Mecanisme cu abur. O mașină cu abur în secolul 21? Acest lucru este mai real ca niciodată

Și-a început expansiunea la începutul secolului al XIX-lea. Și deja la acea vreme se construiau nu numai unități mari în scop industrial, ci și decorative. Majoritatea cumpărătorilor lor erau nobili bogați care doreau să se distreze pe ei înșiși și pe copiii lor. După ce motoarele cu abur au devenit parte din viața societății, motoarele decorative au început să fie folosite în universități și școli ca modele educaționale.

Motoare cu abur moderne

La începutul secolului al XX-lea, relevanța motoarelor cu abur a început să scadă. Una dintre puținele companii care a continuat să producă mini-motoare decorative a fost compania britanică Mamod, care vă permite să achiziționați un eșantion de astfel de echipamente și astăzi. Dar costul unor astfel de mașini cu abur poate trece cu ușurință peste două sute de lire sterline, ceea ce nu este atât de mic pentru un bibelou pentru câteva nopți. Mai mult, pentru cei cărora le place să asambleze tot felul de mecanisme pe cont propriu, este mult mai interesant să creeze un simplu motor cu aburi cu propriile mâini.

E foarte simplu. Focul încălzește cazanul de apă. Sub influența temperaturii, apa se transformă în abur, care împinge pistonul. Atâta timp cât există apă în rezervor, volanta conectată la piston se va roti. aceasta circuit standard cladiri motor cu aburi... Dar puteți asambla un model cu o configurație complet diferită.

Ei bine, să trecem de la partea teoretică la lucruri mai distractive. Dacă ești interesat să faci ceva cu propriile mâini și ești surprins de astfel de mașini exotice, atunci acest articol este pentru tine, în el vă vom spune cu plăcere despre căi diferite cum să asamblați un motor cu abur cu propriile mâini. În același timp, însuși procesul de creare a unui mecanism dă bucurie nu mai puțin decât lansarea acestuia.

Metoda 1: mini motor cu abur DIY

Deci, să începem. Să asamblam cel mai simplu motor cu abur cu propriile noastre mâini. Nu sunt necesare desene, instrumente complexe și cunoștințe speciale.

Pentru început, luăm de sub orice băutură. Tăiați treimea inferioară din ea. Deoarece rezultatul va fi margini ascuțite, acestea trebuie îndoite spre interior cu un clește. Facem acest lucru cu grijă pentru a nu ne tăia. Deoarece majoritatea cutiilor de aluminiu au un fund concav, va trebui să fie nivelat. Este suficient să-l apăsați ferm cu degetul pe o suprafață tare.

La o distanță de 1,5 cm de marginea superioară a „sticlei” rezultată, este necesar să se facă două găuri una față de cealaltă. Este recomandabil să folosiți un perforator pentru aceasta, deoarece este necesar ca acestea să aibă cel puțin 3 mm în diametru. Pune o lumânare decorativă în fundul borcanului. Acum luăm folie obișnuită de masă, o încrețim și apoi înfășurăm mini-arzătorul nostru pe toate părțile.

Mini duze

În continuare, trebuie să luați o bucată de tub de cupru de 15-20 cm lungime. Este important ca aceasta să fie goală în interior, deoarece aceasta va fi noastră. mecanism principal punând structura în mișcare. Partea centrală a tubului este înfășurată în jurul creionului de 2 sau 3 ori, astfel încât se formează o mică spirală.

Acum trebuie să plasați acest element astfel încât locul curbat să fie plasat direct deasupra fitilului lumânării. Pentru a face acest lucru, dați tubului forma literei „M”. Totodată, afișăm secțiunile care coboară prin găurile făcute în mal. Astfel, tubul de cupru este fixat rigid deasupra fitilului, iar marginile sale sunt un fel de duze. Pentru ca structura să se rotească, este necesar să îndoiți capetele opuse ale „elementului M” la 90 de grade în laturi diferite... Construcția mașinii cu abur este gata.

Pornirea motorului

Borcanul se pune intr-un recipient cu apa. În acest caz, este necesar ca marginile tubului să fie sub suprafața acestuia. Dacă duzele nu sunt suficient de lungi, se poate adăuga o greutate mică pe fundul cutiei. Dar aveți grijă să nu scufundați întregul motor.

Acum trebuie să umpleți tubul cu apă. Pentru a face acest lucru, puteți coborî o margine în apă, iar cu a doua trage aer ca printr-un tub. Coborâm borcanul în apă. Aprindem fitilul lumânării. După un timp, apa din spirală se va transforma în abur, care, sub presiune, va zbura din capetele opuse ale duzelor. Cutia va începe să se rotească în recipient suficient de repede. Așa am obținut un motor cu abur cu propriile noastre mâini. După cum puteți vedea, totul este simplu.

Model de motor cu aburi pentru adulți

Acum să complicăm sarcina. Vom colecta mai multe motor serios fă-o singur cu abur. Mai întâi trebuie să luați o cutie de vopsea. Făcând acest lucru, ar trebui să vă asigurați că este absolut curat. Taiati un dreptunghi cu dimensiunile de 15 x 5 cm pe perete la 2-3 cm de jos.Latura lunga se aseaza paralel cu fundul cutiei. Tăiați o bucată de 12 x 24 cm din plasa metalică. Măsurați 6 cm de la ambele capete ale părții lungi. Îndoiți aceste secțiuni la un unghi de 90 de grade. Obținem o mică „masă cu platformă” cu o suprafață de 12 x 12 cm cu picioare de 6 cm. Instalăm structura rezultată pe fundul cutiei.

Mai multe găuri trebuie făcute în jurul perimetrului capacului și plasate în formă de semicerc de-a lungul unei jumătăți a capacului. Este de dorit ca găurile să aibă un diametru de aproximativ 1 cm.Acest lucru este necesar pentru a asigura o ventilație adecvată a spațiului interior. Un motor cu abur nu va funcționa bine dacă nu există suficient aer pentru a ajunge la sursa de incendiu.

Element principal

Facem o spirală dintr-un tub de cupru. Luați aproximativ 6 metri de țeavă de cupru moale de 1/4 inch (0,64 cm). Măsurăm 30 cm de la un capăt.Începând din acest punct, este necesar să facem cinci spire ale unei spirale cu diametrul de 12 cm fiecare. Restul țevii este îndoită în 15 inele cu un diametru de 8 cm. Astfel, la celălalt capăt ar trebui să existe 20 cm de țeavă liberă.

Ambele cabluri sunt trecute prin orificiile de ventilație din capacul cutiei. Dacă se dovedește că lungimea secțiunii drepte nu este suficientă pentru aceasta, atunci o tură a spiralei poate fi dezdoibilă. Cărbunele este plasat pe o platformă preinstalată. În acest caz, spirala ar trebui să fie plasată chiar deasupra acestei platforme. Cărbunele este așezat cu grijă între rândurile sale. Borcanul poate fi acum închis. Drept urmare, am primit un focar care va alimenta motorul. Motorul cu aburi este aproape gata cu mâinile noastre. A mai lasat putin.

Rezervor de apă

Acum trebuie să luați o altă cutie de vopsea, dar deja într-o dimensiune mai mică. În centrul capacului său este găurită o gaură cu diametrul de 1 cm. Pe partea laterală a cutiei se fac încă două găuri - una aproape în jos, a doua - mai sus, la capacul propriu-zis.

Luați două cruste, în centrul cărora se face o gaură din diametrele tubului de cupru. O țeavă de plastic de 25 cm este introdusă într-una dintre cruste, iar 10 cm în cealaltă, astfel încât marginea lor abia să iasă din dopuri. O crustă cu un tub lung este introdusă în deschiderea inferioară a unei cutii mici, iar un tub mai scurt este introdus în deschiderea superioară. Așezați recipientul mai mic pe recipientul mare de vopsea, astfel încât orificiul din partea inferioară să fie pe partea opusă pasajelor de ventilație ale recipientului mare.

Rezultat

Ca rezultat, ar trebui să obțineți următoarea construcție. Apa este turnată într-un borcan mic, care curge printr-o gaură din fund într-un tub de cupru. Se aprinde un foc sub spirală, care încălzește recipientul de cupru. Aburul fierbinte se ridică pe tub.

Pentru ca mecanismul să fie complet, este necesar să atașați un piston și un volant la capătul superior al tubului de cupru. Ca urmare, energia termică de ardere va fi transformată în forțe mecanice de rotație ale roții. Există un număr mare de scheme diferite pentru crearea unui astfel de motor cu ardere externă, dar în toate sunt întotdeauna implicate două elemente - focul și apa.

Pe lângă acest design, puteți colecta abur, dar acesta este material pentru un articol complet separat.

Interesul pentru vaporii de apă ca sursă accesibilă de energie a apărut odată cu primele cunoștințe științifice ale anticilor. Oamenii au încercat să îmblânzească această energie de trei milenii. Care sunt principalele etape ale acestui drum? A cui reflecții și proiecte au învățat omenirea să obțină beneficiul maxim din aceasta?

Condiții preliminare pentru apariția motoarelor cu abur

Nevoia de mecanisme care să poată facilita procesele intensive în muncă a existat întotdeauna. Până la jumătatea secolului al XVIII-lea, în acest scop erau folosite mori de vânt și roți de apă. Posibilitatea de a folosi energia eoliană depinde direct de capriciile vremii. Și pentru a folosi roțile de apă, fabricile trebuiau construite de-a lungul malurilor râurilor, ceea ce nu este întotdeauna convenabil și oportun. Și eficiența ambelor a fost extrem de scăzută. Esențial necesar motor nou, ușor de gestionat și lipsit de aceste dezavantaje.

Istoria invenției și îmbunătățirii motoarelor cu abur

Crearea unui motor cu abur este rezultatul unei lungi deliberări, succesului și eșecului sperantelor multor oameni de știință.

Începutul drumului

Primele proiecte unice au fost doar curiozități interesante. De exemplu, Arhimede a proiectat un tun cu abur, Heron din Alexandria a folosit energia aburului pentru a deschide ușile templelor antice. Iar cercetătorii găsesc note despre utilizarea practică a energiei aburului pentru activarea altor mecanisme în lucru Leonardo da Vinci.

Să luăm în considerare cele mai semnificative proiecte pe această temă.

În secolul al XVI-lea, inginerul arab Tagi al-Din a dezvoltat un proiect pentru o turbină cu abur primitivă. dar aplicație practică nu a primit din cauza împrăștierii puternice a jetului de abur furnizat palelor roții turbinei.

Avanză rapid către Franța medievală. Fizicianul și talentatul inventator Denis Papin, după multe proiecte nereușite, se oprește la următorul design: un cilindru vertical a fost umplut cu apă, peste care a fost instalat un piston.

