наклоном, середину ⅓ с положительным и нулевым наклоном и конец ⅓ с более положительным наклоном.

В отличие от телескопических подвесок, раскрытый узел подвески колеса обеспечивает общее передаточное отношение между амортизатором 44 и звеном амортизатора 50 более 1: 1 за счет непрямого сцепления (через рычажный механизм 46 ) колеса 14 и амортизатора 44 .В отличие от телескопических подвесок, раскрытый узел подвески колеса обеспечивает общее передаточное отношение между амортизатором 44 и рычагом подвески 50 менее 1: 1 из-за непрямого соединения (через рычажный механизм 46 ) колесо 14 и амортизатор 44 . Кроме того, из-за дуг движения различных элементов связи в любой заданной точке во время сжатия мгновенное передаточное отношение и передаточное отношение могут изменяться нелинейно.

Центральная ось I промежуточного вала 80 амортизатора 44 расположена под углом B от 0 ° до 20 ° относительно центральной оси F первого рычага 32 , центральной оси F первого рычага 32 определяется линией, образованной между шарниром амортизатора первого рычага 42 и неподвижным шарниром 40 первого рычага. В других вариантах реализации центральная ось I промежуточного вала 80 амортизатора 44 образует угол с центральной осью F первого рычага 32 в диапазоне от 0 ° до 15 °.В других вариантах реализации центральная ось I промежуточного вала 80 амортизатора 44 образует угол с центральной осью F первого рычага 32 в диапазоне от 0 ° до 30 °. Угол B может изменяться в этих диапазонах во время сжатия и растяжения.

В некоторых вариантах осуществления первый рычаг 32 включает в себя полую часть 86 , а амортизатор 44 расположен, по меньшей мере, частично внутри полой части 86 первого рычага 32 .Аналогично, в других вариантах осуществления второй рычаг 33 может включать в себя полую часть 186 , а пружинный блок 48 может быть, по меньшей мере, частично расположен внутри полой части , 186, 186 .

Фиксированный шарнир рычага амортизатора 52 смещен вперед относительно центральной оси I промежуточного вала 80 амортизатора 44 . Другими словами, центральная ось I промежуточного вала 80 амортизатора 44 расположена между неподвижным шарниром 52 амортизатора и плавающим шарниром 54 амортизатора в плоскости, определяемой центральной осью I. промежуточного вала 80 , фиксированного шарнира рычага амортизатора 52 и плавающего шарнира рычага амортизатора 54 (т.е.е. плоскость, определяемая видом на фиг. 2А и 2Б).

Линия между первой осью опоры колеса 64 и второй осью опоры колеса 66 определяет ось WC опоры колеса, а опора колеса 68 смещена от оси WC опоры колеса в плоскости, определяемой ось WC держателя колеса и опора колеса 68 (т.е. плоскость, определенная видами на фиг. 2A и 3B). В некоторых вариантах осуществления опора 68, колеса смещена от оси WC держателя колеса в сторону первого рычага 32 , например, вариант осуществления, показанный на фиг.2А и 3А. В других вариантах осуществления крепление 68, колеса может быть смещено от оси WC держателя колеса от первого рычага 32 , например, в некоторых вариантах осуществления держателя 62 колеса, показанных на фиг. 8.

В варианте осуществления, показанном на фиг. 2A, 2B, 3A и 3B, крепление колеса 68 , 168 расположено позади фиксированного шарнира 52 амортизатора или фиксированного шарнира 152 пружинного рычага, так что центральная ось I промежуточный вал 80 , 180 амортизатора 44 или пружинного узла 48 , расположен между опорой колеса 68 , 168 и неподвижным шарниром амортизатора 52 , или Фиксированный шарнир пружинного рычага 152 , в плоскости, определяемой центральной осью I промежуточного вала 80 , 180 , опорой колеса 68 , 168 и неподвижным шарниром амортизатора 52 , или Фиксированный шарнир с пружинным рычагом 152 (т.е.е. плоскость, определяемая видами на фиг. 2А и 2Б).

