Engineering
Dampfmaschinengetriebe
Öffnen Sie den Regler einer liegenden Maschine, die mit 6 bar Luft gespeist wird, und sehen Sie den Flachschieber dem Kolben voreilen: Überdeckung und Voreilwinkel des Exzenters sind so gelöst, dass der Dampfkanal im Totpunkt um das Voreilen öffnet und bei der gewählten Füllung schließt, genau acos(1 − 2c) des Kurbelwinkels. Verkürzen Sie die Füllung und die Luft expandiert im Zylinder, weniger Luft je Joule Arbeit, aber weniger Arbeit je Zyklus; belasten Sie die Bremse, bis der mittlere indizierte Druck sie nicht mehr trägt und die Maschine stehen bleibt; stellen Sie die Kurbel in den Totpunkt und sie läuft nicht an. Die zugeführte Enthalpie wird gegen Auspuff, Wand, Gasenergie und indizierte Arbeit verbucht, die indizierte Arbeit gegen Schwungrad, Reibung und Bremse.
Was passiert
Eine liegende Fabrikmaschine mit 100 mm Bohrung und 150 mm Hub läuft mit 6 bar Luft, damit die Steuerung ohne Kondensation zu sehen ist. Ein Muschelschieber auf einem Exzenter von 20 mm Hub lässt Luft in jedes Ende des doppelt wirkenden Zylinders ein und aus dem anderen aus; Überdeckung und Voreilwinkel werden durch Bisektion so gelöst, dass der Kanal im Totpunkt um das Voreilen von 1 mm öffnet und bei der gewählten Füllung schließt. Jede Kammer hat kompressiblen Strom durch ihre Kanäle in beide Richtungen und tauscht Wärme mit der Wand; das Schwungrad von 3,2 kg·m² trägt die Kurbel gegen Reibung und Bremse durch die Totpunkte. RK4 mit 20 µs; die zugeführte Enthalpie trifft Auspuff, Wand, Gasenergie und indizierte Arbeit, und die indizierte Arbeit trifft Schwungrad, Reibung und Bremse, beides bis auf Rundung.
Zum Ausprobieren
Lesen Sie den Füllungswinkel gegen acos(1 − 2c); verkürzen Sie die Füllung und vergleichen Sie Arbeit je Zyklus und Luft je Joule; belasten Sie die Bremse bis zum Stillstand; starten Sie im Totpunkt und sie bewegt sich nicht.
Das Modell und seine Grenzen
Luft als ideales Gas statt Dampf, konzentrierte Wandtemperatur, Schieber ohne Leckage oder Stangengeometrie, keine Kondensation oder schädliche Räume jenseits eines festen Anteils. Indikatorwerte sind die dieser Luftmaschine.
Gleichungen des Moduls
Gleichungen x_v = e·cos(θ − δ), cos δ = (l + L)/e, θ_c = acos(1 − 2c) A_s = w·max(0, x_v − l), A_e = w·max(0, −x_v) J·dω/dt = (p_h − p_c)·A·dx/dθ − T_f·sgn ω − T_b·sgn ω − c·ω MEP = W_cycle/(2V_s), H_in = ΔU + W_i + H_out + Q_wall