Cilindrul a fost încălzit, apa a fiert și s-a evaporat. Aburul în expansiune ridică pistonul. Acesta a fost fixat la punctul de ridicare superior și era de așteptat ca cilindrul să se răcească și aburul să se condenseze. După condensarea aburului în cilindru, s-a format un vid. Pistonul, eliberat de prindere, a fost aruncat în vid sub influența presiunii atmosferice. Această cădere a pistonului trebuia să fie folosită ca cursă de lucru.

Deci, cursa utilă a pistonului a fost cauzată de formarea unui vid din cauza condensării aburului și a presiunii externe (atmosferice).

Pentru că motorul cu abur Papen la fel ca majoritatea proiectelor ulterioare au fost numite mașini abur-atmosferice.

Acest design a avut un dezavantaj foarte semnificativ - repetabilitatea ciclului nu a fost asigurată. Denis vine cu ideea de a obține abur nu într-un cilindru, ci separat într-un cazan cu abur.

Denis Papin a intrat în istoria creării motoarelor cu abur ca inventator al unui foarte detaliu important- fierbător cu aburi.

Și de când au început să primească abur în afara cilindrului, motorul însuși a trecut în categoria motoarelor cu ardere externă. Dar din cauza lipsei unui mecanism de distribuție care să asigure operatiune delicata, aceste proiecte nu au găsit aproape nicio aplicație practică.

O nouă piatră de hotar în dezvoltarea motoarelor cu abur

De aproximativ 50 de ani, a fost folosit pentru pomparea apei în minele de cărbune pompa de abur de Thomas Newcomen. A repetat în mare măsură modelele anterioare, dar conținea inovații foarte importante - o țeavă pentru îndepărtarea aburului condensat și o supapă de siguranță pentru eliberarea excesului de abur.

Dezavantajul său semnificativ era că cilindrul trebuia încălzit înainte de injectarea aburului, apoi răcit înainte de condensare. Dar cererea pentru astfel de motoare a fost atât de mare încât, în ciuda ineficienței lor evidente, ultimele copii ale acestor mașini au servit până în 1930.

În 1765 mecanic englez James Watt, preluând îmbunătățirea mașinii Newcomen, a separat condensatorul de cilindrul de abur.

Acum este posibil să mențineți cilindrul încălzit în mod constant. Eficiența mașinii a crescut imediat. În anii următori, Watt și-a îmbunătățit semnificativ modelul, echipându-l cu un dispozitiv pentru furnizarea de abur dintr-o parte sau cealaltă.

A devenit posibilă utilizarea acestei mașini nu numai ca pompă, ci și pentru acționarea diferitelor mașini-unelte. Watt a primit un brevet pentru invenția sa - un motor continuu cu abur. Începe producția în masă a acestor mașini.

Până la începutul secolului al XIX-lea, mai mult de 320 de wați erau în funcțiune în Anglia. Alte țări europene au început să le cumpere și ele. Acest lucru a contribuit la o creștere semnificativă a producției industriale în multe sectoare atât din Anglia însăși, cât și din țările vecine.

Cu douăzeci de ani mai devreme, Watt, în Rusia, un mecanic din Altai Ivan Ivanovich Polzunov lucra la un proiect de mașină cu abur.

Șefii fabricii l-au rugat să construiască o unitate care să conducă suflanta cuptorului de topire.

Mașina construită de el era cu doi cilindri și asigura funcționarea continuă a dispozitivului conectat la acesta.

După ce a funcționat cu succes mai mult de o lună și jumătate, centrala a început să curgă. În acel moment, Polzunov însuși nu mai era în viață. Nu au reparat mașina. Și minunata creație a unui singur inventator rus a fost uitată.

Din cauza înapoierii Rusiei la acea vreme lumea a aflat despre invenția lui II Polzunov cu mare întârziere...

Deci, pentru a acționa un motor cu aburi, este necesar ca aburul generat de cazanul cu abur, în expansiune, să apese pe piston sau pe palele turbinei. Și apoi mișcarea lor a fost transferată în alte părți mecanice.

Utilizarea motoarelor cu abur în transport

În ciuda faptului că eficiența motoarelor cu abur din acea vreme nu depășea 5%, până la sfârșitul secolului al XVIII-lea au început să fie utilizate în mod activ în agricultură și transport:

• o mașină cu motor cu abur apare în Franța;
• în Statele Unite, un vapor cu aburi începe să circule între orașele Philadelphia și Burlington;
• o locomotivă feroviară cu abur a fost demonstrată în Anglia;
• un ţăran rus din provincia Saratov a brevetat tractor pe şenile cu o capacitate de 20 litri. cu.;
• S-au încercat în mod repetat construirea unei aeronave cu motor cu abur, dar, din păcate, puterea redusă a acestor unități cu greutatea mare a aeronavei a făcut ca aceste încercări să fie nereușite.

Până la sfârșitul secolului al XIX-lea, motoarele cu abur, după ce și-au jucat rolul în progresul tehnologic al societății, fac loc motoarelor electrice.

Dispozitivele cu abur în secolul 21

Odată cu apariția noilor surse de energie în secolele 20 și 21, apare din nou necesitatea utilizării energiei cu abur. Turbinele cu abur devin o parte integrantă a centralelor nucleare. Aburul care le alimentează este obținut din combustibil nuclear.

Aceste turbine sunt utilizate pe scară largă și în centralele termice în condensare.

Într-o serie de țări, se fac experimente pentru a obține abur din energia solară.

Nici motoarele cu abur alternative nu au fost uitate. În munții ca o locomotivă se mai folosesc locomotive cu abur.

Acești lucrători de încredere sunt atât mai siguri, cât și mai ieftini. Nu au nevoie de linii electrice, iar combustibilul - lemnul și cărbunele ieftin sunt întotdeauna la îndemână.

Tehnologiile moderne permit captarea a până la 95% din emisiile atmosferice și creșterea eficienței până la 21%, așa că oamenii au decis să nu se despartă de ele deocamdată și lucrează la o nouă generație de locomotive cu abur.

Dacă acest mesaj îți este util, este bine să te văd.

Un motor cu abur este un motor termic, în care energia potențială a aburului în expansiune este convertită în energie mecanică dată consumatorului.

Să ne familiarizăm cu principiul de funcționare al mașinii folosind diagrama simplificată din Fig. 1.

În interiorul cilindrului 2 există un piston 10, care se poate mișca înainte și înapoi sub presiunea aburului; cilindrul are patru canale care pot fi deschise și închise. Două conducte superioare de alimentare cu abur1 și3 conectat printr-o conductă la cazanul de abur, iar prin ele poate pătrunde abur proaspăt în cilindru. Prin cele două picături inferioare sunt evacuate din cilindru 9 și 11 perechi, care au finalizat deja lucrarea.

Diagrama arată momentul în care canalele 1 și 9 sunt deschise, canalele 3 și11 închis. Prin urmare, abur proaspăt de la cazan prin canal1 intră în cavitatea stângă a cilindrului și mută pistonul spre dreapta cu presiunea acestuia; în acest moment, aburul de evacuare este îndepărtat prin canalul 9 din cavitatea dreaptă a cilindrului. În poziția extremă dreaptă a pistonului, canalele1 și9 închis și 3 pentru intrarea de abur proaspăt și 11 pentru ieșirea de abur de evacuare sunt deschise, drept urmare pistonul se va deplasa spre stânga. Când pistonul este în poziția extremă din stânga, canalele se deschid1 și 9 și canalele 3 și 11 sunt închise și procesul se repetă. Astfel, se creează o mișcare alternativă rectilinie a pistonului.

Pentru a converti această mișcare în rotație, așa-numita mecanism manivelă... Se compune dintr-o tijă de piston-4, conectată la un capăt la piston, iar cealaltă pivotantă, prin intermediul unui glisor (traversă) 5, alunecând între paralelele de ghidare, cu o tijă de legătură 6, care transmite mișcarea către arborele 7 prin cotul sau manivela 8.

Mărimea cuplului pe arborele principal nu este constantă. Într-adevăr, putereaR direcționat de-a lungul tulpinii (Fig. 2) poate fi descompus în două componente:LA îndreptată de-a lungul bielei șiN , perpendicular pe planul paralelelor de ghidare. Forța N nu are efect asupra mișcării, ci doar apasă cursorul pe paralelele de ghidare. FortaLA se transmite de-a lungul bielei si actioneaza asupra manivelei. Aici poate fi din nou descompus în două componente: rezistențăZ , îndreptat de-a lungul razei manivelei și apăsând arborele pe lagăre și forțaT perpendicular pe manivelă și determinând rotirea arborelui. Mărimea forței T se determină luând în considerare triunghiul AKZ. Deoarece unghiul ZAK =? +? atunci

T = K păcat (? + ?).

Dar din puterea triunghiului OCD

K = P / cos ?

prin urmare

T = Psin ( ? + ?) / cos ? ,

Când mașina funcționează pentru o rotație a arborelui, unghiurile? și? și putereR sunt în continuă schimbare și, prin urmare, amploarea forței de răsucire (tangențială).T este de asemenea variabilă. Pentru a crea o rotație uniformă a arborelui principal în timpul unei rotații, o roată de volant greu este plasată pe ea, datorită inerției căreia este constantă viteză unghiulară rotația arborelui. În acele momente când putereaT crește, nu poate crește imediat viteza de rotație a arborelui până când mișcarea volantului se accelerează, ceea ce nu se întâmplă instantaneu, deoarece volantul are o masă mare. În acele momente când munca făcută de cuplulT , munca forțelor de rezistență create de consumator devine mai mică, volantul, din nou, datorită inerției sale, nu își poate reduce imediat viteza și, renunțând la energia primită în timpul accelerației sale, ajută pistonul să depășească sarcina.

La pozițiile extreme ale pistonului, unghiurile? +? = 0, deci sin (? +?) = 0 și, prin urmare, T = 0. Deoarece nu există forță de rotație în aceste poziții, dacă mașina ar fi fără volant, somnul ar trebui să se oprească. Aceste poziții extreme ale pistonului se numesc poziții moarte sau centru mort... Prin ele trece și manivela datorită inerției volantului.

În poziții moarte, pistonul nu este pus în contact cu capacele cilindrilor; rămâne un așa-numit spațiu dăunător între piston și capac. Volumul spațiului dăunător include și volumul canalelor de abur de la corpurile de distribuție a aburului la cilindru.

Cursa pistonuluiS se numește calea parcursă de piston atunci când se deplasează dintr-o poziție extremă în alta. Dacă distanța de la centrul arborelui principal până la centrul știftului manivelei - raza manivelei - este notă cu R, atunci S = 2R.

Volumul de lucru al cilindrului V h numit volumul descris de piston.

De obicei, motoarele cu abur au acțiune dublă (față dublă) (vezi Fig. 1). Uneori se folosesc mașini cu acțiune simplă, în care aburul exercită presiune asupra pistonului doar din partea laterală a capacului; cealaltă parte a cilindrului rămâne deschisă în astfel de mașini.