Теперь обратимся к РИС. 4A, в одном варианте осуществления амортизатор , 44, может включать в себя встроенный амортизатор, имеющий корпус , 89, амортизатора и корпус , 88, амортизатора, последовательно расположенные вдоль, по существу, общей центральной оси.

Корпус амортизатора 89 и корпус амортизатора 88 должны рассматриваться как расположенные на одной линии и располагаться последовательно вдоль, по существу, общей центральной оси, когда центральная ось корпуса амортизатора 88 и центральная ось амортизатора тела 89 смещены друг относительно друга не более чем на 100% наружного диаметра промежуточного вала 80 .В других вариантах осуществления корпус амортизатора , 89, и корпус пружины амортизатора , 88, смещены друг относительно друга не более чем на 50% внешнего диаметра промежуточного вала 80 . В других вариантах осуществления корпус амортизатора , 89, и корпус пружины амортизатора , 88, смещены друг относительно друга максимум на 33% от внешнего диаметра промежуточного вала 80 . В других вариантах осуществления корпус 89 амортизатора и корпус 88 амортизатора смещены друг относительно друга не более чем на 25% внешнего диаметра промежуточного вала 80 .В предпочтительном варианте осуществления тело амортизатора , 89, и тело амортизатора , 88 имеют общую центральную ось.

Входной вал 80 выходит из корпуса демпфера 89 , а выходной вал 90 проходит в корпус демпфера 89 и в корпус амортизатора 88 . Вторая опора амортизатора 58 сформирована на одном конце переднего вала 80 , а передний вал 80 шарнирно соединен с шарниром соединения амортизатора 60 второй опорой амортизатора 58 , так что передний вал 80 и выходной вал , 90, являются сжимаемыми и растягиваемыми относительно корпуса амортизатора 89 , поскольку звено 50 амортизатора поворачивается вокруг неподвижного шарнира 52 амортизатора.В вариантах осуществления, показанных на фиг. 4A, корпус 89 амортизатора расположен между корпусом 88 амортизатора и второй опорой 58 амортизатора.

Амортизатор 44 включает в себя поршень ударного газа 81 и зону первого газового поршня 110 . Амортизатор 44 включает в себя сальник вала 85 . Уплотнение вала 85 используется для уплотнения демпфирующей жидкости или газа внутри корпуса амортизатора 89 и / или внутри корпуса амортизирующей пружины 88 , допуская осевое перемещение промежуточного вала 80 и / или выходного вала 90 .Уплотнение вала , 85, может быть расположено на одном конце корпуса амортизирующей пружины , 88 , при этом уплотняющий газ внутри корпуса ударной пружины 88 и допускает осевое перемещение выходного вала 90 . Уплотнение вала , 85, может быть расположено на одном конце корпуса амортизатора 89 , при этом демпфирующая жидкость уплотняется внутри корпуса амортизатора 89 и допускает осевое перемещение выходного вала 90 . Уплотнение вала , 85, может быть расположено на одном конце корпуса амортизатора 89 , при этом демпфирующая жидкость уплотняется внутри корпуса амортизатора 89 и допускает осевое перемещение промежуточного вала 80 .Амортизатор , 44, может включать в себя одно или любую комбинацию уплотнений вала , 85, в местах, описанных выше.

Теперь обратимся к РИС. 4B, в другом варианте осуществления амортизатор , 44, может включать в себя встроенный амортизатор, имеющий корпус , 89, амортизатора и корпус , 88 амортизатора, последовательно расположенные вдоль, по существу, общей центральной оси. Амортизатор может дополнительно включать в себя передний вал 80 , который выходит из корпуса амортизатора 89 , и выходной вал 90 , который проходит в корпус амортизатора 89 и в корпус 88 амортизатора.Вторая опора амортизатора 58 сформирована на одном конце переднего вала 80 , а передний вал 80 шарнирно соединен с шарниром соединения амортизатора 60 второй опорой амортизатора 58 , так что передний вал 80 и выходной вал , 90, являются сжимаемыми и растягиваемыми относительно корпуса амортизатора 89 , поскольку звено 50 амортизатора поворачивается вокруг неподвижного шарнира 52 амортизатора. В вариантах осуществления, показанных на фиг.4B, корпус 89 амортизатора расположен между корпусом 88 амортизатора и второй опорой 58 амортизатора.

