Расчет и изготовление резонатора для любого двухтактного

Расчет и изготовление резонатора для любого двухтактного
двигателя
Я решил написать статью, потому что надоели всякие люди на сайте с идеями типа:, а
можно ли поставить глушитель от Жигулей или еще от какого-нибудь четырехтатника на
Ижак, преследуя лишь цель красоты. А то, что в глушители должен быть резонатор все
думают, а зачем.
Но ведь в глушителе происходит сложное пульсирующее возвратно-поступательное
движение
волн
газов,
имеющее
определенную
частоту.
Для оптимально подобранного глушителя необходимо, чтобы к моменту закрытия
выпускного окна обратная волна обеспечила возврат части отсосанной рабочей смеси в
цилиндр. Иначе говоря, требуется достижение резонанса или согласования частоты
собственных колебаний волны газов с частотой импульса этой волны на выпуске, т. е. с
числом
оборотов
двигателя.
Но так как частота собственных колебаний волны зависит еще и от параметров глушителя
(сечения, длины), а также от температуры газа в глушителе, необходим их тщательный
подбор.
В глушителе такой важнейший параметр, как общая длина, подбирается изменением
длины выпускной трубы и цилиндрической части глушителя
В наших с вами мотоциклах используется двигатель, рассчитанный на некие
<усредненные> условия эксплуатации, потому и возможности моторов, условно говоря,
<усредненные> - по показателям экономичности, долговечности, токсичности
отработавших газов. На получение таких показателей и приспособлена технология
массового производства, а это те рамки, которые порой сковывают конструкторов по
рукам и ногам. Поэтому прок от индивидуальной доводки будет. Остается правильно
поставить
задачи
и
правильно
их
решить.
Формулы для расчета глушителей двух-тактников существуют, но они громоздки, трудно
учесть все факторы. Хотя бы погодные. Не замечали, как меняется работа двигателя при
изменении температуры воздуха или влажности? Или температура выхлопных газов: мало
того, что в точке возле выпускного окна она не постоянна и сильно зависит от режима
работы двигателя. Газы, двигаясь внутри резонатора, вначале рас ширяются, остывая при
этом, а затем, сжимаясь в обратном конусе, вновь нагреваются и т. д. А ведь в основе
расчета глушителя стоит скорость звука в выхлопных газах, которая напрямую зависит от
температуры. Что же это за основа, если она постоянно меняется! Вот и остаются эти
формулы на страницах диссертаций. Даже на заводах глушители рассчитывают
упрощенным методом, потом доводят систему выпуска! на стенде, а затем, после
дорожных
испытаний,
все
равно
что-то
переделывают.
'
Глушитель не может обеспечить прирост мощности во всем диапазоне оборотов. Его
настраивают на тот режим, при котором стремятся получить прирост крутящего момента
(а не мощности!). При этом волна выхлопных газов должна успеть пройти через весь
резонатор, отразиться от обратного конуса и вернуться к выпускному окну в тот момент,
когда оно еще открыто, а продувочные окна уже закрылись. Если волна придет раньше, то
загонит часть рабочей смеси обратно в продувочные каналы. Если позже, - часть рабочей
смеси успеет вылететь в трубу (выхлопную). И в том, и в другом случае крутящий момент
(а, значит, и мощность) уменьшится. Самый важный размер - L (общая длина выпускной
системы от выпускного окна до конца обратного конуса) можно рассчитать по формуле:
L=[(аПРОД+аВЫП)/720*1/n*33600]/2
где: аПРОД - фаза продувки (град.);
аВЫП - фаза выпуска (град.); n - обороты двигателя, на которых надо получить прибавку
крутящего момента (об/мин); 33 360 м/мин - принимаемая средняя скорость волны газов в
выхлопной трубе. Чтобы получить аПРОД и аВЫП, снимите головку цилиндра и
закрепите на роторе генератора транспортир (его центр должен строго совпадать с осью
вращения коленвала). На генераторе сделайте начальную метку и, поворачивая, коленвал
по ходу вращения, отмечайте углы, при которых кромка днища поршня окажется у
верхнего края продувочных и выпускных окон. Не надейтесь, что, подставив в формулу
15 000 об/мин, а затем установив, скажем, на Jawa, изготовленный по получившимся
размерам резонатор, вы заставите мотор раскрутиться до этих оборотов. Все элементы
двигателя этого мотоцикла сделаны таким образом, чтобы он выдавал максимальный
крутящий момент на 3500 об/мин. Значит, и в формулу нужно подставить 3500 об/мин.
Получив общую длину выпускной трубы, можно определить приблизительный размер
частей(рис.1).