În funcție de presiunea cu care aburul iese din cilindru, mașinile se împart în evacuare, dacă aburul iese în atmosferă, condensare, dacă aburul pleacă în condensator (frigider, unde se menține presiunea redusă), și încălzire, în care este folosit aburul cheltuit în mașină, în orice scop (încălzire, uscare etc.)

Inventatorii mașinii cu abur au încercat să folosească același design, dar numai în direcția opusă. Primele mașini cu abur, însă, nu erau atât de mult motoare, cât pompele de abur folosite pentru pomparea apei din minele de adâncime. Pentru prima dată, un model al unei astfel de mașini a fost propus în 1690 de către Papen. Papen a pus cilindrul mașinii pe verticală, deoarece supapa cilindrului nu își poate îndeplini funcția în nicio altă poziție.

Dacă această lucrare nu ți s-a potrivit în partea de jos a paginii, există o listă de lucrări similare. De asemenea, puteți utiliza butonul de căutare

Introducere

Până în a doua jumătate a secolului al XVIII-lea, oamenii foloseau în principal motoare cu apă pentru nevoile de producție. Deci, cum să transferați mișcare mecanică de la roata de apă pe distanțe lungi este imposibil, toate fabricile trebuiau construite pe malurile râurilor, ceea ce nu era întotdeauna convenabil. În plus, un astfel de motor necesita adesea scump munca pregatitoare(constructia de iazuri, constructia de baraje etc.). Roțile de apă aveau și alte dezavantaje: aveau putere redusă, munca lor depindea de anotimp și era greu de reglat. Treptat, a început să se simtă nevoia unui motor fundamental nou: puternic, ieftin, autonom și ușor de controlat. Motorul cu abur a devenit un astfel de motor timp de un secol întreg.

Un motor cu aburi este un motor termic cu ardere externă care transformă energia aburului încălzit în lucru mecanic în schimb - progresivă mișcarea pistonului și apoi în mișcarea de rotație a arborelui. Într-un sens mai larg, un motor cu abur este orice motor cu ardere externă care transformă energia aburului în

munca mecanica.

Parte principală. Apariția motorului universal cu abur

1. Istoria creării motoarelor cu abur

Ideea unui motor cu abur a fost parțial provocată de inventatorii săi de proiectarea unei pompe de apă cu piston, care era cunoscută încă din antichitate.

Principiul funcționării sale era foarte simplu: atunci când pistonul era ridicat, apa era aspirată în cilindru printr-o supapă aflată în partea inferioară. Supapa laterală care leagă cilindrul cu conducta de ridicare a fost închisă în acel moment, deoarece apa din această conductă a încercat să intre în cilindru și, prin urmare, a închis această supapă. Când pistonul a fost coborât, acesta a început să apese pe apa din cilindru, datorită căruia supapa inferioară a fost închisă și supapa laterală s-a deschis. În acest moment, apa din cilindru era furnizată pe conducta de ridicare. Într-o pompă cu piston, munca primită din exterior a fost cheltuită pentru deplasarea fluidului prin cilindrul pompei. Inventatorii mașinii cu abur au încercat să folosească același design, dar numai în direcția opusă. Cilindrul cu piston se află în centrul tuturor motoarelor cu abur cu piston. Cu toate acestea, primele motoare cu aburi nu erau atât de multe motoare, cât pompele de abur folosite pentru a pompa apa din minele adânci. Principiul funcționării lor s-a bazat pe faptul că, după răcire și condensare în apă, aburul a ocupat spațiu de 170 de ori mai puțin decât în ​​stare încălzită. Dacă deplasați aerul din vas cu abur încălzit, închideți-l și apoi răciți aburul, presiunea în interiorul vasului va fi mult mai mică decât în ​​exterior. Presiunea atmosferică externă va comprima un astfel de vas și, dacă este plasat un piston în el, se va deplasa în interior cu o forță mai mare, cu atât aria sa este mai mare.

Pentru prima dată, un model al unei astfel de mașini a fost propus în 1690 de către Papen. Denis Papen a fost asistentul lui Huygens, iar din 1688 profesor de matematică la Universitatea din Marburg. A avut ideea să folosească forma unui cilindru gol pentru un motor atmosferic cu un piston care se mișcă în el. Papen s-a confruntat cu sarcina de a face pistonul să funcționeze prin forța presiunii atmosferice. În 1690, a fost creat un proiect fundamental nou al unei mașini cu abur. Când s-a încălzit, apa din cilindru s-a transformat în abur și a mutat pistonul în sus. Printr-o supapă specială, aburul împingea aerul, iar când aburul s-a condensat s-a creat un spațiu rarefiat; presiunea externă a împins pistonul în jos. În timp ce cobora, pistonul a tras o frânghie cu o sarcină în spate. Papen a pus cilindrul mașinii pe verticală, deoarece supapa cilindrului nu și-a putut îndeplini funcția în nicio altă poziție. motor Papen muncă utilă executat prost, deoarece nu putea desfășura acțiune continuă. Pentru a forța pistonul să ridice greutatea, a fost necesar să manipulați tija supapei și opritorul, mutați sursa de flacără și răciți cilindrul cu apă.

Îmbunătățirea mașinilor abur-atmosferice a fost continuată de Thomas Severi. În 1698, Thomas Severi a inventat pompa de abur pentru pomparea apei din mine. „Prietenul minerilor” a lucrat fără piston. Apa a fost aspirată prin condensarea aburului și crearea unui spațiu rarefiat deasupra nivelului apei din vas. Severi a separat cazanul de vasul unde a avut loc condensul. Acest motor cu abur avea o eficiență scăzută, dar a găsit totuși o utilizare pe scară largă.

Dar cel mai utilizat în prima jumătate a secolului al XVIII-lea a fost motorul cu abur al lui Newcomen, creat în 1711. Cilindrul de abur era situat la Newcomen deasupra cazanului de abur. Tija pistonului (tija conectată la piston) a fost conectată flexibil la capătul barei de echilibrare. O tijă de pompă a fost conectată la celălalt capăt al echilibrului. Pistonul a fost ridicat în poziția superioară de o contrapondere atașată la capătul opus al barei de echilibru. În plus, mișcarea în sus a pistonului a fost asistată de abur, care a fost lansat în cilindru în acest moment. Când pistonul se afla în poziția superioară extremă, supapa a fost închisă, care a admis aburul din cazan în cilindru, iar apă a fost injectată în cilindru. Sub acțiunea acestei ape, aburul din cilindru s-a răcit rapid, s-a condensat, iar presiunea din cilindru a scăzut. Datorită diferenței de presiune create în interiorul cilindrului și în exteriorul acestuia, prin forța presiunii atmosferice, pistonul s-a deplasat în jos, făcând în același timp o muncă utilă - a pus în mișcare echilibrul, care a deplasat tija pompei. Astfel, munca utilă a fost efectuată numai atunci când pistonul s-a deplasat în jos. Apoi aburul a fost introdus din nou în cilindru. Pistonul s-a ridicat din nou și întregul cilindr a fost umplut cu abur. Când apă a fost pulverizată din nou, aburul s-a condensat din nou, după care pistonul a făcut o nouă mișcare utilă în jos și așa mai departe. De fapt, presiunea atmosferică a făcut treaba în mașina lui Newcomen, iar aburul a servit doar la crearea unui spațiu rarefiat.

În lumina dezvoltării ulterioare a motorului cu abur, principalul dezavantaj al mașinii Newcomen devine clar, cilindrul de lucru din acesta era în același timp un condensator. Din această cauză, a fost necesar să se răcească și să se încălzească alternativ cilindrul, iar consumul de combustibil sa dovedit a fi foarte mare. Au fost momente când erau 50 de cai cu mașina, care abia au avut timp să aducă combustibilul necesar. Eficiența acestei mașini a depășit cu greu 1%. Cu alte cuvinte, 99% din toată energia de încălzire a fost irosită inutil. Cu toate acestea, această mașină a devenit larg răspândită în Anglia, în special în minele unde cărbunele era ieftin. Inventatorii ulterioare au adus câteva îmbunătățiri pompei Newcomen. În special, în 1718, Beighton a inventat un mecanism de control cu ​​acțiune automată care a pornit sau oprit automat aburul și a lăsat apa să intre. El a adăugat și o supapă de siguranță la cazanul de abur.

Dar schema circuitului Mașina Newcomen a rămas neschimbată timp de 50 de ani, până când mecanicul Universității din Glasgow, James Watt, a preluat îmbunătățirea. În anii 1763-1764, a trebuit să repare un eșantion al mașinii Newcomen care aparținea universității. Watt a făcut un mic model al acestuia și a început să-i studieze acțiunea. Procedând astfel, el putea folosi unele dintre dispozitivele care aparțineau universității și folosea sfatul profesorilor. Toate acestea i-au permis să privească problema într-un mod mai larg decât au privit-o mulți mecanici înainte de el și a reușit să creeze un motor cu abur mult mai perfect.

Lucrând cu modelul, Watt a descoperit că atunci când aburul a fost injectat într-un cilindru răcit, o cantitate semnificativă din acesta s-a condensat pe pereții săi. I-a fost imediat clar pentru Watt că pentru mai multe munca economica este indicat să păstrați cilindrul încălzit constant. Dar cum, în acest caz, să condenseze aburul? Timp de câteva săptămâni sa gândit cum să rezolve această problemă și, în cele din urmă, și-a dat seama că răcirea aburului ar trebui să aibă loc într-un cilindru separat conectat la tubul scurt principal. Watt însuși și-a amintit că odată, în timpul unei plimbări de seară, a trecut pe lângă o spălătorie și apoi, văzând nori de abur ieșind pe fereastră, a bănuit că aburul, fiind un corp elastic, ar trebui să se repezi într-un spațiu rarefiat. Atunci i-a venit gândul că mașina Newcomen ar trebui să fie completată cu un vas separat pentru condensarea aburului. O pompă simplă, acționată de mașina în sine, ar putea elimina aerul și apa din condensator, astfel încât acolo să fie creat un spațiu la fiecare cursă a mașinii.

După aceasta, Watt a mai făcut câteva îmbunătățiri, în urma cărora mașina a adoptat următoarea vedere... Tuburile erau conectate de ambele părți ale cilindrului: prin aburul inferior pătrundea în interior din cazanul de abur, prin cel superior era descărcat în condensator. Condensatorul era format din două tuburi de tablă, care stau vertical și comunicau între ele în partea de sus printr-un tub orizontal scurt, cu o deschidere care era blocată de un robinet. Partea inferioară a acestor tuburi a fost conectată la un al treilea tub vertical care a servit drept pompă de deviere a aerului. Tuburile care alcătuiau frigiderul și pompa de aer au fost plasate într-un mic cilindru umplut cu apă rece. O conductă de abur a fost conectată la un cazan din care aburul era eliberat într-un cilindru. Când aburul a umplut cilindrul, supapa de abur a fost închisă și pistonul pompei de aer a condensatorului a fost ridicat, rezultând un spațiu foarte descărcat în tuburile condensatorului. Aburul s-a repezit în tuburi și s-a condensat acolo, iar pistonul s-a ridicat, purtând sarcina împreună cu el (așa a fost măsurată munca utilă a pistonului). Apoi supapa de evacuare a fost închisă.