Амортизатор 44 включает в себя газовый поршень 88 и первую зону газового поршня 110 . Амортизатор 44 включает в себя сальник вала 85 . Уплотнение вала 85 используется для уплотнения демпфирующей жидкости или газа внутри корпуса амортизатора 89 и / или корпуса амортизатора 88 , позволяя при этом осевое перемещение переднего вала 80 и / или выходного вала 90 .Уплотнение вала , 85, может быть расположено на одном конце корпуса пружины амортизатора , 88 , в то время как уплотняющий газ внутри корпуса пружины амортизатора 88 и допускает осевое перемещение выходного вала 90 . Уплотнение вала , 85, может быть расположено на одном конце корпуса амортизатора 88 , при этом уплотняющий газ внутри корпуса амортизатора 88 и дополнительно уплотняющая демпфирующая жидкость внутри корпуса амортизатора 89 и допускает осевое перемещение выходного вала 90 .Уплотнение вала , 85, может быть расположено на одном конце корпуса амортизатора 89 , при этом демпфирующая жидкость уплотняется внутри корпуса амортизатора 89 и допускает осевое перемещение промежуточного вала 80 . Амортизатор , 44, может включать в себя одно или любую комбинацию уплотнений вала , 85, в местах, описанных выше.

Теперь обратимся к РИС. 4C, в еще одном варианте осуществления амортизатор , 44, может включать в себя встроенный амортизатор, имеющий корпус , 88, амортизатора и корпус , 89, амортизатора, последовательно расположенные вдоль, по существу, общей центральной оси.Амортизатор может дополнительно включать в себя передний вал 80 , который проходит от корпуса 88 амортизатора, и выходной вал 90 , который проходит в корпус амортизатора 89 и в корпус 88 амортизатора. Вторая опора амортизатора 58 сформирована на одном конце переднего вала 80 , а передний вал 80 шарнирно соединен с шарниром соединения амортизатора 60 с помощью второй опоры амортизатора 58 , так что передний вал 80 и выходной вал , 90, являются сжимаемыми и растягиваемыми относительно тела пружины амортизатора 88 , поскольку звено 50 амортизатора поворачивается вокруг неподвижного шарнира 52 амортизатора.Вариант исполнения, показанный на фиг. 4C отличается от варианта осуществления по фиг. 4A, тем, что корпус 88 амортизатора расположен между корпусом 89 амортизатора и второй опорой 58 амортизатора. В вариантах осуществления, показанных на фиг. 4A, корпус амортизатора 89 был расположен между корпусом амортизатора 88 и второй опорой 58 амортизатора.

Амортизатор 44 включает в себя поршень ударного газа 81 и зону первого газового поршня 110 .Амортизатор 44 включает в себя сальник вала 85 . Уплотнение вала 85 используется для уплотнения демпфирующей жидкости или газа внутри корпуса амортизатора 88 и / или корпуса амортизатора 89 , при этом допуская осевое перемещение переднего вала 80 и / или выходного вала 90 . Уплотнение вала , 85, может быть расположено на одном конце корпуса амортизатора , 89, , одновременно уплотняя демпфирующую жидкость или газ внутри корпуса амортизатора 89 и допуская осевое перемещение выходного вала 90 .Уплотнение вала , 85, может быть расположено на одном конце корпуса амортизирующей пружины , 88 , в то время как уплотняющий газ внутри корпуса ударной пружины 88 и допускает осевое перемещение выходного вала 90 . Уплотнение вала , 85, может быть расположено на одном конце корпуса пружины амортизатора 88 , в то время как уплотняющий газ внутри корпуса пружины амортизатора 88 и допускает осевое перемещение промежуточного вала 80 .