Длина <колена> должна составить 20-28% от общей длины; передний (прямой) конус - 3238%; цилиндрическая часть - 8-10% и обратный конус -30-35%. Диаметр <колена> - 6370% от диаметра цилиндра, а площадь сечения трубки глушащей части - 65-75% от
площади сечения <колена>. Диаметр средней цилиндрической части можно подсчитать,
зная диаметр <колена> и длину переднего конуса. Обычно его угол при вершине делают
около 12°. Воспользовавшись знаниями из школьного курса тригонометрии, получим
формулу:
ДСР =ДКОЛ + 0,21 *(умножить) LП.К. где: Дср - диаметр средней цилиндрической части;
Дкол - диаметр <колена>; LП.К. -длина переднего конуса. Так глушак рассчитали, теперь
бы его сделать надо. Колено выпускной трубы может быть изготовлено из прямой
тонкостенной (1-1,25 мм) трубы либо подбором имеющегося колена от серийного
мотоцикла. Радиус выгиба выпускной трубы подгоняется по раме мотоцикла и зависит от
места
расположения
глушителя.
Чтобы изогнуть по нужному радиусу выпускную трубу, ее следует заварить с одного
конца, наполнить сухим песком и плотно забить с другого конца деревянной пробкой.
Взять две паяльные лампы, разжечь их. Нагрев трубы производить по наружному радиусу,
оставляя внутренний более холодным. Изгибать трубу следует медленно, чтобы не было
трещин и складок, все время, сверяя радиус изгиба с заранее изготовленным шаблоном.
Изгиб выпускной трубы можно производить на слесарных роликах, можно залить
канифолью,
водой
и
заморозить,
и
гнуть
без
нагрева.
Готовое изогнутое колено подгонять на мотоцикле по месту, так чтобы оно плотно
входило в выпускной патрубок и глушитель, не мешало повороту переднего колеса и
хорошо вписывалось в раму мотоцикла. Если это верхняя выпускная труба, то она не
должна мешать работе гонщика на мотоцикле. Для надежного крепления выпускной
трубы к ней приваривается кронштейн крепления, а также ушко для страховки от
сползания ее с патрубка цилиндра. Фиксируется выпускная труба к цилиндру при помощи
стальной
проволоки.
Прямой конус и глушитель изготовляются из листовой стали толщиной 0.7-1 мм.
Желательно, чтобы глушитель был как можно ровнее и располагался в одной плоскости.
Допускаются небольшие повороты отдельных частей глушителя при подгонке их по раме
мотоцикла.
Следует уделить также внимание на крепление глушителя к раме мотоцикла. К
глушителю привираются специальные кронштейны с овальными отверстиями под болты
крепления. Толщина материала кронштейна 2,5 - 3 мм. Желательно делать два таких
кронштейна, с тем, чтобы надежней было его крепление. Крепление выпускной системы
должно быть не менее чем в двух точках, лучше в трех. Болты крепления глушителя
желательно шплинтовать или ставить на них контргайки. Глушитель и выпускную трубу
следует окрашивать в черный цвет. Желательно использовать огнеупорные краски. Но
можно применять и нитрокраски. Для изготовления выкроек конусов необходимо сделать
маленькие расчеты и начертить эскиз развертки (рис. 2).
Например, нужно подсчитать длины развернутых окружностей входа и выхода в
диффузор с тем, чтобы отложить их на радиусах, проведенных через точки пересечения
дуги и концов конуса: ? * d1 = 3.14 *40 = 125.6 мм; ? * d = 3,14 * 90 = 282,6 мм d1 = 44 мм;
d = 90 мм По развертке согнуть нужный диффузор, сварить, отрихтовать. Развертка
заготовки для цилиндрической части подсчитывается: ? * d =3,14 90 = 282,6 мм. Для
изготовления глушителя вырезаются заготовки (см. рис. 2), сгибаются конусы и цилиндр.
Автогенной сваркой производится прихватка, рихтовка конуса, окончательная сварка шва
- встык.Сварку производить горелкой малого размера (N 0, N 1) и тонкой проволокой
толщиной 1,5-2 мм. После сварки деталей произвести окончательную рихтовку и
подгонку частей глушителя друг к другу и по месту на раме мотоцикла.
Разметить, померить, прихватить по месту и, только убедившись, что все подогнано
правильно, окончательно заварить круговые швы. Можно изготовить и только отдельно
резонатор тогда его можно приделать к патрубку как родной, но лучше сварить, и не
мучится постоянным наматыванием айсбеста. Глушащую насадку можно изготавливать
уже как хочется, хоть ставить от копейки хоть от трактора, наиболее же оптимальный
вариант оформлен в статье "только руки береги" (рис.3).
P.S. В написание этой статьи использовался материал из журнала мото и книги
Григорьева."