În următorii câțiva ani, Watt a muncit din greu pentru a-și îmbunătăți motorul. Mai multe îmbunătățiri fundamentale au fost aduse mașinii din 1776 în comparație cu designul din 1765. Pistonul a fost plasat în interiorul cilindrului, înconjurat de un sacou cu abur (sacou). Acest lucru a redus la minimum pierderile de căldură. Capacul a fost închis în partea de sus, în timp ce cilindrul era deschis. Aburul a intrat în cilindru de la boiler printr-o conductă laterală. Cilindrul a fost conectat la condensator printr-o conductă echipată cu o supapă de eliberare a aburului. Puțin deasupra acestei supape și mai aproape de cilindru, a fost plasată o a doua supapă de contrabalansare. Când ambele supape au fost deschise, aburul eliberat din cazan a umplut întreg spațiul de deasupra și de sub piston, forțând aerul să treacă prin conductă în condensator. Când supapele au fost închise, întregul sistem a rămas în echilibru. Apoi au deschis partea de jos Supapa de evacuare separând spațiul de sub piston de condensator. Aburul din acest spațiu a fost direcționat către un condensator, răcit acolo și condensat. În același timp, s-a creat un spațiu rarefiat sub piston, iar presiunea a scăzut. De sus, aburul din cazan a continuat să exercite presiune. Sub acțiunea sa, pistonul a coborât și a făcut o muncă utilă, care a fost transferată pe tija pompei cu ajutorul unui echilibrator. După ce pistonul a fost coborât în ​​poziția sa cea mai de jos, supapa de echilibrare superioară a fost deschisă. Aburul a umplut din nou spațiul de deasupra și de sub piston. Presiunea cilindrului a fost echilibrată. Sub acțiunea unei contragreutăți situate la capătul echilibrului, pistonul s-a ridicat liber (fără a face nicio muncă utilă). Apoi întregul proces a continuat în aceeași succesiune.

Deși această mașină de Watt, ca și motorul lui Newcomen, a rămas unidirecțională, avea deja o diferență importantă - dacă la Newcomen munca se făcea prin presiunea atmosferică, atunci la Watt se făcea cu abur. Prin creșterea presiunii aburului a fost posibilă creșterea puterii motorului și astfel influențarea funcționării acestuia. Cu toate acestea, acest lucru nu a eliminat principalul dezavantaj al acestui tip de mașină - au efectuat o singură mișcare de lucru, au lucrat în smucitură și, prin urmare, au putut fi folosite doar ca pompe. În 1775-1785, 66 dintre aceste mașini cu abur au fost construite.

Polzunov și-a început munca aproape simultan cu Watt,dar cu o abordare diferită a problemei motorului și în condiții economice complet diferite. Polzunov a început cu o declarație energetică generală a problemei înlocuirii complete a centralelor hidraulice, în funcție de condițiile locale, cu un motor termic universal, dar nu și-a putut realiza planurile ambițioase în Rusia iobag.

În 1763 I.I. Polzunov a dezvoltat un proiect detaliat al unui motor cu abur cu o capacitate de 1,8 CP, iar în 1764, împreună cu studenții săi, a început să creeze o „mașină de acționare a focului”. În primăvara anului 1766 era aproape gata. Datorită consumului efemer, inventatorul însuși nu a putut să-și vadă ideea în acțiune. Testele mașinii cu abur au început la o săptămână după moartea lui Polzunov.

Mașina Polzunov se deosebea de motoarele cu abur cunoscute la acea vreme în primul rând prin faptul că era destinată nu numai ridicării apei, ci și conducerii mașinilor din fabrică - suflarea burdufurilor. Era o mașină cu acțiune continuă, care se realiza prin utilizarea a doi cilindri în loc de unul: pistoanele cilindrilor se deplasau unul spre celălalt și acționau alternativ pe un arbore comun. În proiectul său, Polzunov a indicat toate materialele din care ar trebui să fie fabricată mașina și a indicat, de asemenea, procesele tehnologice care vor fi necesare în timpul construcției sale (lipire, turnare, lustruire). Experții spun că memoriul de conturare a proiectului s-a remarcat prin extraordinara claritate a gândirii și acuratețea filigrană a calculelor.

Așa cum a fost conceput de inventator, aburul din cazanul mașinii a fost alimentat într-unul dintre cei doi cilindri și a ridicat pistonul la extrem. poziția superioară... După aceea, apă răcită a fost injectată în cilindru din rezervor, ceea ce a dus la condensarea aburului. Sub presiunea atmosferei exterioare, pistonul a coborât, în timp ce în celălalt cilindru, ca urmare a presiunii aburului, pistonul s-a ridicat. Prin utilizarea dispozitiv special au fost efectuate două operații - admisia automată a aburului din cazan în butelii și alimentarea automată apă rece... Un sistem de scripete (roți speciale) a transferat mișcarea de la pistoane la pompele care pompau apă în rezervor și la burduful suflantei.

În paralel cu mașina principală, inventatorul a dezvoltat multe piese noi, accesorii și dispozitive care au simplificat foarte mult procesul de producție. Un exemplu este regulatorul cu acțiune directă conceput de el pentru a menține un nivel constant al apei în cazan. În timpul testelor, au fost descoperite defecte serioase ale motorului: tratarea incorectă a suprafețelor cilindrilor utilizați, slăbirea burdufului suflantei, prezența carcaselor în piesele metalice etc. Aceste defecte au fost explicate prin faptul că nivelul mașinii- producția de clădiri la uzina Barnaul nu era încă suficient de mare. Iar progresele științifice din acea vreme nu ne-au permis să calculăm cu exactitate cantitatea necesară de apă de răcire. Cu toate acestea, toate neajunsurile au fost rezolvate, iar în iunie 1766 instalația cu burduf a fost testată cu succes, după care a început construcția cuptoarelor.

1. Importanța motoarelor cu abur

stații de pompare, locomotive , pe navele cu aburi, tractoare , mașini cu abur și alte vehicule. Motoarele cu abur au contribuit la utilizarea comercială pe scară largă a mașinilor în întreprinderi și au constituit baza energeticăRevolutia industrialasecolul al XVIII-lea. Motoarele cu aburi au fost ulterior înlocuite, turbine cu abur , motoare electriceși reactoare nucleare, Eficiența căreia este mai mare.

Turbine cu abur , în mod oficial un tip de motoare cu aburi, sunt încă utilizate pe scară largă ca acționări generatoare de energie ... Aproximativ 86% din electricitatea mondială este generată cu ajutorul turbinelor cu abur.

Principiul de funcționare

Pentru a conduce motorul cu aburi, aveți nevoie fierbător cu aburi ... Prese de abur expansive pe piston sau lame turbină cu abur , a cărui mișcare este transmisă altor părți mecanice. Unul dintre avantajele motoarelor cu ardere externă este că, datorită separării cazanului de motorul cu abur, pot folosi aproape orice tip de combustibil - de la lemn de foc la uraniu.

1. Clasificarea motoarelor cu abur

Motoarele cu abur sunt clasificate în următoarele tipuri.

Motoare cu aburi alternative

Motoarele alternative utilizează energia aburului pentru a deplasa un piston într-o cameră sau cilindru etanș. Acțiunea pistonului alternativ poate fi transformată mecanic în mișcare liniară pompe cu piston sau în mișcare de rotație pentru a antrena părți rotative ale mașinilor-unelte sau roților vehiculului.

Mașini de vid

Motoarele cu abur timpurii au fost numite inițial „ tragere mașini ", precum și" atmosferic „Sau motoarele cu condensare ale lui Watt. Au lucrat pentru vid principiu și, prin urmare, cunoscut și sub denumirea de „motoare cu vid”. Astfel de mașini funcționau pentru a antrena pistonul pompe , în orice caz, nu există nicio dovadă că acestea au fost utilizate în alte scopuri. Când mașina cu abur de tip vid funcționează la începutul ciclului, aburul presiune scăzută admis în camera de lucru sau cilindru. Supapa de admisie este apoi închisă și aburul este răcit și condensat. Într-un motor Newcomen, apa de răcire este pulverizată direct în cilindru și condensul se scurge într-un colector de condens. Acest lucru creează un vid în cilindru. Presiunea atmosferică din partea superioară a cilindrului apasă pe piston și îl face să se miște în jos, adică cursa de lucru.

Pistonul este conectat printr-un lanț cu capătul unui balansoar mare care se rotește în jurul mijlocului său. Pompa sub sarcină este conectată printr-un lanț de capătul opus al culbutorului, care, sub acțiunea pompei, readuce pistonul în vârful cilindrului prin forță. gravitatie ... Așa se întâmplă invers. Presiunea vaporilor este scăzută și nu poate contracara mișcarea pistonului.

Răcirea și reîncălzirea constantă a cilindrului de lucru al mașinii au fost foarte risipitoare și ineficiente, cu toate acestea, aceste mașini cu abur au permis pomparea apă mai adânc decât era posibil înainte să apară. V 1774 anul, a apărut o versiune a motorului cu abur, creată de Watt în cooperare cu Matthew Boulton, a cărei inovație principală a fost introducerea procesului de condensare într-o cameră separată specială ( condensator ). Această cameră a fost plasată într-o baie de apă rece și conectată la cilindru printr-un tub suprapus de o supapă. O unitate specială de vid mică a fost conectată la camera de condensare. pompă de apă (prototip de pompă de condens), acționată de un culbutor și folosită pentru îndepărtarea condensului din condensator. Apa caldă rezultată a fost furnizată de o pompă specială (un prototip de pompă de alimentare) înapoi la cazan. O altă inovație radicală a fost închiderea capătului superior al cilindrului de lucru, în partea superioară a căruia se afla acum abur de joasă presiune. Același abur era prezent și în mantaua dublă a cilindrului, menținându-i temperatura constantă. În timpul mișcării în sus a pistonului, acești vapori erau transmisi prin tuburi speciale în partea inferioară a cilindrului, pentru a suferi condens în cursa următoare. Mașina, de fapt, a încetat să mai fie „atmosferică”, iar puterea sa depindea acum de diferența de presiune dintre aburul de joasă presiune și vidul pe care îl putea obține. Într-un motor cu abur Newcomen, pistonul a fost lubrifiat cantitate mică apă turnată peste el de sus, în mașina lui Watt, acest lucru a devenit imposibil, deoarece acum era abur în partea superioară a cilindrului, a fost necesar să treceți la lubrifiere cu un amestec de grăsime și ulei. Aceeași grăsime a fost utilizată în garnitura de etanșare a tijei cilindrului.