Теперь обратимся к РИС. 4D, в еще одном варианте осуществления амортизатор , 44, может включать в себя встроенный амортизатор, имеющий корпус , 88, амортизатора и корпус , 89, амортизатора, последовательно расположенные вдоль, по существу, общей центральной оси.Амортизатор может дополнительно включать в себя передний вал 80 , который проходит от корпуса 88 амортизатора, и выходной вал 90 , который проходит в корпус амортизатора 89 и в корпус 88 амортизатора. Вторая опора амортизатора 58 сформирована на одном конце переднего вала 80 , а передний вал 80 шарнирно соединен с шарниром соединения амортизатора 60 с помощью второй опоры амортизатора 58 , так что передний вал 80 и выходной вал , 90, являются сжимаемыми и растягиваемыми относительно тела пружины амортизатора 88 , поскольку звено 50 амортизатора поворачивается вокруг неподвижного шарнира 52 амортизатора.Вариант исполнения, показанный на фиг. 4D отличается от вариантов на фиг. 4B тем, что корпус 88 амортизатора расположен между корпусом 89 амортизатора и второй опорой 58 амортизатора. В вариантах осуществления, показанных на фиг. 4B, корпус амортизатора 89 был расположен между корпусом пружины амортизатора 88 и второй опорой амортизатора 58 .

Амортизатор 44 включает сальник вала 85 . Уплотнение вала 85 используется для уплотнения демпфирующей жидкости или газа внутри корпуса амортизатора 88 и / или корпуса амортизатора 89 , при этом допуская осевое перемещение переднего вала 80 и / или выходного вала 90 .Уплотнение вала , 85, может быть расположено на одном конце корпуса амортизатора , 89, , одновременно уплотняя демпфирующую жидкость или газ внутри корпуса амортизатора 89 и допуская осевое перемещение выходного вала 90 . Уплотнение вала , 85, может быть расположено на одном конце корпуса амортизатора 89 , одновременно уплотняя демпфирующую жидкость или газ внутри корпуса амортизатора 89 и дополнительно уплотняя газ внутри корпуса амортизатора 88 , и допускает осевое движение выходного вала 90 .Уплотнение вала , 85, может быть расположено на одном конце корпуса пружины амортизатора 88 , при этом уплотняющий газ внутри корпуса пружины амортизатора 88 и допускает осевое перемещение промежуточного вала 80 .

Возвращаясь снова к РИС. 4E, в одном варианте осуществления пружинный блок , 48, может включать в себя передний вал , 180, , который проходит от корпуса пружины , 188, . Первая опора пружины 57 расположена в непосредственной близости от корпуса пружины 188 .Вторая опора пружины 59 расположена в непосредственной близости от одного конца промежуточного вала 180 , а промежуточный вал 180 шарнирно соединен с шарниром соединения пружины 160 второй опорой пружины 59 таким образом, что Вал , 180, является сжимаемым и выдвигающимся относительно корпуса пружины 188 , поскольку пружинное звено 150 поворачивается вокруг неподвижного шарнира 152 пружинного рычага. Вариант исполнения, показанный на фиг.4E отличается от вариантов на фиг. 4A, B, C и D в том, что нет выходного вала 90 или демпфера 94 .

Пружинный блок 48 включает уплотнение вала 185 . Уплотнение вала 185 используется для уплотнения газа внутри корпуса пружины 188 , обеспечивая при этом осевое перемещение промежуточного вала 180 . Уплотнение вала 185 может быть расположено на одном конце корпуса пружины 188 , в то время как уплотняющий газ внутри корпуса пружины 188 и допускает осевое перемещение промежуточного вала 180 .

РИС. 5A показан узел подвески колеса по фиг. 2А, с амортизатором по фиг. 4A или 4B, в технических символах, которые различают механическую пружину 47 (в данном случае газовую пружину) и рычаг 49 (или демпфер) амортизатора 44 . Корпус приборной панели 49 и один конец механической пружины 47 соединены с первой опорой амортизатора 56 для функционального соединения пневматической пружины с демпфером для обеспечения одновременного движения компонентов пружины и демпфера во время сжатия подвески и расширение.Механическая пружина 47 расположена над приборной панелью 49 в линейной конфигурации в этом варианте осуществления.

