試分析基于內(nèi)燃動(dòng)力的全新餅式發(fā)動(dòng)機(jī)

張宏 潘善忠 明言 李淵

（海軍工程大學(xué)，湖北 武漢 430032）

前言：餅式發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力來源為內(nèi)燃機(jī)作業(yè)，相較于傳統(tǒng)發(fā)電機(jī)來講，餅式發(fā)電機(jī)內(nèi)部不包括機(jī)油箱、連桿、冷卻水箱、點(diǎn)火裝置等元件，將其分成內(nèi)圓和外圓兩部分，其中內(nèi)圓通過螺栓看固定在機(jī)具上，外圓則起到傳遞動(dòng)力的作用。通過合理設(shè)計(jì)發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)框架，能充分發(fā)揮該設(shè)備運(yùn)行性能。當(dāng)前機(jī)械設(shè)備中，使用餅式發(fā)動(dòng)機(jī)的比例較大，在冶金、礦山等領(lǐng)域取得較好運(yùn)用。

一、餅式發(fā)動(dòng)機(jī)介紹

基于內(nèi)燃動(dòng)力的餅式發(fā)動(dòng)機(jī)，在工業(yè)生產(chǎn)上體現(xiàn)出重要應(yīng)用價(jià)值。將其分成外圓內(nèi)圓兩個(gè)組成構(gòu)造，在外圓圍繞內(nèi)圓運(yùn)動(dòng)中，可實(shí)現(xiàn)動(dòng)力的不斷傳遞，為發(fā)動(dòng)機(jī)組正常作業(yè)提供動(dòng)力支持。同時(shí)餅式發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣裝置設(shè)計(jì)在機(jī)身外部，利用兩個(gè)三葉式風(fēng)機(jī)組成，在發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行中進(jìn)行排風(fēng)操作，可實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)始終保持在良好的作業(yè)環(huán)境下。相較于其他發(fā)動(dòng)機(jī)來講，將排風(fēng)裝置安裝在機(jī)身外，能及時(shí)發(fā)散機(jī)體溫度，排氣效果較好，從而保障氣缸穩(wěn)定運(yùn)行[1]。同時(shí)，餅式發(fā)動(dòng)機(jī)體現(xiàn)出重量輕、體積小、磨損小、能耗小、動(dòng)力大等特點(diǎn)，將其替代傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)用到各類機(jī)械設(shè)備中，能提高設(shè)備運(yùn)作質(zhì)量，滿足設(shè)備生產(chǎn)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)性能參數(shù)的要求。在新的政策環(huán)境中，餅式發(fā)動(dòng)機(jī)有著明顯應(yīng)用優(yōu)勢。另外，設(shè)計(jì)三葉式風(fēng)機(jī)進(jìn)行排氣處理，是針對(duì)餅式發(fā)動(dòng)機(jī)特別選擇的風(fēng)機(jī)類型，能快速完成排氣處理。具體來說，發(fā)動(dòng)機(jī)合理選擇是保證設(shè)備功能實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵，在工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域，應(yīng)推廣這一發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)，是設(shè)備制造技術(shù)先進(jìn)性的標(biāo)志。

二、餅式發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行原理

餅式發(fā)動(dòng)機(jī)外觀為圓餅狀，整個(gè)機(jī)體利用四根螺栓和機(jī)具連接在一起，且機(jī)體厚度和直徑比例為1：5，該發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)圓組成部分包括兩個(gè)半圓形工作室和長方體活塞。通過螺栓固定內(nèi)圓構(gòu)件?；钊饕怯砷L方形外殼及可活動(dòng)鉛心造成的，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)作時(shí)，鉛心在半圓形工作室中進(jìn)行往復(fù)運(yùn)動(dòng)，由于結(jié)構(gòu)組成獨(dú)特性，使其始終和外圓運(yùn)動(dòng)規(guī)律保持一致，協(xié)調(diào)各個(gè)組成構(gòu)件，達(dá)到預(yù)期的發(fā)動(dòng)機(jī)應(yīng)用效果。外圓則是由圓形鐵環(huán)和圓形護(hù)板構(gòu)成的，兩者互相作用能發(fā)揮外圓外力傳遞的功能。隨著外圓旋轉(zhuǎn)，燃燒室和活塞相互接觸，并在接觸時(shí)，氣體被送入燃燒室中，由于電極和燃燒室發(fā)生碰撞，將造成燃燒室氣體被點(diǎn)燃。當(dāng)氣體發(fā)生爆炸時(shí)，將產(chǎn)生較大作用力，促使外圓進(jìn)行旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，并且長方形活塞向相反方向移動(dòng)，隨著氣體不斷送入到燃燒室中，將持續(xù)做功，為發(fā)動(dòng)機(jī)作業(yè)提供動(dòng)力。