Mașinile cu abur cu vid, în ciuda limitării evidente a eficienței lor, erau relativ sigure, foloseau abur de joasă presiune, ceea ce era destul de compatibil cu nivelul general scăzut al tehnologiei cazanului. Al XVIII-lea ... Puterea mașinii era limitată de presiunea scăzută a aburului, dimensiunile cilindrului, viteza de ardere a combustibilului și evaporarea apei în cazan și dimensiunile condensatorului.Eficiența teoretică maximă a fost limitată de diferența de temperatură relativ mică de pe ambele părți ale pistonului; aceasta a făcut ca mașinile de vid destinate utilizării industriale să fie prea mari și scumpe.

Aproximativ în 1811 A fost nevoie de Richard Trevithnick pentru a îmbunătăți mașina lui Watt pentru a o adapta noilor cazane din Cornwall. Presiunea aburului deasupra pistonului a ajuns la 275 kPa (2,8 atm), iar aceasta a furnizat puterea principală pentru cursa de lucru; în plus, condensatorul a fost îmbunătățit semnificativ. Astfel de mașini au fost numite mașini Cornish și au fost construite până în anii 1890. Multe dintre mașinile vechi ale lui Watt au fost reconstruite la acest nivel, iar unele dintre mașinile din Cornish erau destul de mari.

Mașini cu abur de înaltă presiune

V motoare cu aburi aburul intră din cazan în camera de lucru a cilindrului, unde se extinde, exercitând presiune asupra pistonului și efectuând lucrări utile. Aburul expandat poate fi apoi evacuat în atmosferă sau într-un condensator. O diferență importantă între mașinile de înaltă presiune și mașinile de vid este că presiunea aburului de evacuare depășește presiunea atmosferică sau este egală cu aceasta, adică nu se creează vid.Aburul de evacuare avea de obicei o presiune mai mare decât presiunea atmosferică și era adesea evacuat. înșemineu , ceea ce a făcut posibilă creșterea tirajului cazanului.

Importanta cresterii presiunii vaporilor este ca aceasta va capata o temperatura mai mare. Astfel, o mașină cu abur de înaltă presiune funcționează la o diferență de temperatură mai mare decât cea care poate fi realizată în mașinile cu vid. După ce mașinile de înaltă presiune le-au înlocuit pe cele cu vid, acestea au devenit baza pentru dezvoltarea și îmbunătățirea ulterioară a tuturor mașinilor cu abur alternativ. Cu toate acestea, presiunea care a fost luată în considerare în 1800 de ani mare (275-345 kPa), este acum considerată ca fiind foarte scăzută - presiunea în cazanele moderne cu abur este de zece ori mai mare.

Un avantaj suplimentar al mașinilor de înaltă presiune este că sunt mult mai mici decât nivelul de putere specificat și, prin urmare, semnificativ mai puțin costisitoare. În plus, un astfel de motor cu abur poate fi suficient de ușor și compact pentru a fi folosit în vehicule.Transportul cu abur rezultat (locomotive cu abur, bărci cu abur) a revoluționat transportul comercial și de pasageri, strategia militară și, în general, a atins aproape fiecare aspect al vieții publice.

Mașini cu abur dublă acțiune

Următorul pas important în dezvoltarea motoarelor cu abur de înaltă presiune a fost apariția mașinilor cu efect dublu. La mașinile cu acțiune simplă, pistonul s-a deplasat într-o singură direcție prin forța aburului în expansiune, dar s-a întors înapoi fie sub acțiunea gravitației, fie datorită momentului de inerție al volantului rotativ conectat la motorul cu abur.

La mașinile cu abur cu dublă acțiune, aburul proaspăt este furnizat alternativ în ambele direcții cilindru de lucru, inÎn timp ce aburul rezidual de pe cealaltă parte a cilindrului este eliberat în atmosferă sau în condensator. Acest lucru a necesitat crearea unui mecanism de distribuție a aburului destul de complex. Principiul cu dublă acțiune mărește viteza mașinii și îmbunătățește fluiditatea de funcționare.

Pistonul unui astfel de motor cu abur este conectat la o tijă de culisare care iese din cilindru. La aceasta, este atașată o bielă balansoar, care antrenează manivela volantului. Sistemul de distribuție a aburului este acționat de altulmecanism manivelă... Mecanismul de distribuție a aburului poate avea o funcție inversă pentru a schimba sensul de rotație al volantului mașinii.

Un motor cu abur cu dublă acțiune este de aproximativ două ori mai puternic decât un motor cu abur convențional și poate funcționa și cu un volant mult mai ușor. Acest lucru reduce greutatea și costul mașinilor.

Majoritatea mașinilor cu abur cu piston folosesc chiar acest principiu de funcționare, care se vede clar în exemplul locomotivelor cu abur. Când o astfel de mașină are doi sau mai mulți cilindri, manivelele sunt deplasate la 90 de grade pentru a se asigura că mașina poate fi pornită în orice poziție a pistoanelor din cilindri. Unele vapoare cu aburi cu palete aveau un motor cu abur cu un singur cilindru cu dublă acțiune și trebuiau să aibă grijă ca roata să nu se oprească în punct mort , adică într-o poziție în care este imposibil să porniți mașina.

Turbine cu abur

O turbină cu abur este un tambur sau o serie de discuri rotative fixate pe o singură axă, ele se numesc rotor de turbină, iar o serie de discuri staționare alternând cu ele, fixate pe o bază, numită stator. Discurile rotorului au lame în exterior, aburul este furnizat acestor lame și întoarce discurile. Discurile statorice au palete asemănătoare (în activ, sau similare în reactive), instalate în unghi opus, care servesc la redirecționarea fluxului de abur către următoarele discuri rotorice. Se numesc fiecare disc rotor și discul stator corespunzător Etapa turbine. Numărul și dimensiunea treptelor fiecărei turbine sunt selectate astfel încât să maximizeze utilizarea energiei utile a aburului la aceeași viteză și presiune care îi este furnizată. Aburul de evacuare care iese din turbină intră în condensator. Turbinele se rotesc cu o viteză foarte mare și, prin urmare, la transferul rotației către alte echipamente, specialetransmisii pe șenile... În plus, turbinele nu își pot schimba direcția de rotație și deseori necesită mecanisme complementare invers (uneori sunt utilizate etape suplimentare de rotație inversă).

Turbinele convertesc energia aburului direct în rotație și nu necesită mecanisme suplimentare pentru transformarea mișcării alternative în rotație. În plus, turbinele sunt mai compacte decât mașinile cu mișcare alternativă și au o forță constantă pe arborele de ieșire. Din moment ce turbinele au mai multe design simplu tind să necesite mai puțină întreținere.

Principalul domeniu de aplicare al turbinelor cu abur este generarea de energie (aproximativ 86% din producția mondială de energie electrică este produsăgeneratoare cu turbinacare sunt acționate de turbine cu abur), în plus, sunt adesea utilizate ca motoare marine (inclusiv nave nucleare șisubmarine). Un numar de locomotive cu turbine cu abur , dar nu s-au răspândit și au fost repede înlocuiți locomotive diesel și locomotive electrice.

Mașinile cu abur sunt împărțite:

• prin metoda de acțiune a aburului pe mașini cu și fără expansiune, iar primele sunt considerate cele mai economice
• de perechea folosită
  • presiune joasă (până la 12 kg/cm²)
  • presiune medie (până la 60 kg/cm²)
  • presiune mare (peste 60 kg/cm²)
• în funcţie de numărul de rotaţii ale arborelui
  • viteză redusă (până la 50 rpm, ca pe roți aburi)
  • de mare viteză.
• prin presiunea aburului descărcat
  • pentru condensare (presiunea condensatorului 0,1-0,2 ata)
  • evacuare (cu o presiune de 1,1-1,2 ata)
  • centrale termice cu extracție aburului în scop de încălzire sau pentru turbine cu abur cu presiuni de la 1,2 ata până la 60 atm, în funcție de scopul extracției (încălzire, regenerare, procese tehnologice, declanșarea scăderilor mari deturbine cu abur în amonte).
• prin dispunerea cilindrilor
  • orizontală
  • oblic
  • vertical
• după numărul de cilindri
  • cu un singur cilindru
  • multicilindru
    • dublu, triplu etc., în care fiecare cilindru este alimentat cu abur proaspăt
    • mașini cu abur de expansiune multiplă, în care aburul se extinde succesiv în 2, 3, 4 cilindri de volum crescător, trecând din cilindru în cilindru prin așa-numitul. receptori (colectori).

Tip mecanism de transmisie Motoarele cu aburi refolosibile sunt împărțite în mașini tandem (fig. 4) și mașini compuse (fig. 5). Se formează un grup specialmașini cu abur direct, în care eliberarea aburului din cavitatea cilindrului este realizată de marginea pistonului.

Prin aplicarea lor: pe mașini staționare și non-staționare (inclusiv mobile), instalate pe diverse tipuriVehicul.
Mașinile staționare cu abur pot fi împărțite în două tipuri în funcție de modul de utilizare:

• Mașini cu sarcini variabile, care includ mașinilaminoare metalice, trolii cu abur și dispozitive similare care trebuie să se oprească frecvent și să schimbe sensul de rotație.
• Mașini electrice, care se opresc rar și nu ar trebui să schimbe sensul de rotație. Acestea includ motoare pornitecentrale electriceprecum şi motoarele industriale utilizate în fabrici, fabrici şicablu căi ferate Ohînainte de larg răspândit tractiune electrica... Motoarele cu putere redusă sunt utilizate la modelele de nave și la dispozitivele speciale.

Troliu cu abur este în esență un motor staționar, dar este montat pe un cadru de bază pentru a putea fi mutat. Poate fi asigurat cu un cablu ancoră și mutat de propria dorință într-un loc nou.

Eficienţă(Eficiența) unui motor termic poate fi definit ca raportul utiluluimunca mecanica la cheltuitcantitatea de căldură conținute în combustibil ... Restul energiei este eliberată înmediu inconjurator sub formă de căldură .
Eficiența motorului termic este

Unde

W afară - lucru mecanic, J;

Q în - cantitatea de căldură consumată, J.