РИС. 5B показан узел подвески колеса по фиг. 2А, с амортизатором по фиг. 4C или 4D, в технических символах, которые различают механическую пружину 47 и приборную панель 49 амортизатора 44 . Корпус приборной панели 49 и один конец механической пружины 47 соединены с первой опорой амортизатора 56 для функционального соединения пневматической пружины с демпфером для обеспечения одновременного движения компонентов пружины и демпфера во время сжатия подвески и расширение.В этом варианте осуществления приборная панель 49 расположена над механической пружиной 47 в линейной конфигурации.

РИС. 5С показан узел подвески колеса по фиг. 2B, с пружинным блоком 48 фиг. 4E в технических символах, которые отличают механическую пружину 47 пружинного блока 48 . Корпус механической пружины 47 соединен с первой опорой пружины 57 для обеспечения рабочего движения компонентов пружины во время сжатия и растяжения подвески.

Возвращаясь к фиг. 2A и 3A, тяга управления 70 шарнирно установлена ​​на первом рычаге 32 на первом шарнире управления рычага 76 , который расположен между фиксированным шарниром 40 первого рычага и шарниром амортизатора первого рычага 42 , по длине первого плеча 32 .

Теперь обратимся к фиг. 6A-6D проиллюстрированы несколько вариантов конструкции, которые могут использоваться в качестве любых шарниров (фиксированных и / или плавающих), например, как фиксированный шарнир 52 амортизатора и / или плавающий шарнир 54 амортизатора, описано здесь.

РИС. 6A показан шарнир кардана 100 . Карданный шарнир включает в себя первый элемент 101 и второй элемент 102 , которые шарнирно соединены друг с другом вилкой 105 , которая содержит первый палец 103 и второй палец 104 . В результате первый элемент 101 и второй элемент , 102, могут перемещаться относительно друг друга вокруг оси первого пальца , 103, и / или вокруг оси второго пальца , 104, .

РИС. 6B показан изгибающийся шарнир 200 . Изгибающийся шарнир , 200, включает в себя гибкий участок 203 , расположенный между первым элементом 201 и вторым элементом 202 . В проиллюстрированном варианте осуществления первый элемент 201 , второй элемент 202 и гибкий участок 203 могут быть выполнены как единое целое. В других вариантах осуществления первый элемент 201 , второй элемент 202 и гибкая часть 203 могут быть отдельными элементами, которые соединены друг с другом.В любом случае гибкая часть 203 допускает относительное движение между первым элементом 201 и вторым элементом 202 относительно гибкой части 203 . Гибкая часть , 203, является более гибкой, чем элементы 201 и 202 , что позволяет локализовать изгиб гибкой части 203 . В проиллюстрированном варианте осуществления гибкая часть , 203, образована более тонкой частью всей конструкции.Гибкая часть , 203, достаточно утончена, чтобы обеспечить гибкость всей конструкции. В некоторых вариантах гибкая часть 203 короче 100 мм. В некоторых вариантах гибкая часть 203 короче 70 мм. В некоторых вариантах гибкая часть 203 короче 50 мм. В некоторых вариантах гибкая часть 203 короче 40 мм. В некоторых предпочтительных вариантах гибкая часть 203 короче 30 мм.В некоторых других предпочтительных вариантах гибкая часть 203 короче 25 мм.

РИС. 6C показан шарнир , 300, стержневого пальца. Ось шарнира стержня включает в себя первый рычаг 301 стержня и второй рычаг 302 стержня, которые с возможностью вращения соединены с центральной ступицей 303 . Центральная ступица 303 позволяет первой штанге 301 и второй штанге 302 вращаться вокруг общей оси.