三、餅式發(fā)動(dòng)機(jī)的技術(shù)優(yōu)勢

以上主要闡述了餅式發(fā)動(dòng)機(jī)構(gòu)造特點(diǎn)和作業(yè)原理，由于不需要連桿、冷卻水箱、點(diǎn)火裝置等部件，使其具有可操作性強(qiáng)、維修操作簡單的優(yōu)點(diǎn)。另外，從餅式發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行實(shí)際來看，可發(fā)現(xiàn)其具有明顯的技術(shù)優(yōu)勢。一是外圓旋轉(zhuǎn)半周做功一次，在保證外圓運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定的條件下，能保證發(fā)動(dòng)機(jī)輸出功率平穩(wěn)，能很好運(yùn)用在機(jī)械設(shè)備使用上。并且機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)置上，不需要安裝連桿、曲軸旋轉(zhuǎn)等部件，使其擺動(dòng)幅度相對(duì)要小，運(yùn)行過程中噪音低且機(jī)體震動(dòng)小，能降低噪聲污染及機(jī)械構(gòu)件磨損程度，尤其是活塞兩側(cè)的密封片，能加大對(duì)這一部件完整性的保護(hù)，確保發(fā)動(dòng)機(jī)使用壽命較長。二是外圓及活塞部件的運(yùn)動(dòng)是依靠氣體爆炸時(shí)產(chǎn)生的推力完成的，運(yùn)行過程相對(duì)簡單。傳統(tǒng)發(fā)電機(jī)在作業(yè)中會(huì)消耗大量無用功，而餅式發(fā)動(dòng)機(jī)能有效解決這一問題，由此表明該發(fā)動(dòng)機(jī)具有一定節(jié)能優(yōu)勢。這一特點(diǎn)使其有著廣闊的發(fā)展空間，滿足能源節(jié)約的發(fā)展理念，能實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)利益最大化。三是氣體送入過程中，外圓燃燒室和內(nèi)圓延伸出來的牛角形電極互相摩擦進(jìn)行點(diǎn)火，相對(duì)來講點(diǎn)火操作簡單，不需要額外進(jìn)行點(diǎn)火時(shí)間校準(zhǔn)以及升壓等操作，提高了準(zhǔn)確可靠性，能實(shí)現(xiàn)連續(xù)作業(yè)。四是燃料氣體燃燒后將快速排出機(jī)體，并且混合氣體和冷氣在機(jī)體中的停留時(shí)間比例為1：4，其他發(fā)動(dòng)機(jī)的冷熱氣體停留時(shí)間比例約為1：1，由此可知，在冷氣的熱量轉(zhuǎn)移過程中，機(jī)體溫度不會(huì)過高，不需要針對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)安裝冷卻設(shè)備，起到節(jié)約能源的作用[2]。五是主要使用清潔能源，運(yùn)用在運(yùn)輸設(shè)備上，在持續(xù)行駛中不需要頻繁充電。例如，在汽車、摩托車等交通工具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面，運(yùn)用餅式發(fā)動(dòng)機(jī)，能減少駕駛中的較多限制。今后交通運(yùn)輸領(lǐng)域發(fā)展中，應(yīng)盡可能使用餅式發(fā)動(dòng)機(jī)，突出該設(shè)備應(yīng)用價(jià)值，為運(yùn)輸設(shè)備優(yōu)化和改造提供技術(shù)支持。另外，在一些工業(yè)生產(chǎn)設(shè)備中，為了降低設(shè)備運(yùn)行成本，可結(jié)合餅式發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行設(shè)備構(gòu)造設(shè)計(jì)，減少使用中的能源消耗。六是能結(jié)合實(shí)際應(yīng)用要求，制作大、中、小不同型號(hào)的發(fā)動(dòng)機(jī)，并且可采取單片制作和多片聯(lián)合使用的方法。根據(jù)動(dòng)力供應(yīng)要求確定開機(jī)狀態(tài)，避免不必要的能源浪費(fèi)，是實(shí)現(xiàn)節(jié)能目的的重要措施。七是將餅式發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)用到耕作、剪枝等機(jī)械設(shè)備中，可為設(shè)備作業(yè)提供理想動(dòng)力，由于這一發(fā)動(dòng)機(jī)質(zhì)量輕、體積小的特點(diǎn)，方便了上述設(shè)備的使用，達(dá)到輕便、節(jié)能的目的?？偟膩碚f，餅式發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)展和運(yùn)用，對(duì)冶金、醫(yī)藥、運(yùn)輸?shù)阮I(lǐng)域的發(fā)展有著促進(jìn)作用，是重要的內(nèi)燃動(dòng)力機(jī)。結(jié)論：綜上所述，隨著發(fā)電機(jī)制造技術(shù)不斷發(fā)展，逐漸產(chǎn)生了餅式發(fā)動(dòng)機(jī)，能滿足多種機(jī)械設(shè)備運(yùn)行要求，具有質(zhì)量輕、運(yùn)行穩(wěn)定的優(yōu)點(diǎn)。因此，有必要加大對(duì)餅式發(fā)動(dòng)機(jī)的探究，對(duì)其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和實(shí)際應(yīng)用有所了解的情況下，充分利用這一發(fā)電機(jī)設(shè)備，為工業(yè)生產(chǎn)高效進(jìn)行提供設(shè)備保障，進(jìn)而取得理想的生產(chǎn)加工效果。