Un motor termic nu poate fi mai eficient decât Ciclul Carnot , în care cantitatea de căldură este transferată de la încălzitorul de temperatură înaltă la frigiderul de temperatură joasă. Eficiență ideală Motorul termic al lui Carnot depinde numai de diferența de temperatură, iar în calcule este folositabsolut temperatura termodinamica ... Prin urmare, motoarele cu abur necesită cea mai mare temperatură posibilă T 1 la începutul ciclului (realizat, de exemplu, cu supraîncălzire ) și pe cât posibil temperatura scazuta T 2 la sfârșitul buclei (de exemplu, cu condensator):

Un motor cu abur care evacuează abur în atmosferă va avea o eficiență practică (inclusiv un cazan) între 1% și 8%, dar un motor cu condensator și extinderea căii de curgere poate îmbunătăți eficiența cu până la 25% sau mai mult.Centrala termica cu supraîncălzitoriar încălzirea regenerativă a apei poate atinge o eficiență de 30-42%.Plante cu ciclu combinatcu un ciclu combinat, în care energia combustibilului este utilizată mai întâi pentru a conduce o turbină cu gaz și apoi pentru a conduce o turbină cu abur, poate atinge eficiențe de 50-60%. Pe CHP eficiența este crescută prin utilizarea parțială a aburului evacuat pentru încălzire și nevoi industriale. În acest caz, se folosește până la 90% din energia combustibilului și doar 10% se disipează inutil în atmosferă.

Astfel de diferențe de eficiență se datorează caracteristicilorciclu termodinamicmotoare cu aburi. De exemplu, cea mai mare sarcină de încălzire cade perioada de iarnă, prin urmare, randamentul centralei de cogenerare creste iarna.

Unul dintre motivele scăderii eficienței este că temperatura medie a aburului din condensator este puțin mai mare decât temperatura mediul(asa numitul.capul temperaturii). Diferența medie de temperatură poate fi redusă utilizând condensatori multi-pass. Eficiența este sporită și prin utilizarea economizoarelor, a încălzitoarelor regenerative de aer și a altor mijloace de optimizare a ciclului de abur.

Motoarele cu abur au foarte proprietate importantă este că dilatarea și contracția izoterme apar la presiune constantă, în special la presiunea aburului care vine din cazan. Prin urmare, schimbătorul de căldură poate fi de orice dimensiune, iar diferența de temperatură dintre fluidul de lucru și răcitor sau încălzitor este de aproape 1 grad. Ca urmare, pierderile de căldură pot fi reduse la minimum. Pentru comparație, diferențele de temperatură dintre un încălzitor sau un răcitor și un fluid de lucru în stirlings poate ajunge la 100°C.

1. Avantajele și dezavantajele mașinii cu abur

Principalul avantaj al motoarelor cu abur, ca motoare cu ardere externă, este că, datorită separării cazanului de motorul cu abur, se poate folosi aproape orice tip de combustibil (sursă de căldură) - de la bălegar la uraniu ... Acest lucru le diferențiază de motoarele cu ardere internă, fiecare tip de care necesită utilizarea un anumit fel combustibil. Acest avantaj este cel mai vizibil atunci când se utilizează energie nucleară, deoarece reactor nuclear incapabil să genereze energie mecanică, ci produce doar căldură, care este utilizată pentru a genera abur care acționează motoarele cu aburi (de obicei turbine cu aburi). În plus, există și alte surse de căldură care nu pot fi utilizate în motoarele cu ardere internă, cum ar fienergie solara... O direcție interesantă este utilizarea energiei diferenței de temperatură Oceane la diferite adâncimi.

Alte tipuri de motoare cu ardere externă au, de asemenea, proprietăți similare, cum ar fiMotorul lui Stirling, care pot oferi o eficiență foarte mare, dar sunt semnificativ mai mari ca greutate și dimensiuni decât tipurile moderne de motoare cu abur.

Locomotivele cu abur funcționează bine la altitudini mari, deoarece eficiența lor nu scade din cauza presiunii atmosferice scăzute. Locomotivele cu abur sunt folosite și astăzi în regiunile muntoase din America Latină, în ciuda faptului că pe terenul plat au fost de mult înlocuite cu tipuri mai moderne de locomotive.

În Elveția (Brienz Rothhorn) și Austria (Schafberg Bahn), noile locomotive cu abur uscat și-au dovedit valoarea. Acest tip de locomotivă cu abur a fost dezvoltat pe baza modelelor Swiss Locomotive and Machine Works (SLM). Anii 1930 , cu multe îmbunătățiri moderne, cum ar fi utilizarea rulmenti, izolație termică modernă, arderea fracțiilor ușoare de petrol ca combustibil, conducte de abur îmbunătățite etc. Drept urmare, astfel de locomotive au un consum de combustibil cu 60% mai mic și cerințe de întreținere semnificativ mai mici. Calitățile economice ale unor astfel de locomotive sunt comparabile cu cele ale locomotivelor diesel și electrice moderne.

În plus, locomotivele cu aburi sunt semnificativ mai ușoare decât cele diesel și electrice, ceea ce este deosebit de important pentru căile ferate montane. Particularitatea motoarelor cu abur este că nu au nevoie transmisii , transferând forța direct la roți.

1. Aplicarea mașinii cu abur

Până la mijloc secolul XX. motoarele cu abur au fost utilizate pe scară largă în acele zone în care calitățile lor pozitive (fiabilitatea ridicată, capacitatea de a lucra cu fluctuații mari de sarcină, posibilitatea supraîncărcărilor prelungite, durabilitatea, costurile de operare reduse, ușurința întreținerii și ușurința inversării) au făcut utilizarea unui motor cu abur mai convenabil decât utilizarea altor motoare , în ciuda deficiențelor sale, care decurg în principal din prezența unui mecanism de manivelă. Aceste zone includ:transport feroviar(vezi locomotiva cu aburi); transport pe apă(vezi aburi ), în care motorul cu abur își împărțea utilizarea cu motoarele cu ardere internă și turbinele cu abur; întreprinderi industriale cu consum de energie și căldură: fabrici de zahăr, potrivire, fabrici de textile, fabrici de hârtie, întreprinderi alimentare individuale. Natura consumului de căldură al acestor întreprinderi a determinat schema termică a instalației și tipul corespunzător de motor cu abur de cogenerare: cu extracție finală sau intermediară a aburului.

Centrale termicefac posibilă reducerea consumului de combustibil cu 5–20% în comparație cu instalațiile separate și formate din motoare cu abur în condensare și cazane separate care produc abur pentru procese tehnologice și încălzire. Condus in URSS studiile au arătat fezabilitatea transferului instalațiilor separate către centralele termice prin introducerea extracției controlate a aburului din receptor motor cu abur dubla expansiune. Capacitatea de a funcționa cu orice tip de combustibil a făcut oportună utilizarea motoarelor cu abur pentru a lucradeşeuri industriale şi agricole: la gatere, ininstalatii de locomotiveetc., mai ales în prezența consumului de căldură, ca, de exemplu, în întreprinderile de prelucrare a lemnului care au deșeuri combustibile și consumă căldură de calitate scăzută pentru uscarea lemnului.

Mașina cu abur este convenabilă pentru utilizaretransport fără caleîntrucât nu necesităcutii de viteze, cu toate acestea, nu a câștigat acceptare aici din cauza unor dificultăți de proiectare nerezolvate. De asemenea: abur un tractor, un excavator cu abur și chiar un avion cu abur.

Motoarele cu abur au fost folosite ca motor de antrenarestații de pompare, locomotive, pe nave cu aburi, tractoare , și alte vehicule. Motoarele cu abur au contribuit la utilizarea comercială pe scară largă a mașinilor în întreprinderi și au constituit baza energeticăRevolutia industrialasecolul al XVIII-lea. Motoarele cu abur târzii au fost înlocuitemotoare de combustie internă, turbine cu aburși motoare electrice, Eficiența căreia este mai mare.

Turbine cu abur , în mod oficial un tip de motoare cu aburi, sunt încă utilizate pe scară largă ca acționărigeneratoare de energie... Aproximativ 86% din electricitatea mondială este generată cu ajutorul turbinelor cu abur.

Concluzie

Consecințele creării unui motor cu abur sunt:

Revolutia industriala;

- emigrarea în masă a europenilor în Lumea Nouă (navele cu aburi se mișcau mai repede și transportau mult mai mulți pasageri decât bărcile cu pânze)

- crearea transportului feroviar (în SUA, de exemplu, a făcut posibilă începerea dezvoltării Vestului Sălbatic)
- dezvoltare ulterioară echipament militar.

Motoarele cu abur voluminoase, grele și neeconomice sunt acum complet înlocuite de turbinele cu abur și motoarele cu ardere internă.

Orice mașină și tehnologicprocesul de fabricare a acestuia este în mod constant îmbunătățit. Inventatorii și inovatorii care lucrează în producție creează noi mașini, echipamente, dispozitive și fac multe propuneri diferite de îmbunătățire. mașini de operareși echipamente.

Sarcina tehnologiei este de a transforma natura și lumea umană în conformitate cu scopurile stabilite de oameni pe baza nevoilor și dorințelor lor. Fără tehnologie, oamenii nu ar fi capabili să facă față mediului lor natural. Prin urmare, tehnologia este o parte necesară a existenței umane de-a lungul istoriei...

Surse de internet

1. http://www.iq-coaching.ru/razvitie-mashinostroeniya/vidy-dvigatelei/68.html
   1. http://vsedvigateli.narod.ru/1/tep_dvig/dvig_vnesh_sg/par_dvig/par_dvig.htm
      1. http://dic.academic.ru/dic.nsf/ruwiki/1086627#.D0.98.D0.B7.D0.BE.D0.B1.D1.80.D0.B5.D1.82.D0.B5 .D0.BD.D0.B8.D0.B5_.D0.B8_.D1.80.D0.B0.D0.B7.D0.B2.D0.B8.D1.82.D0.B8.D0.B5
      2. http://class-fizika.narod.ru/parpols.htm
      3. http://helpiks.org/2-16428.html
      4. http://www.youtube.com/watch?v=FIO6n5tqpx8
      5. https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9F%D0%B0%D1%80%D0%BE%D0%B2%D0%B0%D1%8F_%D0%BC%D0%B0%D1 % 88% D0% B8% D0% BD% D0% B0
      6. http://5klass.net/fizika-10-klass/Izobretenie-parovoj-mashiny/005-Parovaja-mashina-T.-Njukomena.html

Întrebări pentru public:

1. Ce este un motor cu aburi?
   1. Om de știință rus care a dezvoltat un proiect detaliat al unui motor cu abur cu o capacitate de 1,8 CP
      1. Principalele avantaje ale motorului cu abur.
      2. Dezavantajele unui motor cu abur.
      3. La ce a dus crearea motorului cu abur?

PAGINA \ * MERGEFORMAT 1

În mintea majorității oamenilor din era smartphone-urilor, mașinile cu abur sunt ceva arhaic care te face să zâmbești. Paginile aburitoare ale istoriei industriei auto au fost foarte luminoase și fără ele este dificil să ne imaginăm transportul modern în general. Oricât de mult au încercat scepticii de la legislație, precum și lobbyiștii petrolier din diferite țări să restricționeze dezvoltarea mașinii pentru un cuplu, au reușit să o facă doar pentru o perioadă. La urma urmei, mașina cu abur este ca Sfinxul. Ideea unei mașini pentru un cuplu (adică pe un motor cu ardere externă) este relevantă până în prezent.