РИС.6D показан шарнир , 400, для монтажа на стойке. Ось , 400, для установки стойки включает в себя монтажный стержень , 401, , который проходит от первого элемента амортизатора , 402, . Монтажный шток 401 соединен с конструкцией 407 гайкой 404 , одним или несколькими фиксаторами 405 и одной или несколькими втулками 406 . Первый амортизатор , 402, допускает относительное перемещение за счет смещения втулок , 406, , что позволяет установочному штоку , 401, перемещаться относительно конструкции , 407, , по меньшей мере, с одной степенью свободы.

РИС. 7A иллюстрирует определенный вариант осуществления узла подвески колеса на виде спереди, где пространство между первым рычагом 32 и вторым рычагом 33 рулевой вилки 30 частично определяет проем колеса 61 . Переднее колесо 14 перемещается в пределах диапазона 15 во время сжатия и растяжения подвески. Отверстие для колеса 61 обеспечивает зазор для переднего колеса 14 , так что переднее колесо 14 не касается рулевой вилки 30 во время сжатия и выдвижения подвески.В этом варианте осуществления амортизатор 44 показан расположенным на первом рычаге 32 , а пружинный блок 48 показан расположенным на втором рычаге 33 . В других вариантах осуществления амортизатор , 44, и пружинный блок , 48, можно поменять местами, при этом амортизатор расположен во втором рычаге 33 , а пружинный блок расположен на первом рычаге 32 . Для ясности, хотя первый рычаг , 32, показан с левой стороны на фигурах, а второй рычаг , 33, показан справа на фигурах, в других вариантах осуществления первый рычаг , 32, может быть расположен на правая сторона, если смотреть спереди, и второй рычаг , 33, могут быть расположены с левой стороны, если смотреть спереди в направлении движения.

Тяга амортизатора 50 (или пружинная тяга 150 ) шарнирно соединена с фиксированным шарниром первого рычага 40 или с фиксированным шарниром второго рычага 140 на фиксированном шарнире рычага амортизатора 52 , или на неподвижном шарнире 152 пружинного звена, так что звено амортизатора 50 (или пружинное звено 150 ) может вращаться вокруг первой оси поворота 53 a неподвижного шарнира амортизатора 52 ( или фиксированного шарнира пружинного рычага 152 ) и фиксированного шарнира рычага амортизатора 52 (или фиксированного шарнира пружинного рычага 152 ) остается в фиксированном положении относительно первого рычага 32 или второго рычага 33 , а звено амортизатора 50 (или пружинное звено 150 ) подвижно относительно первого рычага 32 или второго рычага 33 .

Амортизатор 44 включает в себя первую опору амортизатора 56 и вторую опору амортизатора 58 , при этом первая опора амортизатора 56 шарнирно соединена с первым рычагом 32 и может вращаться вокруг второй оси поворота 53 б . Вторая опора амортизатора 58 сформирована на одном конце промежуточного вала 80 , а промежуточный вал 80 шарнирно соединен вокруг третьей оси поворота 53 c с шарниром соединения амортизатора 60 вторым опора амортизатора 58 таким образом, чтобы промежуточный вал 80 был сжимаемым и раздвигающимся относительно корпуса амортизатора 89 и корпуса амортизатора 88 , когда рычаг амортизатора 50 поворачивается вокруг неподвижного шарнира 52 рычага амортизатора.Амортизатор 44 включает в себя поршень ударного газа 81 и зону первого газового поршня 110 .

Пружинный блок 48 включает в себя первую опору пружины 57 и вторую опору пружины 59 , при этом первая опора пружины 57 шарнирно соединена со вторым рычагом 33 вокруг четвертой оси поворота 53 д . Вторая опора для второй пружины 59 сформирована на одном конце промежуточного вала 180 , а промежуточный вал 180 шарнирно соединен вокруг третьей оси поворота 53 c с шарниром соединения пружины 160 посредством второе крепление пружины 59 таким образом, чтобы промежуточный вал 180 был сжимаемым и выдвигающимся относительно корпуса пружины 188 , когда пружинное звено 150 поворачивается вокруг неподвижного шарнира 152 звена пружины.Пружинный блок 48 включает в себя пружинный газовый поршень 188 и вторую зону газового поршня 111 .

