dessiner un moteur oscillant à double effet

Un autre exercice, celui  du  dessin d'un oscillant à double effet . Il suffira d'en assembler deux pour obtenir un moteur permettant marche avant, marche arrière, ralentis. Toujours très simple ou simpliste !

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Un brouillon qui n'en est plus un, grâce à Eric !
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Le brouillon pour un moteur de 2 cm3 qui sera pourvu d'un inverseur de marche avec accouplement de deux oscillants.

un dessin assez simple

Pour déterminer quelques principes à respecter, c'est la reprise en grande partie du moteur du ENATA. 
L'expérience du dessin du SIMPLEX est aussi utile et doit être relue si on envisage de se lancer dans ce nouveau défi.
le dessin du SIMPLEX

4 étapes à suivre pour le dessin

Cliquez pour agrandir l'imageOn commence par dessiner les différentes parties du moteur en mouvement
A - pistons à coupelles de téflon de 4 mm d'épaisseur : entre PMH et PMB,  une course de 16 mm.
B - espace de 1 mm entre le piston et la bouchon, soit la moitié du trou du sabot.
C - bouchon inférieur égal à 3 fois le diamètre de la tige du piston, ici 9 mm
D - espace de 1 mm entre la le bouchon inférieur et le contre écrou.
E - chape de 11 mm
F - course du maneton, soit 16.
On obtient ainsi différentes cotes utiles pour la suite : - distance entre axe d'oscillation et axe moteur; - distance entre sommet du piston et axe de la chape et du maneton ; - longueur de la tige du piston et de ses filetages; -  hauteur du cylindre
Cliquez pour agrandir l'imageDessin d'un premier diagramme qui va permettre de visualiser la distance qu'on obtiendra entre les trous d'Admission et d'Echappement : ici on semble être proche de 2.5 mm.

Vérification par le calcul : en procédant comme avec le Simplex,on obtient 2,3 !
Cliquez pour agrandir l'imageIl est nécessaire qu'entre C et D on puisse *"placer" 2 fois le 1/2 diamètre du trou du sabot + 0.25 (moitié de la fermeture totale complète égale à 0.5, soit la distance d'un trou de sabot + 0.25)
Ici c'est facile et le trou du sabot pourra être de 2 comme souhaité.

Par contre, comme il n'est pas tellement aisé de tracer à 2.3, on prévoira les axes des trous d'Admission et d'Echappement à 2.5 pour un trou de 2.5 ou à 3 pour un trou de 3.5.

Remarque : pas d'incidence notable si on suit le tracé perpendiculaire à la ligne de symétrie ou si on trace sur le cercle d'oscillation (étude précédente).
Cliquez pour agrandir l'imageUn dernier diagramme pour  vérifier les angles de fermeture

Avec le rapporteur, l'angle FE - OA  est égal à 84° et le plan peut être accepté carl'angle maximum à ne pas dépasser est de 90° !

Avec le logiciel, on voit qu'on est très proche : 85°

quelques idées et remarques pour obtenir un moteur fonctionnant correctement


Ce sont celles issues de mes lectures ou de mes "cogitations", et  vérifiées par le dessin puis par des réalisations :
1 - une fermeture totale ramenée à 0.5
2 - un angle de fermeture qui ne doit jamais dépasser 90° pour un moteur oscillant à double effet
3 - sans presse-étoupe, un bouchon inférieur égal à au moins à 3 fois le diamètre de la tige du piston
4 - vérification par le calcul des côtes obtenues par le traçage
5 - plus on augmente la distance entre l'axe d'oscillation et l'axe moteur, plus on réduit les possibilités de perçage sur le sabot et le bâti.

que faire de cette épure ?

Avec ces croquis, on peut facilement construire 6 moteurs avec pistons à coupelles de téflon  ou autres en modifiant la hauteur de ce piston.
3 monocylindres à double effet (pas de marche arrière)  :
     
  • avec un cylindre de diamètre intérieur de 12, ou obtiendra 3.6 cm3     
  • si le diamètre intérieur est de 13, on aura 4.25 cm3     
  • et si on porte à 14, ce sera 5 cm3 .

3 bi-cylindres à double effet avec marche avant, arrière et ralentis :
     
  • avec un cylindre de diamètre intérieur de 12, ou obtiendra 7.2 cm3     
  • si le diamètre intérieur est de 13, on aura 9 cm3     
  • et si on porte à 14, ce sera 10 cm3 .