În mintea majorității oamenilor din era smartphone-urilor, mașinile cu abur sunt ceva arhaic care te face să zâmbești.

Deci, în 1865, în Anglia a fost introdusă o interdicție privind circulația vagoanelor autopropulsate de mare viteză pe o mașină cu abur. Li s-a interzis să se deplaseze cu mai mult de 3 km/h în oraș și să nu scoată bâte de abur, pentru a nu speria caii înhămați la trăsurile obișnuite. Cea mai gravă și palpabilă lovitură pentru camioanele cu abur a fost deja în 1933, legea privind taxa pe vehiculele grele. Abia în 1934, când s-au redus taxele la importul produselor petroliere, victoria motoarelor pe benzină și diesel asupra motoarelor cu abur a apărut la orizont.

Numai în Anglia își puteau permite să bată joc de progres într-o manieră atât de rafinată și cu sânge rece. În SUA, Franța, Italia, mediul inventatorilor entuziaști era literalmente fierbinte de idei, iar mașina cu abur a căpătat forme și caracteristici noi. Deși inventatul britanic a avut o contribuție semnificativă la dezvoltarea vehiculelor cu abur, legile și prejudecățile autorităților nu le-au permis să participe pe deplin la lupta cu motorul cu ardere internă. Dar să vorbim despre totul în ordine.

Referință preistorică

Istoria dezvoltării mașinii cu abur este indisolubil legată de istoria apariției și îmbunătățirii mașinii cu abur. Când în secolul I d.Hr. NS. Heron din Alexandria și-a propus ideea de a face aburul să se rotească o minge de metal, iar ideea sa a fost tratată ca puțin mai mult decât distractiv. Fie că alte idei au fost mai îngrijorate de inventatori, dar primul care a pus un cazan de abur pe roți a fost călugărul Ferdinand Verbst. În 1672. „Jucăria” lui a fost, de asemenea, tratată ca o distracție. Dar următorii patruzeci de ani nu au fost în zadar pentru istoria mașinii cu abur.

Proiectul echipajului autopropulsat al lui Isaac Newton (1680), aparatul de foc al mecanicului Thomas Severi (1698) și instalația atmosferică a lui Thomas Newcomen (1712) au demonstrat potențialul enorm de utilizare a aburului pentru a efectua lucrări mecanice. La început, motoarele cu abur pompau apa din mine și ridicau încărcături, dar până la mijlocul secolului al XVIII-lea, existau deja câteva sute de astfel de instalații de abur la întreprinderile din Anglia.

Ce este un motor cu abur? Cum poate mișca aburul roțile? Principiul motorului cu abur este simplu. Apa este încălzită într-un rezervor închis la abur. Aburul este evacuat prin țevi într-un cilindru închis și stoarce pistonul. Prin biela intermediară, aceasta mișcare de translație transmisă arborelui volantului.

Această diagramă schematică a funcționării unui cazan cu abur în practică a avut dezavantaje semnificative.

Prima porție de abur s-a revărsat în cluburi, iar pistonul răcit, sub propria greutate, s-a scufundat pentru următoarea lovitură. Această diagramă schematică a funcționării unui cazan cu abur în practică a avut dezavantaje semnificative. Absența unui sistem de control al presiunii aburului a dus adesea la o explozie a cazanului. A fost nevoie de mult timp și combustibil pentru a aduce cazanul în stare de funcționare. Alimentarea constantă și dimensiunile gigantice ale instalației de abur nu fac decât să sporească lista deficiențelor acesteia.

Noua mașină a fost propusă de James Watt în 1765. A trimis aburul stoars de piston înăuntru cameră suplimentară pentru condens și a eliminat necesitatea de a adăuga constant apă în cazan. În cele din urmă, în 1784, a rezolvat problema redistribuirii mișcării aburului astfel încât acesta să împingă pistonul în ambele direcții. Datorită bobinei pe care a creat-o, motorul cu abur a putut funcționa fără întreruperi între cicluri. Acest principiu al unui motor termic cu dublă acțiune a stat la baza majorității tehnologiei cu abur.

Mulți oameni inteligenți au lucrat la crearea motoarelor cu abur. La urma urmei, aceasta este o modalitate simplă și ieftină de a obține energie din aproape nimic.

O scurtă excursie în istoria mașinilor cu abur

Oricum, oricât de mari au fost succesele britanicilor în domeniu, primul care a pus un motor cu abur pe roți a fost francezul Nicolas Joseph Cugno.

Prima mașină cu abur a lui Kyunho

Mașina lui a apărut pe drumuri în 1765. Viteza scaunului cu rotile a fost record de 9,5 km/h. În ea, inventatorul a oferit patru locuri pentru pasageri, care puteau fi rulate cu o briză viteza medie 3,5 km/h Acest succes nu a fost suficient pentru inventator.

Necesitatea opririi pentru realimentarea cu apă și aprinderea unui nou foc la fiecare kilometru de drum nu era un dezavantaj semnificativ, ci doar nivelul de tehnologie din acea vreme.

A decis să inventeze un tractor pentru tunuri. Așa că s-a născut un cărucior cu trei roți cu un cazan masiv în față. Necesitatea opririi pentru realimentarea cu apă și aprinderea unui nou foc la fiecare kilometru de drum nu era un dezavantaj semnificativ, ci doar nivelul de tehnologie din acea vreme.

Următorul model de Cugno, modelul 1770, cântărea aproximativ o tonă și jumătate. Noul cărucior ar putea transporta aproximativ două tone de marfă cu o viteză de 7 km/h.

Maestrul Cugno era mai preocupat de ideea creării unui motor cu abur de înaltă presiune. Nici măcar nu era jenat de faptul că centrala ar putea exploda. Cuyunho a fost cel care a venit cu ideea de a pune focarul sub boiler și de a duce „focul” cu el. În plus, „căruța” sa poate fi numită pe bună dreptate primul camion. Demisia patronului și o serie de revoluții au făcut imposibil ca maestrul să dezvolte modelul într-un camion cu drepturi depline.

Autodidact Oliver Evans și amfibiul său

Ideea de a crea motoare cu abur avea proporții universale. În statele nord-americane, inventatorul Oliver Evans a creat aproximativ cincizeci de instalații de abur bazate pe mașina Watt. Într-un efort de a reduce dimensiunea fabricii James Watt, el a proiectat motoare cu aburi pentru fabricile de făină. Cu toate acestea, Oliver Evans a câștigat faima mondială pentru mașina sa amfibie cu abur. În 1789, prima sa mașină din Statele Unite a trecut cu succes testele pe uscat și pe apă.

Pe amfibiul său, care poate fi numit prototipul vehiculelor de teren, Evans a instalat o mașină cu o presiune a aburului de zece atmosfere!

Vagonul de nouă metri cântărea aproximativ 15 tone. Motorul cu abur s-a pus în mișcare rotile din spateși o elice. De altfel, Oliver Evans a fost și un susținător al motorului cu abur de înaltă presiune. Pe amfibiul său, care poate fi numit prototipul vehiculelor de teren, Evans a instalat o mașină cu o presiune a aburului de zece atmosfere!

Dacă inventatorii secolelor 18-19 ar fi avut la îndemână tehnologii ale secolului 21, vă puteți imagina câtă tehnologie ar fi creat ei!? Și ce tehnică!

Secolul XX și 204 km / h pe o mașină cu aburi Stanley

Da! Secolul al XVIII-lea a dat un impuls puternic dezvoltării transportului cu abur. Numeroase și variate modele de vagoane cu abur autopropulsate au început din ce în ce mai mult să dilueze transportul tras de cai pe drumurile Europei și Americii. Până la începutul secolului al XX-lea, mașinile alimentate cu abur s-au răspândit semnificativ și au devenit un simbol familiar al timpului lor. La fel și fotografie.

Secolul al XVIII-lea a dat un impuls puternic dezvoltării transportului cu abur

Era compania lor fotografică pe care frații Stanley au vândut-o când, în 1897, au decis să devină serioși cu privire la producția de mașini cu abur în Statele Unite. Au construit vagoane bine vândute. Dar acest lucru nu le-a fost suficient pentru a-și satisface planurile ambițioase. La urma urmei, ei au fost doar unul dintre mulți dintre aceiași producători auto. Asta până când și-au proiectat „racheta”.

Era compania lor fotografică pe care frații Stanley au vândut-o când, în 1897, au decis să devină serioși cu privire la producția de mașini cu abur în Statele Unite.

Cu siguranță mașinile Stanley aveau glorie mașină de încredere... Unitatea de abur era amplasată în spate, iar cazanul era încălzit cu torțe cu benzină sau kerosen. Volan al unui motor cu doi cilindri cu abur, rotație cu dublă acțiune activată puntea spate prin intermediul unei transmisii cu lanț. Stanley Steamer nu a avut cazuri de explozie a cazanelor. Dar aveau nevoie de o stropire.

Desigur, mașinile Stanley aveau reputația de a fi o mașină de încredere.

Cu „racheta” lor au făcut furori peste tot în lume. 205,4 km/h în 1906! Nimeni nu a condus atât de repede! O mașină cu motor cu ardere internă a doborât acest record doar 5 ani mai târziu. Placajul cu abur „Rocket” al lui Stanley a definit forma mașinilor de curse pentru mulți ani de acum încolo. Dar după 1917, Stanley Steemer a experimentat din ce în ce mai mult concurența de la Ford T ieftin și și-a dat demisia.

Feriboturile unice ale fraților Doble

Acest faimoasa familie a reușit să ofere rezistență decentă motoarelor pe benzină până la începutul anilor 30 ai secolului XX. Nu au construit mașini record. Frații și-au iubit cu adevărat mașinile de feribot. Altfel, cum să explicăm radiatorul celular și butonul de aprindere inventate de ei? Modelele lor nu arătau ca niște mici locomotive cu abur.

Frații Abner și John au revoluționat transportul cu abur.

Frații Abner și John au revoluționat transportul cu abur. Pentru a se mișca, mașina lui nu a trebuit să fie încălzită timp de 10-20 de minute. Butonul de aprindere a pompat kerosen din carburator în camera de ardere. A ajuns acolo după ce a aprins cu o bujie. Apa s-a încălzit în câteva secunde, iar după un minut și jumătate aburul a creat presiunea necesară și puteai să pleci.

Aburul de evacuare a fost direcționat către un radiator pentru condensare și pregătire pentru ciclurile ulterioare. Prin urmare, pentru o rulare lină de 2000 km, mașinile lui Doblov au avut nevoie de doar nouăzeci de litri de apă în sistem și câțiva litri de kerosen. Nimeni nu ar putea oferi o asemenea economie! Poate că la Salonul Auto de la Detroit din 1917 Stanley s-a familiarizat cu modelul fraților Doble și a început să le reducă producția.

Modelul E a devenit cea mai luxoasă mașină din a doua jumătate a anilor 20 și cea mai mare ultima versiune vagonul Doblov. Interiorul din piele, lemnul lustruit și oasele de elefant încântă proprietarii bogați din interiorul mașinii. Într-o astfel de cabină, vă puteți bucura de alergare la viteze de până la 160 km / h. Doar 25 de secunde au separat momentul aprinderii de momentul pornirii. A fost nevoie de încă 10 secunde pentru ca o mașină cu o greutate de 1,2 tone să accelereze până la 120 km/h!

Toate aceste calități de mare viteză au fost încorporate în motorul cu patru cilindri. Două pistoane au fost împinse afară de abur presiune ridicata la 140 de atmosfere, iar celelalte două au trimis abur răcit de joasă presiune într-un radiator-condensator în fagure. Dar în prima jumătate a anilor '30, acești frați frumoși Doble nu au mai fost produși.

Camioane cu aburi

Cu toate acestea, nu trebuie uitat că tracțiunea cu abur se dezvolta rapid și în transportul de marfă. În orașe mașinile cu abur au provocat alergii în rândul snobilor. Dar mărfurile trebuie livrate în orice vreme și nu numai în oraș. Și autobuze interurbane și echipament militar? Nu poți să cobori cu mașini mici acolo.

Transportul de marfă are un avantaj semnificativ față de transportul de pasageri - dimensiunile acestuia.

Transportul de marfă are un avantaj semnificativ față de transportul de călători - dimensiunile sale. Ei sunt cei care vă permit să plasați puternic centrale electrice oriunde în mașină. În plus, nu va face decât să crească capacitatea de transport și capacitatea trans-țară. Și cum va arăta camionul nu i se acordă întotdeauna atenție.

Dintre camioanele cu aburi, aș dori să evidențiez engleza Sentinel și sovietica NAMI. Desigur, au fost multe altele, de exemplu Foden, Fowler, Yorkshire. Dar Sentinel și NAMI s-au dovedit a fi cele mai tenace și au fost produse până la sfârșitul anilor 50 ai secolului trecut. Ar putea lucra cu orice combustibil solid - cărbune, lemn, turbă. „Natura omnivoră” a acestor camioane le deosebește de influența prețurilor la produsele petroliere și, de asemenea, le permitea să fie folosite în locuri greu accesibile.

Sentinel de workaholic cu accent englezesc

Aceste două camioane diferă nu numai în țara de producție. Principiile de amenajare a generatoarelor de abur erau, de asemenea, diferite. Santinelele se caracterizează prin aranjarea superioară și inferioară a motoarelor cu abur față de cazan. În poziția de sus, generatorul de abur furniza abur fierbinte direct în camera motorului, care era conectată la osii printr-un sistem de arbore cardanic. Cu poziția inferioară a motorului cu aburi, adică pe șasiu, cazanul încălzea apa și furniza abur motorului prin conducte, ceea ce garantează pierderile de temperatură.

Santinelele se caracterizează prin aranjarea superioară și inferioară a motoarelor cu abur față de cazan.

Prezența unei transmisii cu lanț de la volantul motorului cu abur la articulațiile cardanice a fost tipică pentru ambele tipuri. Acest lucru a permis designerilor să unifice producția de Santinels în funcție de client. Pentru țările fierbinți, cum ar fi India, camioanele cu abur au fost produse cu o locație mai joasă, separată a cazanului și a motorului. Pentru țările cu ierni reci - cu tipul superior, combinat.

Pentru țările fierbinți, cum ar fi India, camioanele cu abur au fost produse cu o locație mai joasă, separată a cazanului și a motorului.

Multe tehnologii dovedite au fost utilizate pe aceste camioane. Bobine si supape de distributie a aburului, motoare cu simpla si dubla actiune, presiune inalta sau joasa, cu sau fara cutie de viteze. Cu toate acestea, acest lucru nu a prelungit durata de viață a camioanelor engleze cu abur. Deși au fost produse până la sfârșitul anilor 50 ai secolului XX și chiar au servit în serviciul militar înainte și în timpul celui de-al Doilea Război Mondial, erau încă voluminoase și semănau oarecum cu locomotivele cu abur. Și din moment ce nu existau persoane interesate de modernizarea lor radicală, soarta lor era o concluzie dinainte.

Deși au fost produse până la sfârșitul anilor 50 ai secolului XX și chiar au servit în serviciul militar înainte și în timpul celui de-al Doilea Război Mondial, erau încă voluminoase și semănau oarecum cu locomotivele cu abur.

Cui ce, dar pentru noi - SUA

Pentru a ridica o economie distrusă de război Uniunea Sovietică, a fost necesar să se găsească o modalitate de a nu risipi resursele de petrol, cel puțin în locuri greu accesibile - în nordul țării și în Siberia. Inginerilor sovietici li s-a oferit oportunitatea de a studia designul lui Santinel cu un motor cu abur cu patru cilindri cu acțiune directă și de a dezvolta „răspunsul lor la Chamberlain”.

În anii 1930, institutele și birourile de proiectare din Rusia au făcut încercări repetate de a crea un camion alternativ pentru industria lemnului.

În anii 1930, institutele și birourile de proiectare din Rusia au făcut încercări repetate de a crea un camion alternativ pentru industria lemnului. Dar de fiecare dată cazul s-a oprit în faza de testare. Folosindu-și propria experiență și oportunitatea de a studia vehiculele de feribot capturate, inginerii au reușit să convingă conducerea țării de necesitatea unui astfel de camion cu aburi. Mai mult decât atât, benzina era de 24 de ori mai scumpă decât cărbunele. Și cu costul lemnului de foc în taiga, nici nu poți să-l menționezi.

Un grup de designeri sub conducerea lui Yu. Shebalin a simplificat cât mai mult unitatea de abur în ansamblu. S-au combinat motor cu patru cilindriși boilerul într-o singură unitate și l-a plasat între caroserie și cabină. Am pus această instalare pe șasiul seriei YaAZ (MAZ) -200. Lucrarea aburului și condensarea acestuia au fost combinate într-un ciclu închis. Aprovizionarea cu lingouri de lemn din buncăr se făcea automat.

Așa s-a născut NAMI-012, sau mai bine zis pe terenul forestier. Evident, principiul furnizării buncărului cu combustibil solid și locația motorului cu abur pornit camion a fost împrumutat din practica centralelor generatoare de gaze.

Soarta proprietarului pădurilor - NAMI-012

Caracteristicile aburului domestic camion platși transportatorul de cherestea NAMI-012 au fost astfel

• Capacitate de transport - 6 tone
• Viteza - 45 km/h
• Autonomia fără realimentare este de 80 km, dacă a fost posibilă reînnoirea alimentării cu apă, atunci 150 km
• Cuplul la viteze mici - 240 kgm, care a fost de aproape 5 ori mai mare decât indicatorii bazei YAZ-200
• Un cazan cu circulație naturală a creat o presiune de 25 de atmosfere și a adus aburul la o temperatură de 420 ° C
• A fost posibilă completarea rezervelor de apă direct din rezervor prin ejectoare
• Cabina din metal nu avea capotă și era împinsă înainte
• Viteza a fost reglată de volumul de abur din motor folosind pârghia de alimentare / decuplare. Cu ajutorul lui, buteliile au fost umplute la 25/40/75%.
• unu marşarierși trei comenzi cu pedale.

Dezavantajele serioase ale camionului cu abur au fost consumul a 400 kg de lemn de foc la 100 km de cale și necesitatea de a scăpa de apa din cazan în condiții de îngheț.

Dezavantajele serioase ale camionului cu abur au fost consumul de 400 kg lemn de foc la 100 km de cale și necesitatea de a scăpa de apa din cazan în condiții de îngheț. Dar principalul dezavantaj care a fost prezent în primul eșantion a fost permeabilitatea slabă într-o stare descărcată. Apoi s-a dovedit că puntea față a fost suprasolicitată de cabină și unitatea de abur, în comparație cu cea din spate. Au făcut față acestei sarcini instalând o unitate modernizată de putere cu abur pe tracțiunea integrală YaAZ-214. Acum capacitatea camionului de lemn NAMI-018 a fost mărită la 125 de cai putere.

Dar, neavând timp să se răspândească în toată țara, camioanele generatoare de abur au fost eliminate în a doua jumătate a anilor 50 ai secolului trecut.

Dar, neavând timp să se răspândească în toată țara, camioanele cu generatoare de abur au fost toate eliminate în a doua jumătate a anilor 50 a secolului trecut. Cu toate acestea, împreună cu generatoarele de gaz. Deoarece costul de transformare a mașinilor, beneficiile economice și ușurința de utilizare au fost consumatoare de timp și discutabile în comparație cu camioanele pe benzină și diesel. Mai mult decât atât, în acest moment, producția de petrol era deja stabilită în Uniunea Sovietică.

O mașină modernă cu aburi, rapidă și accesibilă

Să nu credeți că ideea unei mașini alimentate cu abur a fost uitată pentru totdeauna. Acum există o creștere semnificativă a interesului pentru motoare, motoare alternative cu ardere internă pe benzină și motorină. Rezervele mondiale de petrol nu sunt nelimitate. Da, iar costul produselor petroliere este în continuă creștere. Designerii au încercat atât de mult să îmbunătățească motorul cu ardere internă, încât ideile lor aproape au atins limita.

Mașinile electrice, mașinile cu hidrogen, generatoarele de gaz și mașinile cu abur au devenit din nou subiecte fierbinți. Salut, secolul al XIX-lea uitat!

Acum există o creștere semnificativă a interesului pentru motoare, motoare alternative cu ardere internă pe benzină și motorină.

Un inginer britanic (din nou Anglia!) a demonstrat noile capabilități ale motorului cu abur. El și-a creat Inspuration nu numai pentru a demonstra relevanța mașinilor cu abur. Creația lui este făcută pentru înregistrări. 274 km/h - aceasta este viteza pe care o accelerează douăsprezece cazane instalate pe o mașină de 7,6 metri. Doar 40 de litri de apă sunt suficienți pentru ca gazul lichefiat să aducă temperatura aburului la 400 ° C literalmente într-o clipă. Gândiți-vă, istoriei i-au trebuit 103 ani pentru a doborî recordul de viteză pentru o mașină cu abur stabilită de Rocket!

Într-un generator de abur modern, puteți utiliza cărbune sub formă de pulbere sau alt combustibil ieftin, de exemplu, păcură, gaz lichefiat. De aceea mașinile cu abur au fost și vor fi întotdeauna populare.

Dar pentru un viitor prietenos cu mediul, este din nou necesar să depășim rezistența lobbyiștilor petrolier.