Площадь первого газового поршня 110 не равна площади второго газового поршня 111 . В некоторых вариантах осуществления площадь второго газового поршня 111 больше, чем площадь первого газового поршня 110 . В некоторых вариантах реализации площадь второго газового поршня 111 составляет от 2% до 300% больше, чем площадь первого газового поршня 110 .В других вариантах реализации площадь второго газового поршня 111 предпочтительно на 15-100% больше, чем площадь первого газового поршня 110 , например, от 15% до 40%, и даже более предпочтительно от 25% до На 30% больше площади первого газового поршня 110 . Площадь второго газового поршня 111 на 15-40% больше, в частности на 25-30% больше, чем площадь первого газового поршня 110 , что обеспечивает удобство для водителя и легкость нагнетания давления в пневматической пружине амортизатора. 92 и пружина газовая 192 .Специалист в данной области техники после ознакомления с идеями раскрытия сможет отрегулировать относительные размеры области , 110, первого газового поршня и области 111 второго газового поршня для компенсации демпфера любого размера.

РИС. 7B показан узел подвески колеса по фиг. 7A, вид спереди, с амортизатором, показанным на фиг. 4A-D и пружинный блок по фиг. 4E в технических обозначениях, которые различают механическую пружину 47 и рычаг 49 амортизатора 44 и пружинный блок 48 .Корпус приборной панели 49 и один конец механической пружины 47 соединены с первой опорой амортизатора 56 для функционального соединения газовой пружины амортизатора с демпфером для обеспечения одновременного движения компонентов пружины и демпфера во время сжатия подвески. и расширение. Панель приборов 49 расположена под механической пружиной 47 в линейной конфигурации в этом варианте осуществления, но приборная панель 49 может быть расположена выше или концентрично по отношению к механической пружине 47 в других конфигурациях.

Пространство между первым рычагом 32 и вторым рычагом 33 рулевой вилки 30 частично определяет проем колеса 61 . Переднее колесо 14 перемещается в пределах диапазона 15 во время сжатия и растяжения подвески. Отверстие для колеса 61 обеспечивает зазор для переднего колеса 14 , так что переднее колесо 14 не касается рулевой вилки 30 во время сжатия и растяжения подвески.В этом варианте осуществления амортизатор 44 , который содержит механическую пружину 47 и приборную панель 49 , расположен на первом рычаге 32 , а пружинный блок 48 содержит механическую пружину 47 , расположен на втором плече 33 . В других вариантах осуществления амортизатор 44 может быть расположен на втором рычаге 33 , а пружинный блок 48 может быть расположен на первом рычаге 32 .

Тяга амортизатора 50 шарнирно соединена с неподвижным шарниром первого рычага 40 на неподвижном шарнире шарнирного сочленения 52 , так что звено амортизатора 50 может вращаться вокруг первой оси поворота 53 a фиксированного шарнира 52 амортизатора и фиксированного шарнира 52 амортизатора остается в фиксированном положении относительно первого рычага 32 , в то время как рычаг амортизатора 50 подвижен относительно первого рычага 32 .

РИС. 8 - схематический вид сбоку некоторых альтернативных вариантов колесных опор, которые могут использоваться в узлах подвески, показанных на фиг. 1-7. Проиллюстрировано первое колесное крепление 62 , и следует понимать, что особенности первого колесного опора 62 могут быть аналогичными или эквивалентными характеристикам второго колесного суппорта , 162 , как проиллюстрировано на других фигурах в данном документе. В проиллюстрированных вариантах осуществления опора колеса 68, может быть расположена в любой точке, прикрепленной к первой опоре колеса 62 .Крепление колеса 68 может быть расположено с любой стороны или на одной линии с линейной осью WC опоры колеса. Опора колеса 68 может быть расположена между первой осью опоры колеса 64 и второй опорой опоры колеса 66 или опора колеса 68 может быть расположена не между первой опорой опоры колеса 64 и колесом. несущая вторая ось 66 .