Les puristes penseront à déduire le volume de la tige du piston !
On peut dire que dessiner le modèle précédent est facilité par la taille car on ne trouve pas de problème à placer le trou du sabot, les trous d'Admission et d'Echappement .
..
En sera-t-il de même pour un tout petit moteur?

un autre dessin : projet d'un bi-cylindre oscillant de 2 cm3

Cliquez pour agrandir l'imageTube de 8 x 10 ... piston de 8 mm de hauteur ...course de 10 mm ... entre-axes de 27

Attention, ceci n'est qu'une épure, seuls les dessins définitifs seront à prendre en compte.  Ainsi, en les commençant, une  erreur commise sur ce croquis m'est apparue : les trous d'Admission et d' Echappement sont dessinés à l'envers (comme pour un moteur à simple effet !.) ; de plus l'ébauche a été faite avec une distance de 1 mm entre les bouchons et les PMH et PMB, et comme on verra qu'il n'y aura que 0.7 ... et il faudra, pour les bouchons, tenir compte de l'épaisseur des joints en téflon ...J'ai quand même laissé ce croquis pour voir comment on peut  remédier à la "grosse" erreur !

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Premier diagramme pour la recherche de l'espacement entre l'axe de symétrie et l'axe d'oscillation maximum.

Petite simplification en considérant que ODC est rectangle en D !!!
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Recherche du diamètre possible pour le trou du sabot ... ici deux possibilités .
Cliquez pour agrandir l'imagePetit calcul simple pour "préciser" le dessin : la fermeture semble correcte, moins de 90° si on multiplie par 2 !!! 
cas d'un foret de 1.4
Cliquez pour agrandir l'imagePar contre, après vérification, on est bien près de 90° . Ce moteur risque de ne pas démarrer seul, même avec 2 cylindres assemblés !
cas d'un foret de 1.45::

Conclusion, choisir le diamètre du trou du sabot à 1.40 mm.
Pour trouver des forets de 0.05 en 0.05 voir les "liens" (l'Octant).

Cliquez pour agrandir l'imageOn peut commencer à "habiller le moteur".

De la simplicité en obtenant le placage des sabots par un ressort intérieur.
Les deux cylindres seront indépendants et reliés par les tubulures d'Admission et d'Echappement. mais également fixés sur la platine.

L'axe moteur supérieur sera coupé en deux avec épaulements et ses deux parties réunies par une bague (le volant).

Présence de deux axes avec engrenages pour régler en grande partie la vitesse.

Un capot cachera l'intérieur....
Cliquez pour agrandir l'imageDes idées notées au fur à mesure sur un brouillon :

. à droite, recherche de la largeur du sabot pour qu'il ne dépasse pas du bâti en oscillant

. en haut à gauche, projet de fixation sur la platine : rainure dans le bâti et laiton de deux soudé.
Pour un bateau, si nécessaire, plutôt que de pencher le support moteur, on peut déplacer le rainurage afin d'obtenir l'angle désiré.

. recherche des engrenages ...
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Le moteur devrait ressembler à cela.

En fait, surtout pour les tubulures, tout dépendra de son utilisation : dans un bateau ou  ... dans une voiture !

de l'ébauche à un croquis plus affiné

En réalité, il faut résoudre le problème occasionné par l'erreur. Cette erreur apparaîtra si on vérifie  "bien" la distance entre le sommet du piston au PMH et celle au PMB : les distances du sommet au maneton en position haute et en position basse doivent être égales ! ! !

Deux solutions :
1 - garder le croquis tel quel et modifier la hauteur du piston
2 - garder la hauteur du piston mais jouer sur l'alimentation

La plus simple : reprendre le dessin du moteur, mais cette solution n'est pas envisagée car certaines pièces sont déjà réalisées !.
Cliquez pour agrandir l'image1 - modifier la hauteur du piston et on obtiendra ce croquis
ATTENTION : remplacer la côte de 24 par celle de 27 - entre axes)
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et le piston passera d'une hauteur de 8 à 6.6 et ce doit être jouable
Cliquez pour agrandir l'image2 - modifier l'alimentation : on  ne change rien à l'alimentation à partir du bâti (sur un cercle de 18); par contre l'alimentation intérieure se fait sur un cercle de 20 et la hauteur du piston reste égale à 8 mm ...
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... mais cela nécessitera un perçage en "biais" !

pour bien comprendre le fonctionnement du moteur

Voici un lien trouvé par Roger Klein : dans le menu du site, aller sur STEAM, puis "oscillating" et admirer .... http://www.animatedengines.com/index.shtml

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album terminé ...

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