Как здесь используется, демпфер - это устройство, которое принимает входное значение при смещении вала и сопротивляется смещению вала.Сопротивление смещению вала можно измерить как выходную силу относительно смещения, скорости и / или ускорения вала. Демпфер может выдавать силу, которая зависит от смещения вала, скорости и / или ускорения. Демпфер может включать в себя объем масла под давлением, в котором давление может создаваться пневматической пружиной, включая объем демпфирующего газа, или другими способами. Демпфер, использующий пневматическую пружину для создания давления в объеме масла, может включать в себя газовый поршень, который обычно называют внутренним плавающим поршнем или сокращенно «IFP», чтобы отделить объем демпферного газа от объема демпферного масла.В некоторых амортизаторах, использующих объем масла под давлением, давление масла действует на область вала амортизатора, создавая выходное усилие на валу амортизатора. Демпфер, имеющий демпферный газовый поршень, может использоваться вместе с пневматической пружиной, имеющей собственный газовый поршень.

В некоторых предпочтительных вариантах осуществления пружина или пружинный блок включает в себя пневматическую пружину 192 , при этом пневматическая пружина 192 пружины создает выходное усилие относительно смещения вала.

В некоторых предпочтительных вариантах осуществления амортизатор 44 включает в себя пружину амортизатора 92 и амортизатор 94 , при этом пружина амортизатора 92 и амортизатор 94 амортизатора 44 действуют комбинированная выходная сила.

Раскрытые узлы подвески колес имеют первую зону 110 газового поршня и вторую зону 111 газового поршня, которые не равны друг другу. В некоторых предпочтительных вариантах осуществления площадь первого газового поршня , 110, меньше, чем площадь второго газового поршня 111 , что обеспечивает более равное выходное усилие между амортизатором 44 и пружинным блоком 48 , что помогает для более равномерного распределения усилий в рычажном механизме и предотвращения пагубных последствий углового смещения колеса.Кроме того, если размер области первого газового поршня 110 меньше площади второго газового поршня 111 , пневматическая пружина амортизатора 92 и пневматическая пружина 192 пружины могут находиться под давлением до того же давления газа посредством пользователь, создавая разные выходные силы, чтобы компенсировать указанные выше различия между стороной амортизатора и стороной вилки в сборе с пневматической пружиной. Специалист в данной области техники после ознакомления с принципами раскрытия сущности сможет отрегулировать относительные размеры первой области газового поршня 110 и второй области газового поршня 111 для компенсации демпфера любого размера 94 и / или для создания желаемого давления газа для правильной настройки подвески для данного веса, так чтобы выходное усилие с обеих сторон вилки было по существу одинаковым.

Раскрытые узлы подвески колес могут быть спроектированы так, чтобы они были легче по весу, с меньшим трением, более податливыми, более безопасными и работали лучше, чем традиционные узлы подвески колес.

Раскрытые узлы подвески колес также уменьшают трение и повышают стабильность при торможении, поворотах и ​​амортизации по сравнению с традиционными узлами подвески колес.

Раскрытые узлы подвески колес особенно хорошо подходят для электровелосипедов.Электровелосипеды тяжелее и быстрее обычных горных велосипедов. Обычно ими управляют менее опытные и менее подготовленные гонщики, и для работы в нормальных условиях требуется более прочная передняя подвеска. Электровелосипеды сложно построить, поэтому требуется сложная интеграция двигателей и аккумуляторов в конструкцию рамы. Во многих случаях электрические детали большие и некрасивые.

Электровелосипеды, как правило, также непомерно дорого строить, требуя специальных приспособлений для адаптации двигателей и аккумуляторов. Для установки одного двигателя с центральным приводом дополнительные расходы для производителя примерно вдвое превышают стоимость обычной велосипедной рамы.Эта стоимость умножается и перекладывается на потребителя.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *